Проектирование туннеля Киннет со сроком службы 100 лет
12-08-2020 Coatings Today 44

Туннель Киннет был спроектирован для сбора паводковой воды со всего региона Арава и города Эйлат, Израиль. Строительство проходит в агрессивной среде с высоким содержанием сульфатов в почве и в чрезвычайно жарком климате. Более того, паводковая вода в регионе считается мягкой, содержащей совсем немного минералов и крайне агрессивно воздействующей на бетон. 

Агрессивные условия окружающей среды в месте расположения туннеля Киннет представляют две значительные проблемы: физические трудности, связанные с эрозией, несущей наносы воды (поскольку туннель открыт и в воду может попадать мусор), а также химические трудности, связанные с агрессивным грунтом снаружи и мягкой водой внутри. Бетонирование крупных элементов конструкции в таких жестких условиях и стремление обеспечить 100-летний срок службы туннеля стали непростыми задачами.

Проект должен был соответствовать требованиям к эксплуатации в коррозионной среде класса XA-3 (высокая агрессивность грунта) согласно таблице 1 стандарта EN-206-1 (уровень агрессивности среды 11 в соответствии с эквивалентным израильским стандартом IS-118).

В качестве оптимального решения, обеспечивающего соблюдение требований к эксплуатации в высокоагрессивной среде и условий проекта, был выбран метод проектирования на основе эксплуатационных характеристик. В качестве основной добавки был выбран ингибитор коррозии MCI-2005, используемый с бетоном класса C35/45, содержащим сульфатостойкий цемент CEM-III/B (в соответствии с таблицей 1 стандарта EN-197-1 и его израильского эквивалента IS-1). Такая комбинация была предназначена для предотвращения коррозии на уровне арматуры; снижения самопроизвольного растрескивания, образования трещин при пластической усадке и термического растрескивания; а также обеспечения стойкости к сульфатам на протяжении всего срока эксплуатации туннеля.

Коррозионная защита

Добавка MCI-2005 - органический ингибитор коррозии на водной основе для защиты металлической арматуры бетонных конструкций. Она повышает надежность и продлевает срок службы железобетона, подверженного воздействию коррозионной среды. Добавка содержит смесь аммониевых солей карбоновых кислот, которые при введении в бетон образуют защитный слой на замоноличенной арматуре, препятствуя образованию коррозии и снижая скорость уже имеющейся коррозии. MCI®-2005 защищает как анодные, так и катодные участки в коррозионном элементе.

Добавка MCI -2005 менее токсична и меньше влияет на окружающую среду, чем традиционные ингибиторы коррозии, а также используется в небольших количествах с минимальным воздействием на бетон. Метод проектирования на основе эксплуатационных характеристик, вместо альтернативного метода на основе предельных значений, был выбран по целому ряду причин. Он обеспечивает большую долговечность (по предварительной оценке, на основе анализа с помощью ПО LIFE-365) без увеличения проектных затрат. Этот метод также позволил не использовать дополнительную стальную арматуру, чтобы свести к минимуму динамическое растрескивание (максимальная ширина трещины 0,1 мм, согласно стандарту IS-466-1), которая потребовалась бы при выборе альтернативного метода.

Кроме того, понизилась вероятность самопроизвольного растрескивания, образования трещин при пластической усадке и термического растрескивания при избыточном использовании цемента для получения требуемой прочности бетона C50/60, необходимой в альтернативном методе. Использование сульфатостойкого цемента CEM-III/B обеспечило химическую стойкость для эксплуатации в неблагоприятных условиях, а также благодаря более медленному нарастанию прочности позволило дополнительно снизить термическое растрескивание.

Метод проектирования на основе эксплуатационных характеристик также позволил исключить неконструкционные ошибки (например, недостаточное покрытие арматуры, образование поверхностных трещин и неконструкционное расслоение), которые могли бы существенно сократить срок службы конструкции, вызвав преждевременное возникновение коррозии. Добавка MCI-2005 поможет защитить конструкцию от коррозии при возникновении этих проблем, тогда как альтернативный метод проектирования не предполагал бы никакой защиты после образования коррозии.

MCI-2005 содержит 67% биоматериалов согласно сертификации Министерства сельского хозяйства США (USDA) и соответствует всем требованиям стандарта ASTM C1582. Добавка сертифицирована согласно стандарту ANSI/NSF 61 для использования в компонентах систем питьевой воды и соответствует стандарту CSA S413, раздел C1.2, требования к защите от коррозии. Добавка прошла полевые и лабораторные испытания по всему миру.