Коррозия бетона и арматуры

При воздействии на железобетонные конструкции жидкой или газообразной агрессивной среды в них возникают процессы коррозии, развитие которых может привести к большим повреждениям.

Различают три основных вида коррозии бетона.

I-й вид – при фильтрации воды через бетон (особенно под напором) происходит прямое растворение составных частей ЦК, и в первую очередь гидрата окиси кальция Ca(OH)₂ – так называемое выщелачивание бетона. Продукты такой коррозии выносятся на поверхность в виде белых потеков. Прочность бетона и его защитные свойства по отношению к арматуре уменьшаются.

II-й вид – при действии на бетон раствора кислот (соляной, азотной, сернистой и др) и некоторых солей (особенно серной кислоты) в результате обменных реакций образуются такие продукты реакций, которые либо легко растворимы и выносятся на поверхность, либо отлагаются в виде аморфной массы, не обладающей вяжущими свойствами.

Воздействие солей серной кислоты наиболее вредно, т.к. при этом образуется сульфатоалюминат кальция Al₂(SO₄)₃ – т.н. “цементная бацилла”, которая легко растворяется, сильно увеличивается в объеме и вытекает в виде белой слизи, образуя потеки на поверхности бетона.

Очень агрессивны воды, содержащие сернокислый кальций. К ним относятся и грунтовые воды, содержащие отходы производства – гипс, шлак и т.п.

III-й вид – процессы, сопровождающиеся накоплением и кристализацией малорастворимых продуктов реакций с увеличением объема твердой фазы и повреждением или даже разрушением структуры бетона. Наиболее часто это наблюдается в морских сооружениях.

В естественных условиях обычно наблюдается коррозия всех трех видов с преобладанием какого-либо из них.

Наиболее простой и эффективной мерой предохранения бетона от коррозии является увеличение его плотности за счет надлежащего подбора зернового состава, понижения В/Ц и тщательного уплотнения. В ряде случаев (например, при действии городских сточных вод) целесообразно отказаться от портландцемента и применять шлакопортландцемент и глиноземистый цемент.

Если содержание кислот составляет десятые доли процента (главным образом, воды промышленных предприятий и химзаводов), то прибегают к торкретированию поверхности цементным раствором с добавками церезита, добавлению кислотоупорного цемента, применению битумных и асфальтовых покрытий.

При содержании кислот до 1-2% или растворов солей при повышенных температурах следует применять кислотоупорные облицовки.

Основное условие защиты арматуры в бетонах на портландцементах – пассивация (создание тонкой пленки окислов) ее поверхности щелочью Ca(OH)₂, которая выделяется при гидратации некоторых составляющих цементного камня. Коррозия арматуры может начаться лишь после нарушения пассивности стали. В обычной промышленной атмосфере это происходит в результате связывания гидроокиси кальция углекислым газом воздуха (т.н. карбонизация бетона), или при его выщелачивании.

Коррозия арматуры может быть следствием недостаточного содержания цемента, малой толщины защитного слоя, малой плотности бетона. При наличии трещин интенсивность коррозии увеличивается.

Развитие процесса коррозии арматуры в бетоне сопровождается образованием продуктов коррозии, увеличивающихся в объеме в 2-2,5 раза, что вызывает образование трещин вдоль арматуры и откалывание защитного слоя.

Эффективным средством повышения коррозионной стойкости арматуры и долговечности конструкций является назначение рациональной толщины защитного слоя, гидрофобизация поверхности кремнийорганическими материалами, лакокрасочные покрытия, оклеечная изоляция.

7. Защитный слой бетона. Необходим для обеспечения совместной работы арматуры с бетоном, защиты арматуры от коррозии и действия высоких температур.

На основании многолетнего опыта эксплуатации ЖБК нормы устанавливают толщину защитного слоя (ТЗС) в зависимости:

- от вида арматуры (рабочая или монтажная) и диаметра;

- от размеров сечения;

- вида и класса бетона;

- условий работы конструкции (агрессивная среда или нет)

и др.

Для продольной рабочей арматуры в конструкциях, работающих в неагрессивной среде, ТЗС должна быть не менее диаметра стержня и не менее:

- в плитах и стенках толщиной до 100 мм включительно – 10 мм;

- в плитах и стенках толщиной более 100 мм, а также в балках и ребрах высотой менее 250 мм – 15 мм;

- в балках и ребрах высотой 250 мм и более, а также в колоннах – 20 мм;

- в фундаментных балках и сборных фундаментах – 30 мм;

- в монолитных фундаментах для арматуры подошвы:

- при наличии бетонной подготовки под подошвой фундамента – 35 мм;

- при отсутствии бетонной подготовки – 70 мм.

 

Для поперечной и монтажной арматуры минимальная ТЗС должна быть не менее диаметра стержня и не менее:

- при высоте сечения элемента менее 250 мм – 10 мм;

- при высоте сечения элемента более 250 мм – 15 мм.