Приложение Щ. Особенности защиты гидротехнических сооружений от биологической коррозии

Приложение Щ

Особенности защиты гидротехнических сооружений от биологической коррозии

Настоящее приложение распространяется на речные и морские гидротехнические сооружения (плотины, шлюзы, трубопроводы, причальные и берегозащитные сооружения) по СП 58.13330. В приложении использованы результаты исследований МГСУ, АО "ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева", Санкт-Петербургского государственного университета, Санкт-Петербургского Технологического университета.

Щ.1 Защита гидротехнических сооружений от биокоррозии должна выполняться с учетом агрессивных химических воздействий среды эксплуатации, периодического увлажнения - высушивания, замораживания - оттаивания согласно требованиям настоящего свода правил.

Щ.2 Характер и интенсивность биоповреждений гидротехнических сооружений (ГТС) определяются многими факторами, главные из которых - адаптация и видовой отбор микроорганизмов в процессе эксплуатации, зависят от морфофизиологических и биохимических свойств повреждающих организмов и факторов окружающей среды, что предопределяет назначение способов защиты этих сооружений. Для ГТС характерен синергизм биоповреждений, связанный с взаимным стимулированием процессов разрушения (коррозии, старения, биоповреждений), а также развитием биоценоза. Высокая приспособляемость микроорганизмов к условиям обитания и источникам питания делает невозможным получение биостойких материалов вторичной защиты на длительный период и унификацию средств защиты.

Щ.3 К основным биодеструкторам строительных материалов и конструкций относятся представители следующих групп: бактерии, грибы, в том числе микромицеты, водоросли, лишайники, мхи, самосевные травы и деревья. Виды биоповреждения строительных материалов биодеструкторами приведены в таблице Щ.1. Различают микро- и макробиодеструкторы. Видовой состав наиболее часто встречающихся на ГТС микробиодеструкторов и макробиодеструкторов приведен в таблицах Щ.2 и Щ.3.

Таблица Щ.1 - Виды биоповреждения строительных материалов микроорганизмами

Механизм повреждения строительного материала микроорганизмами	Особенности микроорганизмов	Результат воздействия
Прямое разрушение	Использование микроорганизмами ингредиентов материала в качестве питательного субстрата	Повреждение древесины, полимерных и органосодержащих материалов
Химическое разрушение	Коррозионное воздействие продуктов жизнедеятельности микроорганизмов на материалы	Повреждение стекла, керамики, бетона
Электрохимическое разрушение	Воздействие продуктов жизнедеятельности микроорганизмов на металлы в токопроводящих средах	Коррозия арматуры, металлических труб и балок
Механическое разрушение	Образование биопленок на поверхности материала, проникновение микроорганизмов в трещины и микротрещины, накопление (увеличение) биомассы	Разрушение кирпичной кладки, бетона камня, древесины
Комбинированное разрушение	Комплексное воздействие микроорганизмов, их сообществ и продуктов их жизнедеятельности на строительные материалы	Разрушение натуральных камней, штукатурных и отделочных слоев, железобетона, деревянных конструкций

Таблица Щ.2 - Видовой состав основных биодеструкторов и степень их воздействия

Виды биодеструкторов	Степень агрессивного воздействия среды	Частота воздействия
Alternaria alternate		++
Aspergillus flavus		+
Aspergillus niger		+
Aspergillus ochraceus		++
Aspergillus ustus		++
Aspergillus versicolor		+
Aureobasidium pullulans		+
Chaetomium globosum		+
Cladosporium cladosporioides		++
Cladosporium sphaerospermum		++
Epicoccum purpurascens		+
Fusarium oxysporum		+
Mucor racemosus		++
Paecilomyces variotii		+
Penicillium chrysogenum		+
Penicillum oxalicum		+
Penicillium verrucosum var. cyclopium		++
Scopulariopsis brevicaulis		+
Stachybotrys chartarum		+
Trichoderma viride		+
Ulocladium chartarum		+
Тионовые бактерии		++
Нитрифицирующие бактерии		++
Железобактерии		++
Актиномицеты		++
Сульфатредуцирующие бактерии		++
Обозначения: - агрессивная; - сильноагрессивная; "+" - частая; "++" - очень частая.

Таблица Щ.3 - Видовой состав грибов биодеструкторов древесины и их воздействие

Вид грибов	Оптимальная влажность древесины, %	Поражающее действие на древесину пород		Частота воздействия
		лиственных	хвойных
Настоящий домовой (Serpula lacrymans)	25-30	+	+	++
Белый домовой (Poria vaporaria)	40-60	-	+	++
Пленчатый домовый (Coniophora puteana)	35-45	+ (кроме дуба)	+	++
Пластинчатый, или шахтный, домовый (Paxillus panuoides)	60-80, при относительной влажности воздуха 100%	+	+	+
Обозначения: "+"- частая; "+ +" - очень частая.

