Железобетонные резервуары: преимущества и недостатки

Благодаря развитию строительной отрасли, стали создавать железобетонные ёмкости объёмом до 30 000 м³ наземного и подземного расположения. 

Сейчас железобетонные резервуары используются во многих отраслях: сельском хозяйстве, нефтегазовой промышленности, водопроводном хозяйстве и др.

Ёмкости могут содержать:

• Воду техническую для пожаротушения или питьевую

• Нефть и нефтепродукты

• Сточные воды

• Промышленные и с/х отходы для переработки

• Удобрения

• Сыпучие продукты, такие как зерно, корм для скота, щепа и др.

Классификация железобетонных резервуаров:

Характеристики бетонных резервуаров можно разделить на 5 групп:

1. Закрытые и открытые. 

2. Со стационарной или плавающей крышей. 

3. Классификация по форме

Делятся на цилиндрические и прямоугольные резервуары. Выбор формы зависит то хранимого продукта, площади, отведённой под монтаж, типа рельефа и грунта на объекте. В цилиндрических ёмкостях объёмом до 40 тыс. кубометров хранят нефть и нефтепродукты. Прямоугольные ЖБР до 2 тыс. кубометров удобны для хранения мазута. 

4. Расположение железобетонных резервуаров

• Заглублённые резервуары

Уровень жидкости ниже планировочной отметки прилегающей территории. Экономия на теплоизоляции, так как грунт выступает естественным утеплителем.

• Частично заглублённые

Погружаются в почву не менее чем на половину своей высоты. Сверху укладывается слой грунта толщиной около 1 м для защиты резервуара от замораживания.

• Наземные резервуары

Уровень хранимых продуктов выше прилегающей территории. К ним также относятся резервуары заглубленые менее чем на половину своей высоты. Фундамент: монолитная бетонная плита, перед строительством которой устраивают дренажную систему с контрольными колодцами. Гидроизоляция: два слоя битума. Теплоизоляция: пенополистирол, минераловатные плиты с металлической обшивкой.

5. Конструкция ЖБР

Сборные	Основные элементы такие как стенки, днище и крыша, изготавливают на заводе методом заливания бетона в формы с устройством арматуры, после чего доставляются на объект и монтируются. Производство в контролируемой среде делает установку более качественной, так как влияние погоды и других внешних факторов сводится к минимуму.
Монолитные	Бетонирование монолитных железобетонных резервуаров проводится на месте монтаж путем заливки бетонной смеси в опалубку.
Сборно- монолитные	На месте монтажа заливают монолитную площадку. Затем устанавливают готовые стенки и перекрытия, выполненные на заводе. Щели заделывают бетоном и покрывают стыки водоотталкивающим раствором.

Устройство железобетонных резервуаров

• Бетон

Стены резервуара делают из тяжёлого бетона класса В20 и выше, для днища — от В15. Водонепроницаемость материала должна быть W4–W8, морозостойкость — F100–F200. В бетоне для ЖБР используют щебень из естественного камня или гравия.

• Арматура

Выбор арматурных сталей для армирования резервуаров делается по СНиП П-В.1-62 «Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования».

Арматурные сетки, повышающие прочность и надёжность, рассчитываются для каждого проекта индивидуально.

• Крупные плотные заполнители для бетона

Заполнители — важная составная часть бетона. Она занимает до 80% объёма композитного материала. Заполнители формируют каркас бетона, влияют на его свойства: плотность, упругость, усадочные напряжения и др. 

• Гидроизоляция

Препятствует вытеканию воды, продлевает срок службы железобетонных конструкций и защищает их от влаги, грунтовых и поверхностных вод, которые оказывают разрушающее действие на бетон и арматуру. Выбор материала для гидроизоляции зависит от продукта хранения и условий эксплуатации. Защитное покрытие делают внутри и снаружи с помощью:

— наплавляемых битумных материалов;
— полимерцементных составов;
— обмазочных материалов, например, мастики;
— ПВХ-мембран.

• Теплоизоляция
  

Может быть выполнена из следующих материалов: минеральная вата, пенополиуретан, вспененный каучук или пеностекло.

• Другие материалы и оборудование

Такие как, например песок и вода. Чтобы залить бетонный резервуар, нужна опалубка. Ёмкость также нуждается в дренажной системе, приёмо-раздаточных патрубках, насосах, вентиляции, люках и др.

