Антикоррозийная защита винтовых свай

Решающим фактором, который определяет долговечность стальных опор и свайного фундамента в целом, является скорость его разрушения из-за коррозии. О том, как защитить сваи от коррозии, какие способы обработки самые эффективные, какие из них можно реализовать самостоятельно, а какие — только в заводских условиях, мы и выясним в нашей статье.

Содержание

Виды коррозии металлов

Технология свайно-винтовых фундаментов предполагает погружение металлических столбов в грунт до нужного уровня. Над землей остается часть ствола, необходимая для сооружения ростверка. Погруженные в почву части опор постоянно контактируют с влажным грунтом, а над поверхностью земли подвергаются действию осадков. На внутреннюю часть стволов также оказывает влияние влажность, особенно без должной защиты. Кроме влаги, металл подвергается разрушающему действию электрохимических и механических факторов.

Химическая

Окружающий воздух или содержащаяся в почве влага — это агрессивная среда для внешней поверхности изделий, поскольку содержит кислород и водород. Чем больше влажность, тем быстрее происходит химическая реакция окисления железа с образованием ржавчины. Почвы различаются и по уровню кислотности (pH): чем он ниже, тем выше кислотность грунта и быстрее происходят окислительные процессы.

Важно! На более глубоких уровнях почвы насыщенность ее кислородом ниже, поэтому и ржавеют винтовые сваи на глубине медленнее, чем в поверхностных слоях.

Электрохимическая

В грунте всегда в том или ином количестве присутствует вода, содержащая ионы кислот и солей, то есть, по сути, она приобретает свойства электропроводника и становится аналогом электролита в аккумуляторе. Толща земли в то же время насыщена блуждающими токами — из-за утечек из поврежденного кабеля, железнодорожных путей, заземлителей. Разница в сопротивлении тела металлического столба и окружающего грунта позволяет блуждающим электрическим токам проходить через ствол и уходить в землю, заставляя ржаветь металлические опоры.

Внимание! Чтобы правильно выбрать, чем обработать винтовые сваи от коррозии, необходимо учесть агрессивность почвы — к высококоррозийным типам относятся тяжелые глинистые, средние показатели у суглинков, инертные у супесей и песчаных грунтов.

Механическая

Разрушение стали провоцируют следующие механические воздействия:

неправильный монтаж винтовых свай (повреждения препятствиями в грунте);
повышенное напряжение металлической поверхности при закручивании в почву;
деформации или трещины из-за перепадов температуры.

Механическая коррозия зачастую становится причиной сгнивших винтовых свай, а также воротами для других типов воздействия — химического и электрохимического.

Способы защиты от коррозии

Изучение типов коррозии позволяет узнать причины данного явления и применить самые эффективные противокоррозийные меры. Поскольку разрушение начинается с поверхностных слоев металла и протекает постепенно, логичным является увеличение толщины стенки ствола и лопасти. Но этот способ имеет свои ограничения, поскольку при его реализации повышается вес стальных опор и автоматически увеличивается их стоимость.

Добавление в сталь легирующих добавок (хром, молибден, никель) при производстве снижает их подверженность разрушению. Идеальный вариант — нержавеющая сталь, но стоит она дорого. На заводах изготавливают металлические столбы из высокопрочных марок Ст20, Ст30XMA, которые показывают прекрасные противокоррозионные свойства в сравнении с рядовыми сталями (Ст3).

Наиболее эффективной методикой являются различного вида покрытия, не дающие гнить столбам в грунте — ведь именно слой почвы примерно в 1 м от поверхности является самым опасным для долговечности стали.

На практике часто применяют заполнение полости стволов уже закрученных столбов бетоном или ЦПС — это уберегает трубы изнутри благодаря отсутствию кислорода и не дает им сгнивать десятилетиями.

Это основные варианты защиты металлических свай от ржавчины и порчи. Рассмотрим их подробнее.

Оптимальная толщина

При производстве свайных опор расчет толщины металла для лопасти и стенки трубы проводят, исходя из показателей влажности и кислотности почвы. Согласно проектным расчетам и проводимым на заводах испытаниям, срок службы стальных опор с увеличением толщины стали всего на 1 мм даже в агрессивных средах повысится на 10-20 лет.

Однако, при начальном значении в 3-4 мм увеличение показателя на 1 мм повысит массу изделия на 20-30%, а значит цены на железные сваи для фундамента будут расти. Есть трудности и при изготовлении лопастей — чем толще стальной лист, тем более сложные механизмы и аппаратура требуются для их производства.

Опытным путем для каждого типоразмера столбов подобраны оптимальные значения:

СВС 57 — 3,5 мм;
СВС 76 — 3,5 мм;
СВС 89 — 3,5 мм;
СВС 108 — 3,5 мм;
СВС 133 — 4 мм.

Внимание! Если защищать металлические столбы этим способом, необходимо учесть и фактор увеличения массы изделий: легкие опоры могут закручиваться и вручную, для тяжелых обязательно использование спецтехники. А это также повышение затрат.

