Сколько прослужит пирс: как правильно выбрать материалы 

Время на прочтение: 4 минут(ы)

Строительство пирсов и причалов — это инвестиции на долгие годы. Главный вопрос, который волнует каждого владельца: какова будет долговечность причала? Ответ на него на 80% определяет грамотный выбор материалов для пирса и способы защиты. 

Рассмотрим, как избежать типичных ошибок и обеспечить максимальный срок службы пирса.

Металл в конструкции современного пирса — широко применяемый материал. Из него изготавливают свайные опоры, ростверк, каркас настила, ограждения и навесов, оборудование для швартовки. 

Антикоррозионная защита пирса будет эффективна только в том случае, если верно оценена коррозионная опасность для металлических элементов конструкции. 

Коррозионные категории, или категории коррозионной агрессивности — это классификация условий окружающей среды по степени их разрушающего воздействия на металл, в первую очередь на сталь. Ступенчатая градация позволяет оценить риск коррозии и правильно выбрать методы защиты — тип и толщину покрытия, марку стали, запас толщины металла в деталях конструкции.

Коррозионная опасность на воздухе определяется сочетанием факторов, которые включают: а) влажность; б) наличие агрессивных агентов (хлориды, кислотные растворы). По международному стандарту ISO 12944 выделяют несколько категорий коррозионной агрессивности:

• C1 (очень низкая) — сухие отапливаемые помещения с нейтральным микроклиматом.
• C2 (низкая) — атмосфера с низким уровнем загрязнения, неотапливаемые помещения, где может образовываться конденсат.
• C3 (средняя) — городская и промышленная атмосфера с умеренным загрязнением SO₂, прибрежные зоны с низким содержанием солей, помещения с высокой влажностью.
• C4 (высокая) — промышленная атмосфера и прибрежные зоны с умеренным содержанием солей, химические и сварочные производства.
• C5 (очень высокая) — промышленная — атмосфера с высокой влажностью, и морская — прибрежные зоны с высокой концентрацией солей.
• CX (экстремальная) — участки опасных химических производств, зоны с постоянным воздействием брызг и солёной воды, морские платформы и буровые установки.

В свою очередь, коррозионная среда подразделяется на следующие категории:

• Im1 — пресная вода с умеренно-низкой агрессивностью, коррозия протекает с небольшой скоростью.
• Im2 — морская вода с высокой агрессивностью и содержанием ионов хлора, вызывающих электрохимическую коррозию.
• Im3 — вода с высоким содержанием сероводорода H₂S (продуктом разложения органики, характерного для илистого дна), вызывает хрупкость высокопрочных сталей, разрушает многие типы полимерных покрытий.
• Im4 — почвы и грунты с высокими показателями влажности, pH, содержания солей и кислорода, опасными для подземных частей свай.
• Im5 — почвы с блуждающими токами, экстремально агрессивная среда для подземных конструкций, скорость потери металла в зонах выхода тока может быть катастрофической — сантиметры в год.

Как мы видим, пирс однозначно попадает в диапазон высокого коррозионного риска, находясь в среде категорий С4, С5, СХ, Im1, Im2, Im3 — и требует адекватных способов защиты.

Недооценка агрессивности среды при проектировании и постройке зачастую приводит к ошибкам, от которых страдает надежность и долговечность пирса. Вот наиболее частые из них:

• Использование недостаточной защиты. Рассчитанной на менее агрессивную категорию (например, для C3 вместо C5-M). Последствия: покрытие разрушается в разы быстрее, начинается интенсивная коррозия самой стали. Конструкция теряет прочность через 3-5 лет вместо расчетных 25-30. 

• Отсутствие защиты на границе воды и воздуха. Это самая опасная зона, где максимален доступ и кислорода, и электролита (воды). Отсутствие защиты на границе ускоряет коррозионные процессы и сокращает срок службы.
• Наличие конструктивных «ловушек» для воды, грязи и солей. Горизонтальные полки и карманы, где скапливается вода, плотно прилегающие друг к другу элементы без вентиляции, отсутствие дренажных отверстий в закрытых сечениях. В местах застаивания электролита возможна точечная и щелевая коррозия.
• Непродуманное соединение разнородных металлов. Различных сталей, алюминиевых и бронзовых сплавов. Последствия: Гальваническая коррозия, приводящая к разрушению менее благородного (анодного) металла в паре. 

Почему соединение двух разных металлов в гидротехнических объектах иногда ведет к неоправданно быстрому износу? Когда два разнородных металла (например, алюминий и сталь) контактируют в электролите, между ними возникает электрический ток. Тот металл в паре, который легче отдает свои ионы, становится анодом и подвергается коррозии:

• Алюминий и дюралюминий корродируют при контакте со сталью;
• Алюминий больше страдает рядом с медью;
• Сталь быстрее разрушается в паре с медью и ее сплавами (латунью, бронзой);
• Обычная сталь — анод для нержавейки.

Чтобы избежать гальванической коррозии, мелкие детали (крепеж) должны быть изготовлены из менее гальванически активного металла, чем сама конструкция. Спасает положение и изоляция: полимерные покрытия металлических поверхностей, а также использование прокладок из резины, пластика, нейлона. Эффективно противостоит гальванической коррозии катодная защита с подведением к объекту внешнего постоянного тока.

Выбор покрытия для защиты металла на причале критически важен. Для пирсов и водных сооружений применяется комплекс систем защиты, каждая со своей зоной ответственности: 

Лакокрасочные и полимерные покрытия. Создают защитный барьер, изолирующий металл от среды. Современные ЛК системы многослойны (грунт, промежуточный слой, финишное покрытие). Для грунтовки применяют цинко-силикатные составы, затем наносят слои на эпоксидной, полиуретановый, этилсиликатной основе. 

Плюсы: разнообразие в цвете, возможность нанесения на конструкции сложной конфигурации, относительно низкая стоимость.

Минусы: необходимость идеальной подготовки поверхности,неустойчивость к механическим воздействиям.

Вывод: целесообразно использование на пирсе только как часть комбинированной системы, самостоятельно — лишь для надводных частей с низким риском механических повреждений.

Металлические покрытия (оцинковка). Одновременно являются и барьерной, и катодной защитой, принимая на себя функции анода в паре сталь-цинк. Горячее цинкование путем погружения детали в расплав цинка применяется для крупных элементов, для мелкого крепежа используется термодиффузионный метод.

Плюсы: отличная адгезия, равномерное покрытие,долговечность.

Минусы: размеры изделий ограничены габаритами ванн для цинкования, цинк расходуется быстрее в агрессивных средах.

Вывод: оцинковка — обязательный этап для заводского изготовления балок, свай, ограждений, но почти всегда комбинируется с покраской, с образованием дуплекс-системы.

Дуплекс-система (цинкование с лакокрасочным покрытием). Цинк обеспечивает катодную защиту в местах повреждений, а лакокрасочное покрытие резко замедляет расходование цинка, сохраняя достаточную толщину слоя.

Плюсы: срок службы дуплексной защиты в 1.5-2.5 раза превышает эффект оцинковки и лакокрасочного покрытия по отдельности.

Минусы:относительно высокая стоимость.

Вывод: дуплекс — необходимый стандарт при строительстве пирса, особенно в зоне периодического смачивания, наиболее экономически выгодное решение в долгосрочной перспективе.

Катодная защита. Электрохимический метод, который делает всю защищаемую конструкцию катодом, останавливая коррозию. Протекторная катодная защита предполагает крепление к металлическим частям анодов из более активного металла (Mg, Al, Zn-сплавов), которые корродируют вместо стали.

Плюсы:эффективный метод для подводной части.

Минусы:сложный расчёт и монтаж.

Вывод: целесообразно применение для защиты подводной части промышленно значимых гидросооружений.

При строительстве пирса следует помнить о правилах сочетания со стальными элементами неметаллических материалов.

Древесина. Традиционный материал для настила. В условиях близости воды чаще используют декинг (палубную доску), пропитанную в бескислородной среде при высокой температуре средствами против гниения. 

Деревянный настил никогда не укладывают вплотную на бетон или сталь. Обязателен вентиляционный зазор и часто гидроизоляционная мембрана, чтобы отводить воду и конденсат. Еще одно важное правило: не использовать для крепления древесины неоцинкованных деталей. Ржавчина быстро разрушает деревянные перила или настил в местах контакта, так как имеет больший объем, чем исходный металл. 

Бетон. Бетонные конструкции усиливаются изнутри стальной арматурой. Главный принцип — достаточная толщина бетона между арматурой и внешней средой: 50-75 мм, а часто и более 100 мм в зоне переменного уровня воды. Бетон должен быть плотным и с высокой водонепроницаемостью (W8-W20).

Полимерные композиты. ДПК, стеклопластиковые сваи, пластиковый шпунт — современное решение. Полимеры не гниют, не корродируют, не требуют окраски. Подходят для настила, ограждений, элементов слабонагруженных конструкций. Их долговечность может превышать 50 лет.

Разные материалы по-разному работают на нагрузку, расширяются от температуры и влажности. Баланс достигается правильным проектированием узлов и устройством деформационных швов.

Долговечность пирса обеспечивается комбинацией методов, где каждый защищает свою зону и усиливает действие других. Экономия на одном звене этой цепи ведет к многократному увеличению затрат на ремонт в будущем.