Коррозия арматуры в железобетоне к чему может привести

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Шкаф из пластика на балкон – пластиковые шкафы filigranika.ru.

КОРРОЗИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

При действии на железобетонные конструкции агрессивной жидкой или газообразной среды в них возникают процессы коррозии, развитие которых может вызвать значительные повреждения. Процессы коррозии могут протекать в бетоне и (при определенных условиях) в арматуре.

Развитие коррозии зависит от плотности и проницаемости бетона, свойств цемента, скорости поступления агрессивной жидкости или газа к поверхности бетона, характера агрессивной среды. Различают три основных вида коррозии бетона.

К первому виду могут быть отнесены процессы коррозии, которые возникают в бетоне при действии водных растворов, когда в воде, фильтрующейся через бетон, происходит прямое растворение составных частей цементного камня и в первую очередь гидроксида кальция Са(ОН)2 (так называемая коррозия выщелачивания). Составные части цементного камня растворяются и выносятся из структуры бетона. Особенно интенсивно эти процессы могут протекать при фильтрации воды через толщу бетона, причем наиболее опасна фильтрация под напором. Если в воде содержатся соли, не реагирующие непосредственно с составными частями цементного камня, они могут повысить растворимость гидратированных минералов цементного камня вследствие повышения ионной силы раствора . Процессы коррозии второго вида обусловлены химическими взаимодействиями (обменными реакциями) между компонентами цементного камня и раствора, в том числе обмен катионами (положительно заряженными ионами); образующиеся продукты таких химических реакций либо легко растворимы в воде и выносятся из структуры в результате диффузии или фильтрационных потоков, либо отлагаются в виде аморфной массы, не обладающей вяжущими свойствами и не влияющей на дальнейший разрушительный процесс. Такой вид коррозии представляют процессы, возникающие при действии на бетон растворов кислот и некоторых солей.

К третьему виду относятся процессы, при развитии которых в порах бетона происходят накопление и кристаллизация малорастворимых продуктов реакции с увеличением объема твердой фазы. Наиболее часто такие явления наблюдаются в морских сооружениях, которые частично погружены в воду и имеют открытую для испарения поверхность. В них, если не принять необходимые меры, возможно накопление раствора солей за счет капиллярного подсоса и последующего испарения воды из наружных частей конструкции. Увеличение объема твердой фазы сопровождается возникновением усилим в цементном камне, которые могут привести к повреждению или даже к разрушению бетона.

В естественных условиях происходит коррозия всех трех видов с преобладанием идного из них.

Наиболее вредны для бетона соли ряда кислот, особенно серной (H2SO4), так как они образуют в цементе сульфаты кальция (CaSO4) и алюминия. В частности, сульфатоалюминат кальция (так называемая “цементная бацилла”) легко растворяется, сильно увеличивается в объеме и вытекает в виде белой слизи, образующей подтеки на поверхности бетона. В случае действия сульфатов бетон разрушается тем интенсивнее, чем больше его пористость и проницаемость

Очень агрессивны воды, содержащие сернокислый кальций. К ним относятся и грунтовые в которых имеются отходы производства — гипс, шлак и т. п. Наличие в 1 л. и 0,2 г сульфатов делает воды агрессивными, при повышении содержания до 0,5 г они разрушают бетон. Опасны также воды с магнезиальными солями. Так как реакция между ними и минералами, составляющими цементный камень, в первую очередь происходит в зоне контактов с заполнителями (эти зоны являются также зонами максимальных напряжений), то прочность бетона здесь снижается особенно интенсивно.
Из кислот наиболее опасны соляная (НСl) и азотная (HNO3). Несколько более замедленное, но также разрушающее действие оказывают серная и сернистая (H2SO3) кислоты. Натриевые (NaOH) и калиевые (КОН) щелочи менее вредны для бетона вследствие их медленного действия. Опасными надо считать лишь сильно концентрированные растворы в горячем виде. Морская вода при систематическом воздействии оказывает вредное влияние на бетон, поскольку содержит сульфат магния (MgSOA), хлористую магнезию (MgCl2) и другие вредные соли. Отрицательно сказываются на структурообразо- вании, а значит и на коррозионной стойкости бетона, жесткие режимы его тепловлажностной обработки. Повышает опасность коррозионного разрушения и напряженное состояние бетона в растянутых зонах, а также при высоких напряжениях в сжатой зоне конструкции за счет образования в перечисленных зонах микро- и макротрещин.

Наиболее простой и действенной мерой предохранения бетона от влияния агрессивной среды является увеличение плотности. Плотность бетона достигается соответствующим подбором зернового состава заполнителей, понижением водоцементного отношения и тщательной укладкой. Повышению плотности способствует добавка трасса, шлаковой или каменной муки в количестве 20. 30% от веса цемента.
При наличии в воде вредных кислот (в сотых долях процента) или слабых растворов минеральных солей, отрицательно влияющих на бетон (морская вода, соленая вода озер, городские сточные воды и т.д.), следует отказаться от портландцемента, заменяя его шлакопортланд- цементом и глиноземистым цементом. При содержании кислот в десятых долях процента (главным образом воды промышленных предприятий и химических заводов) прибегают к нанесению торкретированием поверхностного слоя цементного раствора с добавками церезита (5. 10%), добавлению кислотоупорного цемента и к битумным и асфальтовым защитным покрытиям.

При повышенном содержании кислот (до 1. 2%) или растворов солей при повышенных температурах следует применять кислотоупорные облицовки. Основное условие защиты арматуры в бетонах на портландцементе — пассивация ее поверхности щелочью [Са< ОН)2], которая в значительном количестве выделяется при гидратации некоторых составляющих цементного клинкера.

Коррозия арматуры в бетоне может начаться после нарушения пассивности стали. Чаще всего в обычной промышленной атмосфере это происходит в результате связывания гидроскида кальция бетона находящимся в воздухе углекислым газом, т.е. карбонизации бетона или его выщелачивания. При этом щелочность раствора понижается и надежная защита стали не обеспечивается.

Коррозия арматуры может быть следствием недостаточного содержания цемента в бетоне, наличия в бетоне вредных добавок (например, поваренной соли, если ее добавляют в избыточных количествах при производстве работ в зимних условиях), недостаточной толщины защитного слоя, малой плотности бетона.

В последние годы железобетонные конструкции широко применяют в химической промышленности, где возможно выделение самых разнообразных агрессивных газов, многие из них проникают через бетон почти безпрепятственно; при этом возможна интенсивная коррозия арматуры под плотным бетоном.

Особенно интенсивно развивается коррозия в тех случаях, когда в бетоне имеются трещины, раковины доходящие до арматуры, крупные поры.

Углекислый газ и другие агрессивные к стали газы, проникая через неплотности бетона, депассивируют поверхность арматуры. При раскрытии трещин нарушается сцепление между бетоном и арматурой и поступление кислорода к поверхности арматуры через трещины значительно увеличивается.

Коррозия арматуры представляет собой процесс постепенного разрушения ее поверхности (ржавления) в результате химического и электролитического действия окружающей среды, когда имеет место переход ионов металла в указанную среду (анодная реакция), а услови* обратного перехода отсутствуют.

