Коррозия железобетона: Коррозия бетона и железобетона: виды, способы защиты

Разное

Содержание

Коррозия бетона и железобетона: виды, способы защиты

Бетон – искусственный камень, при производстве которого используются: цемент, мелкий заполнитель – песок, крупный заполнитель – щебень, вода и добавки, сообщающие пластичной смеси и готовому продукту требуемые свойства. Под воздействием неблагоприятных внешних факторов или вследствие внутренних химических реакций бетон подвергается коррозии – процессу разрушения структуры с ухудшением технических характеристик конструкции вплоть до полного ее выхода из строя. Во избежание аварийных ситуаций и экономических потерь необходимо выбрать оптимальный способ, как предотвратить появление и развитие коррозионного процесса.

Классификация видов коррозии бетона

Существует несколько видов коррозии и вариантов ее протекания.

Растворение компонентов бетонного камня

Один из самых уязвимых для влаги компонентов – гашеная известь (гидрат оксида кальция). Это вещество попадает в бетонную смесь либо в процессе ее изготовления, либо при обработке бетонных элементов водой, загрязненной вредными примесями. При проникновении влаги вглубь бетонной конструкции гидрат оксида кальция легко растворяется и вымывается, что приводит к нарушению структуры цементного камня.

Параметры, влияющие на скорость растворения и вымывания гидроксида кальция:

  • Температура, примерно равная +20°C, – наиболее благоприятна для этого процесса. В условиях более высоких температур растворимость этого компонента снижается.
  • Продолжительное постоянное воздействие воды. Приводит не только к полному вымыванию гидроксида кальция, но и к разложению других гидратных компонентов – глинозема, кремнезема и оксида железа – до рыхлого состояния, что значительно снижает прочность бетонного камня.
  • Чем больше процентное содержание минеральных заполнителей с гидроксидом кальция, тем интенсивнее процесс их вымывания.

 

Повреждения этого типа характерны для подземных конструкций и гидротехнических объектов.

Способы значительного замедления разрушающих процессов:

  • введение пуццолановых присадок, связывающих гидроксид кальция и повышающих водонепроницаемость бетона;
  • применение бетонов повышенной плотности;
  • искусственная карбонизация конструкций;
  • проведение эффективных мероприятий по гидроизоляции поверхности.

Химическая коррозия

Такая коррозия происходит из-за химреакций между компонентами цементного камня и химически активными средами. В результате этих взаимодействий происходит либо вымывание соединений, легко растворяющихся в воде, либо образование рыхлых осадков, не обладающих вяжущими свойствами. Выделяют несколько подвидов этой коррозии: углекислотная, кислотная и щелочная.

В случае протекания реакции между гидратом оксида кальция (гашеной известью) и углекислым газом, содержащимся практически во всех природных водах, образуется водонерастворимый CaCO3 и вода.

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

Водонерастворимый карбонат кальция CaCO3 постепенно накапливается в микропорах и микротрещинах бетонного камня, вызывает увеличение его объема и становится причиной трещинообразования и последующего разрушения материала. Карбонат кальция при взаимодействии с водой и углекислым газом образует бикарбонат кальция, представляющий опасность для структуры бетона, а при наличии воды – легко вымывающийся из бетонного элемента. Чем выше концентрация углекислоты в жидкости, тем интенсивнее протекает реакция разрушения конструкции.

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

При взаимодействии гашеной извести с кислотосодержащими водами в искусственном камне происходит химкоррозия бетона с образованием хлористого кальция, легко удаляемого водой. 

Ca(OH)2 + HCl = CaCl2 + H2O

Помимо соляной кислоты, чаще всего в природных водах присутствуют серная и азотная кислоты. Серосодержащее соединение кальция – CaSO4, как и карбонат кальция, накапливается в микропорах бетона, постепенно приводя к потере его характеристик. С сульфатами активно реагируют не только гидроксид кальция, но и алюминатные компоненты бетонного камня. Такие реакции являются нежелательными, поскольку в результате их протекания образуются гидросульфоалюминаты.

Самая опасная соль – эттрингит – по мере роста кристаллов вызывает очень сильные напряжения внутри бетонного элемента.

Устойчивость бетонного камня к сульфатсодержащим средам во многом зависит от вида минерального вяжущего. Поэтому, если планируется эксплуатация бетона в сульфатсодержащих водах, то при его производстве используются пуццолановый или сульфатостойкий цементы. Кроме неорганических кислот, коррозию могут провоцировать органические кислоты – молочная и уксусная.

Еще один вид химической коррозии – щелочной – вызывает слишком большое количество противоморозных добавок, применяемых при производстве смеси. Чаще всего встречаются реакции между кремнеземом, содержащимся в заполнителях бетонной смеси, и соединениями калия и натрия. Хлориды калия и натрия находятся в засоленных почвах, морской воде, реагентах, используемых в борьбе с гололедом. В результате таких взаимодействий в цементном камне образуются гидратированные соединения, расширяющиеся в условиях высокой влажности с появлением трещин. Из трещин в некоторых случаях может выделяться силикат натрия.

Биокоррозия

Биологическая коррозия возникает в результате негативного влияния грибков, бактерий и водорослей некоторых разновидностей. Они проникают в поры искусственного камня и развиваются в них. Из-за накопления продуктов их жизнедеятельности бетонный камень разрушается.

Для борьбы с разрушением бетонных конструкций из-за агрессивных биофакторов используют биоцидные добавки, глубоко проникающие в поры материала и уничтожающие микроорганизмы.

Физическая

К быстрому разрушению бетонных элементов приводят попеременные циклы замерзания-оттаивания во время набора марочной прочности. Избавиться от этой проблемы можно путем создания нормальных условий для схватывания и твердения бетонной смеси.

Радиационная

Этому виду коррозионного разрушения подвергаются бетоны в результате радиационного облучения, из-за которого из материала удаляется кристаллизованная вода. Удаление жидкости нарушает структуру бетона, снижает его прочность, провоцирует появление трещин.

Способы защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозионного разрушения

Методы защиты бетона и железобетона от коррозионного разрушения делят на первичные и вторичные. К первым относятся:

  • Изначальная корректировка состава, цель которой – обеспечение высокой плотности и прочности бетона, хорошей водонепроницаемости.
  • Применение спецдобавок и вяжущих с особыми характеристиками. Применяемые добавки – водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие. Часто востребованы мылонафт, кремнийорганические жидкости, сульфатнодрожжевые бражки.
  • Разработка конструктивных решений, обеспечивающих защиту стальной арматуры.

Целью вторичных защитных мероприятий является исключение прямых контактов поверхности бетонных и железобетонных конструкций с агрессивными средами. Такими способами являются:

  • Устройство оклеечной гидроизоляции. Этот вариант используется при контакте бетонной поверхности с влажным грунтом или при его периодическом смачивании жидкостями-электролитами.
  • Применение обмазочных гидроизоляционных материалов. Наиболее распространены мастики на базе различных смол.
  • Обработка поверхностей пропитывающими составами. Уплотняющие пропитки, повышающие водонепроницаемость поверхностного слоя бетона, часто наносят перед использованием лакокрасочных составов.
  • Применение акриловых и лакокрасочных составов – актуально при взаимодействии поверхности бетонного элемента с твердыми материалами или газосодержащими средами.

Коррозия стальной арматуры в железобетонных конструкциях

Для устройства силового каркаса бетонных конструкций используют стальные арматурные стержни с рифленой или гладкой поверхностью. Их основная функция – повысить устойчивость бетона к нагрузкам на сжатие, растяжение, сдвиг. Коррозионное разрушение арматуры значительно снижает прочность всей конструкции.

Факторы, провоцирующие потерю прочности каркаса, – воздействие воды, наличие в воздухе хлора, сероводорода и других серосодержащих газов.

Вода и газы поступают к стальному каркасу через поры в бетонном камне.

Способы защиты стальной арматуры в бетоне от коррозии:

  • Использование рационально составленной бетонной смеси, введение в ее состав ингибиторов, замедляющих коррозионные процессы в стали. Минимальное содержание в бетонной смеси хлоридов и роданидов. Количество хлористого кальция должно быть не более 2% от общей массы вяжущего.
  • Пассивирование поверхности стальных стержней перед сваркой или связыванием арматурного каркаса. Пассивирующие вещества вводят и в состав самой бетонной смеси. Чаще всего это нитрит натрия, применяемый в количестве 2-3% от массы вяжущего.
  • Улучшение плотности бетона, поскольку чем больше в структуре пустот, тем выше вероятность поступления к стальным стержням воды и агрессивных газов.
  • Соблюдение технологических правил укладки силового каркаса в опалубку.

Во избежание преждевременного разрушения железобетонной конструкции необходимо контролировать ее состояние с помощью технологий неразрушающего контроля, предусмотренных ГОСТом 18105-86.

Коррозия железобетона | Справочник строительных материалов и терминов

Коррозия железобетона, способы защиты от нее

Плотность бетона, а также степень агрессивности среды во
многом определяют коррозионную стойкость элементов конструкций из железобетона.
Коррозия бетона, который обладает недостаточной плотностью, может осуществляться
в результате воздействия фильтрующейся воды, поскольку эта вода растворяет
гидрат окиси кальция — некоторую часть цементного камня. Мягкая вода обладает
самой большой растворяющей способностью. Внешне такая коррозия бетона
проявляется появлением на его поверхности белых хлопьев. Иной вид коррозии
бетонов начинает развиваться под воздействием жидкой либо газовой агрессивной
среды (растворов кислот, растворов сернокислых солей, кислых газов, сочетанных с
повышенной влажностью и т.д.).

