с 9:00 до 18:00

Будние дни

Челябинск

Свердловский пр. 7

8 (351) 214 77 99

k-dom74@mail.ru

Сравнить проекты

Защита винтовых свай от коррозии

Защита винтовых свай от коррозии

Защита винтовых свай от коррозии

Самым главным фактором, определяющим долговечность свайно-винтового фундамента, является, несомненно, скорость их разрушения вследствие коррозии. Будучи значительно прочнее бетона или дерева, металл испытывает более губительное влияние влаги, находящейся в грунте. Однако существует ряд мер, способствующих антикоррозионной защите винтовых свай.

1. Классификация видов коррозии металлов

Металлическая винтовая свая большей частью находится в толще почвы, и только небольшая часть ее находится над поверхностью земли. Таким образом, внешняя часть сваи непосредственно соприкасается с грунтом. Внутренняя стенка трубы, из которой изготовлена винтовая свая, в свою очередь соприкасается с воздухом, либо с бетоном, о чем будет рассказано ниже.

Грунт в любом случае содержит некоторое количество воды, кроме того, влага выделяется и на внутренней стенке трубы вследствие перепада температур и давления под землей. Таким образом, винтовая свая в первую очередь испытывает влияние влажности на свою структуру. Кроме того, в воде могут быть растворены химические вещества, оказывающие разрушительное действие на металл.

Воздействие молекул воды на молекулы железа приводит к окислению железа, что приводит к разрушению кристаллической решетки металла.

Различают несколько видов разрушения металла в случае винтовых свай:

  • Химическая коррозия
  • Электрохимическая коррозия
  • Механическая эрозия

2. Химическая коррозия

Химической коррозии подвергается внешние слои металла, соприкасающиеся с агрессивной средой (в данном случае это почва или окружающий атмосферный воздух).

На границе между металлом и окружающей средой протекает химическая реакция, в частности, взаимодействие с водой и окисление поверхностных слоев. Очевидно, что чем выше содержание кислорода в грунте, тем быстрее происходит реакция. Почвы различаются по степени кислотности, так называемом рН. Чем ниже уровень рН, тем выше кислотность почвы, тем выше скорость коррозии.

С понижением уровня грунта насыщение его кислородом понижается, и степень разрушения металла на глубине ниже, чем в приповерхностных уровнях.

Схематическое отображение процесса коррозии металла
Схематическое отображение процесса коррозии металла

3. Электрохимическая коррозия

Содержащаяся в грунте вода всегда содержит растворенные в ней ионы солей, кислот, и в результате становится электропроводником. В данном случае вода подобна электролиту в аккумуляторе. В то же время в толще земли всегда имеется наличие блуждающих электрических токов – из-за утечки от заземлителей, железнодорожных путей, поврежденного кабеля и т.д. Сопротивление металла в толще земли ниже, чем сопротивление самого грунта, и электрический ток переходит в металл, и в то же время уходит обратно в землю. В таком случае ток проходит через металлическое тело, помещенной в грунт, в частности, тело в случае винтовой сваи. При постоянном прохождении микротоков, металл начинается разрушаться.

Развитие процесса коррозии
Развитие процесса коррозии

4. Механическая эрозия

Этот вид разрушения металла обусловлен механическим воздействием соприкасающейся с винтовой сваей окружающей среды – будь то грунт или атмосферный воздух:

  1. Во-первых при закручивании сваи поверхностный слой испытывает огромные напряжения от соприкосновения с грунтом.
  2. Во-вторых, в процессе эксплуатации на поверхности трубы и лопасти возникают деформация из-за температурных перепадов, причем это касется как самого грунта, так и металла.
Микроструктцра корродированного участка
Микроструктура корродированного участка

5. Способы уменьшения влияния коррозии на долговечность винтовых свай

В рассмотренных примерах воздействия на металл со стороны внешней среды можно увидеть и способы уменьшения такого воздействия.

