Результаты оценки технического состояния станции обезжелезивания

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТАНЦИИ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ

Н.Л. Великанов, Ю.М. Сапрыкин

Обсуждены особенности условий эксплуатации зданий и сооружений системы водоподготовки. Приведены результаты оценки технического состояния строительных конструкций станции обезжелезивания с двумя градирнями.

конструкций здания, контактная градирня, станции обезжелезивания, водоподготовка

OUTCOMES OF THE ASSESSMENT OF THE TECHNICAL STATE OF IRON REMOVAL STATION

N.L. Velikanov, J.M. Saprykin

Features of service conditions of buildings and constructions of system of preparation of water are discussed. Results of an estimation of a technical state of building constructions of station of iron removal with two cooling towers are introduced.

Степень эксплуатационной пригодности строительной конструкции или здания и сооружения в целом существенно зависит как от технологических процессов, осуществляющихся в них, так и состояния используемых оборудования, приборов и аппаратуры.

Особое значение эти факторы имеют в зданиях и сооружениях системы водоподготовки. Это обусловлено перемещением внутри них большого количества воды, применением химических реагентов [1-2].

Повышенная влажность воздуха, наличие большого количества продуктов химических реакций, связанные зачастую с нарушениями технологического процесса или неисправностью оборудования, приводят к большому количеству дефектов и быстрому исчерпанию несущей способности зданий и сооружений системы водоподготовки.

В настоящее время отсутствуют аналитические методы, позволяющие проводить оценку и давать прогнозы по техническому состоянию таких зданий и сооружений. Поэтому актуальным и важным является накопление данных обследования натурных конструкций. В дальнейшем, их систематизация и обобщение позволят разработать аналитические и эмпирические методы прогнозирования.

В качестве примера рассмотрим результаты обследования строительных конструкций здания станции обезжелезивания и двух градирен внутри здания в г. Балтийске Калининградской области.

Целью обследования являлось определение технического состояния объекта.

Согласно программе обследования были выполнены следующие мероприятия:

рекогносцировка;

выбор метода проведения обследования;

выполнение необходимых замеров;

фиксация результатов обследования цифровой фотокамерой.

Обследование произведено в соответствии с действующим законодательством РФ, Государственными Стандартами и Строительными Нормами и Правилами.

Для проведения обследования был выбран метод визуального и инструментального технического обследования [3-4].

Обследование проведено инженерно-техническим персоналом ЗАО «Научно-исследовательский институт морского инженерного сервиса».

При проведении обследования использовались следующие инструменты:

рулетка измерительная металлическая;

прибор для определения прочности бетона - Оникс-2.5;

прибор для поиска арматуры - Поиск-2.5;

толщиномер ультразвуковой «DM - 2»;

влагомер универсальный ВИМС-1;

гигрометр психрометрический типа ВИТ-2,

цифровая фотокамера.

Применяемый метод обезжелезивания воды аэрацией является наиболее дешевым, так как не требует никаких реагентов.

 Схема установки для обезжелезивания воды приведена на рис. 1.

здание водоподготовка эксплуатация

Рис. 1. Обезжелезивающая установка с контактной градирней:

1 - контактная градирня; 2 - подающий трубопровод; 3 - распределительная система; 4 - контактный резервуар; 5 - трубопровод отвода воды из градирни; 6 - трубопровод; 7 - осветлительные фильтры; 8 - трубопровод фильтрованной воды; 9 - резервуар чистой воды

Воду на градирню 1 подают по трубопроводу 2 через распределительную систему 3. В градирне вода обогащается кислородом, и из нее удаляется углекислота. Далее через трубопровод 5 вода сливается в контактный резервуар 4. В резервуаре 4 завершается процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное, его гидролиз и образование хлопьев.

Из контактного резервуара по трубопроводу 6 вода поступает на осветлительные фильтры 7, предназначенные для задержания хлопьев. Вода может поступать самотеком (если позволяет рельеф местности) или подаваться насосами. Фильтры могут быть открытыми или напорными.

Очищенная вода через трубопровод 8 поступает в резервуар чистой воды 9, из которого насосами второго подъема подается потребителям.

При расчете таких обезжелезивающих установок определяют площадь и выбирают загрузку контактной градирни, вычисляют емкость контактного резервуара и определяют площадь, количество и загрузку фильтров.

Обезжелезивающие установки с контактной градирней применяются при небольшой производительности водоочистной станции - до 75 м³/ч.

Если производительность водоочистной станции превышает 75 м³/ч, то аэрацию воды осуществляют на вентиляторной градирне.

В практике обезжелезивания подъемных вод широко распространен метод фильтрования с упрощенной аэрацией. При использовании этого метода аэрированная вода, обогащенная кислородом, сразу же подается на фильтр, минуя контактный резервуар. При этом реакция окисления двухвалентного железа происходит непосредственно в толще фильтрующего слоя на поверхности зерен загрузки.