В результате взаимодействия кислот с такой составной частью
цементного камня, как гидрат окиси кальция бетон разрушается. Образующиеся
продукты химического взаимодействия бетона и агрессивной среды кристаллизуются и
постепенно наполняют каналы и поры бетона. В результате роста кристаллов стенки
каналов и пор разрываются, и бетон быстро разрушается. Самыми вредными для
бетона являются соли ряда кислот (в особенности серной кислоты), поскольку они
создают в цементе сульфаты алюминия и кальция.

При растворении сульфатоалюминат кальция вытекает, создавая
на поверхности бетона белые подтеки. Весьма агрессивными являются и грунтовые
воды, которые содержат кальций сернокислый и воды с аммиачными и магнезиальными
солями.

При систематическом воздействии морская вода также оказывает
негативное влияние на бетоны, т.к. в ее состав входит сульфатомагнезит,
хлористая магнезия и иные вредные соли.

Ржавления (коррозия арматуры) возникает в результате
электролитического и химического воздействия окружающей среды. Как привило,
ржавление происходит одновременно с процессами коррозии бетона, однако может
происходить и независимо от процессов коррозии бетонов. Продукт коррозии
арматуры обладает значительно большим объемом, нежели сама арматурная сталь, что
создает ощутимое радиальное давление на окружающие слои. В результате, вдоль
арматурных стержней появляются трещины, а также отколы бетона с небольшими
обнажениями арматуры.

Среди мер по защите железобетонных конструкций, которые
находятся в условиях агрессивных сред, от процессов коррозии можно назвать
следующие:
— уменьшение фильтрующей способности бетонов путем введения в них специальных
добавок,
— увеличение плотности бетонов,
— применение оклеечной изоляции,
— применение мастичных и лакокрасочных покрытий,
— повышение толщины защитного слоя бетонов,
— использование специального кислотоустойчивого бетона,
— замена на глиноземистый цемент портландцемента.

Справочник строительных материалов (K)
Справочник строительных материалов и терминов

КОРРОЗИЯ АРМАТУРЫ. Что вызывает коррозию арматуры в железобетоне? Вопрос-ответ. Коррозия арматуры: защита стальной арматуры, ремонт арматуры и железобетонных конструкций. Коррозия железобетона: защита арматура сталь

Коррозия арматуры вызвана, как правило, воздействием атмосферно-химических факторов, включающих в себя агрессивные компоненты атмосферы (сульфаты, карбонаты, хлориды) и частые циклы мороз-оттепель.

В результате химических реакций внутри пор бетона образуются кристаллы, рост которых приводит к появлению трещин и разрушению бетона. Коррозия арматуры, в свою очередь, приводит к выкрашиванию бетона. Пористый бетон впитывает влагу, которая при низких температурах замерзает и увеличивается в объеме, что приводит к образованию трещин.

Наиболее распространенная причина разрушения бетона — карбонизация. Будучи пористым, бетон хорошо впитывает углекислый газ (СО2), кислород и влагу, присутствующее в атмосфере. Способность бетона впитывать не влияет на прочность самой железобетонной структуры, но оказывает пагубное воздействие на арматуру, которая при повреждении бетона попадает в кислотную среду.

Ржавчина, формирующаяся при окислении стальной арматуры, увеличивает ее объем, повышает «внутреннее» давление и приводит к разломам бетона и оголению арматуры. В результате оголенные прутья арматуры разрушаются еще стремительнее, что приводит к быстрому изнашиванию бетона. В итоге необходим ремонт арматуры.

Воздействие сульфатов может также привести к разрушению железобетонных конструкций. Сульфаты вступают в реакцию с другими химическими компонентами, образующими мел, эттрингиды и таумаситы. Образование этих продуктов внутри структуры бетона приводит к увеличению объема, что влечет за собой образование трещин в бетоне и последующего разлома конструкции.

Другой важной причиной разрушения бетона являются ионы хлоридов, которые соединяются с солями морской воды, или с солями, использующимися для борьбы с наледью на дорогах. Хлориды вызывают коррозию арматуры, разрушая слой оксидированного железа, что приводит к дальнейшему окислению.

Соли разрушают как стальную арматуру, так и сам бетон. Разрушения, вызванные хлоридом кальция, способствуют ускорению коррозии арматуры. Соли, вступая в реакцию с гидратом кальция, находящимся в бетоне, образуют оксидированный гидрат кальция с последующим увеличением объема.

Защита железобетонных конструкций — на сайте krasko.ru.

Подробную информацию о защите железобетонных конструкций и изделий (коррозия стальной арматуры, защита арматуры от ржавчины) Вы можете узнать на страницах сайта.

Для антикоррозионной защиты строительной арматуры Компания КрасКо рекомендует:

Армасил — защита арматурной стали, бескислотный преобразователь ржавчины.

 

Следующий вопрос

Коррозия бетона и железобетона

Ничто не вечно, в это высказывание входит и бетон. Как известно, бетон – это материал, который создан искусственно из различных составляющих в процессе их затвердении: песка, цемента, щебня и воды. Бетон очень широко используется вовремя строительства, и характерною особенностью является использование (при его армировании) продуктов металлургии, таких как арматура, именуемым в готовом виде – железобетоном. В отличие от бетона армированный железобетон в свой структуре имеет сталь, что делает его более стойким и долговечным. Однако не смотря на все это, как бетон, так и железобетон очень часто поддаются коррозии.

Что же это такое коррозия?

Первый тип коррозии бетона – растворение составляющих частей. Этот тип коррозии самый распространенный, ведь в большинстве случаях бетон эксплуатируется на открытом воздухе, и поэтому на него влияет атмосферные осадки. Так как в его состав входит гашеная известь, она как легкорастворимый компонент со временем растворяется, при этом разрушая структуру самого бетонного изделия.

Второй тип коррозии – влияния на бетон различных кислот, которые присутствуют в составе воды, при этом происходит либо увеличение объема бетона, либо вымывания легкорастворимых веществ.

Последний вид разрушения бетона – биологическая коррозия. Это такой вид коррозии, особенностью которого является то, что попадающие в бетон микроорганизмы разрушают его.

Железобетон так же поддается коррозии, однако это происходит с определенной особенностью. На процесс разрушения сильно влияет вес конструкции, уровень напряжения на арматуру и конструкцию в целом. Поэтому, деформация и изменения под влиянием окружающие среды, происходит как в бетоне, так и арматуре. Одним из видов коррозии железобетона является вымывание составляющих бетона водой. Но еще быстрее проходит этот процесс при наличии в среде воздействия – химически активных веществ.

Существуют определенные меры борьбы с коррозией. Для начала нужно снизить агрессивное воздействия влаги и окружающей среды. Первой и необходимой защитой считается добавка различных пластификаторов и присадок при изготовлении бетона, они без сомненья помогут повысит плотность бетона. Различные химические добавки способствуют и в улучшении свойств бетона. Вторая защита заключается в применении защитных покрытий уже на готовую бетонную конструкцию, например, лакокрасочных или мастичных средства. Так же стоит обратить внимания на оклеенные покрытия, которые применяются при эксплуатации бетонного камня в особенных условиях окружающей среды.

Для защиты бетона и железобетона (ЖБИ), важна как первичная, так и вторичная защита, для более долго использования конструкции стоит максимально использовать обе.

Коррозия железобетонных конструкций и причины ее возникновения

Библиографическое описание:


Коррозия железобетонных конструкций и причины ее возникновения / Е. М. Жуков, Ю. И. Кропотов, И. А. Лугинин [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 7 (111). — С. 78-80. — URL: https://moluch.ru/archive/111/27548/ (дата обращения: 12.03.2021).



Рассмотрены основные причины разрушения железобетонных конструкций производственных зданий.

Ключевые слова: коррозия, антикоррозионная защита,железобетон, бетон.

В России в больших масштабах и различных формах ведется эксплуатация производственных зданий и сооружений, построенных с применением различных материалов. Эксплуатация объектов часто происходит при неблагоприятных для материалов конструкций условиях.

Из всех строительных материалов ведущую роль имеют бетон и железобетон, которые составляют примерно 70 % из всех изделий и конструкций. Среди них наиболее широко применяется тяжелый бетон на цементной основе, важнейшим свойством которого является долговечность, выражаемая в десятилетиях. При правильном проектировании, изготовлении и применении железобетон как материал отличается многими положительными эксплуатационными свойствами, в том числе высокой коррозионной стойкостью. Однако при эксплуатации бетонные и железобетонные изделия и конструкции подвержены воздействию различных агрессивных сред. Под влиянием химических реакций и физико-химических явлений наблюдаются процессы разрушения, преждевременного коррозионного повреждения железобетонных конструкций.

К основным факторам разрушения бетонных конструкций следует отнести следующие факторы:

1) Технологический в последнее время в силу различных причин непрерывно уменьшается толщина бетонных конструкций, в то время как качество бетона в ряде случаев оставляет желать лучшего, что выражается в высокой пористости и водопроницаемости.

2) Человеческий ошибки в проектировании; неправильная оценка условий эксплуатации зданий и сооружений, воздействия агрессивной среды; неправильное назначение состава бетона, его проницаемости, толщины защитного слоя, конструкции.

3) Атмосферно-химический воздействие агрессивных компонентов атмосферы (карбонаты, сульфаты, хлориды) и частые циклы мороз-оттепель. В результате химических реакций внутри пор бетона образуются кристаллы, рост которых приводит к появлению трещин и разрушению бетона. Коррозия арматуры в свою очередь, особенно в условиях повышенной вибрации, приводит к выкрашиванию бетона. Пористый бетон впитывает влагу, которая при низких температурах замерзает, увеличиваясь в объеме, что приводит к образованию трещин.