В первую очередь – разрушение идет постепенно и начиная с поверхностных слоев – следовательно, можно увеличить толщину самого металла. Очевидно, что чем толще стенка трубы, тем дольше она будет разрушаться. Это же касается и толщины лопастей.

Однако чем толще стенка трубы, тем труба имеет больший вес и тем дороже в конечном счете фундамент.

Степень разрушения металла от разных видов коррозии уменьшается при использовании легирующих добавок. Самый яркий пример – нержавеющая сталь, в которой содержится никель, хром, молибден и другие химические элементы, препятствующие окислению стали. Понятно, что в идеале винтовые сваи следовало бы изготавливать из нержавейки, но стоимость такого фундамента возрастет в несколько раз. Тем не менее, для винтовых свай используются трубы, изготовленные из специальных марок сталей (ст20, ст30ХМА), менее подверженных коррозии, чем рядовые стали (ст3).

Самое большое влияние грунт оказывает на металл в приповерхностных слоях винтовой сваи. Таким образом, тело трубы можно защитить, используя поверхностные слои защитного материала – окрашивание, цинкование и т.д. Это еще один способ – и, пожалуй, главный в защите винтовой сваи от коррозии.

Следует отметить еще один метод защиты – в данном случае внутренней части тела сваи. Чтобы ограничить доступ кислород к внутренним поверхностям полость трубы заполняется бетоном.

Таким образом, для защиты винтовой сваи от коррозии используется:

  • Увеличение толщины стенки тела сваи
  • Покрытие поверхности металла защитной пленкой
  • Бетонирование полости трубы

Рассмотрим все указанные способы подробнее.

6. Оптимальная толщина стенки труб и лопасти

Расчет толщины стенки трубы и лопасти с точки зрения антикоррозионной защиты, очевидно, следует в первую очередь проводить в зависимости от кислотности и влажности грунта. Чем они выше, тем толще должны быть стенка и  лопасть. В связи с этим до установки свай следует проводить соответствующий анализ почвы.

По расчетам, увеличение толщины стенки всего на 1 миллиметр увеличивает срок службы сваи на 10-20 лет даже в наиболее агрессивных средах.

Однако, как показано выше, увеличение толщины на 1 мм при начальным 3-4 мм приводит увеличению веса трубы на 20-30%, а, следовательно, стоимость фундамента в целом возрастает.

Что касается толщины лопасти, то здесь тоже есть существенный ограничитель – чем толще листовой металл, тем труднее он поддается обработке при изготовлении лопасти. Если лист толщиной 2-3 мм можно разрезать обычными инструментами, то для резки более толстого листа требуются уже гильотинные ножницы и прочие более сложные механизмы.

Кроме того, увеличение толщины стенки и лопасти значительно (на те же 20-40%) увеличивает вес винтовых свай, что усложняет монтаж – и тоже отражается на стоимости возведения фундамента. Так, если легкие сваи можно вворачивать вручную, то тяжелые зачастую – только с использованием тяжелой техники.

В настоящее время подобраны оптимальные значения толщины стенки труб и толщины лопасти для изготовления винтовых свай в большей части грунтов:

  • 73х3,5-4мм
  • 89х4 мм
  • 108х5 мм
  • 133х6 мм

7. Антикоррозионное покрытие винтовых свай

Наиболее часто встречающимся покрытием винтовых свай является обычное лакокрасочное. В большинстве случаев, при не слишком увлажненных грунтах оно достаточно хорошо защищает поверхность металла от коррозии, благодаря тому, что:

  1. Прочная лакокрасочная пленка служит механической защитой поверхности
  2. Не вступает в химическую реакцию с водой
  3. Пассивирует воздействие блждающих токов вследствие своей электронейтральности

Необходимым условием нанесения лакокрасочного покрытия является его духслойность. Первый слой, называемый грунтовочным, обеспечивает максимальную адгезию второго, основного (покрывного) слоя покрытия.