Развитие процесса коррозии арматуры в бетоне сопровождаете* образованием продуктов коррозии, занимающих в 2. 2,5 раза больший объем по сравнению с объемом прокорродированного металла. Поэтому в процессе коррозии возникает значительное радиальное давление п? окружающий бетон, вызывающее образование трещин вдоль арматурных стержней и откалывание защитного слоя. При пористом бетоне и тонкой арматуре трещин может и не быть так как продукты коррозии распределяются в крупных порах бетона i развиваемого давления оказывается недостаточно для разрушения защитного слоя.

В предварительно напряженных конструкциях могут возникнуть более опасные случаи коррозии, так как арматура их подвергается действию высоких напряжений. В первую очередь это относится к случаям, когда напряжения в арматуре находятся на уровне предела текучести и выше, что связано с разрушением естественных защитных окисных пленок. Кроме того, в предварительно напряженных конструкциях применяют, как правило, арматуру малых диаметров и поражение коррозией арматурной проволоки или стержней на небольшую глубину от поверхности вызывает значительное ослабление сечения. Правда, это не значит, что коррозия относительно толстой предварительно напряженной арматуры менее опасна, чем тонкой, так как достижение высокой прочности такой арматуры сопровождается, как правило, появлением склонности к носящему межкристаллический характер коррозионному растрескиванию.

Существенное влияние на коррозионную стойкость арматурных сталей оказывает их химический состав. В частности, на коррозию углеродистых сталей содержание углерода в щелочной среде (коррозия проходит с участием растворенного кислорода) заметно не влияет. Наличие марганца также практически не отражается на стойкости арматурных сталей. Кремний в небольших количествах несколько повышает стойкость стали в солевых растворах, а при увеличении его содержания до 1% – ускоряет коррозию. Хром повышает стойкость стали пропорционально его содержанию. В целом, как показывают исследования, низколегированные стали обладают большей коррозионной стойкостью, чем углеродистые.

Повышение температуры и влажности окружающей среды во всех случаях ускоряет процесс коррозии арматуры.

Влияние коррозионных поражений поверхности металла на механические свойства аналогично действию концентраторов напряжений, которые локализуют пластические деформации в небольшом объеме металла. У мягких сталей около этих очагов поражений происходит перераспределение напряжений, поэтому их чувствительность к коррозионным поражениям заметно меньше, чем высокопрочных, обладающих малой пластичностью (длительно сохраняющих концентрацию напряжений в пораженных местах) и имеющих значительное число дефектов структуры.

Эффективным средством повышения коррозионной стойкости и долговечности железобетонных конструкций является защитный слой рациональной толщины. Достаточно хорошо зарекомендовали себя на практике такие виды защиты бетона и арматуры от коррозии при работе в условиях агрессивной внешней среды, как гидрофобизация поверхности бетона (наиболее широко применяют для этой цели кремнийорганические материалы), лакокрасочные покрытия (хлоркаучуковые, эпоксидные и некоторые другие) и рулонная оклеечная изоляция (полиэтиленовая пленка, гидрозол, бризол, стеклорубероид и др.).

Коррозия бетона (железобетона, цемента): виды (сульфатная, биологическая), защита

Коррозия бетона – процесс разрушения элементов и конструкций из данного материала под воздействием на структуру монолита разнообразных внешних негативных факторов: агрессивных сред, физико-химических процессов, внутренних изменений. Изначально термин «коррозия» использовали исключительно касательно металлов, но потом само понятие стали применять и для других материалов, изделий.

Основное значение любой коррозии – это разрушение. И данному негативному процессу подвержены почти все строительные конструкции, на которые оказывается то или иное влияние. Наиболее разрушительны внешние факторы, но часто причиной коррозии становится и прохождение различных внутренних процессов.

Коррозия бетонных конструкций предполагает распад структуры монолита с потерей прочности и плотности, что приводит к утрате эксплуатационных свойств. Бетонные элементы разрушаются посредством расслоения, рассыпания цементного камня, так как обычно наполнители демонстрируют более высокую стойкость к агрессивным влияниям.

Экономические потери, связанные со снижением прочности и долговечности, ухудшением эксплуатационных характеристик сооружений, часто очень высоки, поэтому защита бетона от коррозии – актуальный вопрос во всех сферах, где используется данный материал. Благодаря превентивным мерам, своевременному выявлению факторов коррозии и изучению особенностей протеканий процессов удается значительно сократить финансовые потери и значительно повысить надежность, продлить срок службы разных конструкций, зданий, объектов.

Виды коррозии

Коррозия бетона и железобетона – это разъедание строительных материалов под разрушающим воздействием химических, физических, биологических факторов при возникновении контактов с окружающей средой. Ввиду того, что в своем составе бетон имеет различные компоненты и цементный камень является наиболее уязвимым, он первым страдает от коррозийного процесса.

Виды вод, которые разрушают бетон: воды в трубах и траншеях, сточные, речные, грунтовые, морские. Самыми опасными считаются грунтовые воды, которые залегают возле промышленных предприятий, так как в них могут содержаться химические выбросы. Сточные воды также негативно влияют на материал из-за содержания химикатов. Воздействие газов можно включить в число опасных факторов.

Разрушения могут быть самыми разными и предполагать как воздействие на монолит извне, так и провоцировать изменение его структуры изнутри. При повышении влажности разъедание бетона ускоряется. Коррозировать может и арматура, расположенная внутри бетона, провоцируя разрушение железобетонных конструкций.

Основные категории коррозии бетона:

  1. Вымывание из цементного камня его компонентов.
  2. Негативное воздействие агрессивных веществ на монолит.
  3. Сочетание всех воздействий, которые меняют сам цементный камень.

Виды коррозии бетона:

  • Химическая – происходит под воздействием атмосферных осадков, содержащегося в воздухе углекислого газа. Так появляется газовая коррозия, актуальная при повышенной влажности.
  • Радиационная – зависит от величины ионизирующего излучения, объема цементного камня. Искажение кристаллической решетки минералов провоцирует расширение наполнителя, из-за чего появляются микротрещины, макротрещины, потом материал разрушается.
  • Физико-химическая – ее причиной является замерзание воды, которая попадает в поры бетона жидкой, при минусе замерзает и расширяется, распирает конструкцию и провоцирует появление трещин.
  • Биологическая – разъедается монолит под воздействием разнообразных биологических факторов (грибок, плесень, другие микроорганизмы).

Растворение составных частей цементного камня

Это разрушение происходит вследствие растворения (вымывания) компонентов цементного камня. На бетон воздействует вода и начинает растворяться гидроксид кальция, в процессе гидролиза появляется C3S и C2S, его объем растет и через 3 месяца занимает 10-15%, растворимость составляет 1.3 г/л.

Содержание гидроксида кальция из-за вымывания уменьшается до 1.1 г/л, распадаются гидросиликаты, разлагаются гидроалюминаты и гидроферриты кальция. Эти процессы провоцируют увеличение пористости материала, что означает и потерю прочности. Под воздействием воды (и особенно под давлением) процесс такой коррозии существенно ускоряется.

Читайте также:  Теплый гипсокартон

Но наиболее популярным методом борьбы с выщелачиванием гидроксида кальция традиционно считается применение плотных бетонов, в состав которых добавляют специальные компоненты, способствующие связыванию Са (ОН) в гидросиликат кальция, являющийся слаборастворимым соединением.

При взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами

Этот тип коррозии можно наблюдать при влиянии на цементный монолит разных агрессивных веществ, в процессе соприкосновения с которыми появляется два типа соединений: аморфные массы и соли. Соли эти легко растворяются и вымываются водой. Аморфные массы практически не демонстрируют связующих свойств и бетон распадается под действием кислотной коррозии.

Кислотную коррозию можно наблюдать при воздействии любой кислоты, за исключением кремне-фтористо-водородной и поликремниевой. Опасные кислоты, взаимодействуя с гидроксидом кальция, способствуют созданию легкорастворимых солей СаС12 в том числе, что постоянно увеличивают размер CaSO4-2H2O. Это выглядит так: Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4.2H2O.

Под воздействием кислот разрушаются гидросиликаты, гидроалюминаты, гидроферриты, появляются легкорастворимые соли и иные аморфные массы. Защититься от слабых кислотных сред (на уровне pH = 4-6) можно с применением специального кислотостойкого материала (монолит окрашивают, покрывают пленкой и т.д.).

При взаимодействии бетонного монолита с агрессивными средами появляются соединения большего размера в сравнении с теми, что были сформированы в бетоне изначально. Так появляется внутреннее напряжение внутри камня, который начинает трескаться под негативным воздействием. Это происходит сульфатная коррозия бетона.

Сульфатная коррозия имеет место из-за того, что в жидкой фазе цемента есть ионы кальция и гидроокисла, которые могут активно реагировать с агрессивной средой. Другие ионы обычно подавляются большим объемом извести. Катионы среды опасны, когда создают с ионами гидроокисла плохо растворимые соединения. Эти соединения провоцируют резкое понижение щелочности в бетонном монолите, растворение твердой извести, гидролиз силикатов и алюминатов (до этого проявляющих стойкость).

Сульфатные анионы создают с ионами кальция двуводный гипс, а в сочетании с высокоосновными алюминатами – гидросульфо-алюминат. Гипс и гидросульфо-алюминат имеют свойство кристаллизироваться и увеличиваться в объеме.

Когда такой процесс происходит в уже застывшем монолите, в структуре появляются большие внутренние напряжения. Бетон начинает покрываться трещинами или отслаиваться. Гидросульфоалюминат имеет свойство кристаллизоваться в виде игл, в связи с чем его называют «цементной бациллой».

Но так случается не всегда. Если гидросульфатоалюминат образуется в жидком бетоне или в растворе есть ионы хлора (они усиливают растворимость сульфоалюмината и алюминатов), напряжения могут не появляться. Так, сравнительно не опасна для бетона морская вода из-за содержания в ней большого объема сульфатов и большего объема хлорида.

Коррозия арматуры в бетоне

Железобетонные конструкции представляют собой залитый раствором каркас, выполненный из стальных прутьев или сетки. Арматура внутри бетона может ржаветь под воздействием хлора, сероводорода, сернистых газов, которые содержатся в воздухе.

В процессе реакции появляются продукты коррозии железа, которые провоцируют увеличение объема арматуры с появлением внутреннего напряжения, которое рано или поздно разрывает бетон (появляются трещины, отслоения).

К арматуре влага и воздух проходят через поры в цементном камне. Происходит это неравномерно из-за наличия на разных зонах поверхности разных потенциалов – так появляется электрохимическая коррозия, скорость прохождения которой зависит от пористости монолита, наличия трещин, влагопроницаемости. Если в воде есть растворенные вещества, коррозия арматуры проходит с увеличением концентрации электролита.

При долгом выдерживании бетона на свежем воздухе на всей поверхности монолита появляется тонкая (толщиной в 5-10 мкм) пленка, которая не растворяется в воде, не взаимодействует с сульфатами, защищает камень. Процесс формирования защитной пленки под влиянием углекислоты – это карбонизация, она защищает бетон от коррозии, но провоцирует коррозию в арматуре.

Защита арматуры в бетоне

Существует 3 вида защиты арматуры в бетонном монолите от коррозии: создание оптимальной среды вокруг металла за счет введения в бетон специального ингибитора, улучшение характеристик металла, дополнительная защита арматуры от коррозии (использование пленок, составов и т.д.). Также актуально приготовление качественного раствора с введением пластификаторов, которые уменьшают пористость монолита.

Среда, которая окружает металл – это бетон и для защиты металла от коррозии нужно работать с монолитом. В первую очередь, исключают или минимизируют в составе вещества, вызывающие коррозию – это хлориды, роданиды. Если бетон испытывает постоянное воздействие влаги/воды, его покрывают специальными пропитками – петролатумными, битумными и другими, которые понижают уровень проницаемости камня.

Иногда используется метод омического ограничения – когда влажность бетонного монолита не превышает равновесное значение при показателе относительной влажности воздуха в 60%. В таком случае коррозия арматуры тормозится из-за появления высокого омического сопротивления, которое демонстрируют пленки влаги возле поверхности арматуры. Но метод сложен и не дает эффекта в регионах с частыми осадками и повышенной влажностью.

Качественный бетон изначально должен пассивирующе влиять на арматуру. В среднем бетон полностью сохнет в течение 2-3 лет (чуть быстрее в сухом климате). За это время сильнее разрушается арматура, так как пребывает во влажной среде.

Для защиты осуществляют пассивирование поверхности арматуры и образование защитных оксидных пленок под влиянием щелочной водной среды бетона. Для этого в раствор вводят пассиваторы – примером может выступить нитрит натрия (вводят в объеме 2-3% от массы цемента).

Самым эффективным на сегодняшний день считается использование мигрирующих ингибиторов коррозии, которые можно добавлять в жидкий или твердый бетон. Ингибиторы проходят через трещины в бетоне и поры до металлической поверхности, впитываются в металл, создавая защитный мономолекулярный слой. Так тормозятся процессы коррозии, перекрывается к металлу доступ влаги и воздуха.

Ингибиторы замедляют процесс появления ржавчины в среднем в 5-13 раз. Если использовать средство до начала процесса корродирования, время до запуска окисления металла увеличивается в 2-3 раза.

Чтобы использовать ингибиторы, поверхность нужно очистить от грязи и масла, грибка и асфальта, грунтовок и других составов. Потом ингибитор наносят малярным валиком либо с применением пульверизатора. Обычно выполняют в 2 этапа с промежутком по времени (около 8 часов).

Защита бетона

Чтобы получить оптимальный результат, желательно одновременно использовать разные виды защиты бетона. На этапе создания проекта определяются опасные для бетона факторы, рассматриваются мероприятия по профилактике и защите монолита.

Профилактическая защита бетона предполагает герметизацию конструкции, исключение агрессивных сред, улучшение вентиляции в закрытых помещениях. Важно уделить внимание и правильному конструированию – все поверхности должны быть выполнены так, чтобы иметь возможность предотвратить места скопления воды, другой органики. От цементного камня должен осуществляться нормальный водоотвод (реализуют методом создания водоотводов и поверхностей с углом).

Есть два типа защиты бетона: первичная и вторичная. Первичная защита от коррозии предполагает применение разного типа минеральных добавок в бетон, повышающих его плотность. Метод эффективен, но при слишком большой концентрации добавок можно ухудшить характеристики бетона. Используются добавки для повышения разных свойств монолита – стабилизирующие, влагоудерживающие, пластифицирующие.

Благодаря химическим добавкам увеличивается плотность бетона, что не дает проникать вовнутрь структуры агрессивным средам и даже защищает арматуру. Химические добавки закрывают поры камня, повышая морозостойкость.