Чаще всего здания и конструктивные элементы преждевременно выходят из строя от суммарного воздействия вышеперечисленных факторов. Всё это ведет к снижению прочности, несущей способности, эстетических качеств железобетонных конструкций и, следовательно, остаточного ресурса зданий и сооружений.

Одной из основных причин разрушения железобетонных конструкций является коррозия. Возникновение и развитие коррозии зависят от состава и свойств агрессивной среды, скорости обмена среды у поверхности материала, температуры среды, плотности и состава материала, его напряженного состояния, структуры, толщины и плотности защитного слоя и условий взаимодействия материала со средой.

Коррозия бетона подразделяется на три основных вида: коррозия выщелачивания, кислотная и солевая. Основным критерием такой классификации является степень ухудшения его характеристик и свойств.

– I вид коррозии бетона — обусловлен выщелачиванием — под воздействием пресной воды (мягких вод) растворяются основные составные компоненты цементного камня и проникают сквозь толщу бетона наружу в процессе фильтрации. Характерным внешним признаком этого вида коррозии является появление белого налёта на поверхностях бетонных конструкций в местах выхода воды при фильтрации (см. рис. 1).

Рис. 1. Коррозия бетона плит покрытия здания с оголением рабочей арматуры, выщелачивание

– II вид коррозии бетона происходит вследствие химических реакций (обменных процессов) между компонентами цементного камня и раствора, при этом образуются легкорастворимые компоненты, вымываемые из бетона, или продукты без вяжущих (скрепляющих) свойств, ослабляя в конечном итоге структуру цементного камня.

– III вид коррозии бетона наступает при постепенном накоплении и кристаллизации солей в капиллярах, порах и трещинах цементного камня, которые способствуют возникновению напряжению и внутреннему разрушению железобетона — наиболее часто наблюдается в морских сооружениях. В процессе развития коррозии третьего вида структура бетона претерпевает значительные изменения. Уменьшается пористость, появляются трещины параллельно поверхности.

Разрушению подвержена не только непосредственно бетонная поверхность, но и арматура бетона (см. рис. 2), поэтому при проведении обязательного периодического обследования производится комплексная диагностика железобетонного сооружения, при которой важно оценить характер и опасность повреждений, оценить уровень технического состояния конструкций.

Рис. 2. Коррозия бетона, арматуры и закладных деталей

Обследование железобетонных конструкций включает: осмотр, регистрацию выявленных повреждений и дефектов; измерение величин внешних повреждений и дефектов; инструментальное или лабораторное определение прочности бетона. При визуальном обследовании выявляются: трещины, сколы, раковины, повреждения защитного слоя, участки бетона с изменением его цвета, повреждения и коррозия арматуры, закладных деталей, сварных швов и т. д. При инструментальном методе обследования железобетонных конструкций устанавливают: прочность, проницаемость, однородность и сплошность бетона; состояние антикоррозионной защиты; химический состав агрессивных сред, влияющих на состояние бетона; вид, степень и глубину коррозии; причины, характер, ширину и глубину раскрытия трещин; степень коррозии арматуры, закладных деталей и сварных швов и т. п. По результатам обследования составляется заключение о техническом состоянии конструкций, включающее сведения о дефектах и рекомендуемых мероприятиях по их устранению, а также причины их появления [2].

Преждевременное разрушение железобетонных конструкций, потеря ими герметичности, теплозащитных и других эксплуатационных качеств приводят к крайне нежелательным последствиям. Поэтому защита от коррозии всех конструкций из каменных материалов с целью обеспечения расчетных сроков их службы и поддержания требуемых эксплуатационных качеств зданий и сооружений имеет значительное практическое значение, и ни в коем случае нельзя пренебрегать данной проблемой и своевременно принимать соответствующие меры по предотвращению коррозионного разрушения бетонных и железобетонных конструкций.

Литература:

  1. ГОСТ 31384–2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии.
  2. СП 13–102–2003 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений.
  3. СНиП 2.03.01–84* Бетонные и железобетонные конструкции.

Основные термины (генерируются автоматически): железобетонных конструкций, вид коррозии бетона, разрушения железобетонных конструкций, Коррозия бетона, цементного камня, Коррозия железобетонных конструкций, железобетонных конструкций производственных, повреждения железобетонных конструкций, качеств железобетонных конструкций, обследования железобетонных конструкций, разрушение железобетонных конструкций, разрушения бетонных конструкций, Обследование железобетонных конструкций, защитного слоя, назначение состава бетона, толщина бетонных конструкций, разрушению бетона, химических реакций, материалов конструкций условиях, поверхностях бетонных конструкций.

виды, свойства и защита от нее

Коррозийным разъеданием подвергаются многие строительные материалы, в том числе и бетон. Она представляет собой разрушение металлов под воздействием физико-химических или химических факторов окружающей среды. Чтобы предотвратить разрушение в сооружениях из бетона и железобетона существуют различные методы защиты. Это могут быть покрытия поверхности с помощью специального стойкого материала или разнообразными лаками, пропитками.

Определение коррозии

Коррозия представляет собой разъедание строительных материалов под влиянием физических, химических и биологических факторов при контакте с окружающей средой. Бетон имеет в своем составе наименее прочный компонент – это цементный камень. Именно с этой части материала начинается коррозийный процесс. Разрушение случается в результате воздействия различных видов вод, а именно:

  • сточных;
  • вод в траншеях или трубах;
  • морских;
  • речных;
  • грунтовых.

Наиболее опасны для бетонов грунтовые воды вблизи промышленных предприятий из-за наличия в них химических выбросов. Также при воздействии с бетоном и железобетоном наносят им весомый вред сточные воды. Коррозия бетона воздействует на гидротехнические сооружения, загрязняет воздух, однако, такая концентрация газа в окружающей среде не вредит здоровью человека, но способствует разрушению бетонных конструкций.

Разрушения строительных материалов разнообразны и могут находиться разрушающие микроорганизмы как в прямом контакте, так и внутри структур. Ускоряется разъедание в бетоне при повышенной влажности окружающей среды.

Вернуться к оглавлению

Виды и описание

Сульфатная коррозия.

Существуют разновидности бетонной коррозии:

  • Радиационная, которая зависит от дозы ионизирующего облучения и количества цементного камня. Вследствие чего искажается кристаллическая решетка минералов, расширяется заполнитель, который приводит к микротрещинам, макротрещинам в материале, а в дальнейшем к полному разрушению.
  • Химическая, происходящая вследствие атмосферных осадков и под воздействием углекислого газа, входящий в состав воздуха. Таким образом, в строительстве бывает газовая коррозия, которая особенно актуальна при большом количестве влаги.
  • Биологическая. Разъедания, связанные с биологической коррозией, появляются в результате воздействия химических веществ, получившиеся при эксплуатации бетонных конструкций.
  • Физико-химическая коррозия появляется в результате замерзания воды. В жидком состоянии вода попадает в поры материала, а в результате минусовых температур она замерзает. Образовавшийся лед расширяется и распирает постройки, в итоге образуются трещины.

Вернуться к оглавлению

Химические разъедания

Образуются под взаимодействием бетонного камня с веществами окружающей среды. Процессы химической коррозии относятся к трем категориям:

  • В результате кристаллизации материалов происходит растрескивание. Трещины являются последствием расширения объема материала из-за низких температур.
  • Выщелачивание мягкими водами с последующим образованием белого налета.
  • Цементная бацилла, которая является последствием влаги, разрушает бетонные конструкции. На них образуются трещины и растрескивания.

Вернуться к оглавлению

Физико-химическая

Схема процесса коррозии.

В этом случае цементный камень расходится в воде. В результате чего гидроксид кальция вымывается или растворяется. Растворение железобетона из-за воздействия воды случается с различной быстротой. Так, например, плотные массивные конструкции подвластны коррозии лишь по истечении многих десятилетий. В сооружениях с тонкими оболочками, вымывание кальция случается уже через 2-3 года. В момент прохождения вод через бетон, процесс разложения ускоряется во много раз, и уменьшаются прочностные характеристики материала.

Вернуться к оглавлению

Биологические разрушения

Коррозия с образованием больших объемов биологических соединений в камне, является итогом влияния проникающих в бетон различных веществ. Это способствует появлению внутреннего напряжения и трещин в бетонной конструкции. Биологическая коррозия определяется наличием на цементном камне бактерий, мхов, грибков или лишайников.

Биологические разрушения развиваются из-за прямого контакта микроорганизмов с материалом. А также биоорганизмы, которые могут нанести вред материалу, находясь на расстоянии. Развиваются биологические коррозии в условиях техногенной среды с большим содержанием влаги в атмосфере.

Вернуться к оглавлению

Радиационная

Коррозия бетона бывает радиационной, которая возникает в результате радиационного излучения. Она способствует удалению из бетонной конструкции кристаллизованной жидкости и тем самым приводит к нарушению прочности структуры. Продолжительное воздействие радиационного облучения приводит к жидкому состоянию кристаллических веществ. Появляется напряжение в бетонном растворе, и возникают трещины.

Вернуться к оглавлению

Факторы влияния

Коррозия бетона возникает под воздействием следующих обстоятельств, от которых зависит скорость разрушения зданий и сооружений:

  • умение поверхности бетонного раствора противодействовать веществам;
  • пористость материала;
  • вещества, находящиеся в атмосферных осадках;
  • капиллярность.

Главная составляющая бетона – это его пористость, которая определяет количество пор и наличие плотности в структуре материала. От пористости бетона зависит возможность влагопоглощения конструкции при таянии снежных масс или других атмосферных осадков. Материал со значительным количеством пор подвластен большей возможности разрушения в результате физико-химической коррозии. Поэтому защита бетона от коррозии должна начинаться на начальном этапе постройки зданий и сооружений, ведь все виды коррозии бетона приводят к разрушению построек.