Устройство железобетонных резервуаров требует большого количества материалов. На конечный результат влияет качество всех составляющих, строгое соответствие нормативам и профессионализм монтажников.

Особенности проектирования железобетонных резервуаров

• При выборе площадки для строительства, необходимо учитывать, что грунт должен быть с однородной структурой. Это необходимо для равномерной осадки железобетонной ёмкости.

• Грунтовые воды оказывают разрушающее действие на бетон. Поэтому, если площадка предполагаемого строительства содержит грунтовые воды, то следует выбрать другое место. Кроме того, нужно учитывать сезонные и многолетние колебания уровня грунтовых вод. Изменение этого показателя также может происходить из-за прокладки инженерных коммуникаций и других сооружений.

• Расчёт конструкций на температурные воздействия, которые вызывают деформации и напряжения в материале.

Этапы монтажа железобетонных резервуаров

1. Подготовка площадки:

• Очистка и выемка грунта,

• Уплотнение основания.

2. Фундамент:

• Разработка и заливка фундамента,

• Установка опалубки.

3. Монтаж стен:

• Установка арматуры,

• Заливка бетона,

• Установка дополнительных конструкций, таких как люки и др.

4. Гидроизоляция:

• Нанесение гидроизоляционных материалов,

• Проверка на утечку воды.

5. Запуск в эксплуатацию:

• Проверка всех систем,

• Тесты на герметичность.

Гидроизоляции железобетонных резервуаров

1. Необходимо сгладить углы 90 градусов в железобетонных емкостях, потому что в них водонепроницаемое покрытие нарушается в первую очередь. 

2. При неправильном укрепление холодных швов и мест ввода коммуникаций, то сформируется зона внутренних напряжений. Влага будет проникать в конструкцию и постепенно разрушать бетон. 

3. Соблюдение правил нанесения гидроизоляции. Например, нельзя наносить битумно-полимерные эмульсии на влажную поверхность.

4. Необходимо бережное обработка основания, тк некоторые виды гидроизоляции легко повреждаются. 

Ремонт железобетонных резервуаров

Бетонные и торкретные работы выполняются при температуре наружного воздуха не ниже +5 °С. Эпоксидные составы наносятся при температуре от +15 °С.

Бетонные резервуары требуют комплексного подхода и учета множества факторов. Профессиональное выполнение всех этапов проектирования, монтажа, гидроизоляции и ремонта позволяет обеспечить надежную работу на протяжении всего срока эксплуатации оборудования. 

Преимущества и недостатки железобетонных резервуаров

Преимущества:		Недостатки:
Менее подвержены коррозии. Вода и тёмные нефтепродукты при хорошей гидроизоляции оказывают минимальное химическое воздействие на бетон. Бетон — негорючий материал, поэтому ЖБР отличаются высокой пожарной безопасностью. Тепловые потери в железобетонных резервуарах меньше, чем у альтернативных типов конструкции. Сопротивляемость ЖБР статическим и динамическим нагрузкам позволяет использовать железобетон в сложных условиях и сейсмически активных регионах. Срок службы достигает 50 лет.  Ёмкости пригодны для использования разных типов жидкостей в промышленности, с/х и в других сферах. Использование экологичных материалов.		Обваловка затрудняет осмотр и ремонт ёмкости, увеличивает их стоимость. По этой же причине неудобно выполнять герметизацию стыков и швов. Для монолитных и сборно-монолитных конструкций неровности грунта, перепад температур или нарушения технологии монтажа становятся причиной появления трещин и дальнейших утечек.  Ошибки при расчёте, изготовлении или монтаже приводят к преждевременному выходу резервуаров из строя. Высокая стоимость доставки из-за веса сборных конструкций. Зависимость качества монтажа от погодных условий. Разрушение резервуара при контакте с водой вследствие вымывания гидроксида кальция из бетона и появлению микроорганизмов.

Сравнение ЖБР и сборных сборных резервуаров

Достойной альтернативой для железобетонных ёмкостей являются сборные стальные резервуары, которые отвечают современным требованиям к надёжности, долговечностью и простотой монтажа.

Сборные стальные резервуары состоят из нескольких ключевых компонентов: стальных листов, болтовых соединений и ПВХ-мембраны.