Наиболее популярные добавки в бетон:

  • противоморозные;
  • воздухозахватывающие;
  • пластификаторы;
  • повышающие водонепроницаемость;
  • антикоррозийные вещества для арматуры;
  • замедлители схватывания.

Часто применяют добавки комплексного воздействия, которые одновременно меняют несколько свойств. В некоторых случаях при улучшении одних характеристик вещества ухудшают другие (менее важные).

Вторичная защита бетона от коррозии предполагает использование разных покрытий, которые не позволяют воздействовать на поверхность монолита опасным средам и веществам. Чаще всего применяют лакокрасочные смеси, обеспечивают дополнительную гидроизоляцию, долго выдерживают бетон на воздухе (до карбонизации).

Специальные краски, акриловые покрытия, лаки не позволяют попадать на бетон твердым и газообразным компонентам, способным вызвать коррозию. Такие покрытия защищают камень от влаги и противодействуют такому неприятному фактору, как биологическая коррозия бетона (воздействие микроорганизмов). Применяются разные мастики, создающие защитный барьер. Наиболее эффективными считаются смеси на базе смол.

Актуальны уплотняющие пропитки, которые могут использоваться в качестве основы перед нанесением лакокрасочных покрытий. Такие составы не позволяют воздействовать на бетон газам, влаге. Биоцидные добавки защищают от бактерий, грибков, плесени. Внутри пор материала составы не позволяют развиваться бактериям.

Коррозия бетона и арматуры в конструкциях – актуальная проблема, которая значительно ухудшает эксплуатационные характеристики и сокращает срок службы. Для наиболее эффективной защиты бетонного монолита и стальных каркасов внутри лучше всего использовать несколько методов.

Коррозия арматуры в железобетонных изделиях

Автор: В.В. Иванников, А.Г. Николаев, В.М. Шварц, О.Б. Рябов, В.Н. Степанов (ОАО «НОРЭ»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №1/2015

Железобетонные конструкции зданий и сооружений, расположенных на территориях промышленных предприятий, находятся в условиях агрессивных сред и подвержены разрушению. Ремонт этих конструкций требует значительных затрат и в дальнейшем эти затраты будут только возрастать. В связи с этим становится очевидным, что во многих случаях экономически оправдано увеличение первоначальных затрат на изготовление конструкции и ее надежную защиту, если это позволяет сократить число и стоимость ремонтов в процессе эксплуатации объектов строительства.

Коррозионное разрушение бетона колонны глубиной до 60 мм с оголением рабочей арматуры, коррозия оголенной арматуры до 70% площади поперечного сечения Разрушение колонны эстакады – полное коррозионное разрушение бетона колонны в верхней части, коррозия оголенной арматуры до 30% Вертикальные трещины по граням колонны вдоль расположения рабочей арматуры, приводящие к разрушению защитного слоя бетона, оголению и коррозии арматуры

При проведении экспертизы промышленной безопасности (особенно технологических эстакад на предприятиях химической промышленности) часто заметно сильное разрушение железобетонных конструкций (колонны, фермы, балки, траверсы) вследствие воздействия агрессивных сред (см. рисунок).

Железобетон широко известен как долговечный материал, в большинстве случаев не нуждающийся в какой-либо защите от воздействий внешней среды. Бетон, представляющий собой искусственный каменный материал, может быть изготовлен достаточно прочным и стойким против агрессивных воздействий, а стальная арматура обычно находится под надежной защитой слоя этого бетона.

Существенный недостаток железобетона – коррозия арматурной стали, которая является одним из наиболее значимых факторов, определяющих фактическое техническое состояние железобетонных конструкций, их надежность и долговечность, поэтому защита арматуры от коррозии особенно актуальна.

Именно коррозия арматуры может значительно сократить срок службы строительных конструкций. Разрушение металла, конечно, не происходит мгновенно. Для того, чтобы замедлить или предотвратить коррозию металла, нужно подумать о том, чтобы в составе бетона не было примесей, агрессивно воздействующих на металл. К сожалению, это задача практически не решаема, так как не представляется возможным проверить все природное сырье, используемое в бетоне как заполнитель (песок, щебень, гравий).

Особенно опасно проявление коррозии арматуры в конструкциях, подвергающихся значительным нагрузкам. При этом неважно, какой марки использовался бетон: при разрушении арматуры строительная конструкция приходит в негодность.

Разумеется, напрашивается вывод: продлить срок службы железобетонной конструкции можно, предусмотрев меры защиты для входящей в состав изделий арматуры от коррозии. Осуществить это не так просто, как кажется, прежде всего потому, что коррозия появляется еще во время заливки бетона в форму изделия (влажность плюс тепло) процесс коррозии не прекращается.

Коррозия арматуры вызвана, как правило, воздействием на железобетон атмосферно-химических факторов, обусловленных как агрессивными компонентами атмосферы (сульфаты, карбонаты, хлориды), так и частыми циклами мороз–оттепель.

Основой защитного действия цементных бетонов на арматурную сталь является щелочной характер влаги в капиллярно-пористом теле бетона, способствующий сохранению химически пассивного состояния поверхности стали. Таким образом, при высокой плотности бетона, надлежащей толщине защитного слоя и отсутствии его повреждений (трещины, сколы, каверны и пр.) арматура в бетоне сохраняется в химически пассивном состоянии долгие годы и десятилетия. К тому же бетон находится в постоянном взаимодействии со средой, которая может либо способствовать его упрочнению и уплотнению, либо разрушать его структуру и снижать прочность, либо уменьшать его способность защищать арматуру. Повышение прочностных характеристик бетона происходит при воздействии на него кислых газов и жидкостей, например углекислого газа, содержание которого в атмосфере промышленных предприятий превышает 0,03%, или теплого влажного воздуха, упрочняющего цементный бетон. Снижение способности бетона препятствовать коррозии арматуры может быть спровоцировано несколькими процессами, результатом которых является невозможность бетона поддерживать пассивное состояние стали вследствие понижения степени щелочности межфазной жидкости или проникания в нее ионов – стимуляторов коррозии. Как правило, это происходит при воздействии сред, содержащих хлориды.

Коррозия носит преимущественно электрохимический характер и протекает на границе металл – раствор электролита. Сталь не будет подвержена коррозии, если электролит при контакте с ее поверхностью имеет достаточно высокий рН, чтобы пассивировать поверхность стали. Когда щелочные свойства на поверхности стали опускаются ниже рН = 8, сталь станет депассивированной, может начаться коррозия. Раствор портландцемента обычно имеет рН = 12,2…12,5, и при изолировании их от воздействия внешней среды это состояние может сохраняться длительное время, поддерживая стальную поверхность в пассивном состоянии.

Одним из основных факторов, способствующих коррозии арматуры, является нейтрализация высокощелочной среды бетона за счет обменной реакции гидроксида кальция в бетоне с кислыми газами в воздухе (в основном СО2). Этот процесс называется карбонизацией бетона:

Читайте также:  Сетка под шпаклевку и ее применение

Сa(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.

