Технологичные способы восстановления железобетонных фундаментов нефтяных резервуаров ремонтными составами

№115-1,

технические науки

Рассмотрены инновационные методы эффективной реконструкции фундаментов резервуаров для хранения нефтепродуктов, повышающие долговечность конструкции. Показаны результаты выполнения ремонта отмостки по наружному контуру кольцевого фундамента резервуара из бетона класса В20 F150 W4.

Похожие материалы

На железобетонных фундаментах (монолитных сплошных плитах, железобетонных кольцах под стенку резервуара и свайных фундаментах) нефтяных резервуаров под действием агрессивных факторов возникают разнообразные процессы коррозии (химическая, электрохимическая и др.). Резкое уменьшение срока эксплуатации, непредсказуемость аварийных ситуаций, связанных с разрушением фундамента нефтехранилищных емкостей, а также высокая стоимость ремонтных работ вызывает актуальность разработки способов восстановления и антикоррозионной защиты железобетонных конструкций [1, 2].

Целью данной работы является рассмотрение технологичных подходов ремонта железобетонных фундаментов емкостей хранения нефтепродуктов.

Выбор технологии защиты железобетонных фундаментов нефтяных резервуаров от коррозии и метода выполнения антикоррозионной изоляции конструкций предопределяется значительным числом факторов: типом агрессивного разрушающего воздействия, формой конструкций, климатическими условиями эксплуатации. Поэтому необходимо провести тщательный качественный и количественный анализ арматуры, структуры бетона, ремонтных составов и требования к ним.

Проведенная аналитическая оценка воздействия эксплуатационных сред на железобетонные конструкции нефтяных платформ, резервуаров СПГ показала, что наибольшее коррозионное влияние оказывают углекислый газ и хлорид-ионы [3, 4]. Одним из основных факторов, способствующих коррозии арматурной стали, является карбонизация: нейтрализация щелочной среды бетона за счет взаимодействия гидроксида кальция цементной матрицы с диоксидом углерода (углекислым газом) атмосферы. Карбонизация — разрушение цементной матрицы углекислым газом СО2 — железобетона приводит к нежелательным последствиям: за счет интенсивного выщелачивания развиваются процессы коррозии стальной арматуры, увеличивается ее объем, появляются избыточные напряжения, а затем трещины и сколы бетона.

Меры первичной защиты железобетонных конструкций фундаментов нефтяных резервуаров от агрессивного воздействия эксплуатационных сред включает в себя: использование бетона и железобетона, имеющих повышенную коррозионную стойкость [5]; определенные типы вяжущих, заполнителей, модификаторов, арматурной стали, а также выбор ремонтных составов и технологических режимов, обеспечивающих повышенную химическую стойкость бетона, низкую водо-, газопроницаемость [6, 7]. К эффективным мерам первичной защиты железобетонов от коррозионного разрушения относятся также выполнение требований к категории трещиностойкости, толщины защитного слоя и т.п. Вторичная защита железобетонных фундаментов включает в себя использование разнообразных непроницаемых антикоррозионных покрытий, оклеечной изоляции, уплотняющих мастик [8].

Производство работ для увеличения долговечности фундамента осуществляют в следующей последовательности: обследование фундаментов и оснований резервуаров; демонтаж существующей отмостки фундамента нефтяного резервуара; очистка поверхности кольцевого железобетонного фундамента; увлажнение очищенной поверхности фундамента непосредственно перед заливкой бетонной смеси; бетонирование фундамента композицией В20 F200 W4; заполнение гидрофобной смесью зазора между окрайкой днища и набетонкой; выполнение устройства отмостки нефтяного резервуара объемом 20000м3.

Усиление наружной части кольцевого фундамента выполняется из бетона класса В25 по всему периметру и на всю высоту кольцевого фундамента, а армирование осуществляется из сеток диаметром 14 мм с шагом 100 мм. Закрепление сеток в существующий фундамент выполняется химическими анкерами с арматурными стержнями диаметром 14 мм с шагом 300 мм по всему периметру нефтяного резервуара. Трехкомпонентный высокопрочный эпоксидный ремонтный состав химического анкера обеспечивает адгезию к бетону и металлической поверхности.

