Каков срок службы фундамента на винтовых сваях, сколько должен стоять фундамент

Гражданское строительство Технология Гарантия Проектирование


Статья расскажет, каков срок службы фундамента из винтовых свай, то есть сколько должен стоять фундамент в соответствии с требованиями нормативных документов.

Содержание статьи:

1. Винтовые сваи и коррозия

2. Способы увеличения срока службы фундамента из винтовых свай

    2.1. Увеличение толщины лопасти и стенки ствола

    2.2. Использование легированной стали

    2.3. Нанесение металлических покрытий

    2.4. Заполнение канала ствола винтовой сваи. Обшивка цоколя


Винтовые сваи изготавливают из стали, поэтому срок их службы будет определяться скоростью возникновения и развития коррозионных процессов. Это явление мы подробно рассмотрели в статье «Коррозия: причины и способы защиты», поэтому здесь остановимся только на основных моментах.

1. Винтовые сваи и коррозия

Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов, вызванной химическим или физико-химическим воздействием. По механизму протекания различают коррозию:

  • химическую;
  • электрохимическую.

Химическая – это химическая реакция поверхности металла с коррозионно-активной средой, которая не сопровождается возникновением электрохимических процессов на границе фаз. У винтовых свай возникает, как правило, в точке соприкосновения металла с кислородом или жидкостью (грунтовые воды).

Срок службы свайно-винтового фундамента при таком воздействии будет зависеть от уровня водородного показателя кислотности среды в грунте (при пониженном уровне pH, характерном для кислой среды, скорость повышается) и от типа грунта. Так как доступ кислорода к металлу ограничен под толщей грунта, то чем глубже расположена свая, тем ниже скорость химической коррозии.

Электрохимическая – протекает через электродные реакции, чаще – во влажной среде. К этому виду относят коррозию:

  • в водных растворах;
  • атмосферную под влиянием пленок влаги на поверхности;
  • в грунте (почвенная).

Для фундамента из винтовых свай наибольшую опасность представляют два подвида электрохимической коррозии – атмосферная и почвенная.

Атмосферная коррозия считается менее губительной, чем почвенная. Однако такой подход не учитывает тип грунта, в котором эксплуатируется конструкция. Конечно, водонасыщенные глинистые грунты характеризуются высокой степенью агрессивности по отношению к стали, но в то же время в супесях и песках коррозия будет протекать примерно с той же интенсивностью, что и в атмосфере. Да и скорость атмосферной коррозии не является величиной постоянной, зависит от природы металла и влажности воздуха.

Скорость и степень разрушительности почвенной коррозии также будут зависеть от множества факторов: типа грунта, его коррозионной агрессивности по отношению к стали, влажности пористости, кислотности, электропроводности и т.д.

Кроме того, существует ряд дополнительных факторов, на которые также стоит обратить внимание, рассматривая механизмы воздействия почвенной коррозии на металлические конструкции.

Если катод и анод расположены близко друг к другу (как это происходит в случае со стальными сваями), а рН влаги в грунте >5, коррозионные продукты могут образовывать покрытие, защищающее поверхность стали. В этом случае коррозия будет равномерной, и ее скорость будет падать во времени. Так, английские исследователи Е. Прентис и Л. Уайт в своей работе «Подводка фундаментов под существующие здания» отмечают, что металлическая оболочка сваи остается неповрежденной до тех пор, пока она соприкасается с грунтом. Одним из возможных объяснений этого явления может служить то обстоятельство, что поверхность оболочки каждой такой сваи вследствие наличия в грунте кислорода несколько ржавеет, причем этот образующийся слой ржавчины благодаря соприкосновению с землей удерживается на месте, не позволяя обнажиться следующему слою, который мог бы оказаться подверженным коррозии. Иными словами, благодаря образованию некоторого налета ржавчины труба оказывается защищенной этим слоем от дальнейшего ржавления (подробнее «Коррозия винтовых свай. Как продлить срок службы свайно-винтового фундамента?»).

Таким образом, скорость коррозионных процессов нелинейна и находится в сильной зависимости от условий окружающей среды. А значит, срок службы фундамента из винтовых свай можно и нужно увеличивать.

2. Способы увеличения срока службы фундамента из винтовых свай

2.1. Увеличение толщины лопасти и стенки ствола

Чтобы не опасаться разрушения винтовых свай под действием коррозии, стоит позаботиться о подборе оптимальных геометрических параметров – толщины стенки ствола и лопасти. Для этого необходимо выполнить измерения коррозионной агрессивности грунтов на участке (подробнее «Экспресс-геология: геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»), а также расчет срока службы с последующей проверкой остаточной толщины стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам.

Увеличение толщины металлопроката всего лишь на 1 мм увеличивает срок службы даже в наиболее агрессивных грунтах (зола, шлак), в которых практически не строят, до 20 лет, не говоря уже об обычных грунтах, где этот показатель может доходить до 50 лет.

В отдельных случаях увеличение толщины металлопроката полностью исключает необходимость применения защитного покрытия. Это тем более актуально, что покрытие в процессе погружения винтовых свай испытывает сильное абразивное воздействие грунтов и почти всегда повреждается. Но даже при условии сохранения целостности, срок службы неметаллического покрытия, даже нанесенного в соответствии с ГОСТ 9.032-74 «Лакокрасочные покрытия» составляет не более 10 лет, горячего цинкования – 15 лет (данные опубликованы Американским институтом стали и сплавов AISI).

2.2. Использование легированной стали

Легирование стали делает ее более устойчивой к негативному воздействию, так как добавляемые присадки улучшают физико-механические характеристики металла (подробнее «Использование стали различных марок в производстве винтовых свай»).

2.3. Нанесение металлических покрытий

Этот метод – разновидность катодной защиты, когда к защищаемой конструкции замыкают накоротко более электроотрицательный материал – протектор. В получившемся коррозионной элементе протектор становится анодом и защищает основную конструкцию, ставшую катодом, от разрушения.

К анодным покрытиям можно отнести цинкование. Однако, как мы уже говорили ранее, защитные покрытия малоэффективны при эксплуатации в грунте (подробнее «Чем опасно горячее цинкование?»). Альтернативой может стать использование цинковых колец. Здесь применяется тот же эффект, что и в случае с металлическими покрытиями (кольцо – анод, свая – катод), но отсутствуют указанные минусы, так как кольцо не разрушается при погружении сваи. Кроме того, преобладание площади катода над площадью анода способствует более активному включению цинкового кольца в коррозионный процесс.

2.4. Заполнение канала ствола винтовой сваи. Обшивка цоколя

Заполнение канала ствола винтовой сваи замедляет развитие коррозионных процессов на внутренней поверхности ствола (подробнее «Обоснование необходимости бетонирования ствола»).

Ограничить доступ влаги к металлоконструкциям можно с помощью правильной обшивки цоколя и устройства дренажной системы (примеры в разделе «Отделка и утепление цоколя»).

Таким образом, срок службы свайно-винтового фундамента зависит от разных факторов, но в первую очередь от того, насколько ответственно вы подойдете к проектированию и строительству.



Была ли информация для Вас полезной?
28
3
5
 
Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Защита от автоматических сообщений

Статьи по теме