Процесс карбонизации начинается с поверхности бетонной конструкции с момента ее изготовления и движется вглубь по мере проникновения углекислого газа внутрь бетона. Скорость карбонизации зависит от многих факторов: плотности бетона, температуры и влажности окружающей среды и самой конструкции и др. Достигая арматуры, карбонизация переводит сталь в активное состояние, а поступающие в бетон кислород (окислитель) и влага (электролит) обеспечивают процесс коррозии, проходящий по электрохимическому принципу.

Вторым механизмом коррозионного разрушения арматуры является локальная депассивация арматурной стали при воздействии ионов хлора (Cl–). Ионы хлора – сильнейшие стимуляторы коррозии стали, являющиеся основной причиной возникновения точечной коррозии стержней арматуры. Ионы хлора могут также изначально находиться в бетоне при использовании загрязненных материалов при приготовлении бетонной смеси.

Хлориды оказывают коррозионное воздействие на арматуру вследствие удаления пассивного слоя оксида железа, что вызывает дальнейшее окисление.

Разрушающее действие на бетон и арматуру вызывает и хлорид кальция, вступающий в реакцию с гидратом кальция, присутствующим в бетоне. Результатом реакции является образование оксихлорида гидрата кальция. Разрушающим воздействием на бетон заключается в увеличении объема продукта реакции:

СaСl2 + Сa(OH)2 + H2O → CaO×СaСl2× ×2H2O.

Третьей главной угрозой является растрескивание бетона, происходящее в процессе эксплуатации.

Оно не обязательно является критическим для дальнейшей эксплуатации и долговечности бетона. Величина трещины – вот важный фактор для возникновения коррозии. Микротрещины или незначительные мелкие трещины не рассматриваются как повреждающие бетон, поскольку они зачастую исчезают через какоето время (засоряются). Трещины, которые были идентифицированы как представляющие максимальную опасность коррозии для арматуры, – это параллельные боковые трещины, особенно идущие вдоль рабочей арматуры. В условиях, где растрескивание бетона более допустимых пределов происходит вследствие его чрезмерной усадки, существует угроза долговечности бетона. В этом случае должен быть осуществлен ремонт трещин после полной обработки бетона материалами проникающей гидроизоляции типа «Панетрон».

Еще одним фактором, оказывающим разрушающее действие на бетон и арматуру, являются циклы мороз–оттепель. Вода является катализатором для всех агрессивных компонентов и в описанных выше химических реакций. Влага может стать причиной серьезных повреждений, проникая сквозь поры бетона.

Увеличение объема воды при переходе в лед (на

9%), различие в коэффициентах линейного расширения продуктов гидратации цемента, клинкерных зерен и зерен мелкого и крупного заполнителя создают предпосылки для появления внутренних напряжений в бетоне при замораживании и оттаивании. Возникающее давление приводит к образованию трещин и разрушению бетона.

В своих рекомендациях по ремонту и восстановлению железобетонных конструкций мы особенно отмечаем коррозионное разрушение арматуры в железобетонных конструкциях вследствие того, что оно может привести к полному разрушению конструкции.

В настоящее время существует ряд способов защитить арматуру в бетоне при ремонте железобетонных конструкций:

Коррозия металлической арматуры в железобетоне

Автор: Пользователь скрыл имя, 13 Октября 2011 в 20:48, реферат

Описание работы

Железобетон широко известен как долговечный материал, в большинстве случаев не нуждающийся в какой- либо защите от воздействий внешней среды. Бетон, представляющий собой искусственный каменный материал, может быть изготовлен достаточно прочным и стойким к агрессивным воздействиям, а стальная арматура обычно находится под надежной защитой слоя этого бетона.

Работа содержит 1 файл

Реферат по химии.docx

Железобетон широко известен как долговечный материал, в большинстве случаев не нуждающийся в какой- либо защите от воздействий внешней среды. Бетон, представляющий собой искусственный каменный материал, может быть изготовлен достаточно прочным и стойким к агрессивным воздействиям, а стальная арматура обычно находится под надежной защитой слоя этого бетона.

Действительно, большинство старых железобетонных конструкций и сооружений, относящихся к первым десятилетиям XX в., подтверждает репутацию железобетона как долговечного материала. Однако известно немало фактов, когда происходят как местные повреждения, так иногда и значительные разрушения железобетонных конструкций.

Можно отметить две основные схемы развития процессов коррозии железобетонных конструкций. По первой коррозия арматуры начинается после разрушения бетона в защитном слое, т. е. причина повреждения конструкции заключается в недостаточной стойкости бетона.

Развитие коррозии по второй схеме начинается с арматуры, когда бетон не обладает достаточными защитными свойствами, но и не разрушается под действием среды, которая в данном случае не является по отношению к нему агрессивной. Разрушение бетона происходит под давлением растущей на арматуре ржавчины, т. е. носит чисто механический характер. Обычно такого рода разрушение железобетонных конструкций вызывается действием влажного воздуха или периодического увлажнения и характерно для влажных цехов, особенно при загрязнении атмосферы агрессивными газами.

Потери металла за счет коррозии составляют около 1/3 всего количества выплавляемых металлов и сплавов. Это значит, что во всем мире ежегодно разрушаются десятки и сотни миллионов тон металла. Коррозия всегда начинается с поверхности металлического изделия и постепенно распространяется вглубь. При этом металлы изменяют свой внешний вид: теряют блеск, их гладкая поверхность становится шероховатой и покрывается бурым слоем ржавчины, состоящей из окислов железа. Затем ржавчина проникает на большую глубину и металл разрушается.

Коррозия металлической арматуры в железобетоне

Для арматуры, находящейся в бетоне, характерен электрохимический механизм коррозии. Длительная устойчивость стали в плотном цементном бетоне обязана пассивности железа в щелочных электролитах. Влияние состава и концентрации солей на коррозию стали в жидких средах определяет формирование или разрушение защитных пленок на поверхности металла и изменение электропроводности растворов. Хлористые, сернокислые и азотнокислые соли щелочных металлов разрушают защитную пленку металла; хроматы и нитриты, наоборот, защищают металл. Одни исследователи связывают ускорение коррозии с повышением концентрации солей в растворах электролитов, другие – с повышением электропроводности раствора.

На коррозию арматуры существенно влияет напряженное состояние стали. Коррозия в высокопрочной напрягаемой арматуре сопровождается язвенными поражениями с последующим охрупчиванием и растрескиванием. Поэтому применять хлориды в бетоне для перенапряженных конструкций запрещено. Кроме хлоридов, растрескиванию высокопрочной арматуры способствуют нитраты, сульфаты, роданиды и некоторые другие соли. В их присутствии не разрешается использовать термически упрочненные стали.

    • Коррозия металлической арматуры из-за воздействия хлоридных сред
    • коррозия стальной арматуры вследствие карбонизации бетон
    • морозная деструкция бетона, в том числе усиленная присутствием солей
    • повреждение бетона при капиллярном всасывании растворов солей и испарении

Весьма опасным является действие растворов хлоридов на стальную арматуру в бетоне. При проникании или введении в бетон солей хлоридов он утрачивает пассивирующее действие на стальную арматуру. На поверхности стали развивается электрохимическая коррозия, результатом которой является растворение стали с образованием слоя продуктов коррозии (ржавчины). Образующиеся продукты коррозии оказывают давление на защитный слой бетона, который, не имея высокой прочности при растягивающих напряжениях, разрушается.