В ходе обследования произведена оценка технического состояния несущих конструкций: выполнен визуальный осмотр помещений и ограждающих конструкций, определена прочность бетона колонн и фундаментов градирен неразрушающим методом, в соответствии с ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля». Определена влажность в помещении, определена влажность бетона колонн и фундаментов градирен, в соответствии с ГОСТ 21718 «Диэлькометрический метод измерения влажности». Измерена толщина защитного слоя бетона.

Обследуемым объектом является здание станции обезжелезивания.

В плане здание имеет прямоугольную форму, размеры в плане 25,87x18,55 м, с прямоугольной пристройкой размером 18,75x6 м. Здание разновысотное, с высотами этажей: первого - 3,24 м, второго - 3,90 м, третьего - 3,90 м; высота пристройки в свету 4,4 м (рис. 2).

Кровля здания плоская из рулонных материалов на битумной основе.

Здание кирпичное с продольными и поперечными несущими стенами из силикатного кирпича, оштукатурены с внутренней стороны, кроме помещения, в котором расположена насосная установка для подъема воды. Стены основной части здания и пристройки, толщиной 530 и 420 мм соответственно. Здание состоит из трёх-, двух- и одноэтажных частей (рис. 2).

Фундаменты - ленточные из сборных железобетонных блоков.

Перекрытия выполнены из ребристых железобетонных панелей ПКЖ, толщиной 150 мм.

Конструкция пола первого этажа представляет собой бетонную стяжку, выполненную по уплотненному щебнем грунту. Пол второго и третьего этажей в помещении градирен выполнен из керамической плитки по железобетонным плитам перекрытия.

Кровля здания плоская с уклоном 1:25 из рулонных материалов на битумной основе по железобетонным плитам покрытия.

В помещении расположены две градирни, имеющие отдельные монолитные железобетонные фундаменты, расположенные в цокольном этаже. В плане градирни имеют прямоугольную форму с размерами сторон 5,96 и 4,55 м. На первом этаже несущими элементами градирен являются железобетонные монолитные стены; на втором - железобетонные монолитные колонны, между которыми расположены деревянные жалюзи. На третьем этаже видны оголовки колонн, к которым крепится деревянная конструкция градирен.

Рис. 2. Здание станции обезжелезивания:

1 - фундамент ленточный из сборных железобетонных блоков; 2- отмостка бетонная; 3 - дефлектор; 4 - перекрытие железобетонные, панели ПКЖ, кровля из рулонных материалов на битумной основе в три слоя; 5 - перекрытие железобетонное, кровля из рулонных материалов на битумной основе в три слоя; 6 - полы бетонные "М-200" 0,5 см, "М-100" 15 см по уплотненному щебнем грунту

В помещении расположена насосная установка для подъема воды. В двух этажах находятся скоростные фильтры, расположенные в резервуаре. Резервуар имеет отдельный железобетонный монолитный фундамент, расположенный в цокольном этаже. На 1 и 2 этаже резервуар ограничен железобетонными монолитными стенами, толщиной 200 мм.

В помещении расположены: насосная установка для промывки фильтров, хлораторная, лаборатория и бытовые помещения.

В ходе проведения обследования измерена относительная влажность в помещении градирен на втором этаже, которая составила 95 % (показания сухого термометра t_c = l1,8°C, влажного - t_B = 11,6°C, At = 0,2°C). Вероятнее всего повышенная влажность обусловлена процессом обезжелезивания воды, т.е. прохождением воды через кокс, находящийся внутри градирен. Вследствие эксплуатации градирен длительное время кокс забился, что приводит к разбрызгиванию воды по помещению градирен на втором этаже. Это приводит к процессам постоянного переувлажнения конструкций.

В результате обследования наружных стен здания были обнаружены трещины:

ширина раскрытия 2 мм;

ширина раскрытия 2 мм;

ширина раскрытия 1,5 мм;

ширина раскрытия 4 мм;

ширина раскрытия З мм;

ширина раскрытия 2 мм;

ширина раскрытия 1 мм.

Все трещины не сквозные, имеют осадочный характер и видны с наружной стороны здания.

Внутри здания наблюдается обширное поражение несущих конструкций микроорганизмами, видны следы увлажнения. Обнаружена коррозия бетона и всех имеющихся металлических конструкций.

В помещении скоростных фильтров на втором этаже течет кровля; на ребристых плитах покрытия обнаружены продольные трещины в поперечных ребрах жесткости, оголена арматура. В помещении скоростных фильтров на первом этаже обнаружена трещина в железобетонном резервуаре, сквозь которую сочится вода. Фундаменты скоростных фильтров и ограждающих конструкций здания в помещении скоростных фильтров подвержены постоянному действию влаги (затоплены на 0,5 м считая от верха фундамента).

В помещении на третьем этаже обнаружены трещины в поперечных балках, нарушен защитный слой бетона, оголена арматура.