Вернуться к оглавлению

Антикоррозийная защита

Защита бетона от коррозии.

Виды коррозийных разрушений бетона различны и многообразны. Многих строителей интересует вопрос защиты бетонных конструкций от влияния негативных внешних факторов окружающей среды.

Зачастую подвергаются разрушению верхние слои бетона, тогда защита заключается в применении бетона с небольшим количеством капилляров в его структуре. Используя препарат от возникновения трещин еще на начальном этапе строительства, это поможет уберечь сооружения от выщелачивания и вымывания.

Защита от разрушений в виде ржавчины разделяется:

  • способы, изменяющие состав бетона, при этом, делая его более прочным и устойчивым к негативным воздействиям окружающей среды;
  • мероприятия, связанные с покрытием поверхности материала гидравлическими препаратами;
  • комбинированные мероприятия, которые включают в себя покрытие бетона антикоррозийным препаратом с дальнейшим его проникновением вглубь материала.

Применение в состав бетона белитового цемента позволит снизить количество выделяемого гидроксида кальция, что способствует испарению жидкости. Такой компонент позволит уплотнить материал и тем самым прекратит проникновение жидкости через бетонный раствор.

Еще один вид разрушения бетонного сооружения от ржавчины – сульфатная коррозия бетона. Она появляется в результате взаимосвязи сульфатов с камнем в цементе раствора. Разрушение наблюдается в виде искривлений конструкции и распирания конструктивных элементов.

Металлические части конструкции покрывают специальными защитными материалами.

Коррозию бетона, возникшую из-за воздействия вод, предотвращают разными путями. Используют разнообразные добавки, препараты на начальном этапе приготовления бетонного раствора: водоотводы или гидроизоляцию.

Защита бетона от разъеданий подразделяется на: первичную и вторичную. Также подвластны воздействию разъедания ржавчиной сооружения из железобетона. Для их спасения применяют ингибиторы металлической коррозии в момент приготовления бетонного раствора. Таким образом, на составляющих из железобетона образуется пленка, которая останавливает контакт металла с бетоном.

Вернуться к оглавлению

Первичная

Данная защита обусловлена введением дополнительных препаратов в состав бетонной смеси в процессе его приготовления. Такой способ позволит изменить состав смеси и убережет в дальнейшем здания и сооружения от разрушений.

Применяют разнообразные стабилизирующие, гидроизоляционные, пластифицирующие, биоцидные и другие препараты. При выборе вспомогательных препаратов для изготовления раствора отталкиваются от условий эксплуатации бетонного камня. Например, при изготовлении цементного раствора в водах с большим содержанием сульфата снижают количество свинца.

Вернуться к оглавлениюВернуться к оглавлению

Что используется?

Улучшают бетонный раствор и его прочностные характеристики химические препараты. Они позволяют сократить в порах агрессивные вещества, которые замедляются при движении. А, значит, коррозия арматуры в бетоне подвергается меньшим разъеданиям. Используя химические препараты в качестве добавок в цементный раствор, увеличивают замкнутость пор. Благодаря этому образуется высокая морозостойкость бетона и железобетона. Используют химические добавки: противоморозные, воздухопоглощающие, уплотняющие, замедлители схватывания.

Применение добавок в бетонную смесь, которые повышают морозостойкость.

Применяют добавки, которые способны улучшить сразу пару показателей или, наоборот, один улучшают, другой снижают. Для защиты бетонных сооружений от разъедания его составляющих ржавчиной используют такие добавки:

  • сульфатно-дрожжевую бражку;
  • мылонафт;
  • кремнийорганическую жидкость.

Вернуться к оглавлению

Вторичная

Вторичная защита от разрушений ржавчиной бетонных сооружений и зданий из железобетона заключается в защитном покрытии верхнего слоя цементного камня. Защита состоит из лакокрасочных покрытий и уплотняющей пропитки. Также к ней относят выдержу бетона определенное время на воздухе.

Что используется?

Вторичная защита включает в себя следующие добавки, при которых разъедание ржавчиной бетонных построек сводится к минимуму:

  • пропитки с уплотнением;
  • покрытия красками и акрилами, с помощью которых образуется защитная пленка;
  • защита мастиками, которая актуальна при большом воздействии на бетонный раствор влаги;
  • защита оклеиванием полиизобутиленовыми пластинами;
  • биоцидные добавки, которые оберегают сооружения от грибков, плесени и микроорганизмов. Большего эффекта можно добиться, используя первичную и вторичную защиту в комплексе.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Коррозийные воздействия опасны для бетонных зданий и сооружений из железобетона. Важно следить за постройками и всячески предотвращать появление разъедающей ржавчины. Иначе постройка, на которую ушло много сил и финансов, может полностью пасть. На рынке строительных материалов присутствует множество различных добавок, которые способны спасти постройку от разрушений.

Главное, принять меры как во время работы и в момент приготовления раствора, так и поддерживать сооружения в дальнейшем, чтобы коррозия бетона не разрушила все труды.

Коррозия железобетона — это… Что такое Коррозия железобетона?

Коррозия железобетона

14. Коррозия железобетона

Разрушение железобетона в результате коррозии бетона и (или) арматуры

3.8 коррозия железобетона: Ухудшение технических характеристик железобетона в результате коррозии бетона и/или арматуры.

коррозия железобетона: Ухудшение технических характеристик железобетона в результате коррозии бетона и/или арматуры.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
academic.ru.
2015.

  • Коррозия древесины
  • Коррозия металла

Смотреть что такое «Коррозия железобетона» в других словарях:

  • Коррозия железобетона — – разрушение железобетона в результате коррозии бетона и (или) арматуры. [СТ СЭВ 4419 83] Рубрика термина: Виды коррозии Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Авт …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Коррозия железобетона — Коррозия железобетона: ухудшение технических характеристик железобетона в результате коррозии бетона и/или арматуры… Источник: ГОСТ 31383 2008. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний (введен в действие… …   Официальная терминология

  • коррозия железобетона — Разрушение железобетона в результате коррозии бетона и (или) арматуры. [СТ СЭВ 4419 83] Тематики защита от коррозии в строительстве Обобщающие термины виды коррозии …   Справочник технического переводчика

  • коррозия железобетона — разрушение железобетона в результате коррозии бетона и (или) арматуры. (Смотри: СТ СЭВ 4419 83. Защита от коррозии в строительстве. Конструкции строительные. Термины и определения.) Источник: Дом: Строительная терминология , М.: Бук пресс, 2006 …   Строительный словарь

  • Коррозия железобетона — Разрушение железобетона в результате коррозии бетона и (или) арматуры …   Словарь строителя

  • Коррозия железобетона электрохимическая — – происходит вследствие того, что арматурная сталь, представляющая собой твердый раствор железа с углеродом и примесью некоторых элементов (марганца, кремния, серы и фосфора), при погружении в раствор электролита (бетонную смесь) в силу… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • коррозия — 3.2 коррозия: Физико химическое взаимодействие между металлом и средой, в результате которого изменяются свойства металла и часто происходит ухудшение функциональных характеристик металла, среды или включающей их технической системы. Источник:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • КОРРОЗИЯ — (от позднелат. corrosio разъедание, от лат. corrodo грызу) 1) К. металлов разрушение металлов вследствие хин. или электрохим. взаимодействия их с внеш. (корроз.) средой. К. классифицируют: по геом. характеру корроз. разрушений (напр., сплошная,… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Коррозия — Процесс разрушения материала а результате химического или физического воздействия. Выделяют электрохимическую, химическую и биологическую коррозии. Источник: Словарь архитектурно строительных терминов самопроизвольное разрушение твердого тела… …   Строительный словарь

  • Электрокоррозия железобетона — – коррозия цементного камня, бетона и железобетона под действием электрического тока в результате электрохимических и электроосмитических процессов, которые возникают под действием постоянного или переменного тока. Этому воздействию… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Коррозия закладных материалов

Коррозия арматурной стали и других закладных металлов является основной причиной разрушения бетона. Когда сталь подвергается коррозии, образующаяся ржавчина занимает больший объем, чем сталь. Это расширение создает в бетоне растягивающие напряжения, которые в конечном итоге могут вызвать растрескивание, расслоение и отслаивание.

Сталь подвержена коррозии, потому что это не встречающийся в природе материал. Скорее, железная руда выплавляется и очищается для производства стали. Этапы производства, которые превращают железную руду в сталь, добавляют металлу энергии.

Сталь, как и большинство металлов, за исключением золота и платины, термодинамически нестабильна при нормальных атмосферных условиях, выделяет энергию и возвращается в свое естественное состояние — оксид железа или ржавчину. Этот процесс называется коррозией.

Для возникновения коррозии должны присутствовать следующие элементы:

  • Должны быть как минимум два металла (или два участка на одном металле) с разными уровнями энергии
  • электролит
  • металлическое соединение

В железобетоне арматурный стержень может иметь много отдельных участков с разными уровнями энергии.Бетон действует как электролит, а металлическое соединение обеспечивается проволочными стяжками, опорами стульев или самой арматурой.

Коррозия — это электрохимический процесс, связанный с потоком зарядов (электронов и ионов). В активных участках стержня, называемых анодами, атомы железа теряют электроны и переходят в окружающий бетон в виде ионов железа. Этот процесс называется реакцией окисления полуэлемента или анодной реакцией и представлен как:

2Fe → 2Fe 2+ + 4e

Электроны остаются в стержне и текут к участкам, называемым катоды, где они соединяются с водой и кислородом в бетоне.Реакция на катоде называется реакцией восстановления. Обычная реакция восстановления:

2H 2 O + O 2 + 4e → 4OH

Для поддержания электрической нейтральности ионы двухвалентного железа мигрируют через поры бетона и попадают в них. катодные участки, где они объединяются с образованием гидроксидов железа или ржавчины:

2Fe 2+ + 4OH → 2Fe (OH)

Этот начальный осажденный гидроксид имеет тенденцию далее реагировать с кислородом с образованием более высоких оксидов.Увеличение объема по мере дальнейшей реакции продуктов реакции с растворенным кислородом приводит к внутреннему напряжению в бетоне, которого может быть достаточно, чтобы вызвать растрескивание и отслаивание бетонного покрытия.