Распространенным случаем коррозии стальной арматуры является повреждение вследствие карбонизации защитного слоя бетона. Процесс карбонизации состоит во взаимодействии углекислого газа воздуха с цементным камнем бетона, вследствие чего снижается щелочность бетона и утрачивается пассивирующее действие на стальную арматуру. Массовое повреждение конструкций по указанной причине наблюдается при изготовлении низкомарочных бетонов с повышенным водоцементным отношением и вследствие этого с повышенной проницаемостью для углекислого газа. Весьма распространены случаи коррозии из-за заниженной толщины защитного слоя (скрытый брак).

Морозная деструкция бетона встречается достаточно часто, а именно в тех случаях, когда бетон подвергается систематическому воздействию воды или растворов солей и мороза. Известно массовое повреждение дорожных и тротуарных плит, бортового камня, различного рода ограждений, опор, балконных плит, конструкций причалов, элементов гидротехнических сооружений — стенок шлюзов, конструкций гидроэлектростанций, мостовых и других конструкций. Морозная деструкция бетона многократно ускоряется, если насыщающая его вода содержит растворенные соли.

Повреждение бетона при капиллярном всасывании растворов солей и испарении происходит при повышенном содержании солей в поглощаемой бетоном воде и характерно для южных районов с жарким климатом и засоленными грунтами, а также в зданиях производств с применением солей.

Методы и способы борьбы с коррозией

Бетон, подвергшийся внутренней коррозии, практически не поддается восстановлению. Процесс может быть лишь остановлен, если бетон будет высушен и в дальнейшем поддерживаться в сухом состоянии. Предприняты попытки остановить коррозионный процесс пропиткой бетона солями лития. Но пока технология такой защиты не доведена до применения в строительстве.

Однако в настоящее время разработаны и успешно применяются всевозможные защитные покрытия и водоотталкивающие смазки. Также при закладке арматуры в форму, используя фиксаторы, обеспечивают бетонную “подушку” необходимой толщины. Правда, “вечной” защиты арматуры от коррозии не нашли, да и повторно, в отличие от открытых металлоконструкций, ничем ее не обработаешь. Конечно, используя покрытия, можно защитить арматуру от коррозии, а соответственно, продлить срок службы всей конструкции из бетона.

Наиболее перспективным направлением борьбы с коррозией в настоящее время является применение в составе бетона полимерных смесей. Полимеры, вводимые, наряду с цементом в бетон, позволяют, благодаря своим свойствам, без потери прочности, создать для арматуры дополнительную защиту. Такой бетон называют цементно-полимерным. В некоторых случаях предпочтительнее не добавлять в бетон полимер, а полностью заменить им цемент, получив полимербетон.

Список использованных источников и литературы

Розенталь Н. К. ст. Коррозия и ремонт железобетонных конструкций //www.stroyprofile.com

ст. Коррозия арматуры в изделиях из бетона // www.bsu-5.ru

ст. Коррозия стальной арматуры в бетоне // www.gkstroitel.ru

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный архитектурно- строительный университет

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ АРМАТУРЫ В ЖЕЛЕЗОБЕТОНЕ

Бетон.ру

Бетон

Цемент

Нерудные материалы

Не подвержена коррозии суперпросная базальтовая арматура от производителя НАНО-СК.

Дата публикации: 15.01.2005Количество просмотров: 7391

Железобетонные конструкции, особенно те, которые находятся в условиях морского климата или агрессивных сред, интенсивно разрушаются. Ремонт этих конструкций требуют огромных затрат и в дальнейшем эти затраты будут возрастать. По оценке Ассоциации генеральных подрядчиков США , затраты связанные с ремонтом элементов инфраструктуры на период в 19 лет составит 3.3 триллиона долларов. Затраты на ремонт элементов инфраструктуры США, из-за с коррозии арматуры составляют 100 миллиардов долларов в год. Также признано, что когда стоимость ремонтов преждевременно вышедших из строя железобетонных конструкций достигнет угрожающего уровня, большинство отремонтированных конструкций будут нуждаться в повторном ремонте из-за нарушения технологии ремонтов. Необходимо осознать, всем кто имеет какое либо отношение к железобетонным конструкциям или к их ремонту, что отремонтированная железобетонная конструкция представляет собой комплекс систем с неоднородными механическими электрохимическими характеристиками. Долговечность конструкции после ремонта может значительно снизиться. Заключение о долговечности конструкции требует системной оценки и методов. Основоположником системного подхода в изучении проблемы или явления следует считать Аристотеля. Основной принцип системного подхода сформулировал Аристотель в своем изречении: Целое это больше чем сумма компонентов.

Долгие годы существовало мнение, что железобетон надежный и долговечный строительный материал. В чем причина резкого нарастания затрат связанных с ремонтом и содержанием элементов инфраструктуры? Щелочная среда бетона образует пассивационный слой на поверхности арматуры. В результате долговременного взаимодействия бетона с углекислым газом и растворами солей идет реакция карбонизации, PH среды снижается, , начинаются процессы коррозии. При значениях PH бетона выше 10 коррозионные процессы в конструкции не идут. В железобетонной конструкции происходят процессы, аналогичные тем, которые происходят в щелочном аккумуляторе или в батарейке. Батарейка разряжается, когда заканчиваются реактивы, коррозия железобетонной конструкции прекратиться, когда вся арматура превратится в ржавчину. Для повышения коррозионной устойчивости арматуры в бетон вводят ингибиторы коррозии применяют имплантированные гальванические катоды. Биполярные молекулы ингибитора коррозии образуют на поверхности арматуры устойчивую защитную пленку в результате чего ионы солей не могут контактировать с металлом, в результате этого компоненты гальванической системы разомкнуты, электрохимические процессы в конструкции остановлены.

Ингибиторы коррозии можно добавлять в бетон, ремонтные смеси, или наносить на поверхность существующих конструкций. Пример применения ингибитора коррозии представлен на цветной вкладке. Раствор ингибитора проникает на глубину до 50 мм. В настоящее время при строительстве электростанций, конструкции изготавливаются с добавками ингибитора коррозии. Норвежская фирма Norsk Hydro, производит ингибитор коррозии NitCal, продажи этого химиката на строящиеся объекты составляют более одного миллиона тонн в год. При ремонте карбонизированных или насыщенных хлоридами участков бетона, начинается коррозия арматуры в прилегающих участках конструкции, в результате такого ремонта образуется “горячая точка.” Через 2-3 года потребуется снова ремонтировать этот участок. Принцип действия гальванической защиты следующий: При контакте двух разнородных металлов, сначала корродирует металл, имеющий более высокую отрицательную ЭДС. Вместо арматуры корродирует анод, установленный в ремонтный участок. Этот метод позволяет на десятки лет остановить коррозию арматуры. Устойчивость конструкции к разрушению из-за коррозии арматуры зависит от плотности бетона, способов уплотнения и ухода. В результате вибрирования и пропаривания в верхнем слое ( положение при изготовлении) в результате выхода воздуха и воды, образуются капилляры, называемые каналами просачивания. Через эти микро каналы в бетон поступает вода и растворы агрессивных солей, ускоряющие коррозию. Несущие колонны каркаса имеют разную степень пористости. Неоднородность свойств бетона в конструкции также стимулирует электрохимические процессы. При выборе технологии защиты конструкции от коррозии следует учитывать характеристики бетона.