Щ.4 Методы защиты ГТС от биоповреждений подразделяют на механические, физические, химические, биологические, комбинированные. Их выбор должен основываться на экономической эффективности в жизненном цикле ГТС и осуществляться с учетом:

- доказанной эффективности против широкой гаммы микроорганизмов-биодеструкторов;

- способности разрушать микробиологический ил;

- физической и химической совместимости с материалами конструкций и другими средствами защиты (в т.ч. ингибиторами коррозии стали), а также с окружающей средой;

- легкости хранения и применения;

- приемлемой биодеградации.

Щ.5 Проектирование защиты бетонных, железобетонных, металлических, каменных и деревянных конструкций ГТС от биологической коррозии выполняют с учетом требований разделов 5 и 6 и таблиц В.7, Р.1, Р.6, С.1, Т.1, Ш.1, Ш.2 и приложения Щ.

Щ.6 Гидротехнические сооружения, эксплуатирующиеся в водной среде, подвергаются интенсивному обрастанию водными организмами: моллюсками, ракообразными, водорослями и т.д. Для защиты конструкций следует применять биоциды (альгициды и моллюскоциды) в форме противообрастающих лакокрасочных покрытий или пропиток, эффективность которых доказана лабораторными и натурными исследованиями. Защита бетонных и железобетонных ГТС обеспечивается применением необрастающих биоцидных бетонов с использованием биоцидов типа ластанокса или катионного поверхностно-активного вещества (ПАВ) алкилбензилдиметиламмонийхлорида, что обеспечивает защиту от обрастания подводной части морских гидротехнических сооружений.

Щ.7 Класс гидротехнического сооружения следует назначать в соответствии с приложением Б СП 58.13330.2012. Для конструкций ГТС первого и второго класса степень агрессивности повышается на один уровень. Для сильноагрессивной среды защита от биокоррозии выполняется по специальному проекту.

Щ.8 Требования к проектированию защиты от биологической коррозии гидротехнических сооружений (ГТС) обеспечиваются:

- выбором материалов, стойких к воздействию биодеструкторов;

- применением конструктивных мер, снижающих агрессивное воздействие биодеструкторов.

Конструктивные меры для конструкций, эксплуатирующихся в атмосферных условиях, включают в себя создание формы, которая исключала бы возможность скопления на поверхности элементов конструкций биодеструкторов, атмосферной влаги, конденсата, органических и иных веществ, способствующих развитию биодеструкторов; а также исключение пазух, карманов, узких щелей и т.п. Конструкции ГТС должны быть доступными для осмотров, восстановления защитных покрытий и осуществления мер вторичной защиты.

Щ.9 При выборе защитных и конструкционных материалов необходимо оценить видовой состав биодеструкторов в районе возводимого или эксплуатируемого ГТС и определить биостойкость защитных и конструкционных материалов. Степень агрессивного воздействия биологически активных сред на бетонные и железобетонные конструкции определяется согласно приложению В, таблица В.7, на древесину - согласно приложению Р, таблицы Р.1, Р.6.

Щ.10 Из литотрофных бактерий наиболее активными агентами биоповреждений ГТС являются сульфатредуцирующие, тионовые, нитрифицирующие и железобактерии, вызывающие коррозию металлов, разрушение бетона, камня, кирпича и других строительных материалов неорганической природы. Жизнедеятельность органотрофов обеспечивается путем окисления органических веществ, поэтому они вызывают деградацию промышленных материалов на основе органических веществ, включая материалы вторичной защиты. Однако некоторые из них вызывают коррозию металлов, образуя агрессивные метаболиты (органические кислоты, аммиак, сульфид водорода и т.д.), что следует учитывать при назначении способов и методов защиты.

Щ.11 Оценку биостойкости материалов по результатам испытаний в лабораторных условиях, при проведении натурных испытаний, а также в процессе эксплуатации конструкций ГТС проводят в специализированной лаборатории в соответствии с таблицей Щ.4. Для использования в качестве материалов защиты от биокоррозии конструкций ГТС первого и второго класса следует принимать материалы, получившие по результатам испытании 0 баллов, для конструкций ГТС третьего и четвертого класса не более 1 балла.

