Пособие к СНиП 2.03.11-85 по проектированию защиты от коррозии бетонных и железобетонных строительных конструкций Часть 7

7.4. В отдельных отраслях промышленности при проведении капитальных ремонтов строительных конструкций возможны простои размещенного в производственных зданиях технологического оборудования. Это вызывает неполное использование основных фондов предприятия и соответствующие народнохозяйственные потери (косвенные потери от коррозии).

Величина указанных в последнем члене формулы (2) потерь от простоя оборудования С_п.о. может быть определена по формуле

С_п.о. = Е_н К_об Т_п.об, (4)

где Е_н — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; К_об — проектная стоимость технологического оборудования или машин, простаивающих при капитальном ремонте строительных конструкций (принимается по табл. 4 прил. 12); Т_п.об — время в годах, в течение которого простаивает основное технологическое оборудование цеха (принимается условно равным продолжительности капитального ремонта конструкции (см. табл. 3 прил. 12).

Поскольку расчеты приведенных затрат по сравниваемым вариантам антикоррозионной защиты проводятся на натуральную единицу измерения конструкций, необходимо иметь соответствующие технические проектные данные. Для предварительных расчетов рекомендуется использовать приведенные в табл. 29 усредненные показатели по сборным железобетонным конструкциям одноэтажного производственного здания.

Таблица 29

Использование усредненных показателей позволяет на предварительной стадии проектирования оценить наиболее экономичный вариант антикоррозионной защиты или определить оптимальные межремонтные сроки службы строительных конструкций при минимуме приведенных затрат. Стоимость используемых при антикоррозионной защите строительных конструкций материалов и изделий может быть уточнена по действующим прейскурантам оптовых цен.

7.5. На стадии рабочего проектирования уточнение экономической эффективности защиты конструкций от коррозии достигается за счет увеличения количества учитываемых технико-экономических параметров.

Конкретизируются принятые объемно-планировочные и конструктивные решения, назначение проектируемого предприятия, характер и годовой объем выпускаемой им продукции, территориальное расположение объекта и поставщиков строительных конструкций и материалов, механовооруженность строительной или ремонтно-строительной организации, применяемые средства механизации монтажных и антикоррозионных работ и т. п.

В составе эксплуатационных затрат дополнительно учитываются затраты на текущие ремонты строительных конструкций, ежегодные затраты по обслуживанию специальных средств защиты и техническому содержанию зданий и сооружений. Расширяется круг учитываемых прямых и косвенных потерь от коррозии строительных конструкций.

Технико-экономические обоснования выбора эффективного варианта защиты от коррозии должны базироваться на соответствующих расчетах, выполняемых по «Руководству по определению экономической эффективности повышения качества и долговечности строительных конструкций» (М.: Стройиздат, 1981), методическим материалам СЭВ по стандартизации «Защита от коррозии в строительстве. Методы определения экономической эффективности» (ММ 6-83), «Защита от коррозии в строительстве. Метод определения экономических потерь» (ММ 10-85). Ниже приводятся примеры технико-экономических расчетов.

Пример 1. Требуется определить экономическую эффективность антикоррозионной защиты поверхности железобетонных стропильных балок одноэтажного промышленного здания на предварительной стадии проектирования.

Общая производственная площадь здания химического производства 10000 м², степень агрессивного воздействия среды —среднеагрессивная, срок строительства здания — 2 года, нормативный срок службы здания — 80 лет. Балка двутаврового сечения пролетом 12 м по серии 1.462-1 (вып. 1), под расчетную нагрузку 65 МПа, объем бетона 2 м³, общий расход стали — 242 кг, площадь поверхности балки, защищаемая лакокрасочным покрытием, — 20 м.

Система антикоррозионной зашиты балок лакокрасочными покрытиями представлена в двух вариантах:

1 — защитное нетрещиностойкое химически стойкое покрытие из одного слоя грунтовки лаком ХВ-784 толщиной 15 мкм (расход лака 0,194 кг/м²) и семи покрывных слоев эмалью ХВ-785 с общей толщиной покрытия 140 мкм (расход эмали 1,13 кг/м²).

2 — защитное трещиностойкое покрытие из двух слоев грунтовки лаком ХП-734 толщиной 30 мкм (расход лака 0,4 кг/м²) и восьми покрывных слоев эмалью ХП-799 (расход эмали 1,3 кг/м²).

Способ нанесения лакокрасочных покрытий в обоих вариантах ¾ пневматическое напыление пистолетом-краскораспылителем 0—45.