Полимерные покрытия

Обработка полимерами — проверенная временем методика, которая не потеряла своей актуальности благодаря ценовой доступности и прекрасным свойствам адгезии. Полимерные покрытия не только чрезвычайно устойчивы к агрессивным средам, но и обладают высоким уровнем эстетичности.

Эпоксид

Использование эпоксидных смол для защиты металла доказало свою эффективность еще со времен СССР, поэтому такие покрытия стали применяют в первую очередь. Он не потерял своей актуальности со временем благодаря нескольким очевидным достоинствам:

низкая стоимость;
высокая устойчивость к механическому воздействию;
толщина слоя в пределах 400 мкм-4 мм позволяет длительно противостоять химическим реагентам и повышенной влажности;
срок службы до 50 лет.

При необходимости выстроить небольшой хозяйственный объект, даже своими руками, антикоррозийное покрытие винтовых свай — оптимальный выбор. При этом стоит внимательно следить, чтобы все сварные швы и лопасти были тщательно прокрашены.

Важно! Предельную прочность эпоксидный слой набирает через 72 часа, при этом металл под покраску должен быть тщательно очищен.

Полиуретан

Из этого вида смол чаще всего делают основу для защитных покрытий, например, лакокрасочных. Такие составы могут наноситься:

вручную с помощью кисти;
с применением краскопульта;
погружением в специальные ванны;
методом электростатического распыления (возможно только при наличии специального оборудования).

На производстве не используется ручной способ, поэтому заводское покрытие намного качественнее и ровнее, чем у продукции кустарных компаний.

Преимущества полиуретановых красок — превосходная адгезия даже в сравнении с эпоксидными составами: материал способен создавать молекулярные связи с поверхностью металла. При правильном применении полиуретан распределяется ровным слоем толщиной до 0,3 мм. Обрабатывать винтовые сваи необходимо по следующей технологии: предварительная зачистка от ржавчины и окалины, химических и биологических загрязнений, грунтовка.

Внимание! Нанесение полиуретановых составов допускается непосредственно перед использованием стальных опор, иногда — прямо на стройплощадке. При наличии свободного времени заказчик может наблюдать процесс в реальном времени.

Оцинковка

Нанесение цинкового слоя на стальные опоры — самый эффективный способ защиты их долговечности. Винтовые сваи гниют в земле, но при всех прочих равных исходных данных они станут служить в разы дольше столбов с другими нанесёнными материалами. Используют два вида технологий цинкования — холодное и горячее, каждая из них имеет свои особенности.

Горячее цинкование

Для нанесения цинка изделие погружают в цинковый электролитический раствор. В результате химической реакции на поверхности столба образуется защитная пленка толщиной до 100 мкм. В процессе операции стальная опора покрывается антикоррозийным слоем не только снаружи, но и изнутри.

Хотя затраты на обработку самые высокие (проводится только на производстве), для грунтов с высокой кислотностью или влажностью это единственно возможное решение. Помимо высокой прочности и устойчивости, цинк способен самовосстанавливаться: ему не страшны небольшие царапины или возможные повреждения при монтаже, транспортировке.

Внимание! Из всех типов защиты от коррозии метод горячего цинкования обеспечивает изделиям самую долговременную эксплуатацию. Такие оцинкованные винтовые сваи могут прослужить до 120 лет.

Холодное цинкование

Методика предполагает более простое применение цинкосодержащего состава (цинка 92-96%), который наносится либо краскопультом, либо окунанием в ванну. Это более простой способ обработки, однако требующий соблюдения нескольких условий: тщательной очистки окрашиваемой поверхности, поддержания определенного температурного и влажностного режима, нанесения краски в несколько слоев (каждый последующий — только после высыхания предыдущего).

Важно! Методика позволяет сравнительно быстро покрыть изделие цинком, при этом слой в 60 мкм гарантирует срок службы (при выполнении требований технологии) до 80 лет.

Двойная обработка

Для получения максимального эффекта можно использовать технологию двойной защиты винтовых свай от коррозии: поверх цинка наносят дополнительный слой антикора (например, двухкомпонентную грунт-эмаль), предохраняющий оцинкованную поверхность от повреждений при монтаже.

Бетонирование

Заполнение полости стволов уже закрученных стальных опор — эффективная дополнительная антикоррозийная мера, но только для внутренних стенок. Для этого используют бетон или ЦПС. Любая из смесей вытесняет кислород из трубы, исключая таким образом возможность окисления металла и предохраняет стволы от порчи изнутри.

Внимание! ЦПС в сравнении с бетонным раствором имеет несколько преимуществ: простоту и скорость применения, возможность использования зимой, требует минимального уплотнения. И это намного более чистый вариант.

Видео описание

Заключение

Использование антикоррозийной защиты свай помогает значительно продлить срок службы данных изделий. Вы познакомились с наиболее распространенными способами, узнали их достоинства и недостатки и можете оценить эффективность каждой методики. Некоторые методы можно выполнить и своими руками, однако максимальное допустимое качество гарантирует только обработка в условиях производства. При поиске подходящих изделий поинтересуйтесь, чем покрывают винтовые сваи от коррозии производители и какова толщина покрытия, какие еще защитные методы они используют, проводится ли предварительная зачистка металла.