Таблица Щ.4 - Оценка степени биостойкости образцов испытуемых материалов

Характеристика балла	Балл
Под микроскопом прорастания спор, конидий грибов и бактерий не обнаружено	0
Под микроскопом видны проросшие споры и незначительно развитый мицелий. Под микроскопом видны немногочисленные колонии бактерий	1
Под микроскопом виден развитый мицелий, возможно спороношение. Под микроскопом видны колонии бактерий	2
Невооруженным глазом заметен мицелий и (или) спороношение, колонии бактерий едва видны, но отчетливо видны под микроскопом.	3
Невооруженным глазом отчетливо видно развитие грибов, покрывающих менее 25% испытуемой поверхности. То же, для бактерий	4
Невооруженным глазом отчетливо видно развитие грибов, покрывающих более 25% испытуемой поверхности. То же, для бактерий	5

Щ.12 При проектировании защиты конструкций ГТС от биологической коррозии должна быть разработана программа мониторинга конструкций для выявления очагов биологической коррозии, которые могут привести к изменению конструктивных свойств сооружения.

Щ.13 Степень биоповреждения строительных конструкций зданий и сооружений, вызванного действием биодеструкторов, определяют по приложению Ш, таблица Ш.1.

Щ.14 Мероприятия по ремонту и защите от биоповреждений строительных конструкций ГТС следует выполнять с учетом требований нормативных документов. Особенности способов защиты при наличии биоповреждений приведены в таблице Щ.5.

Таблица Щ.5 - Методы ликвидации последствий биоповреждений строительных конструкций зданий и сооружений ГТС, вызванных действием биодеструкторов

Степень биоповреждения	Характеристика конструкции	Метод ликвидации очагов и последствий биоповреждения строительных материалов и конструкций
I	Конструкции из кирпича, бетона, железобетона, а также отделочные материалы	1.1.1 После просушки поверхности провести ее обработку 10%-ной перексидом водорода, 30%-ным раствором перексида водорода или другим биоцидным раствором. 1.1.2 Поврежденные участки окрашенных, оштукатуренных или открытых поверхностей очистить шпателем. 1.1.3 Собрать с пола мусор, обильно смочить его биоцидным раствором, упаковать мусор в полиэтиленовые мешки, вынести в мусоросборник. 1.1.4 Повторно обработать поврежденную поверхность биоцидным раствором. 1.1.5 Провести ремонтно-восстановительные работы с применением биостойких материалов или ввести биоциды в клеевые составы, штукатурный раствор, краску
	Конструкции из природного камня	1.2.1 Смыть биоцидным моющим средством с поверхности камня колонии микроорганизмов. 1.2.2 Удалить с поверхности материала продукты жизнедеятельности микроорганизмов. 1.2.3 Увлажнить на время не менее 30 мин биоцидным раствором швы, трещины или естественные полости, где могут сохраняться колонии микроорганизмов. 1.2.4 Промыть водой всю поверхность материала. 1.2.5 Обработать всю поверхность биоцидным раствором.
	Деревянные конструкции	1.3.1 Смыть антисептическим раствором с поверхности деревянной конструкции колонии плесневых и иных грибов. 1.3.2 Просушить обработанный участок. 1.3.3 Обработать всю деревянную конструкцию антисептиком.
II	Конструкции из кирпича, бетона, железобетона, а также отделочные материалы	2.1.1 После просушки поверхности провести ее обработку согласно 1.1.1 настоящей таблицы. 2.1.2 Шпателем или иным инструментом очистить поврежденные участки до неповрежденной поверхности. 2.1.3 Аналогично 1.1.4 настоящей таблицы. 2.1.4 Любым доступным способом, за исключением применения открытого пламени, прогреть поврежденную зону конструкции до температуры св. 60°С. 2.1.5 Провести дезинфекцию помещения. 2.1.6 Провести ремонтно-восстановительные работы с применением биостойких материалов или ввести биоциды в клеевые составы, штукатурный раствор, краску
	Конструкции из природного камня	2.2.1 Смыть моющим средством с поверхности камня колонии микроорганизмов. 2.2.2 Удалить с поверхности материала продукты жизнедеятельности микроорганизмов. 2.2.3 Увлажнить на время не менее 30 мин биоцидным раствором (перексида водорода, четвертичные аммонийные соединения) швы, трещины и полости, заполненные микроорганизмами. 2.2.4 Произвести расчистку швов, трещин, полостей, стыков от биогенных включений. 2.2.5 Поставить компресс (на время не менее одного часа) перексида водорода (10% - 15%) на участки, содержащие корки и наслоения биогенного происхождения. 2.2.6 Удалить механическим путем корки и наслоения биогенного происхождения. 2.2.7 Обработать всю поверхность биоцидным раствором.
	Деревянные конструкции	Провести локальную замену поврежденной деревянной конструкции. С этой целью: 2.3.1 Просушить деревянные конструкции и прилегающие материалы. 2.3.2 Удалить (выпилить, вырубить) пораженную зону древесины и грибные образования (пленки, плодовые тела и т.п.). 2.3.3 Заменить удаленную древесину сухой деревянной вставкой (абсолютной влажностью <20%) предварительно обработав ее антисептическим составом. 2.3.4 В тех случаях, когда невозможно выполнить работы по 2.3.1-2.3.3 настоящей таблицы, следует применить прогрев/просушку поврежденного участка с помощью микроволновой сушильной установки. 2.3.5 Обработать деревянные и прилегающие конструкции антисептиком. Применять фтористые, борные, хромомедные и хромомедноцинковые антисептики. При использовании водорастворимых антисептиков обработанные участки просушить
III	Конструкции из кирпича, бетона, железобетона, а также отделочные материалы	3.1.1 После просушки поврежденной поверхности обильно увлажнить ее биоцидным раствором. 3.1.2 Полностью удалить разрушенный материал. Для предотвращения запыленности помещения периодически обильно увлажнять обрабатываемый участок биоцидным раствором. 3.1.3 Аналогично 1.1.4 настоящей таблицы. 3.1.4 Аналогично 2.1.5 настоящей таблицы. 3.1.5 Заменить поврежденный участок кладки. В железобетонных конструкциях: заменить поврежденную арматуру, восстановить поврежденные участки. В бетон и раствор ввести биоцидные добавки
	Деревянные конструкции	Провести замену поврежденного участка конструкции: 3.2.1 Просушить деревянные конструкции. 3.2.2 Полностью удалить пораженные участки древесины. 3.2.3 При обнаружении очагов заражения домовыми грибами необходимо удалить все пораженные части с захватом: 1 м вдоль волокон прилегающей здоровой на вид древесины - для конструкции, состоящей из отдельного бревна бруса, доски и т.п.; 1 м по всем направлениям - для конструкций, состоящих из нескольких деревянных элементов примыкающих друг к другу. 3.2.4 Заменить удаленный фрагмент деревянным протезом (абсолютная влажность <20%) и надежно закрепить по СП 64.13330. 3.2.5 Обработать деревянные и прилегающие конструкции антисептиком. Применять фтористые, борные, хромомедные и хромомедноцинковые и другие антисептики. При использовании водорастворимых антисептиков обработанные участки просушить
IV	Биоповреждению II и III степени подвержено более 50% - 60% строительных конструкций здания и сооружения.	Демонтаж биоповрежденных конструкций.