Трещиностойкое покрытие на основе хлорсульфированного полиэтилена ХП обладает большими защитными свойствами и позволяет увеличить межремонтный срок службы конструкций (до 30 лет).

По табл. 26 и 27 ориентировочные сроки службы защитных лакокрасочных покрытий для среднеагрессивной среды составляют Т_з.к.1 = 4 года и Т_з.к.2 = 7 лет, а периодичность капитальных ремонтов Т_к.р.1 = 23 года и Т_к.р.2 = 30 лет.

Так как в сравниваемых вариантах защиты применяемые материалы отличаются по виду и расходу, определяем приведенные капитальные вложения в производство лакокрасочных материалов с учетом их расхода на одну балку (20 м² поверхности), коэффициента эффективности капитальных вложений (Е_н = 0,15) и данных удельных капитальных вложений по табл. 1 прил. 12 (пп. 3.2 и 3.4; пп. 3.3 и 3.5):

С_м(с)1 = 0,15×20×0,715×0,194 + 0,15×20×0,725×1,13 = 2,88 руб.;

С_м(с)2 = 0,15×20×0,875×0,4 + 0,15×20×0,9×1,3 = 4,56 руб.

Стоимость стропильной балки «в деле» (без защиты от коррозии) принимаем по п. 1.3 табл. 1 прил. 12:

С_д1 = С_д2 = 106 руб.

Проектную стоимость лакокрасочной защиты в зависимости от вида материалов принимаем по табл. 1 прил. 12 (пп. 3.2 и 3.4; пп. 3.3 и 3.5) с учетом расхода материалов и площади защиты (20 м²):

С_з1 = 20 (0,194×0,6 + 1,13×0,79) = 20,18 руб.;

С_з2 = 20 (0,4×0,735 + 1,3×1) = 31,88 руб.

Народнохозяйственные потери от простоя расположенного в здании технологического оборудования определяем по формуле (4), пользуясь данными табл. 29 и прил. 12.

По табл. 4 прил. 12 ориентировочная стоимость технологического оборудования для предприятий химической промышленности на 1 м² общей площади производственных зданий К_об = 148 руб.

По табл. 29 на 1 м² бетона подстропильных балок приходится 50 м² производственной площади здания, т.е. в рассматриваемом примере на одну балку (объемом 2 м³) приходится 100 м² площади здания. По табл. 3 прил. 12 ориентировочная продолжительность капитального ремонта балок на 1 м³ бетона конструкции составляет 0,013 года, т.е. в нашем случае (при объеме бетона в балке 2 м³) равна 0,026 года.

Таким образом, величина потерь по формуле (4) составляет

С_по = 0,15×148×100×0,026 = 57,72 руб.

Обобщенные исходные параметры для расчета экономического эффекта на одну балку приведены в табл. 30.

Таблица 30

Приведенные затраты, осуществляемые до начала эксплуатации по сравниваемым вариантам с учетом фактора времени и срока строительства объекта 2 года (a_t = 1,21) равны:

З_н1 = (2,88 + 106 + 20,18)×1,21 = 156,16 руб.

З_н2 = (4,56 + 106 + 31,88)×1,21 = 172,35 руб.

Приведенные затраты в процессе эксплуатации с учетом фактора времени при значениях 1/a_t, принимаемых по табл. 28, равны:

Для варианта 1

Количество капитальных ремонтов g_к.р. — 1 = 80/23—1 = 3, т.е. по табл. 28: 1/a₂₃ = 0,111; 1/a₄₆ = 0,012 и 1/a₆₉ = 0,002.

Затраты на капитальные ремонты, приведенные к началу эксплуатации: = 83,53 (0,111 + 0,012 + 0,002) = 83,53×0,125 = 10,44 руб.

Количество возобновлений лакокрасочных покрытий при сроке службы Т_з.к. = 4 годам: g_з.к. — 1 = 80/4 — 1 = 19.

Затраты на возобновление антикоррозионной защиты с учетом 1/a_t по табл. 28, приведенные к началу эксплуатации:

= 25,23 (0,683 + 0,466 + 0,318 + 0,217 + 0,148 + 0,101 + 0,069 + 0,047 + 0,032 + 0,022 + 0,015 + 0,01 + 0,007 + 0,004 + 0,002 +0,002 + 0,002 + 0,001 + 0,001) = 25,23×2,147 = 54,17 руб.

Сумма потерь от простоя технологического оборудования цеха во время капитальных ремонтов балки, приведенная к началу эксплуатации = 57,7 (0,111 + 0,012 + 0,002) = 57,7×0,125 = 7,21 руб.