Коррозию металлических заделок в бетоне можно значительно снизить, укладывая бетон без трещин, с низкой проницаемостью и достаточным бетонным покрытием. Бетон с низкой проницаемостью может быть получен за счет уменьшения отношения воды к вяжущим материалам в бетоне и использования пуццоланов и шлака.Пуццоланы и шлак также увеличивают удельное сопротивление бетона, тем самым снижая скорость коррозии даже после того, как она начнется. ACI 318-11, Строительные нормы и правила для конструкционного бетона устанавливает минимальные требования к бетонному покрытию, которые помогут защитить металлические конструкции от коррозионных материалов. Дополнительные меры по снижению коррозии стальной арматуры в бетоне включают использование добавок, замедляющих коррозию, покрытие арматуры (например, эпоксидной смолой) и использование герметиков и мембран на поверхности бетона.Герметики и мембраны, если они используются, необходимо периодически повторно наносить.

Бетон и пассивный слой

Хотя сталь естественным образом склонна подвергаться коррозионным реакциям, щелочная среда бетона (pH от 12 до 13) обеспечивает защиту стали от коррозии. При высоком pH на стали образуется тонкий оксидный слой, предотвращающий растворение атомов металла. Эта пассивная пленка фактически не останавливает коррозию; снижает скорость коррозии до незначительного уровня. Для стали в бетоне скорость пассивной коррозии обычно равна 0.1 мкм в год. Без пассивной пленки скорость коррозии стали бы как минимум в 1000 раз выше (ACI222 2001).

Благодаря присущей бетону защите, арматурная сталь не подвергается коррозии в большинстве бетонных элементов и конструкций. Однако при разрушении пассивного слоя может возникнуть коррозия. Разрушение пассивного слоя происходит при снижении щелочности бетона или повышении концентрации хлоридов в бетоне до определенного уровня.

Роль хлорид-ионов

Воздействие хлорид-ионов на железобетон является основной причиной преждевременной коррозии стальной арматуры. Проникновение хлорид-ионов, присутствующих в солях для борьбы с обледенением и морской воде, в железобетон может вызвать коррозию стали, если кислород и влага также доступны для поддержания реакции. Растворенные в воде хлориды могут проникать через прочный бетон или попадать в сталь через трещины. Примеси, содержащие хлориды, также могут вызывать коррозию.

Ни один другой загрязнитель не описан в литературе так широко как причина коррозии металлов в бетоне, чем ионы хлора. Механизм, с помощью которого хлориды способствуют коррозии, не совсем понятен, но наиболее популярная теория состоит в том, что ионы хлора проникают через защитную оксидную пленку легче, чем другие ионы, что делает сталь уязвимой для коррозии.

Риск коррозии увеличивается с увеличением содержания хлоридов в бетоне. Когда содержание хлоридов на поверхности стали превышает определенный предел, называемый пороговым значением, возникает коррозия, если также доступны вода и кислород.Исследования Федерального управления шоссейных дорог (FHWA) показали, что пороговый предел в 0,20% общего (растворимого в кислоте) хлорида от веса цемента может вызвать коррозию арматурной стали в настилах мостов (Clear 1976). Однако только водорастворимые хлориды способствуют коррозии; некоторые растворимые в кислоте хлориды могут быть связаны в агрегатах и, следовательно, не могут способствовать коррозии. Работа в FHWA (Clear 1973) показала, что коэффициент преобразования кислоторастворимых хлоридов в водорастворимые может варьироваться от 0.От 35 до 0,90, в зависимости от состава и истории бетона. Произвольно было выбрано 0,75, в результате чего предел растворимости в воде хлоридов составляет 0,15% от веса цемента.

Хотя хлориды несут прямую ответственность за возникновение коррозии, они, по-видимому, играют лишь косвенную роль в скорости коррозии после ее возникновения. Основными факторами, регулирующими скорость, являются доступность кислорода, удельное электрическое сопротивление и относительная влажность бетона, а также pH и температура.

Карбонизация

Карбонизация происходит, когда двуокись углерода из воздуха проникает в бетон и вступает в реакцию с гидроксидами, такими как гидроксид кальция, с образованием карбонатов. В реакции с гидроксидом кальция образуется карбонат кальция:

Ca (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O

Эта реакция снижает pH порового раствора до 8,5, при котором пассивная пленка на сталь нестабильна.

Карбонизация — обычно медленный процесс. Было подсчитано, что в высококачественном бетоне карбонизация будет происходить со скоростью до 0,04 дюйма в год. Уровень карбонизации значительно увеличивается в бетоне с высоким водоцементным отношением, низким содержанием цемента, коротким периодом отверждения, низкой прочностью и высокопроницаемой или пористой пастой.

Карбонизация сильно зависит от относительной влажности бетона. Самый высокий уровень карбонизации происходит при относительной влажности от 50 до 75 процентов.При относительной влажности ниже 25% степень карбонизации считается незначительной. При относительной влажности выше 75% влага в порах ограничивает проникновение CO2. Коррозия, вызванная карбонизацией, часто возникает на участках фасадов зданий, которые подвергаются воздействию дождя, затенены от солнечного света и имеют низкое бетонное покрытие над арматурной сталью.

Карбонизация бетона также снижает количество хлорид-ионов, необходимых для ускорения коррозии. В новом бетоне с pH от 12 до 13 требуется от 7000 до 8000 ppm хлоридов, чтобы вызвать коррозию закладной стали.Однако, если pH понижается до диапазона от 10 до 11, пороговое значение хлоридов для коррозии значительно ниже — на уровне или ниже 100 частей на миллион. Однако, как и ионы хлора, карбонизация разрушает пассивную пленку армирования, но не влияет на скорость коррозии.

Пример карбонизации на фасаде здания.

Коррозия разнородных металлов

Когда два разных металла, такие как алюминий и сталь, контактируют в бетоне, может возникнуть коррозия, потому что каждый металл обладает уникальным электрохимическим потенциалом.Знакомый тип коррозии разнородных металлов происходит в обычной батарее фонарика. Цинковый корпус и угольный стержень — это два металла, а влажная паста действует как электролит. Когда углерод и цинк соединены проволокой, течет ток. В железобетоне коррозия разнородных металлов может происходить на балконах, где закладные алюминиевые перила контактируют с арматурной сталью. Ниже приведен список металлов в порядке электрохимической активности:

1. Цинк 5. Никель 9.Медь

2. Алюминий 6. Олово 10. Бронза

3. Сталь 7. Свинец 11. Нержавеющая сталь

4. Железо 8. Латунь 12. Золото

Когда металлы контактируют в активном электролите, меньше активный металл (нижнее число) в серии корродирует.

Список литературы

Комитет ACI 222, Защита металлов в бетоне от коррозии , ACI 222R-01, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2001, 41 страница.

Комитет ACI 318, Требования строительных норм для конструкционного бетона , ACI 318-05, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2005 г., 443 страницы.

Клир, К.С., и Хэй, Р.Э., «Время до коррозии арматурной стали в бетонной плите, V.1: Влияние параметров проектирования и строительства смеси», FHWA-RD-73-32, Федеральное управление шоссейных дорог, Вашингтон, Округ Колумбия, апрель 1973 г., 103 страницы.

Clear K.C., «Время до коррозии арматурной стали в бетонных плитах», Федеральное управление шоссейных дорог, PB 258 446, Vol.3, апрель 1976 г.

PCA, Типы и причины разрушения бетона, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, 2002, 16 страниц.

Понимание процесса коррозии железобетона

Коррозия — это естественный процесс, который возникает, когда стальная арматура внутри железобетонных конструкций ржавеет. С научной точки зрения коррозия бетона определяется как «разрушение металла в результате химических, электрохимических и электролитических реакций в окружающей среде».”Обычно он формируется по мере того, как бетон возрастает

год.

Почему проблема коррозии бетона?

Коррозия начинается, когда материалы, вредные для стали, такие как CO2 и хлорид из противообледенительной соли, начинают проникать в бетон и достигать стальной арматуры. В результате электрохимической реакции электроны мигрируют из анодной зоны в катодную, высвобождая ионы двухвалентного железа на аноде и гидроксид-ионы на катоде. В конечном итоге это приведет к разнице потенциалов между анодной и катодной областями на поверхности стальной арматуры.Это приводит к образованию ржавчины как побочного продукта. Поскольку ржавчина занимает больший объем, чем сталь, она оказывает внутреннее давление, которое вызывает растрескивание и повреждение окружающего бетона. Эти трещины пробиваются к поверхности бетона, в результате чего еще больше CO2 и хлоридов проникают в бетон и ускоряют процесс коррозии.

Коррозия вызывает до 90% повреждений железобетонных конструкций.

-Уэли Ангст, профессор, Институт строительных материалов

Стоимость коррозии бетона

Железобетонные конструкции необходимо регулярно проверять на обнаружение и предотвращение коррозии.По мере того как эти конструкции стареют, риск коррозии арматурной стали продолжает расти. Это особенно важно, поскольку большое количество конструкций было построено из железобетона в период с 1950-х по 1970-е годы, особенно в мостах.

