Коррозия бетона и железобетона

Коррозией называют процесс медленного разрушения бетона и железобетона под воздействием различных агрессивных сред, следствием чего является постепенное снижение несущей способности конструкций и ухудшение эксплуатационных качеств сооружений и зданий в целом. Причины разрушения бетона и железобетона зависят от условий службы конструкций (на воздухе, под водой, в земле или в зоне переменного уровня воды) и вида агрессивной среды.

Изделия и конструкции из бетона и железобетона могут работать на открытом воздухе, а также в водной среде с агрессивными компонентами. В обоих случаях процессы коррозии и методы защиты от нее будут различаться.

Коррозия бетонных и железобетонных конструкций на воздухе. К бетонным и железобетонным конструкциям, работающим на открытом воздухе, относятся:

  • ? железобетонные покрытия автомобильных дорог и аэродромов;
  • ? конструкции мостовых сооружений;
  • ? стойки дорожных знаков и ограждений на автомобильных дорогах и др.

Эти конструкции наиболее часто подвергаются медленному разрушению прежде всего вследствие коррозии стальной арматуры и значительно реже — бетона.

Арматура может корродировать лишь при относительной влажности воздуха более 50 %, так как только тогда в капиллярах и порах бетона находятся оба агрессивных агента — вода и кислород, совместное присутствие которых определяет возможность электрохимической коррозии стали.

Скорость коррозии стальной арматуры повышается с увеличением влажности окружающего воздуха и его температуры, а также при наличии в атмосфере некоторых агрессивных газов: хлора, хлористого водорода и др. Наиболее интенсивно процесс коррозии стальной арматуры протекает при относительной влажности воздуха 75...85 %. При более высокой влажности коррозия уменьшается и полностью прекращается: поры и капилляры заполняются водой и доступ кислорода к поверхности стали становится практически невозможным.

Одним из основных факторов, определяющих скорость коррозии арматурной стали, является состав жидкой фазы, находящейся в капиллярах бетона. Жидкая фаза в бетонах на обычных гидравлических вяжущих (портландцементе, шла- копортландцементе и др.) предельно насыщена Са(ОН)2. В такой щелочной среде (pH 2... 14) стали склонны переходить в пассивное состояние, при котором их стойкость к воздействию коррозионных сред значительно повышается.

Пассивирование металлов и металлических сплавов, как известно, связано с образованием на их поверхности защитных пленок. Некоторые вещества (например, хлористый кальций (СаС12) и другие соединения, содержащие ион хлора), а также некоторые газы (например, хлор), разрушают пассивирующие пленки и ускоряют процесс коррозии. Поэтому чрезмерная добавка солей NaCl и СаС12 к песчаным противогололедным смесям, рассыпаемым на бетонных покрытиях дорог и аэродромов, способствует коррозионному разрушению не только арматуры, но и самого бетона.

Характерным внешним признаком коррозии арматуры железобетонных конструкций являются постепенно расширяющиеся трещины в защитном слое бетона, ориентированные вдоль рабочей арматуры, и последующее откалывание бетона, обнажающее арматуру.

Степень агрессивности газовоздушных сред для железобетонных конструкций определяется не только относительной влажностью воздуха и наличием в нем агрессивных газов, но и видом бетона (тяжелый, легкий на пористых заполнителях, ячеистый). Так, например, не содержащая агрессивных газов воздушная среда с относительной влажностью воздуха не более 75 % для железобетонных конструкций на обычном плотном бетоне не является агрессивной. В этом случае защитный слой бетона надежно предохраняет арматуру от коррозии. Однако эта же среда является агрессивной для ограждающих железобетонных конструкций из легких (в частности, ячеистых) автоклавных бетонов. Долговечность таких конструкций обеспечивается рядом профилактических мероприятий (например, нанесением на арматуру защитных покрытий).

В зависимости от степени агрессивности газовоздушных сред и вида железобетонных конструкций стальную арматуру от коррозии защищают различными способами.

В железобетонных конструкциях из тяжелого бетона сохранность арматуры обеспечивается:

  • ? повышением плотности и толщины защитного слоя бетона;
  • ? введением в состав бетона пассивирующих добавок (например, нитрита натрия (NaN03) и др.);
  • ? нанесением на открытые поверхности конструкций лакокрасочных материалов, вязких модифицированных битумов и др.

В железобетонных конструкциях из легких бетонов на пористых заполнителях сохранность арматуры обеспечивается теми же мероприятиями, однако их эффективность недостаточна в условиях повышенной и высокой агрессивности среды (при относительной влажности воздуха 75...85 % или при меньшей влажности, но в присутствии в газовоздушной среде хлора, хлористого водорода, сернистого ангидрида или других агрессивных газов). Для них требуется специальная защита.

Коррозия железобетонных конструкций под воздействием жидких агрессивных сред. Подводные и подземные части инженерных сооружений и зданий могут подвергаться коррозии в результате воздействия на них агрессивных грунтовых или морских вод.

Если в железобетонных конструкциях, работающих на открытом воздухе, постепенное разрушение железобетона вызывается коррозией стальной арматуры, то в агрессивных водах — преимущественно разрушением цементного камня.

Основными мероприятиями, повышающими долговечность железобетонных конструкций, которые подвергаются воздействию минерализованных вод, являются:

  • ? правильный выбор вяжущего для бетона с учетом вида коррозии;
  • ? использование высококачественных заполнителей (классифицированного песка и промытого фракционированного щебня);
  • ? повышение плотности бетона путем ограничения водоцементного отношения (В/Ц < ,5);
  • ? тщательное виброуплотнение бетонной смеси при укладке.

При высокой степени агрессивности минерализованных вод, когда перечисленные мероприятия не обеспечивают требуемую долговечность сооружений, следует применять конструктивные меры защиты, исключающие возможность проникания воды внутрь бетона:

  • ? покрытие поверхности бетона водонепроницаемыми синтетическими материалами (смесью жидкого стекла и кремнефтористого натрия), керамическими плитками;
  • ? облицовка поверхности естественным камнем;
  • ? пропитка бетона битумом, петралатумом и др.;
  • ? оклейка рулонными водонепроницаемыми материалами и др.

Особое внимание следует уделять конструированию плотных стыков между элементами конструкций. Многие конструкции транспортных сооружений (водопропускные дорожные трубы, балки пролетных строений мостов, обделка тоннелей из обычных сборных железобетонных элементов и т.д.) подвергаются коррозии именно в местах их стыковки.

Действенным методом защиты от коррозии являются мероприятия по удалению агрессивных вод от сооружения: устройство дренажа, водопонижение, водоотвод. Например, в тоннелях со сборной железобетонной обделкой пространство между поверхностью конструкции и грунтом цементируют. Это также препятствует проникновению воды в тоннель.

Для получения устойчивых к коррозии бетонов прежде всего необходимо применять соответствующие агрессивности среды цементы (сульфатостойкий, шлаковый, глиноземистый и пуццолановый портландцементы). Значительно повышает стойкость бетонов к коррозии введение в их состав активных минеральных добавок, в качестве которых могут быть использованы доменные гранулированные шлаки, трепел, туф, опока, диатомит и др.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >