Технологические процессы и их влияние на долговечность строительных конструкций
Аннотация
Дата поступления статьи: 30.10.2013В статье приводятся результаты многолетних исследований производств синтетического каучука и изучение технологических процесов.Установлена зависимость долговечности строительных конструкций от параметров технологических процессов.
Ключевые слова: технологический процесс ,долговечность конструкций, причины коррозионных разрушений
Влияние технологических процессов и их параметров на долговечность строительных конструкций можно рассмотреть на примере производств синтетического каучука (в течение многих лет авторы занимались обследованиями зданий и сооружений на этих производствах).
Производство синтетического каучука характеризуется большим разнообразием технологических процессов и операций [1,2,3,4,5].
Необходимо отметить, что технологические процессы на подобных производствах существенно влияют на долговечность строительных конструкций. Это объясняется тем, что химические вещества ,применяемые и получаемые при производстве синтетических каучуков и по разным причинам попадающие на конструкции, в большинстве своем являются весьма агрессивными по отношению к строительным материалам конструкций [6,7,8,11,12]. В технологии производства синтетических каучуков (дивиниловых, хлоропреновых, изопреновых) можно выделить ряд основных технологических процессов:
-производство мономеров;
-технологические процессы полимеризации;
-технология получения и выпуска каучуков;
-производство вспомогательных продуктов.
Технологические процессы производства мономеров, в зависимости от того, какой из мономеров и каким способом при этом получают, коренным образом отличаются друг от друга и характеризуются применением различных химических продуктов, используемых в этих процессах.
Так ,например, при производстве мономера-хлоропрена, получаемого синтезом хлористого водорода и моновинилацетилена в присутствии комплексного катализатора, возможно образование нежелательных побочных продуктов, например дихлорбутена, ω-полимера, которые также, как сам хлоропрен, катализатор и соляная кислота являются очень агрессивными веществами по отношению к бетону и стали.
Для производства мономера- изопрена из формальдегида и изобутилена характерно использование в процессе технологии катализаторов, например, серной кислоты, попадание которых на строительные конструкции приводит к интенсивному разрушению последних. В это же время сами продукты и полупродукты получения изопрена (формалин, муравьиная кислота, метиловый спирт, диметилдиоксан) в свою очередь весьма агрессивны по отношении к материалам строительных конструкций.
Полимеризация мономеров также может осуществляться разными способами и методами, которые отличаются друг от друга соответствующим технологическим оформлением, а следовательно и разнообразными сопутствующими химическими продуктами.
В производстве синтетических каучуков применяются два способа полимеризации: каталитическая полимеризация и инициированная.
При каталитической полимеризации в качестве катализаторов используются щелочные металлы, хлористый алюминий, четыреххлористый титан, а также комплексные катализаторы. Все они в определенных условиях являются агрессивными по отношению к строительным конструкциям.
При инициированной полимеризации в качестве инициаторов используются персульфаты аммония, калия, перекиси и гидроперекиси изопропилбензола и изопропилциклогексилбензола, также агрессивные вещества по отношению к бетону, стали.
При получении каучуков применяются методы коагуляции. В качестве коагулянтов применяются растворы поваренной соли, солей уксусной кислоты двух или трехвалентных металлов с добавлением кислот ( серной, уксусной), а также слабощелочные растворы.
Технологические процессы производств вспомогательных продуктов (эмульгаторов, катализаторов, инициаторов) несомненно оказывают влияние на долговечность строительных конструкций зданий и сооружений[9,10].
В результате натурных наблюдений и изучения технологических регламентов производств синтетических каучуков были определены причины и выявлены источники агрессивных продуктов, попадающие на строительные конструкции. Их можно классифицировать следующим образом:
-конструктивные недостатки технологического оборудования, трубопроводов, транспортных систем;
-эксплуатационные недостатки;
-возможные отклонения от технологических режимов при работе оборудования;
-недостаточная коррозионная стойкость материалов, из которых изготовлено технологическое оборудование.
