Коррозия винтовых свай: 5 способов борьбы с процессом

Свайно-винтовой фундамент — надежная технология, которая может прослужить до 100 лет. Однако для длительной эксплуатации свайной конструкции важно обезопасить опоры от появления и распространения коррозии — самопроизвольного разрушения металла под влиянием окружающей среды. В нашем новом материале расскажем — каким образом повышается коррозионная стойкость свайно-винтового фундамента.

Как возникает коррозия и чем она опасна

Коррозия бывает химической и электрохимической. Первый вариант возникает при соприкосновении металла с газом или жидкостью, без возникновения электрического тока. Самый распространённый вид подобной коррозии: газовая. Она характеризуется окислением металла при высоких температурах — например, при работе деталей в двигателях внутреннего сгорания или при термической обработке металла. Так как в процессе эксплуатации сваи не подвергаются повышенным температурам, винтовой фундамент мало подвержен химической коррозии. 

Значительно опаснее для металла электрохимическая коррозия. Процесс происходит в среде электролита — вещества, проводящего электрический ток (водные растворы соли, кислот и щелочей, влажный газ, почва). Когда металл попадает в электролит, электроны в металле и ионы в электролите передвигаются, сопряженно протекают два процесса: анодный — окислительный, и катодный — восстановительный. Анодный процесс, при котором ионы металла переходят к окислителю, приводит к разрушению изделия.

Также распространены случаи «электрокоррозии», вызванной внешними источниками тока — блуждающими токами от электроустановок, железнодорожных путей, электрических кабелей. Отдельные эпизоды прохождения тока некритичны, но при постоянном действии электрокоррозия негативно влияет на металл. На металле появляются участки входа и выхода тока — места выхода разрушаются.

Для металлических сооружений, находящихся под землей, характерна почвенная коррозия. Причина подземной коррозии — наличие в грунте влаги, которая содержит кислород. Высокая электропроводность и повышение влажности в грунте ускоряют развитие коррозии. Коррозия в супесях и песчаных грунта практически не активна, более опасны суглинки, а наиболее агрессивны для винтовых свай тяжелые глины и болотные почвы, удерживающие влагу. Однако если воды становится слишком много, она начинается препятствовать поступлению кислорода, и тогда ржавление почти прекращается. 

Примечательно, что образовавшийся слой ржавчины на металле, удерживаемый из-за контакта с грунтом, может служить защитой от дальнейшего распространения ржавления. Защитное покрытие на поверхности сваи образовывается и в случае, если катод и анод в металле располагаются близко друг к другу, а водородный показатель (pH) влаги в почве больше пяти. 

Атмосферная коррозия, другой подвид электрохимической, возникает на влажном воздухе. Увеличение влажности, распространение пыли и копоти, воздействие диоксида углерода или серы усиливает процесс коррозии. Но в целом атмосферное ржавление менее разрушительно почвенного.  

Как бороться с коррозией металла 

1. Выбирать сваи с достаточной толщиной стенки и лопасти. Главный способ повысить долговечность свайно-винтового фундамента: увеличить толщину сваи. Приращение толщины всего на 1 мм продлевает срок службы столба на 50 лет в обычных грунтах и на 20 лет в агрессивных средах. При достаточной толщине защитное покрытие может и не понадобиться. 

Для точного определения, какими должны быть размеры сваи, проводятся геологические исследования характеристик грунта на участке. В основном для возведения домов рекомендуют используются сваи с толщиной стенки ствола от 3,5 мм, в промышленном строительстве — от 5 мм. 

2. Использовать опоры из качественного проката. Винтовые сваи изготавливают преимущественно из стали — сплава железа с углеродом. Для улучшения качеств стали — в том числе для повышения коррозионной стойкости — в нее добавляют легирующие элементы: чистые металлы (хром, никель) или неметаллы (азот, фосфор). Сталь без легирующих добавок называется «углеродистой» и бывает обыкновенной или качественной. 

Для изготовления свай часто используется углеродистая сталь обычного качества (Ст3), которая характеризуется невысокими физико-механическими показателями и подходит только для лёгких построек. Для основания дома или промышленного объекта хорошим вариантом будут сваи из углеродистой качественной стали марки 20, отличающейся прочностью, твёрдостью и хладостойкостью (до –40 °С). Из легирующих сталей выделяют Ст09Г2С (с повышенной прочностью и способностью выдерживать температуру –70 до +425 °С) и Ст30ХМА (дорогостоящая сталь, применяемая в агрессивных грунтах). Все перечисленные марки, за исключением Ст3, обладают значительной коррозионной стойкостью. 

3. Антикоррозионное покрытие. В теме защиты свай от коррозии часто упоминаются антикоррозионные покрытия: полимерные, полиуретановые, эпоксидные, грунты и эмали по ржавчине. Этот способ отличается экономичностью. Однако в действительности покрытия лишь незначительно улучшают коррозионную стойкость в грунте. Дело в том, что при углублении сваи в грунт слой облицовки частично стирается — результат абразивного воздействия. 

Поэтому антикоррозионные покрытия рекомендуют использовать как защиту от атмосферной коррозии и наносить на надземную часть сваи или на часть сваи в верхнем слое грунта, предварительно откопав трубу на несколько сантиметров, обновляя слои раз в 3–5 лет. 

4. Применить оцинковку. Горячее и холодное цинкование тоже относится к антикоррозионным покрытиям, однако действует по-другому и лучше сохраняет сваю. Оцинковка — метод катодной защиты. На металл наносят цинк, обладающий большей электроотрицательностью и выступающий в роли протектора. Цинковое покрытие становится анодом, а свая — катодом. При контакте с электролитом цинк вступает в реакцию вместо стали. Сама сталь остается защищенной до тех пор, пока слой цинка не разрушится. Слой цинка подвергается абразивному воздействию при погружении сваи в грунт, однако в меньшей степени, чем лакокрасочные покрытия. 

5. Защищать сваи изнутри. Строго говоря, засыпка полости свай цементно-песчаной смесью не является способом защиты от коррозии, однако заполнение полости опоры предотвращает распространение ржавчины на внутренней поверхности трубы. В первую очередь, засыпка свай нужна для предотвращения разлома. Это может произойти с наступлением холодов — при плохой герметичности внутри сваи наберется влага, которая при заморозках превратится в лед. Переход влаги в твердое агрегатное состояние чревато разрывом трубы изнутри. 

Заполнение опоры цементно-песчаной смесью — обязательный этап монтажа сваи, если вы не хотите лишиться фундамента намного раньше заявленного эксплуатационного срока. Сухое бетонирование не применяют только для временных построек, когда предполагается, что сваи будут выкручиваться и использоваться повторно. Также заполнение ЦПС повышает жесткость фундамента и глушит вибрационные нагрузки.