Находящиеся в условиях агрессивных сред

В промышленности и сельском хозяйстве имеются предприятия, на которых производятся или используются химически агрессивные вещества, вызывающие коррозию железобетона. Это предприятия по производству кислот, минеральных удобрений, цветных и черных металлов, а также очистные сооружения и т. п.

● Агрессивные среды по характеру воздействия на бетон разделяются на три вида. К первому виду относятся мягкие воды (дождевые и т. п.), которые, фильтруя через бетон, растворяют и выносят гидроксид кальция. Ко второму виду относятся кислоты, их растворы, конденсаты паров, содержащих кислые газы (СО₂, SO₃ и т. д.), растворяющие компоненты цементного камня и образующие соединения, не обладающие прочностью. К третьему виду относятся вещества, содержащие сульфаты и т. п., которые при взаимодействии с цементным камнем увеличиваются в объеме и разрыхляют бетон.

● По степени агрессивности различают среды слабые, средние и сильные.

Исследования показали, что на конструкции, находящиеся под воздействием нагрузок, агрессивная среда действует более интенсивно. Это объясняется тем, что микро- и макротрещины, вызванные силовыми воздействиями, способствуют проникновению в тело бетона агрессивных сред и развитию коррозионных процессов.

Интенсивность воздействия среды зависит от вида среды, степени ее агрессивности, вида бетона, продолжительности действия нагрузки и среды и других факторов. При длительном совместном действии нагрузки и слабоагрессивных сред прочностные свойства бетона в конструкции снижаются, но стабилизируются во времени. В среднеагрессивных средах стабилизация свойств бетона наступает через относительно большие промежутки времени, а в сильно агрессивных средах коррозионные процессы в бетоне не прекращаются во времени.

Изменение прочностных и деформативных свойств бетона конструкций при совместном действии нагрузки и агрессивной среды учитывают в расчетах введением соответствующих коэффициентов условий работы γ_bc. Для слабоагрессивных сред расчет конструкции выполняется на бесконечный срок службы, принимая γ_bc = 0,6...0,9.

Расчет конструкций, работающих в условиях средне- и сильноагрессивных сред, производят на нормативный срок службы 20, 30, 50 лет. В этом случае значение коэффициента условий работы зависит от вида среды и вяжущего, проницаемости бетона, толщины защитного слоя, уровня напряжений, срока службы конструкции и т. п. При расчете сечение разбивается на i слоев, для каждого из которых находится ожидаемая призменная прочность R_b,i(τ_i), определяемая на основании экспериментальных зависимостей, учитывающих механизм развития коррозионных и физико-механических процессов в бетоне за нормативный срок воздействия агрессивной среды τ_i. Вводимое в расчет значение γ_bc определяют из условия

где х и x_i — высота соответственно сжатой зоны бетона и i-го слоя; b — ширина сечения; R_b,n — нормативная призменная прочность бетона; n — число слоев.

Значения γ_bc могут изменяться от 0,01 до 0,9. Если расчетная прочность бетона (с учетом коэффициента γ_bc), окажется низкой и конструктивное решение неэкономичным, то необходимо изменить состав бетона (вид вяжущего и заполнителя, его химическую стойкость и т. п.), толщину защитного слоя, форму сечения, повысить категорию трещиностойкости конструкции или рассмотреть вопрос об изоляции поверхности конструкции от агрессивной среды.