История технологии, которая уже более полувека помогает защищать гидротехнические конструкции от одной из самых опасных форм коррозии.
Для большинства стальных конструкций самым опасным считается постоянный контакт с водой. Однако в случае шпунтовых стен наибольшую угрозу представляет совсем другая область — зона переменного смачивания, где металл попеременно контактирует с водой и воздухом. Именно здесь процессы коррозии протекают наиболее интенсивно, а требования к антикоррозионной защите становятся особенно высокими.
Поиск материалов, способных обеспечить долговечную защиту в таких условиях, продолжается уже несколько десятилетий. Одним из наиболее эффективных решений считаются стеклочешуйчатые покрытия (glass-flake coatings), которые сегодня широко применяются при строительстве портовых сооружений, гидротехнических объектов, резервуаров и морской инфраструктуры.
Источник изображения: Sherwin-Williams
Как отмечается в одном из материалов Sherwin-Williams, «стеклянная чешуйка используется как добавка в защитных покрытиях для предотвращения коррозии».
Для шпунтовых конструкций такая технология представляет особый интерес. В отличие от традиционных лакокрасочных систем стеклянные чешуйки не просто улучшают механические свойства покрытия, а формируют внутри него дополнительный барьер, значительно затрудняющий проникновение влаги, кислорода и агрессивных химических веществ к поверхности стали. Именно поэтому стеклочешуйчатые системы сегодня рассматриваются как одно из наиболее эффективных решений для защиты шпунта в наиболее сложных условиях эксплуатации.
От армирования пластика до защиты гидротехнических сооружений
Несмотря на то что сегодня стеклочешуйчатые покрытия считаются одним из наиболее эффективных способов защиты металлоконструкций от коррозии, первоначально они создавались совсем для других задач.
Первые материалы с добавлением стеклянных чешуек появились в 1959 году. Тогда их использовали для армирования светопрозрачных панелей на основе полиэфирных смол, применявшихся в строительстве. Однако в процессе эксплуатации выяснилось, что под воздействием ультрафиолетового излучения панели постепенно деформируются. Это подтолкнуло исследователей к изучению свойств стеклянных наполнителей в составе полимерных материалов.
Уже в 1960-х годах начались исследования по применению стеклянных чешуек в органических защитных покрытиях. Инженеры обнаружили, что пластинчатые частицы стекла способны значительно снижать проницаемость покрытия для воды, кислорода и агрессивных химических веществ. К середине 1970-х была разработана технология распыления стеклочешуйчатых составов, однако широкому распространению мешали высокая стоимость оборудования и сложность нанесения. В отрасли такие покрытия долгое время считались специализированным и достаточно дорогим решением.
Лишь в 1980-х годах, с развитием технологий безвоздушного распыления и совершенствованием состава смол, стеклочешуйчатые покрытия получили широкое распространение. Сегодня их применяют для защиты морских платформ, портовых сооружений, резервуаров, трубопроводов, очистных сооружений и шпунтовых стен, работающих в условиях постоянного воздействия воды и агрессивных сред.
Именно длительный опыт эксплуатации — более полувека — стал одним из факторов, благодаря которым стеклочешуйчатые покрытия сегодня рассматриваются как одно из наиболее надежных решений для долговременной антикоррозионной защиты стальных конструкций.
Покрытия, армированные стеклянными чешуйками, имеют большую длину пути проникновения по сравнению с другими покрытиями. Извилистый путь повышает барьерные свойства и снижает проницаемость покрытия.
Почему стекло защищает сталь
Эффективность стеклочешуйчатых покрытий определяется не только химическим составом связующего, но и геометрией стеклянного наполнителя. В состав покрытия вводятся микроскопические пластинчатые частицы стекла толщиной всего несколько микрон и с большой площадью поверхности. После нанесения они ориентируются практически параллельно поверхности металла и частично перекрывают друг друга, формируя дополнительный барьер для проникновения влаги и агрессивных веществ.
В результате внутри покрытия образуется своеобразный многослойный барьер. Влага, кислород и растворенные соли уже не могут двигаться к поверхности стали по прямой траектории — им приходится преодолевать длинный извилистый путь между стеклянными пластинами. В англоязычной литературе такой механизм получил название tortuous path («извилистый» или «лабиринтный путь»).
Именно ламеллярная (пластинчатая) форма частиц позволяет им перекрывать друг друга, существенно увеличивая путь проникновения влаги и газов через покрытие. Чем больше таких перекрывающихся слоев, тем ниже проницаемость покрытия и тем медленнее развивается коррозия металла.
Не менее важно и то, что само стекло химически инертно. Для производства стеклянных чешуек чаще всего используют специальное C-glass — стекло с повышенной химической стойкостью, применяемое в кислотных и других агрессивных средах. Благодаря этому наполнитель практически не разрушается в процессе эксплуатации и сохраняет свои барьерные свойства на протяжении многих лет.
Помимо снижения проницаемости покрытия стеклянные чешуйки повышают его механические характеристики. Они делают защитный слой более устойчивым к истиранию и ударным нагрузкам, снижают вероятность катодного отслоения, а благодаря тиксотропным свойствам позволяют наносить толстые слои без образования подтеков на вертикальных поверхностях.
Стеклочешуйчатое покрытие нельзя рассматривать просто как краску с наполнителем. Это многокомпонентная защитная система, эффективность которой определяется сразу несколькими факторами:
- типом смолы;
- характеристиками стеклянной чешуйки;
- содержанием в покрытии;
- соблюдением технологии нанесения.
Именно сочетание этих факторов обеспечивает высокие барьерные свойства в агрессивных условиях эксплуатации.
Однако высокая эффективность не означает, что стеклочешуйчатые покрытия подходят для любого объекта. Они заметно дороже традиционных антикоррозионных систем, предъявляют повышенные требования к подготовке поверхности и качеству нанесения, а их применение оправдано далеко не во всех случаях. Когда такие покрытия действительно окупаются, какие ограничения имеют и почему инженеры все чаще оценивают их через стоимость жизненного цикла сооружения, — об этом расскажем во второй части.
Экоторг М — производственно-инжиниринговая компания. Мы выполняем строительно-монтажные работы на нулевом цикле и в сфере гидротехнического строительства, проектируем и разрабатываем надёжные технические решения, сдаём в аренду спецтехнику с экипажем и шефмонтажом, а также поставляем строительные материалы.
Анонсы статей, викторины, мнения экспертов - в нашем телеграм-канале "ГТС и нулевой цикл"
Комментарии (0)