• Стальные листы

Имеют защитное покрытие нанесенное методом горячеоцинкованного промышленного проката с высокими антикоррозийными свойствами

• Болтовые соединения

Используются для соединения стальных листов между собой при монтаже, без использования сварочных работ.

• ПВХ-мембрана

Полимерный вкладыш устанавливается внутри резервуара и защищает металлические стенки от контакта с водой. 

Компания FLAMAX в 2022 году запустила собственное производство сборных стальных резервуаров для воды. Автоматизированная линия производства полного цикла изготавливает комплектующие из материалов от российских поставщиков. Все узлы емкостей являются габаритными и упаковываются на стандартные паллеты для дальнейшей транспортировки с помощью обычной еврофуры.

Из подготовительных работ необходимо только заливка фундаментной плиты по техническому заданию проектно-конструкторского отдела FLAMAX. Сборка начинается с верхнего яруса. Стальные листы скрепляются болтовыми соединениями и образуют кольцо нужного диаметра. Затем монтируется кровля, утеплитель и мембрана. Полученный ярус устанавливают на гидравлические домкраты и поднимают на высоту, необходимую для сборки следующего яруса, вплоть до полного подъема емкости в проектное положение. 

Особенности сборных резервуаров FLAMAX

• Материалы: изготавливаются из стали S450 с оцинкованным покрытием, что делает ёмкости устойчивыми к коррозии.
• Долговечность: срок службы до 50 лет даже в сложных условиях эксплуатации.
• Конструктивные решения: не используются типовые объёмы и габариты, подбираются максимально приближенно в зависимости от запроса заказчика.
• Вариативность эксплуатации: можно наращивать объем, а также демонтировать и повторно установить ёмкость на новом объекте
• Простой монтаж: не требует привлечения тяжелой спецтехники для установки и длительных подготовительных работ. Сборка резервуаров 1000 м2 проходит всего за 6 дней.
• Простота обслуживания: замена оборудования без слива воды, быстрый доступ к техническому обслуживание и отсутствие постоянных 

	Железобетонные резервуары	Сборные стальные резервуары
Стоимость	Строительство требует внушительных денежных затрат на материалы, в том числе бетон, арматуру, опалубку, а также гидроизоляцию.	Автоматизированная линия производства комплектующих и быстрая сборка емкостей на объекте бригадой из 4 человек позволяет поставлять надежное оборудование по более конкурентной цене.
Монтаж	Времязатратная технология. Чтобы получить резервуар надлежащего качества, нужно выполнить заливку, гидроизоляцию и выждать, пока бетон наберёт прочность. Процесс может занять до нескольких месяцев.	На качество и сроки монтажа не влияет сезонность и погодные условия. Отсутствие длительных подготовительных работ.
Долговечность	Долговечны, срок службы жб емкости сильно зависит от качества используемого бетона и монтажных работ.	Изготавливаются из высококачественной стали с антикоррозионным покрытием. При своевременном ТО срок эксплуатации составляет 50 лет.
Эксплуатационные особенности	Могут пропускать воду через микротрещины, что требует дополнительной гидроизоляции и диагностирования.	ПВХ-мебрана обеспечивает герметичность емкости и простоту в обслуживании.
Гибкость и мобильность	Постоянное место установки, сложны в демонтаже. Не возможно использовать как временное решение для хранения воды с дальнейшей перепродажей.	Могут быть разобраны и перемещены на новое место. Со временем объем емкостей может быть увеличен без увеличения площади застройки, путем наращивания дополнительных ярусов.
Теплоизоляция и обогрев	Коэффициент теплопроводности тяжёлого бетона составляет 1,3 Вт/м*К. Эта характеристика особенно важна при хранении нефтепродуктов. Дополнительно для теплоизоляции резервуаров применяют минераловатные и другие утеплители. Также резервуары делают заглублёнными в почву или подземными, где надёжным утеплителем выступает грунт.	Коэффициент теплопроводности стали ниже чем у бетона. Для тепловой защиты резервуара используют экструдированный пенополистирол. Также применяют нагревательные элементы, что особенно актуально для хранения воды в холодном климате.

Исходя из приведенных выше аргументов, можно сделать вывод, что сборные стальные резервуары — наиболее подходящие техническое решение для хранения воды, а железобетонные емкости для хранения нефтепродуктов, так как теплопроводность — их сильная сторона.