Щ.15 При проведении работ по ликвидации последствий биоповреждений строительных конструкций зданий и сооружений, вызванных действием биодеструкторов, следует выполнять очистку поверхности от загрязнений и остатков старых покрытий с учетом требований нормативных документов.

Основные способы удаления покрытий, рекомендуемых для различных видов конструкций ГТС, приведены в таблицах Щ.6-Щ.7.

Таблица Щ.6 - Химические способы удаления покрытий

Вид покрытий	Щелочные, водные смывочные среды	Органические растворители	Кислотные смывочные среды
Порошковые краски на:
- стальных конструкциях	+++	+	++
- конструкциях из легких сплавов	-	+++	+
- оцинкованной стали	-	++	-
Эпоксидные покрытия на:
- стальных конструкциях	+	+	++
- конструкциях из легких сплавов	-	+	+
- бетонных конструкциях	+	+	-
Покрытия из водоосновных ЛКМ на:
- стальных конструкциях	+++	++	++
- деревянных конструкциях	+++	++	-
- каменных конструкциях	+++	++	-
- бетонных конструкциях	+++	++	-
Покрытия из органоосновных ЛКМ на:
- стальных конструкциях	+	+++	+
- деревянных конструкциях	+	+++	-
- каменных конструкциях	+	+++	-
- бетонных конструкциях	+	+++	-
Обозначения: "+++" - рекомендуется; "++" - допускается; "+" - допускается с ограничениями; "-" - не допускается.

Таблица Щ.7 - Механические способы удаления покрытий

Вид конструкций	Шлифование	Песко/дробеструйная очистка	Струей воды под высоким давлением
Металлические	+++	+++	++
Бетонные/Железобетонные	+++	+++	++
Каменные	+++	+++	+
Деревянные	+++	-	-
Обозначения: "+++" - рекомендуется; "++" - допускается; "+" - допускается с ограничениями; "-" - не допускается.