Существует несколько основных способов окрашивания винтовых свай:

  • Окрашивание кистью – трудоемкий и малоэффективный
  • Распыление краскопультом – позволяет быстро и ровно нанести слой краски
  • Помещение всего изделия в ванну с краской – достаточно громоздкий, но эффективный метод
  • Электростатическое распыление – позволяет заполнить краской мельчайшие поры, но требует специального оборудования

На больших производствах винтовых свай, как правило, используется окраска в специальных камерах, что придает покрытию очень высокое качество.

Типы лакокрасочных покрытий аналогичны таковым, применяемым для окрашивания металлоконструкций, предназначенных для работы в сложных климатических условиях, в агрессивных средах и т.д. Наиболее качественными для этих целей считаются материалы на основе полиуретановых смол. Они обладают высокой адгезией,  прочностью и высокими параметрами защиты от химических воздействий и практически не меняют своих свойств при резких температурных перепадах.

Камерное окрашивание свай
Камерное окрашивание свай

Прочность лакокрасочного покрытия очень важна на самом первом этапе монтажа свай, когда труба ввинчивается в грунт. При этом на тело трубы оказываются огромные истирающие нагрузки. Если покрытие не выдерживает хотя бы в некоторых местах, разрушение сваи происходит практически так же быстро, как и вообще без покрытия, поскольку происходит быстрая коррозия трубы под соседними участками, даже окрашенными.

Особенно тщательно должны быть прокрашены лопасти труб и места сварки их с телом трубы.

Тщательное прокрашивание сварного шва
Тщательное прокрашивание сварного шва

8. Оцинкованное покрытие винтовых свай

В последние годы широкое использование получил метод горячего цинкования винтовых свай. Безусловно, тонкая пленка цинка, покрывающая поверхность свай значительно прочнее лакокрасчной. Кроме того, такой металл как цинк значительно меньше подвержен химической коррозии по сравнению со сплавами железа.

Однако применить данный метод возможно только на достаточно больших площадях с использованием специального технологического оборудования. Следует также отметить, что ходовые для свай трубы редко выпускают оцинкованными, да и стоят они значительно дороже обычных.

Оцинкованные сваи
Оцинкованные сваи

Помимо окрашивания поверхности нижнюю часть сваи после заворачивания рекомендуется покрыть слоем гидрофобной мастики.

9. Заливка свай бетоном

Покрасить сваю можно и изнутри, но для этого придется полностью окунуть ее в красящее вещество, что проблематично и используется только на крупных предприятиях. Значительно эффективнее оказывается заполнить тело сваи бетоном. Это проводится после установки сваи, пока на нее не надет оголовок.

Бетон готовится обычным способом, как правило, из песчано-цементной смеси. В результате, после затвердевания бетон препятствует контакту внутренней поверхности сваи с воздухом. Кроме того, бетонирование сваи повышает ее конструкционную стойкость.

Заливку бетона обычно производят с помощью большой воронки.

Заливка полости сваи бетоном
Заливка полости сваи бетоном

10. Заключение

Антикоррозионная защита винтовых свай играет огромную роль. При возведении свайно-винтового фундамента застройщик должен тщательно проконтролировать используемые строителями винтовые сваи. Окрашенная или оцинкованная поверхность должны надежно защищать сваю от любх видов механической, химической и электрохимической коррозии. Особенно тщательно должна быть проведена обработка сварных соединений – будь то наконечник сваи, или стык лопасти с трубой.

Сваи, которые производятся на предприятии «К-Дом» отвечают всем требованиям по антикоррозионной защите свай. Мы используем, в зависимости от требований заказчика широкий спектр винтовых свай – с красочным покрытием или оцинкованных.

 

img

Иван Николишин

Похожие статьи

Свайно-винтовой фундамент под дом из пеноблока

Свайно-винтовой фундамент под дом из пеноблока Дома...

Читать далее
автор Иван Николишин

Свайно-винтовой фундамент для мостков, пирсов и причалов

Свайно-винтовой фундамент для мостков, пирсов и...

Читать далее
автор Иван Николишин

Фундамент на винтовых сваях для бани

Фундамент на винтовых сваях для бани Фундамент на...

Читать далее
автор Иван Николишин

Присоединиться к обсуждению