Способ защиты бетонных строительных конструкций от коррозионного воздействия карбамида
METHOD FOR PROTECTING CONCRETE BUILDING STRUCTURES FROM CORROSIVE EFFECTS OF UREA

Изобретение относится к способам защиты бетонных строительных конструкций, подверженных коррозионному воздействию карбамида, и может найти применение на крупнотоннажных агрегатах карбамида в башнях приллирования, а также в процессе переработки и хранения химиката.
При диффузии карбамида внутрь бетонных строительных конструкций наблюдается их разрушение вследствие развития процессов кристаллизации и возникновения опасных напряжений в бетоне. Появление трещин на бетонной поверхности ускоряет данный процесс и затрудняет работы по защите бетонных строительных конструкций путем нанесения лакокрасочных покрытий. Решение данной проблемы может быть достигнуто путем химического связывания карбамида в толще бетона с помощью формальдегид-содержащих продуктов.
2
Известен [SU №472113, кл. С04В 41/28, опубл. 30.06.75, бюл. №20] способ подготовки к ремонту бетонных строительных конструкций путем пропитки поверхности 10-40%-ным водным раствором формалина из расчета 400-500 г/м. Данное техническое решение не обеспечивает длительный срок службы защитного лакокрасочного покрытия (покрытие разрушается через 6 лет эксплуатации) и характеризуется высокими расходными нормами по раствору формалина и защитному лакокрасочному покрытию. При обработке поверхности бетона водным раствором формалина в воздухе рабочей зоны создается высокая концентрация формальдегида.
Известен [RU №2145949, кл. С04В 41/62, опубл. 27.02.2000, бюл. №6] способ защиты бетонных строительных конструкций, подверженных воздействию карбамида, путем предварительной обработки разрушенной поверхности пропиточным составом и последующего нанесения лакокрасочного покрытия, причем в качестве пропиточного состава используют карбамидоформальдегидную смолу, имеющую мольное соотношение карбамид:формальдегид 1:(2,5-2,7) и содержащую не менее 20 мас. % свободного формальдегида.
К недостаткам данного технического решения относится то, что при пониженном мольном содержании формальдегида в смоле увеличивается ее вязкость и вследствие этого ухудшается пропитывающая способность бетона, вследствие чего ухудшаются адгезия наносимого лакокрасочного покрытия и снижаются сроки его эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности является способ защиты бетонной поверхности от коррозионного влияния карбамида, предусматривающий обработку конструкций композицией, состоящей из карбамидо-формальдегидного форконденсата (далее форконденсата) с мольным соотношением карбамид:формальдегид равным 1:2,7÷3,5 и кислого агента с последующим нанесением винилацетатной или эпоксидной дисперсии [RU №2513306,кл. С04В 41/62, опубл. 20.04.14. бюл. №11].
Использование данного метода обеспечивает высокую эффективность защиты бетонной поверхности, находящейся в контакте с мочевиной. Это обусловлено тем, что проникающий вглубь бетона форконденсат с повышенным содержанием формальдегида вступает в химическое взаимодействие с частицами карбамида, присутствующих в поверхностном слое гранбашни с образованием высокопрочных полимербетонов с улучшенными физико-механическими показателями.
В то же время следует иметь в виду, что при невысокой концентрации карбамида в бетоне может не достигаться полное связывание формальдегида, то есть становится возможным его частичная миграция в атмосферу.
Технической задачей предлагаемого изобретения является совершенствование способа защиты бетонных строительных конструкций от коррозионного воздействия карбамида и минимизация негативного влияния на окружающую среду.
Указанная цель достигается последовательным нанесением на бетонную поверхность двух пропиточных составов, причем первый является композицией, содержащей карбамидоформальдегидный форконденсат  - 75-80 мас.%-ный водный раствор метилолмочевин и формальдегида с мольным соотношением карбамид:формальдегид 1:(2,7-3,3) и кислый агент, взятые в соотношении, мас.%:
карбамидоформальдегидный форконденсат
99-99,99
кислый агент
0,01-1,
а второй слой формируется нанесением второго пропиточногор состава - водного раствора, содержащего 35-42 мас.%  карбамида и 3-10 мас.% винилацетатной дисперсии. Затем наносится лакокрасочное покрытие.