Кровля имеет многочисленные повреждения (вздутие рубероида, отслоение краев от стен, повреждения рулонного ковра). Отсутствуют крышки на двух из шести вентиляционных дефлекторах, на одном из них крышка не закреплена. Отсутствует защитный жестяной короб на парапете.

На стенах градирен повсеместно наблюдаются поражения несущих конструкций микроорганизмами, видны следы увлажнении, обнаружена коррозия бетона и арматуры колонн градирен, нарушен защитный слой бетона.

В результате проведения измерений было установлено, что рабочая продольная арматура квадратного сечения со стороной 10 мм, расположена по всей длине в углах колонн, конструктивная поперечная арматура - перпендикулярно стержням рабочей арматуры с шагом 300 мм по всей длине колонны. Толщина защитного слоя бетона колеблется от 3 до 8 мм. Прочность (R) и влажность (W) бетона колонн определялась в шести точках:

R = 54,2 МПа, W = 16,0%;

R = 41,4 МПа, W = 16,3%;

R = 33,4 МПа, W = 14,7%;

R = 26,4 МПа, W = 16,5%;

R = 50,3 МПа, W = 12,0%;

R = 23,1 МПа, W = 18,7%.

В железобетонной стене градирни на уровне второго этажа обнаружена сквозная трещина, через которую сочится вода.

Деревянные жалюзи градирен подвержены интенсивному воздействию воды, вследствие чего наблюдаются процессы гниения и процессы поражения древесины микроорганизмами.

Определена прочность фундамента градирен неразрушающим методом, которая составила R= 15,4 МПа.

В ходе проведения обследования было установлено:

1) влажность в помещении градирен не соответствует табл. 2 СанПиН

2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»;

2) вследствие повышенной влажности в помещениях наблюдается чрезмерное увлажнение всех несущих конструкций, что в свою очередь приводит к коррозии бетона и арматуры и поражению микроорганизмами конструкций здания, что ведет к снижению несущей способности указанных конструкций;

3) толщина защитного слоя бетона колонн и стен градирен не соответствует требованиям п. 7.3.2. СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Общие положения», что приводит к более интенсивным процессам коррозии арматуры и потере ими несущей способности;

4) деревянные жалюзи градирен подвержены постоянному увлажнению, вследствие чего полностью поражены микроорганизмами. Категория технического состояния жалюзи градирен - «недопустимое»;

5) вследствие нарушения адгезии рубероида к стенам и целостности рулонного ковра, отсутствия крышек на дефлекторах атмосферные осадки попадают внутрь здания;

6) категория технического состояния несущих конструкций градирен - «ограничено работоспособное»;

7) обнаруженные трещины в ограждающих конструкциях здания на несущую способность стен не влияют;

8) категория технического состояния конструкций здания в целом - «ограничено работоспособное».

Для устранения обнаруженных дефектов в здании станции обезжелезивания и двух градирнях внутри здания были разработаны следующие рекомендации:

1) заменить деревянные жалюзи градирен;

2) в целях предотвращения процесса постоянного переувлажнения помещения градирен и конструкций здания - заменить существующий кокс в градирнях;

3) произвести мероприятия по заделке трещин в стенах градирен;

4) произвести мероприятия по восстановлению защитного слоя бетона всех несущих конструкций и нанесению антикоррозионного покрытия;

5) произвести очистку всех металлических конструкций от коррозионного повреждения и выполнить мероприятия по защите металлических конструкций от коррозии;

6) выполнить мероприятия по обеспечению достаточной вентиляции и микроклимату в помещении согласно СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»;

7) произвести замену кровли, выполнить ремонт дефлекторов;

8) произвести мероприятия по заделке трещин в наружных стенах здания.

Анализом результатов обследований установлено, что проведению текущих ремонтов строительных конструкций зданий и сооружений зачастую препятствуют отсутствие резервных емкостей для питьевой и технической воды, запасных технологических линий системы водоподготовки. Учет этих факторов при проектировании позволит продлить срок эксплуатации таких зданий и сооружений при нормативном уровне их технического состояния.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Великанов Н.Л. Калининградская область: особенности использования водных ресурсов / Н.Л. Великанов, Е.Д. Проскурнин. - Калининград: ФГУИПП «Янтарный сказ», 2003.- 128 с.

2. Великанов Н.Л. Калининградская область: водопользование и водопотребление в городе / Н.Л. Великанов, А.В. Колобов, Е.Д. Проскурнин. -Калининград: ОАО "Янтарный сказ", 2007. - 208 с.

3. Обследование и испытание сооружений / под ред. О.В. Лужина. - М.: Стройиздат, 1987.- 264 с.

4. Практическое пособие строительного эксперта / под ред. О.С. Вершининой. - М.: Компания «Спутник», 2005 . - 646 с.

Размещено на Allbest.ru