Конструктивные недостатки аппаратов и трубопроводов (недостаточная герметизация, недоработка некоторых узлов и деталей, несовершенство, а в некоторых случаях, полное отсутствие систем автоматического контроля), как правило, способствуют интенсивному выделению агрессивных сред и попаданию их на конструкции.
Слабым местом в конструктивном отношении являются фланцевые соединения трубопроводов и оборудования, а также отсутствие средств утилизации, нарушение герметизации, несовершенство или отсутствие систем автоматического контроля. Все это способствует выделению агрессивных технологических сред и попаданию их на конструкции.
Нарушение правил эксплуатации приводит к выходу из строя узлов и деталей или всего агрегата в целом, что влечет за собой выделение технологических сред, многие из которых являются агрессивными по отношению к материалам конструкций.
К эксплуатационным недостаткам можно отнести: несвоевременный ремонт оборудования, отклонение от технологического регламента работы аппаратов, недостаточный надзор и уход обслуживающего персонала за оборудованием.
Ремонты оборудования в большинстве случаев сопровождаются нейтрализацией, выбросами продуктов, промывкой аппаратов. Промывка аппаратов может осуществляться растворами кислот( напр. 30% соляной кислотой или щелочными растворами). При этих операциях возможны интенсивные проливы этих веществ и попадание их на конструкции.
Отклонение от технологических режимов, которые случаются по разным причинам на производстве также, как правило, сопровождается выделением агрессивных сред.
Нередко технологическое оборудование и транспортные системы бывают выполнены из коррозионно-нестойких материалов, что приводит со временем к разрушению оборудования, его узлов и деталей и, как следствие, выделению агрессивных агентов.
Таким образом, анализ натурных исследований и изучение технологических процессов производств синтетического каучука позволили определить источники интенсивных выделений агрессивных продуктов, причины таких выделений, и взаимосвязь технологического процесса, его параметров с долговечностью строительных конструкций зданий.
Представленные результаты исследований можно использовать как при проектировании новых производств, так и при реконструкции действующих[9,10].
Литература:
1.Барг Э.И.Технология пластических синтетических масс. - Ленинград. Госхимиздат, 1954.-350с.
2.Вацулик Р.Р. Химия мономеров. -М. Издательство иностранной литературы,1960.-264с.
3.Литвин О.Б. Основы технологии синтеза каучуков. -М. Издательство «Химия»,1972,-341с.
4.Лосев И.П. Химия синтетических полимеров. -М. «Химия»,1971.-356с.
5.Крючков А.П. Общая технология синтетических каучуков. -М. Издательство «Химия»,1969.-270с.
6. Москвин В. М. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты./ В. М. Москвин, Ф. М. Иванов, С. Н. Алексеев, Е. А. Гузеев. — М.: Строй-издат,1980.-536с.
7.Баженов Ю. М.Коррозия материалов современный взгляд на проблему./ Ю. М. Баженов.// Строительные материалы. - 1999. - № 7-8. - С. 20.
8. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии. М.: ЦИТП Госстроя СССР,1986.-77с.
9.В.П.Новоженин., И.Н.Карлина. К вопросу выбора защиты строительных конструкций на предприятиях с агрессивными средами [Электронный ресурс]// «Инженерный вестник Дона»,2012, №4. -Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1235 (доступ свободный)-Загл.с экрана.-Яз.рус.
10.И.Н.Карлина, В.П.Новоженин. Особенности проведения комплексных натурных обследований объектов, подлежащих реконструкции. [Электронный ресурс]// «Инженерный вестник Дона», 2012, №4. -Режим доступа:http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1248(доступ свободный)-Загл.с экрана.-Яз.рус.
11. Norman R.H. Conductive Rubber and Plastics. London: Ahhl.Sci.Pabl. 1979. - 277 p.
12. Blackley D.C. Synthetic Rubbers: Their chemistry and technology. London -N.Y.: Appl.Sci.Pabl. 1983.-372 p.