В Северной Америке средний возраст 607 380 мостов на континенте, эксплуатируемых в настоящее время, составляет 42 года, при этом возраст некоторых из этих конструкций достигает 80 лет. Более того, каждый девятый из этих мостов считается конструктивно дефектным и приближается к концу своего первоначального срока службы (ASCE).Следовательно, эти конструкции требуют более частых испытаний и ремонта для устранения повреждений и замедления процесса коррозии.

Поскольку бетон является наиболее широко используемым производимым материалом во всем мире, промышленно развитые страны сталкиваются с миллиардами долларов затрат на испытания и ремонт бетона. Это важно для сохранения прочности и функциональности конструкций. Только в Швейцарии годовая стоимость ремонта может составлять от 6,6 до 26,3 миллиардов канадских долларов. Принимая во внимание эту информацию, крайне важно точно оценить состояние железобетонных конструкций, чтобы решить, требуется ли немедленный ремонт.

Оценка коррозии железобетонных конструкций

Извлечение образцов бетона — ключевой процесс при оценке состояния железобетонных конструкций. Типичный размер образца, взятого из бетонных конструкций для лабораторных испытаний, составляет от 5 до 20 сантиметров. Недавние исследования показали, что, хотя образцы такого размера идеально подходят для работы в лаборатории, они часто показывают более высокие концентрации агрессивных хлоридов, чем более крупные образцы, и могут давать неточные результаты.

Согласно Ангсту, только более крупные образцы, длиной около метра, дают точную оценку состояния железобетона. Однако с этими более крупными образцами гораздо труднее работать, что затрудняет правильное тестирование и делает их более дорогостоящими. Не говоря уже об уровне разрушения корпуса бетона.

Ученые считают, что переход на дорогую высоколегированную сталь — единственный способ полностью предотвратить коррозию. Тем не менее, высоколегированная сталь стоит почти в десять раз больше, чем традиционная арматурная сталь, и увеличит первоначальные производственные затраты по проекту.Однако в конечном итоге это снизит затраты, связанные с регулярным осмотром и ремонтом, что сделает его более дешевой и надежной альтернативой.

Новая технология обнаружения коррозии

Фото: Университет Небраски — Инженерный колледж Линкольна

Хотя высоколегированная сталь — отличный способ предотвратить коррозию, обычная арматурная сталь более реалистична для бюджета и уже присутствует в большинстве современных железобетонных конструкций. По этой причине ремонт арматуры был в центре внимания.По мере того как здания стареют и бетон подвергается коррозии, инженеры продолжают искать более дешевые и эффективные способы проверки на коррозию. Новые методы и технологии неразрушающего контроля могут помочь получить более точные результаты и сократить расходы, связанные с другими методами обнаружения коррозии.

Только в 2017 году на рынок были представлены две дополнительные системы, одна из которых смонтирована на небольшом роботе с бортовым поворотом, а другая установлена ​​на тележке, которую можно буксировать по проезжей части. Обе эти системы обнаружения коррозии используют технологию машинного обучения и не требуют какого-либо деструктивного вмешательства для сбора результатов.Система, смонтированная на роботе, использует георадар и датчики электрического сопротивления для определения места коррозии стали или разрушения бетона в мостах и ​​конструкциях. Он также полностью автономен и оказался более быстрым и точным, чем инспекторы-люди.

Цзиньин Чжу, доцент кафедры гражданского строительства Университета Небраски в Линкольне, разработал систему для обнаружения дефектов в бетонных настилах мостов. Ее подход — это система раннего предупреждения о мостах, основанная на акустике.Это оказалось более точной альтернативой другим методам определения расслоения, постепенному разделению слоев бетона, которое может повлиять на структурную целостность моста или конструкции и может быть вызвано коррозией арматуры. Ее система также дает гораздо более быстрые результаты, чем обычные методы тестирования, позволяя людям быстрее обнаруживать расслоение и производить необходимый ремонт до того, как повреждение станет слишком значительным.

iCOR®: неразрушающий контроль коррозии бетона

Еще одним рентабельным и проверенным методом обнаружения коррозии является iCOR®.Это устройство измеряет электрический отклик арматуры внутри бетона без физического соединения с арматурой. В качестве инструмента неразрушающего контроля iCOR® — это отмеченное наградами устройство, получившее признание за свое положительное влияние на мониторинг и снижение коррозии. Используя нашу запатентованную технологию анализа электрического импульсного отклика без подключения (CEPRA), устройство уникально по своей способности выполнять три-в-одном испытании бетона: скорость коррозии арматуры, потенциал полуячейки и удельное электрическое сопротивление на месте.Эти измерения имеют решающее значение для успеха проектов реабилитации и ремонта бетонных конструкций.

По этой причине iCOR® является наиболее удобным устройством для измерения скорости коррозии в полевых условиях, а также предлагает инновационный исследовательский инструмент для лабораторных исследований. Это дает инженерам полное представление о качестве бетона и уровне коррозии; в конечном итоге это позволяет им принимать более быстрые и обоснованные решения, когда дело доходит до реабилитации и ремонта.

Примечание редактора. Этот пост был первоначально опубликован в июне 2018 года и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

Коррекция коррозии бетона

Коррозия арматурной стали в бетоне — всемирная проблема, которая вызывает ряд экономических, эстетических и эксплуатационных проблем. Однако, если эффекты коррозии учитываются на этапе проектирования и правильные решения принимаются до начала строительства, здания могут быть построены так, чтобы противостоять коррозии как можно дольше.

Коррозия стали в бетоне ускоряется в суровых условиях окружающей среды, особенно в прибрежных, тропических или пустынных местах, где высокий уровень соли или экстремальные температуры могут ускорить скорость разложения.Обычно в первую очередь портятся наиболее открытые элементы; тем не менее, большая часть реальной корродированной арматуры не видна, и может потребоваться от пяти до 15 лет активной коррозии, прежде чем в бетоне возникнут трещины.

Коррозия в той или иной степени затрагивает все бетонные здания и сооружения по всему миру, что, по оценкам, ежегодно обходится национальной экономике в миллиарды долларов. Важно, чтобы владельцы дорогостоящих активов понимали финансовые последствия игнорирования воздействия коррозии на бетонные здания и сооружения.Бетон, падающий со зданий, в которых происходит растрескивание, представляет угрозу безопасности.

Причины коррозии

Высокий pH (щелочность) бетона образует пассивную пленку на поверхности стальных арматурных стержней, которая предотвращает или сводит к минимуму коррозию. Снижение pH бетона за счет карбонизации или попадания хлоридов (соли), двух наиболее распространенных причин коррозии бетона, вызывает разрушение пассивной пленки стали.

Карбонизация является результатом растворения диоксида углерода (CO 2 ) в пористой жидкости бетона, который вступает в реакцию с кальцием из гидроксида кальция [Ca (OH) 2 ] и гидрата силиката кальция в цементе с образованием кальцита (CaCO 3 ).В течение относительно короткого промежутка времени поверхность свежего бетона прореагирует с CO 2 из воздуха. Постепенно процесс все глубже проникает в бетон. Примерно через год, в зависимости от соотношения вода / цемент, карбонизация обычно может достигать глубины 1 мм для плотного бетона с низкой проницаемостью или до 5 мм для более пористого и проницаемого бетона.

Хлориды, обычно образующиеся при брызгах моря или ветром, со временем будут мигрировать в пористый бетон.В конце концов, концентрация хлоридов достигает критического уровня там, где расположена стальная арматура. Кроме того, в более старых бетонных конструкциях хлорид кальция (CaCl 2 ) мог использоваться во время строительства в качестве ускорителя схватывания бетона.

Когда пассивная пленка разрушается, армирующая сталь подвергается коррозии в присутствии кислорода и влаги. Поскольку арматурные стержни корродируют, продукты ржавчины могут привести к увеличению объема стержней до шести раз по сравнению с исходной сталью.Это увеличивает давление на окружающий материал, который медленно растрескивает бетон. Через много лет на поверхности бетона появятся трещины, что приведет к растрескиванию и ослаблению бетонной инфраструктуры.

Поскольку разрушение стали и ослабление бетона происходит изнутри и может не наблюдаться в течение многих лет, это часто называют «раком бетона». По словам Яна Годсона, управляющего директора Infracorr Consulting PL, может пройти до 15 лет, прежде чем какое-либо взломание станет видимым.«Это скрытая проблема, а это означает, что, когда вы ее обнаруживаете, она часто оказывается далеко продвинутой, как верхушка айсберга», — говорит Годсон.

Ремонт и предотвращение коррозии бетона

Планирование контроля и уменьшения коррозии дает множество преимуществ. Одним из преимуществ является продление срока службы актива. Еще одно преимущество — сокращение времени и затрат на техническое обслуживание. Кроме того, снижение требований к техническому обслуживанию увеличивает общий коэффициент использования актива и может улучшить его экологическую устойчивость.

Традиционный метод ремонта бетона заключается в удалении потрескавшегося и разрушенного бетона на глубину от 20 до 30 мм за арматурными стержнями, чтобы полностью обнажить ржавую арматуру и отодвинуть загрязненный бетон от стали. Весь корродированный материал удаляется, а сталь либо обрабатывается, либо заменяется. Затем на поверхность наносятся ремонтные бетонные растворы. Современные ремонтные растворы модифицированы полимером для улучшения адгезии и сопротивления проникновению загрязнений.

Покрытия

обычно используются в сочетании с заплаточным ремонтом для дальнейшего снижения карбонизации и хлоридов. По словам Джастина Ригби, консультанта по покрытиям в Remedy Asset Protection, «Бетон — отличный материал и, как правило, изначально непроницаемый, но для увеличения долговечности необходимо нанести покрытие». Эластомерные гидроизоляционные мембраны можно наматывать или распылять на бетонную поверхность. Плоские крыши позволяют наносить мембраны валиком. Однако там, где существует сложная геометрия, наиболее эффективным методом нанесения является распыление мембраны.