Читайте также:  Гипсоволокно альтернатива гипсокартону

Технология ремонта и защиты железобетонных конструкций от коррозии арматуры:

Автор: Аркадий Смородинский

Материал публикуется на портале БЕТОН.РУ с личного разрешения директора компании “ALBEKA OU” (Эстония) Аркадия Смородинского. Компания “ALBEKA OU” действует на строительном рынке Эстонии с 1992 года.

Коррозия бетона

Бетон – это искусственный каменный материал, состоящий из цемента, песка, воды и щебня. При затвердевании уплотненной смеси вяжущего вещества (цемент) с заполнителем образуется бетон. В качестве заполнителя может быть использован щебень, песок, гравий.

Коррозия бетона – процесс разрушения его структуры, охрупчивания под воздействием окружающей среды. Коррозия бетона может быть трех видов.

Виды коррозии бетона:

1. Растворение составных частей цементного камня.

Это наиболее распространенный вид коррозионного разрушения бетона. Бетонные изделия эксплуатируются в основном на открытом воздухе. При этом они подвергаются воздействию атмосферных осадков и других жидких сред. Составной частью бетона является образовавшийся гидрат окиси кальция (Са(ОН)2) – гашеная известь. Это самый легкорастворимый компонент, поэтому со временем он растворяется и постепенно выносится, нарушая при этом структуру бетона.

2. Коррозия бетона при взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами.

Под воздействием кислот коррозия бетона протекает либо с увеличением его объема, либо с вымыванием легкорастворимых известковых соединений.

Увеличение объема происходит по реакции:

CaCO3 не растворяется в воде. Постепенно происходит его отложение в порах цементного камня, за счет чего идет увеличение объема бетона, а в дальнейшем его растрескивание и разрушение.

При контакте бетона с водными растворами кислот образуется легкорастворимый бикарбонат кальция, который агрессивный для бетона, а при наличии воды растворяется в ней и постепенно вымывается из структуры бетонного камня. Образование бикарбоната кальция описывается реакцией:

Помимо растворения наблюдается и протекание химической коррозии бетона:

при этом вымываются соли хлористого кальция.

Если разрушение бетона происходит под воздействием сульфатов воды – применяют пуццолановый портландцемент, а также сульфатостойкий портландцемент.

3. Коррозия бетона вследствие образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ.

Кроме вышеописанных коррозионных разрушений бетона при наличии микроорганизмов возможно протекание биокоррозии. Грибки, бактерии и некоторые водоросли могут проникать в поры бетонного камня и там развиваться. В порах откладываются продукты их метаболизма и постепенно разрушают структуру бетонного камня.

При коррозии бетона обычно одновременно протекает несколько видов разрушений.

Коррозия бетона (железобетонных конструкций) в экстремальных условиях эксплуатации

Экстремальными условиями можно назвать воздействие на бетонный камень очень низких температур и различных веществ, обладающих повышенной агрессивностью.

Достаточно распространенным случаем коррозии бетона в экстремальных условиях является разрушение материала под воздействием сульфатов (химическая коррозия бетона). В первую очередь, с сульфатами взаимодействуют алюминатные составляющие бетонного камня и гидроксид кальция. Очень нежелательным является взаимодействие алюминатных минералов и сульфатов. В результате образуется несколько модификаций гидросульфоалюмината, самым опасным из которых, является эттрингит (3СaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O). Данная соль по мере своего роста (увеличения кристаллов) образует внутри бетона очень высокие напряжения, которые значительно превышают прочностные характеристики цементного камня. В результате, под воздействием растворов, в состав которых входят сульфаты, коррозионное разрушение бетона протекает очень интенсивно.

При взаимодействии гидроксида кальция с сульфатами образуется CaSO4•2H2O. Со временем вещество скапливается в поровом пространстве бетона, постепенно его разрушая.

Устойчивость к воздействию сульфатсодержащих сред очень сильно зависит от минералогического состава бетона. Если в цементе содержание минералов на основе алюминия и трехкальциевого силиката ограничено, то он в данной среде более стоек.

Коррозия арматуры в бетоне

Если в конструкциях используют залитую бетоном железную арматуру, т.е. железобетон, возможно протекание еще одного вида разрушения – коррозии арматуры в бетоне. Под воздействием вод окружающей среды или при наличии в воздухе сероводорода, хлора, сернистых газов арматура в середине бетона ржавеет и образуются продукты коррозии железа. По объему они превышают начальный объем арматуры, что приводит к возникновению и росту внутренних напряжений, а в дальнейшем – растрескиванию бетона.

Сквозь поры в цементном камне к арматуре проникает воздух и влага. Подвод их к поверхности металла осуществляется не равномерно из-за чего на разных участках поверхности наблюдаются разные потенциалы – протекает электрохимическая коррозия. Скорость протекания электрохимической коррозии арматуры зависит от влагопроницаемости, пористости бетонного камня и наличия в нем трещин.

Наличие в воде растворенных веществ усиливает коррозию арматуры с повышением концентрации электролита.

При длительном выдерживании бетона на воздухе на поверхности образуется очень тонкая (5 – 10 мкм) защитная пленка, которая не растворяется в воде и не взаимодействует с сульфатами. Процесс возникновения защитной пленки под воздействием углекислоты воздуха называется карбонизацией. Карбонизация защищает бетон от коррозии, но способствует коррозии арматуры в бетоне.

Нельзя армировать бетон, в состав которого входит хлористый кальций (больше 2% от веса цемента). Хлористый кальций ускоряет коррозию арматуры как на воздухе, так и в воде.

Защита арматуры бетона от коррозии

Существует несколько способов защитить стальную арматуру в бетоне от коррозии: облагородить окружающую металл среду (т.е. использовать качественный бетон специального состава, введение ингибиторов); дополнительная защита арматуры бетона от коррозии (пленки и т.п.); улучшить характеристики самого металла.

Вокруг арматуры находится сам бетон, поэтому именно бетон является средой, окружающей металл. Для продления срока службы арматуры необходимо улучшить влияние бетонного камня на сталь. Прежде всего, нужно исключить или, если это невозможно, свести к минимуму вещества, входящие в состав бетона, которые способствуют интенсификации процесса коррозии арматуры в бетоне. К таким веществам относятся роданиды, хлориды.

Если железобетонное изделие эксплуатируется в условиях периодического смачивания, необходимо пропитывать бетон специальными пропитками (битумными, петролатумными и др.). Это значительно снизит проницаемость бетона. При постоянном насыщении бетонного камня коррозия арматуры в бетоне практически сводится к минимуму. Это объясняется тем, что очень сильно затрудняется проникновение кислорода к поверхности метала, происходит значительное торможение катодного процесса.

Для продления срока службы металлической основы железобетона – бетон облагораживают. Во время формирования бетонной смеси в состав вводят ингибиторы коррозии.

Для защиты от коррозии арматуры в конструкционно-теплоизоляционных бетонах широко используется способ омического ограничения. Суть заключается в том, что влажность самого бетона не должна превышать равновесное значение при относительной влажности воздуха 60%. Тогда процессы коррозии арматуры почти прекращаются, т.к. возникает высокое омическое сопротивление пленок влаги у поверхности арматуры. Этот способ не так уж прост и не эффективен в районах с высокой влажностью и частыми осадками.