Для варианта 2

Количество капитальных ремонтов g_к.р. — 1 = 80/30 — 1 = 2, т.е. по табл. 28 1/a₃₀ = 0,057 и 1/a₆₀ = 0,002.

Затраты на капитальные ремонты, приведенные к началу эксплуатации: = 98,l5 (0,057 + 0,002) = 5,79 руб.

Количество возобновлений лакокрасочной защиты g_з.к. — 1 = 80/7 ¾ 1 = 11.

Затраты на возобновление защиты, приведенные к началу эксплуатации, с учетом коэффициентов 1/a_t (по табл. 28 при Т_з.к. = 7 годам: = 39,85 (0,513 + 0,263 + 0,135 + 0,069 + + 0,035 + 0,018 + 0,009 + 0,004 + 0,002 + 0,001 + 0,001) = 39,85×1,05 = 41,84 руб.

Для облегчения и ускорения расчетов суммарные коэффициенты приведения разновременных затрат S1/a_t = m в зависимости от срока службы здания Т_с и срока службы антикоррозионной защиты Т_а.к. приведены в табл. 5 прил. 12.

В рассматриваемом случае при Т_с = 80 лет и Т_з.к. = 7 лет по табл. 5 прил. 12 m = 1,05.

Сумма потерь от простоя технологического оборудования = 57,7 (0,057 + 0,002) = 3,4 руб.

Таким образом, суммарные приведенные затраты по сравниваемым вариантам защиты по формуле (8) равны:

З₁ = 156,l6 + 10,44 + 54,17 + 7,21 = 227,98 руб.;

З₂ = 172,35 + 5,79 + 41,84 + 3,4 = 223,38 руб.

Экономический эффект на 1 балку

Э = З₁   З₂ = 227,98 — 223,38 = 4,6 руб., или 0,23 руб/м³ поверхности.

Экономический эффект на проектируемое здание цеха по формуле (1) при количестве балок 100 шт. составляет

Э_з.д. = (227,98   223,38)×100 = 460 руб.

Пример 2. Требуется определить эффективность применения комплексной добавки в бетон, повышающей морозостойкость бетона и долговечность железобетонных конструкций.

Для повышения межремонтных сроков службы свайной эстакады морского причала рекомендуется при изготовлении свай применить комплексную добавку в бетон (50 % эмульсии ГКЖ-94 и сульфитно-дрожжевой бражки — СДБ).

Совместное введение в бетонную смесь кремнийорганического полимера ГКЖ-94 и пластификатора СДБ позволяет уменьшить водоцементное отношение при сохранении требуемой подвижности смеси, повысить морозостойкость бетона и долговечность железобетонных конструкций.

За исходный вариант принимается конструкция причала аналогичных размеров и прочности с опорами из железобетонных свай, изготавливаемых по традиционной технологии без введения добавок в бетон.

Исходные данные для расчета (на 100 м причала)

Расчеты проводятся по методическому материалу СЭВ (ММ 6-83) с использованием табл. 28 и прил. 12 настоящего Пособия.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 31.

Таблица 31

1. Расчет приведенных затрат, осуществляемых до начала эксплуатации причала, производится по формуле (3) MM 6-83 при

a_t = l,l:

З_н1 = (350606 + 0)×1,1 = 385666,6 руб.;

З_н2 = (351341 + 97,59)×1,1 = 386582 руб.

2. Расчет приведенных затрат, осуществляемых при эксплуатации причала, производится по формуле (7) MM 6-83, табл. 28 и табл. 5 прил. 12 настоящего Пособия:

= 78886 (1/a₁₅ + 1/a₃₀ + 1/a₄₅) = 78886 (0,239 + 0,057 + 0,013) = 78886×0,309 = 24375,8 руб.;

= 81752 (1/a₂₀ + 1/a₄₀) = 81752 (0,148 + 0,022) = 81752×0,17 = 13897,8 руб.;

= 935×9,9 = 9256,5 руб. (табл. 5 прил. 12 при Т_с = 50 лет и Т_т.р = 1 году).

= 562×9,9 = 5563,8 руб. (табл. 5 прил. 12 при Т_с = 50 лет и Т_т.р = 1 году).

Потери от простоя судов при капитальных ремонтах причала:

= 0,15×515×100×0,309 = 2387 руб.;

= 0,15×515×100×0,17 = 1313,3 руб.