По наружному периметру фундамента резервуара выполняют отмостку из бетона В20 толщиной 80 мм, с устройством упора из бетона В20. Перед устройством бетонного упора под ним укладывается один слой рубероида марки РПП-300 во избежание утечки цементного раствора. Вертикальный деформационный шов шириной20 мм заполняют гернитовым шнуром диаметром 30 мм в 3 ряда; сверху заливают герметиком, который обеспечивает высокую стойкость изоляции к тепловым и усадочным деформациям, к агрессивному воздействию атмосферных осадков.

Для отведению воды от резервуара на отмостку выполняется уклон из материалов на эпоксидно-цементной основе с повышенными эксплуатационными характеристиками: с повышенной химической стойкостью к сточным водам, солям и маслам; прочность на сжатие не менее 30 МПа; адгезия к бетону не менее 3,0 МПа; морозостойкость не менее F200. На рисунке 1 показано конструктивное решение отмостки и усиления наружной части железобетонного фундамента нефтяного резервуара:

Конструктивное решение отмостки железобетонного фундамента нефтяного резервуара объемом 20000 м<sup>3 </sup>
Рисунок 1. Конструктивное решение отмостки железобетонного фундамента нефтяного резервуара объемом 20000 м3

Отмостка выполняется по наружному контуру железобетонного кольцевого фундамента резервуара из бетона класса В20 F150 W4 толщиной 80 мм, армированного сеткой из проволоки 5Вр1, с устройством упора из бетона класса В20 F150 W4. В месте сопряжения отмостки с фундаментом резервуара по периметру, а также через каждые 10 м по длине отмостки устанавливают вертикальные температурно-усадочные швы шириной 20 мм, заполненные просмоленной герметизирующей паклей на высоту 30 мм. Инновационные тренды в управлении качеством антикоррозионных мероприятий ремонтного восстановления эксплуатационной долговечности и надежности железобетонных фундаментов нефтяных резервуаров включают: входной контроль ремонтных составов, непрерывный контроль за технологическими параметрами ремонта и др.

Таким образом, эффективным способом повышения долговечности железобетонных фундаментов резервуаров для хранения нефтепродуктов является реконструкция и усиление наружной части кольцевого фундамента бетоном класса В25 по всему периметру и на всю высоту, а также выполнение отмостки из бетона В20 толщиной 80 мм.

Список литературы

  1. Волчков А.Р. Фундаменты вертикальных стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2014. №4(16). С.52-56.
  2. Francois R., Laurens S., Deby F. Corrosion and its consequences for reinforced concrete structures. — Amsterdam: Elsevier, 2018. — 232 р.
  3. Гильманов С.Р., Вахитов Э.И., Федоров П.А. Оценка стойкости ремонтных составов к СО2 пригодных для железобетона резервуаров СПГ // Сб. Всерос. конф. Наука и практика-2019. — Астрахань: АГТУ, 2019. — С.75.
  4. Федоров П.А., Абдуллин М.М., Абдуллин В.М., Нигматуллин Э.И. Вероятность безотказной работы надводной части нефтедобывающих морских стационарных платформ гравитационного типа // Нефтегазовое дело. 2019. Т.17. №2. С.111-120.
  5. Синицин Д.А., Халиков Р.М., Булатов Б.Г. и др. Технологичные подходы направленного структурообразования нанокомпозитов строительного назначения с повышенной коррозионной устойчивостью // Нанотехнологии в строительстве. 2019. Т.11. №2. С.106-117.
  6. Насибуллина А.Р., Гильмутдинов Т.З., Латыпов В.М., Федоров П.А. Влияние режимов эксплуатации конструкции на кинетику карбонизации бетона // Проблемы строительного комплекса России: материалы XV Международ. конф. Т.1. — Уфа: УГНТУ, 2011. С. 74-75.
  7. Андриянова С.О., Шамсутдинов Э.Ф., Фаттахов М.М.и др. Пути повышения долговечности дорожных железобетонных плит // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2014. № 1. С. 15-17.
  8. Bertolini L., Elsener B., Pedeferri P., Polder R. Corrosion of steel in concrete, prevention, diagnosis, repair. — New York: Wiley-VCH, 2004. — 394 р.