Хотя заплаточный ремонт удаляет загрязненный бетон из разрушающихся участков, он может не затронуть другие области скрытой коррозии, а ускоренное разрушение окружающих участков может привести к повторному возникновению неисправности в течение трех-пяти лет. «Одно из ограничений заплаточного ремонта заключается в том, что для решения проблемы вам необходимо удалить большое количество прочного бетона, что вызывает значительный шум и неудобства для жителей здания», — добавляет Годсон.

Основной альтернативой заплаточному ремонту является катодная защита (КЗ). Импульсный ток CP (ICCP) — это метод, при котором небольшой электрический ток пропускается через бетон к стальной арматуре, чтобы остановить коррозию стали. Преимущество ICCP заключается в том, что объем удаления бетона для ремонта значительно сокращается, и ремонт требует только отслоившийся и отслоившийся бетон. После того, как CP установлен, текущую коррозию можно контролировать в течение длительного времени, с устранением растрескивания и разрушения в будущем даже в бетоне, который сильно загрязнен хлоридами или карбонизацией.Для прочной и эффективной системы ICCP выбор анодной системы является жизненно важным соображением при проектировании. Неправильный выбор и размещение анодной системы может привести к снижению производительности и значительному сокращению срока службы установки CP.

Относительно недавней разработкой стал гибридный CP, в котором используются цинковые аноды, установленные в пробуренных скважинах, с питанием анодов в течение начального периода около 10 дней. Высокий начальный ток CP полностью пассивирует стальную арматуру, вызывая миграцию хлоридов от стержней и восстановление щелочной среды в бетоне.

После начальной фазы приложенного тока временный источник питания и кабели удаляются, а аноды затем подключаются к арматуре через размещенные на месте распределительные коробки для обеспечения постоянной гальванической защиты. Этот относительно низкий гальванический ток поддерживает постоянное пассивное состояние арматуры и предотвращает дальнейшее повреждение бетона. Гибридные системы CP обычно рассчитаны на расчетный срок службы 30 лет и более.

Hybrid CP предлагает все преимущества ICCP, включая контроль коррозии и меньшее удаление бетона, без высокой стоимости и обслуживания источников питания, кабелей и систем управления.Области и конструкции, которые раньше было трудно и неэкономично обрабатывать с помощью ICCP, теперь можно защитить с помощью гибридной технологии CP. Это включает в себя мелкомасштабные и удаленные сооружения, расположенные на объектах без источника питания, например мосты, морские дельфины и водопропускные трубы. В случае ремонта зданий гибридный CP предлагает значительные преимущества по сравнению с ICCP, поскольку устраняет необходимость в неприглядных и дорогостоящих кабелях и источниках питания

.

Австралазийская ассоциация коррозии (ACA) (Керримуир, Виктория, Австралия) работает с промышленными и академическими кругами над исследованием всех аспектов коррозии, чтобы предоставить обширную базу знаний, поддерживающую передовые методы борьбы с коррозией.Это помогает обеспечить ответственное управление всеми воздействиями коррозии, защиту окружающей среды, повышение общественной безопасности и улучшение экономики. Специалисты по коррозии, сертифицированные ACA, NACE International и другими организациями, обладают опытом и пониманием причин коррозии и решений, которые позволяют им рекомендовать механизмы и процедуры консультантам и владельцам активов.

Источник: ACA. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт ACA: коррозия.com.au.

Коррозия железобетона: причины и решение

Бетон из портландцемента

является наиболее широко используемым строительным материалом в мире из-за его невероятной прочности. Однако такие факторы, как ограничения по материалам, методы строительства и суровые условия окружающей среды, могут привести к ухудшению состояния бетона и проблемам конструкции. Ухудшение состояния бетона связано с рядом причин. Вызванная солью коррозия арматурной стали в бетонных конструкциях, например, является одной из основных причин, по которой строительные и транспортные агентства должны тратить миллиарды долларов каждый год на восстановление коррозирующей бетонной инфраструктуры.

1. Противогололедная коррозия

Массовое распространение солей на проезжей части, тротуарах аэропортов и других транспортных бетонных конструкциях является одной из причин разрушения бетона. Использование хлорида натрия, хлорида кальция и хлорида магния значительно увеличилось за последние несколько лет. Эти соли поглощают влагу из воздуха и становятся чрезвычайно агрессивными при достижении определенного уровня влажности и температуры. Помимо экологических проблем, чрезмерное использование противообледенительных солей критикуется за то, что оно способствует коррозии железобетона.

2. Циклы замораживания-оттаивания

Железобетонные конструкции одновременно подвергаются различным физическим и химическим воздействиям. Разрушение, вызванное замерзанием-оттаиванием, также является одной из причин того, что бетон трескается и теряет свою прочность. Когда вода замерзает, она расширяется, и замороженная вода, сконцентрированная внутри бетона, создает давление в порах и капиллярах. Полость разорвется и расширится, когда давление превысит предел прочности бетона. Накопительный эффект последовательных циклов замораживания-оттаивания в конечном итоге приведет к расширению и крошению бетона.

3. Коррозия стальной арматуры

Основной причиной разрушения большинства мостов с дефектами конструкции является коррозия стальной арматуры. Обычные материалы, такие как сталь, не могут противостоять агрессивным коррозионным агентам и, следовательно, требуют постоянного обслуживания и восстановления, что в конечном итоге увеличивает стоимость проекта в долгосрочной перспективе. Чтобы навсегда устранить проблемы, связанные с коррозией арматуры, исследователи и инженеры-строители разработали материалы FRP, которые не подвержены коррозии и обладают превосходной прочностью.

Связано: Влияние коррозии на срок службы железобетонных конструкций

Решение

Полимеры, армированные волокном, представляют собой неметаллические материалы, которые не подвержены коррозии. Принятие новых строительных материалов и технологий, таких как арматура из стекловолокна GFRP, адекватное бетонное покрытие, надлежащие методы проектирования и строительства, может значительно снизить проблемы, связанные с коррозией. Арматура из стекловолокна в настоящее время все чаще используется как альтернатива обычным стальным стержням.

TUF-BAR стремится производить и поставлять нержавеющие и экологически чистые строительные материалы, включая стержни из стекловолокна, анкерные болты, бетонные подъемные анкеры и анкерные соединения в Северной Америке. Наша нержавеющая арматура из стекловолокна предназначена для того, чтобы бетонные конструкции успешно выдерживали большие нагрузки и суровые условия окружающей среды в течение более 100 лет при практически нулевом техническом обслуживании.

Коррозия железобетона


Коррозия арматурной стали вызывает серьезные повреждения бетонных конструкций в прибрежных, городских и промышленных зонах.Этот ущерб увеличился в последние годы во всех странах, где бетон является обычным строительным материалом, независимо от того, является ли это технологически развитой страной или находится в процессе становления. Арматурная сталь изначально защищена щелочным резервом бетона, который помогает поддерживать пассивный слой арматурной стали. Однако хлориды из соленой воды (например, морской воды и / или противообледенительных солей) или CO 2 / SO 2 , присутствующие в городской / промышленной среде, накапливаются на поверхности бетона, а затем перемещаются к арматуре с помощью известных транспортных механизмов, таких как диффузия. .При превышении порогового значения хлорида или CO 2 происходит депассивация и по периметру арматурного стержня образуется слой продуктов коррозии. Объем этого слоя больше, чем использованная исходная сталь; таким образом, возникают растягивающие напряжения, вызывающие растрескивание и отслаивание бетонного покрытия. Помимо эстетики, растрескивание снижает сцепление стали с бетоном и, потенциально, структурную способность затронутого структурного элемента. Тогда коррозия арматурной стали может вызвать значительные повреждения, влияющие на поведение всей конструкции.

Несколько исследовательских групп в мире работали в течение последних пяти десятилетий над определением возможных действий по увеличению срока службы бетонных конструкций, особенно периода инициирования (время, когда агрессивные элементы, такие как хлориды и / или CO 2 проникают в бетонную оболочку до тех пор, пока не достигнет арматурной стали и не произойдет депассивация). Этот специальный выпуск о коррозии арматурной стали включает шесть различных статей по этой теме: стадия возникновения коррозии.

Три статьи посвящены влиянию кислой среды на характеристики различных типов бетонных смесей. Один из них также включает в себя интересный неразрушающий ультразвуковой метод для определения степени проникновения разрушения бетона при воздействии таких кислотных растворов. Другая статья посвящена многомасштабному методу для получения связи между характеристиками пористости внутри бетона и процессом повреждения бетона, подвергающегося воздействию этой кислотной среды.Третья статья посвящена влиянию кислотного воздействия на предел прочности бетонных образцов.

Вторая тема направлена ​​на изучение альтернативного арматурного стального стержня с низким содержанием легирующего никеля. Результаты, полученные для этого бруска из нержавеющей стали с низким содержанием никеля в щелочном насыщенном растворе гидроксида кальция, показали высокую коррозионную стойкость, даже несмотря на то, что хлориды были добавлены в раствор с имитацией пор или строительный раствор, испытанный в качестве двух разных электролитов.

Третья тема этого специального выпуска включает использование натуральных волокон (сахарный тростник и кактус) в качестве потенциальных добавок к материалам на основе цемента: сахарный тростник использовался в качестве минеральной добавки для уменьшения пористости материала, а кактус — как замедлитель коррозии.

Надеюсь, что эта специальная публикация поможет читателям понять конкретные способы увеличения стадии инициации коррозии железобетонных материалов, а также даст возможность продолжить исследования в этой области знаний для будущих поколений.