3. Суммарные приведенные затраты по сравниваемым вариантам на 100 м причала:

З₁ = 385666,6 + (24375,8 + 9256,5 +2387) =421685,9 руб.;

З₂ = 386582,5 + (13897,8 + 5563,8 +1313,3) = 407357,4 руб.

4. Годовой экономический эффект от применения комплексной добавки в бетон на 500 м причала

Э_г = (421685,9 — 407357,4)5 = 71642,5 руб.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1(1)

Группы агрессивных газов в зависимости от их вида и концентрации

ПРИЛОЖЕНИЕ 2(2)

Характеристика твердых сред

(солей, аэрозолей и пыли)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Упругость паров воды над насыщенными водными растворами хорошо растворимых солей при 20°С

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

А. Метод определения эффективного коэффициента диффузии для углекислого газа в бетоне

Диффузионную проницаемость бетона определяют в зависимости от толщины нейтрализованного слоя и количества углекислого газа, поглощенного бетоном за время хранения образцов в камере с повышенным содержанием углекислого газа при заданной постоянной влажности бетона.

Диффузионная проницаемость бетона определяется на образцах, имеющих форму куба, призмы или пластины, минимальный размер рабочей грани которых должен быть не менее 7 см, а толщина — не менее 3 см. Образцы могут быть изготовлены в форме либо отобраны из конструкций. Количество образцов должно быть не менее 10. Образцы, предназначенные для испытаний, предварительно выдерживают в камере с относительной влажностью воздуха 75±3 % при температуре 20±5°С до установления постоянной массы, после чего изолируют со всех сторон, кроме одной рабочей грани, плотным покрытием, например из парафиноканифольной мастики.

Установка для проведения испытаний должна иметь постоянные параметры газовой среды: концентрацию СО₂ 10±0,5% по объему, относительную влажность воздуха 75±3 %, температуру 20±5°С. Возможные варианты установок для испытаний представлены в «Руководстве по определению диффузионной проницаемости бетона для углекислого газа» (НИИЖБ, М., 1974).

Образцы выдерживают в камере с углекислым газом не менее 7 сут. и не более того периода, в течение которого образец будет нейтрализован на половину своей толщины.

По истечении заданного срока образцы раскалывают в направлении, нормальном неизолированной грани. На поверхность скола пипеткой наносят 0,1 %-ный раствор фенолфталеина на этиловом спирте.

Мерной линейкой измеряют толщину слоя бетона от поверхности бетона до границы слоя, окрашенного в малиновый цвет. Измерения производят через 1 см по длине кромки образца.

Эффективный коэффициент диффузии углекислого газа в бетоне рассчитывают по формуле в см²/с

D = (m_oX²)/2Ct,

где m_o — Реакционная емкость бетона или объем газа, поглощенного единицей объема бетона; X — среднеарифметическая толщина нейтрализованного слоя бетона, см; С — концентрация углекислого газа в воздухе в относительных величинах по объему; t — продолжительность воздействия газа на бетон, с. Величину реакционной емкости m_o рассчитывают по формуле

m_o = 0,4Цpf,

где Ц — численно равное содержанию цемента в бетоне, кг/м³; p — количество основных окислов в цементе в пересчете на СаО в относительных величинах по массе, принимается по данным химического анализа цемента; f — степень нейтрализации бетона равная отношению количества основных окислов, прореагировавших с углекислым газом, к общему их количеству в цементе.

Б. Метод определения агрессивной углекислоты

При определении степени углекислой коррозии содержание агрессивной углекислоты в жидкой среде может быть определено экспериментально по отдельной пробе воды или путем вычисления по содержанию свободной углекислоты в общей пробе воды на химический анализ. Содержание агрессивной углекислоты определяют экспериментально в отдельной пробе воды. Пробы воды отбирают в сухую емкость на 250 мл с хорошо подобранной пробкой, в которую предварительно помещено 2 — 3 г химически чистого карбоната кальция. Анализ проводят через 5 — 6 дней (метод Гейера),

Вычисление содержания агрессивной углекислоты проводят по разности между содержанием свободной и равновесной углекислоты.

Концентрация (СО₂) свободная, мг/л, согласно требованиям ГОСТ 4979—49, должна быть определена в день отбора пробы воды на анализ.

Количество углекислоты рассчитывают по формуле:

(СО₂) равновесной = а[Са²⁺]+b, где а и b — коэффициенты, зависящие от содержания в воде ионов НСО₃ , , Cl ; концентрацию Са²⁺, мг/л, определяют по таблице.

Значения коэффициентов а и b