Карбамидоформальдегидный форконденсат с концентрацией (75÷80) мас. % и требуемым мольным соотношением карбамид:формальдегид изготавливают в аппарате с механической мешалкой путем добавления к карбамидоформальдегидному концентрату марки КФК-85 по ТУ 2223-009-00206492-2007 расчетного количества карбамида и воды, и прогрева реакционной смеси при (90±3)°С в течение 10 минут. Получаемый продукт является водным раствором различных метилолмочевин и формальдегида, причем содержание последнего может варьировать в интервале (24±3) мас. %. Непосредственно перед применением в карбамидоформальдегидный форконденсат при температуре (15÷30)°С и перемешивании вводят кислый агент до достижения рН 5,3-6,0. При обработке бетонной поверхности пропиточным составом присутствующие в нем метилолмочевины и формальдегид адсорбируются в толще бетона и вступают во взаимодействие с диффундирующим карбамидом, наносимым со вторым слоем. Этот процесс сопровождается образованием разветвленное карбамидоформаль-дегидной смолы и формированием высокопрочного полимербетона. Добавление винилацетатной дисперсии к раствору карбамида при нанесении второго слоя оказывает позитивное влияние на адгезию применяемого лакокрасочного покрытия.
Предложенный способ обладает следующими преимуществами по сравнению с известными методами.
Во-первых, это пониженная вязкость и высокая проникающая способностью компонентов пропитывающего состава вглубь бетона при нанесении первого слоя.
Благодаря наличию карбамида и винилацетатной дисперсии в композиции, применяемой при нанесении второго слоя, уменьшается эмиссия формальдегида в окружающую среду, что улучшает санитарные условия при проведении работ. Образующиеся при отверждении форконденсата разветвленные олигомерные карбамидоформальдегидные структуры заполняют имеющиеся в бетоне пустые поры и раковины и обеспечивают более длительную эксплуатацию башни приллирования без проведения ремонта ее внутренней поверхности.
Пример 1.
Поверхность строительной конструкции очищали от рыхлого непрочного бетона, обеспыливали и пропитывали составом, содержащим, мас. %:
- форконденсат с мольным соотношением
карбамид:формальдегид равным (1:2,8)
- 99,1
- хлористый аммоний
- 0,9
2
2
Его расход варьировал в интервале 400÷450 г/м. Спустя сутки на обработанную таким способом поверхность наносили второй слой другой композиции в количестве 300÷320 г/м, представляющий собой водный раствор карбамида и винилацетатной дисперсии «Рузин-16» по ТУ №2241-020-50685635 с содержанием 38 мас. % и 7 мас. %, соответственно.
Пример 2.
2
Подготовку поверхности бетона осуществляли аналогично примеру 1. Используемый пропиточный состав для нанесения первого слоя в количестве 400÷450 г/м содержал компоненты в следующих количествах, мас. %:
- форконденсат с мольным соотношением
карбамид:формальдегид равным (1:3)
- 99,8
- ортофосфорная кислота
- 0,2
2
Для нанесения второго слоя с расходной массой около 320 г/м готовили водную композицию, содержащую 39 мас. % карбамида и 5 мас. %, винилацетатной дисперсии Д50/Н по ГОСТ 18992, соответственно.
Пример 3.
Условия проведения работы по примеру 2.
При синтезе пропиточного состава первого слоя компоненты смешивали в следующей пропорции, мас. %:
- форконденсат с мольным соотношением
карбамид:формальдегид (1:3,3)
- 99,95
- муравьиная кислота
- 0,05.
2
Расход приготовленной композиции в расчете на 1 м бетонной поверхности варьировал от 400 до 450 г.
2
В качестве второго слоя с расходной массой около 340 г/м использовали водную композицию, содержащую 41 мас. % карбамида и 9 мас. % винилацетатной дисперсии «Рузин-16» по ТУ №2241-020-50685635.
Согласно проведенных исследований и расчетов предлагаемое техническое решение позволяет избежать коррозию бетонированной внутренней поверхности башни приллирования при ее работе, а также улучшить адгезию к ней отдельно наносимого лакокрасочного покрытия и гарантировать срок его эксплуатации не менее 10 лет. Одновременно с этим существенно уменьшатся выбросы в атмосферу формальдегида в процессе нанесения обоих слоев защитных композиций.