Хороший бетон должен обладать первоначальным пассивирующим воздействием на арматуру. Бетонные изделия полностью просыхают примерно за 2-3 года. Если климат сухой, то немного быстрее. Именно в это время и происходит самое сильное коррозионное разрушение арматуры, т.к. она находится во влажной бетонной среде.

Хорошим способом защитить арматуру бетона от коррозии считается предварительное пассивирование поверхности арматуры, а также образование оксидных защитных пленок под воздействием водной щелочной среды бетонного камня. Усиливают защитные свойства пленки введением в бетонную смесь пассиваторов. Часто используют нитрит натрия в количестве 2 – 3 % от исходного веса цемента.

Защита бетона от коррозии

Для защиты бетона от коррозии и продления его срока службы не достаточно применения только одного вида защиты. Чтоб бетон не поддавался вредному влиянию окружающей среды уже на стадии проектирования проводят профилактические мероприятия по его защите.

Эксплуатационно-профилактические мероприятия предусматривают нейтрализацию агрессивных сред, герметизацию, интенсивную вентиляцию при эксплуатации цементного камня в помещении (для осушки воздуха).

Важную роль в предотвращении бетона от дальнейшего разрушения играет рациональное конструирование. При этом необходимо придавать бетонной поверхности конструкционной формы, которая будет исключать скопление в углублениях воды и различных органических веществ. Кроме того важно обеспечить свободный отход жидкости с поверхности. Этого можно достигнуть при использовании водоотводов или формировании бетонной поверхности под уклоном.

Защиту бетона от коррозии можно разделить на первичную и вторичную.

Первичная защита бетона от коррозии предусматривает при его изготовлении и формировании вводить в состав бетона специальные добавки, изменяя при этом его минералогический состав. Этот способ считается наиболее эффективным.

В качестве добавок могут служить различные водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие, химические модификаторы, аморфный кремнезем и др.

Кроме того, ориентируясь на условия эксплуатации цементного камня, при его формировании подбирают оптимальный для данных условий состав. Например, для цементов, эксплуатирующихся в сульфатсодержащих водах уменьшают содержание С3S.

Часто применяют пуццоланизацию. К портландцементу добавляют кислые гидравлические добавки, которые содержат активный кремнезем.

Образовавшийся гидросиликат кальция устойчивее чем Са(ОН)2.

Химические добавки могут очень сильно улучшить эксплуатационные свойства бетона. Повысить его плотность, в результате чего агрессивные агенты в порах замедляют скорость своего передвижения. Арматура, находясь в плотном бетоне менее подвержена коррозионным разрушениям.

Также при помощи химических добавок можно значительно увеличить количество условно замкнутых пор. В результате морозостойкость цементного камня возрастает в разы.

Самими распространенными химическими добавками, которые применяются для защиты бетона от разрушений являются: пластифицирующие, противоморозные, уплотняющие, гидрофобизирующие, воздухововлекающие, замедлители схватывания, газообразующие, ингибиторы коррозии арматуры.

Некоторые добавки оказывают двойное действие, т.е. улучшают сразу несколько показателей. Другие же, могут улучшать один, и понижать второй.

Самыми перспективными и распространенными являются следующие добавки.

Мылонафт. Это пластифицирующая добавка, состоящая из смеси натриевых солей нерастворимых в воде органических кислот. Она способствует повышению однородности бетонной смеси, уменьшая при этом трение между ее отдельными зернами. Также вовлекает воздух. Производится и поставляется в виде паст. В бетонную смесь необходимо вводить от 0,05 до 0,15 % от массы цемента (в перерасчете на сухое вещество). Если превысить указанную дозировку, снижается прочность бетона на сжатие.

Мылонафт повышает водонепроницаемость бетонного камня на две марки, морозостойкость – в два раза, устойчивость к воздействию растворов минеральных солей, трещиноустойчивость.

Сульфитно-дрожжевая бражка СДБ. Это химическая добавка пластифицирующего действия. Получают ее путем переработки кальциевых солей лигносульфоновых кислот. Вещество способствует повышению подвижности бетонной смеси, вовлечению в нее воздуха и уменьшению слипания цементных зерен. Производители могут поставлять СДБ в виде твердых или жидких концентратов. Для достижения защитного эффекта данной добавки нужно немного больше, чем мылонафта. В перерасчете на сухое вещество цемента, необходимо ввести 0,15 – 0,3% сульфитно-дрожжевой бражки. Она повышает в 1,5 – 2 раза морозостойкость, на 5 – 10% прочность, на одну марку – водонепроницаемость, стойкость к воздействию растворов минеральных солей и трещиностойкость.

Сульфитно-дрожжевая бражка оказывает наилучший эффект при введении ее в бетонный камень на основе высокоалюминатных и быстротвердеющих портландцементов.

Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94. Это гидрофобизирующая и газообразующая добавка, которая образуется в процессе гидролиза этилгидросилоксана. В результате взаимодействия цемента и данной добавки выделяется водород и образуется большое количество замкнутых, равномерно распределенных в бетоне пор. На капилляры и стенки пор бетона оказывает активное гидрофобизирующее воздействие. На реологические свойства смеси почти не влияет, но очень сильно замедляет процесс затвердевания бетона (начальные стадии). Поставляется в виде 50% водной эмульсии или 100% жидкости. Вторую вводят в бетонную смесь в количестве 0,03 – 0,08%.

Способствует повышению водонепроницаемости бетона на две марки, морозостойкости – в три-четыре раза. Кроме того, увеличивает стойкость к переменному увлажнению и высушиванию, воздействию растворов минеральных солей (в условиях капиллярного подсоса), растяжению.

Вторичная защита бетона от коррозии предусматривает нанесение на цементный камень различных лакокрасочных материалов, защитных смесей, покрытий и облицовку различными плитами. Т.е. гидроизоляцию бетона.

К вторичной защите также можно отнести карбонизацию (выдержку бетона на воздухе).

Защита бетона от коррозии лакокрасочными и акриловыми покрытиями применяется при воздействии на него твердых и газообразных сред. Образовавшаяся защитная пленка эффективно защищает поверхность бетона не только от воздуха и влаги, но и от воздействия различных микроорганизмов.

Защита бетона от коррозии мастиками применяется при воздействии на него влаги, контакте с твердыми средами. Часто применяются мастики на основе различных смол (смолизация).

Защиту бетона от коррозии уплотняющими пропитками используют почти во всех средах (жидкой, газообразной), особенно при повышенной влажности, кроме того применяют перед нанесением ЛКМ. Уплотняющие пропитки заполняют наружный слой бетона, придавая ему хорошие гидрофобные свойства, снижают водопоглощение.

Биоцидные материалы применяются для защиты бетона от воздействия различных видов грибков, плесени, бактерий, микроорганизмов. Химически активные вещества биоцидных добавок заполняют поры бетона и уничтожают бактерии.

Защита бетона от коррозии оклеечными покрытиями применяется при эксплуатации бетонного камня в жидких средах, грунтах с высокой влажностью и местах частого смачивания электролитом. Например, нижнюю часть бетонного волнореза оклеивают полиизобутиленовыми пластинами.

Как оклеечные покрытия могут быть использованы полиэтиленовая пленка, полиизобутиленовые пластины, рулоны нефтебитума. Они могут также выполнять роль непроницаемого подслоя в облицовочных покрытиях.

Наиболее эффективна комплексная защита бетона от коррозии, т.е. как первичная, так и вторичная.

Ссылка на основную публикацию