Факундо Альмерайя
Хосе Мария Бастидас
Андрес А. Торрес Акоста
Читлалли Гаона Тибурчио

Авторские права

Авторские права © 2012 Факундо Альмерайя и др. Это статья в открытом доступе, распространяемая под лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Предотвращение коррозии железобетона

Бетон — один из наиболее широко используемых строительных материалов в мире, обладающий многими ключевыми преимуществами, такими как формуемость и долговечность [i]. Бетон также обладает высокой прочностью на сжатие, которая определяется как максимальная сжимающая нагрузка, которую тело может выдержать до разрушения. Однако бетон на самом деле имеет довольно слабую прочность на разрыв, а это означает, что бетон не является идеальным материалом, если конструкция подвергается растяжению.

Из-за присущей бетону слабости требуется другой материал для повышения прочности на разрыв и предотвращения недопустимого растрескивания и даже разрушения.Можно добавить стальные арматурные стержни, чтобы противостоять растяжению, которое нагрузка может вызвать в конструкции. Однако с добавлением материала возникают новые проблемы, такие как коррозия стальной арматуры, что может вызвать новый набор проблем для строительного проекта.

В целом, коррозия — это естественный и дорогостоящий процесс разрушения, такой же, как землетрясения, наводнения и случайные разрушения, вызванные торнадо. [Ii] Однако, в отличие от натиска торнадо или землетрясения, коррозия происходит тихо и ее можно предотвратить или по крайней мере, контролируемый.ASTM (Американское общество испытаний и материалов) определяет коррозию как «химическую или электрохимическую реакцию между материалом и окружающей средой, которая приводит к ухудшению качества материала» [iii]. Точно так же коррозия — это естественный процесс, и все естественные процессы имеют тенденцию к минимально возможному энергетическому состоянию.

Коррозия арматурной стали в бетоне — глобальная проблема, приводящая к очень быстрому разрушению конструкций. Эта проблема составляет более 80 процентов всех повреждений железобетонных конструкций, что по-прежнему приводит к увеличению затрат на ремонт для стран [iv].В отчете 2011 года, опубликованном в Journal of Climatic Change, отмечалось, что ежегодные затраты на коррозию во всем мире оцениваются более чем в 1,8 триллиона долларов [v]. При ремонте стали при лазании по бетону невозможно выполнить меры по обеспечению устойчивости.

Коррозия

Когда признаки повреждения стали видимыми,
степень коррозии арматурной стали
, как правило, составляет
, уже достигла продвинутой стадии.

Для коррозии железобетона необходимы три основных компонента: сталь, вода и кислород.Устранение любого из них предотвратит химическую реакцию и повреждение, вызванное коррозией. Вот почему в сухом бетоне нет коррозии, а также почему бетон, полностью погруженный в воду, имеет ограниченную коррозию.

В целом бетон — отличный вариант для арматуры. Из-за высокой щелочности бетона стальные арматурные стержни пассивируются пленкой оксида железа (Fe 2 O 3 ), которая обеспечивает защитный слой стали. В этом состоянии бетон обычно обеспечивает арматурную сталь с защитой от коррозии.Однако в процессе затвердевания в бетоне образуются мельчайшие поры, которые становятся потенциальным источником проникновения коррозионных агентов в бетон. Эти коррозионные агенты, проникая в бетон через пустоты, приводят к разрушению слоя пассивной защиты вокруг бетона. Без пассивной пленки оксида железа, защищающей сталь, коррозия может начаться с гораздо большей скоростью.

Пассивный слой со временем может ухудшиться из-за атмосферного углекислого газа (CO 2 ), который в результате процесса, называемого карбонизацией, снижает pH бетона до тех пор, пока пассивный слой не станет нестабильным.Пассивный слой также может быть быстро разрушен агрессивными химическими веществами, такими как хлорид, которые присутствуют в прибрежной среде или используются в химикатах для борьбы с обледенением. Когда пассивный слой поврежден, стальная арматура подвергается коррозии, когда на поверхности стали присутствуют влага и кислород.

Климатические условия местности имеют большое влияние на скорость коррозии. В экстремальных климатических условиях прибрежных районов скорость коррозии будет высокой. Например, на побережье Мексиканского залива очень агрессивная среда, характеризующаяся высокой температурой окружающей среды и условиями влажности, сильным засолением грунта с высоким уровнем хлоридов и сульфатов в грунтовых водах.Другими факторами, ускоряющими скорость коррозии, являются низкое качество строительных материалов, особенно заполнителей, и наличие высоких концентраций сульфатных солей в рабочей среде.

Отрицательные эффекты

Стальная арматура необходима для бетона
для повышения его прочности на разрыв.

Как упоминалось ранее, коррозия — это естественный процесс. Сталь — это промышленный материал, произведенный из оксида железа или железной руды. К сожалению, энергия, добавляемая в процессе рафинирования, также способствует его нестабильности.Когда возникает подходящая среда или условия, сталь выделяет энергию и превращается в оксид железа. Это естественное состояние железа — термодинамически стабильный материал.

Стальная арматура, используемая в бетоне, укрепляет конструкцию, обеспечивая твердый предел прочности на разрыв, которого обычно не хватает бетону. Когда сталь начинает ржаветь и образовывать ямки или отверстия на ее поверхности, наблюдается снижение прочности, что отрицательно сказывается на жизнеспособности конструкции.

Коррозия начинает влиять на целостность бетонной конструкции, когда продукты коррозии (т.е.е. ржавчина) занимают больший общий объем, чем исходная сталь. Это расширение затем создает растягивающие напряжения в бетоне, которые вызывают появление пятен, трещин и сколов бетона. К тому времени, когда признаки повреждения становятся видимыми снаружи, например на внешней стороне бетонной конструкции, степень коррозии арматурной стали достигла высокой степени. На этом этапе, независимо от того, где находится объект, затраты на восстановление будут высокими, а процесс ремонта сложным.[vi]

Есть несколько этапов на пути к коррозии, начиная с агрессивных элементов, таких как ионы хлора или углекислого газа, присутствующих в окружающей среде и проникающих в бетон. Второй этап после «инициирования» — это «распространение», которое происходит, когда эти агрессивные тела находятся в довольно высоких концентрациях на уровне подкрепления. Пассивный слой исчез, и коррозия повреждает структуру в гораздо большей степени.[vii]

Вследствие коррозии на внешней поверхности бетона появляются трещины. Трещины — это прямой путь, по которому коррозионные агенты проникают в сталь и достигают ее. Эти трещины будут прогрессировать и превратиться в сколы до такой степени, что преждевременно будет достигнут функциональный срок службы. Следовательно, вода не должна проникать в армированный бетон и отводиться от воздействия на стальную арматуру внутри.

Традиционные методы предотвращения коррозии

Есть несколько методов контроля коррозии железобетона.Эффективная система контроля коррозии должна увеличивать время до начала коррозии или снижать скорость коррозии закладной стали, либо делать и то, и другое.

Некоторые из традиционных мер, используемых для борьбы с коррозией железобетона:

  • Катодная защита;
  • Примеси ингибиторов коррозии; и
  • Антикоррозийное покрытие.

Когда сталь начинает ржаветь и
производит ямки или отверстия на ее поверхности, прочность снижается.

К сожалению, эти традиционные методы, предназначенные для борьбы с коррозией бетона, оказались менее эффективными, чем хотелось бы, учитывая текущее состояние разрушающейся инфраструктуры. Толстое или плотное бетонное покрытие поверх арматурной стали поможет, но по-прежнему оставляет бетон уязвимым для растрескивания и целого ряда новых проблем. Ингибиторы коррозии обеспечивают только временную защиту. Катодная защита стоит дорого и имеет свои недостатки, а процедуры ремонта часто имеют короткий срок службы и могут постоянно переустанавливаться.

Постоянный ремонт железобетонной инфраструктуры приводит к высоким затратам в течение всего срока службы конструкции. В целом, недостатком традиционных мер по предотвращению коррозии является то, что они недостаточно предотвращают или противодействуют развитию коррозионных условий в бетоне.

Как уже упоминалось, вода является одним из трех элементов, необходимых для возникновения коррозии. Вода также действует как переносчик для ионов хлора, что является основной причиной ухудшения пассивного слоя, который в противном случае защитил бы арматурный стержень.Следовательно, критическим фактором коррозии стальной арматуры, а также разрушения бетона в целом является проникновение воды и водных хлоридов в бетон.

Следовательно, первая линия защиты от коррозии в железобетоне — это предотвращение проникновения воды. Важно использовать бетон с низкой проницаемостью и использовать соответствующее количество бетонного покрытия для данного применения.

Стратегии гидроизоляции

Бетон — твердый материал с сетью отверстий, таких как капилляры, поры, трещины и микротрещины.Вода может проходить через незащищенный бетон, выступая в качестве носителя для агрессивных химикатов, таких как хлорид, которые вызывают коррозию арматурной арматуры.

Мембрана была повреждена
во многих областях после первоначального размещения
конструкцией.
материалов, использованных для завершения конструкции
.

За исключением механических повреждений, все отрицательное влияние на долговечность бетона связано с переносом жидкостей через бетон. [Viii] Водопроницаемость определяет скорость разрушения, что означает, что если бетон защищен от проникновения воды, увеличится прочность конструкции и, в конечном итоге, срок службы.В результате ключевым моментом является снижение проницаемости бетона. К сожалению, как и в случае с защитой железобетона, традиционные меры не оправдывают ожиданий.

Мембраны, наносимые на поверхность, или листовые мембраны — это один из вариантов, который следует рассмотреть. Эта мембрана образует барьер против проникновения воды снаружи бетона. Другой вариант — мембрана, наносимая жидкостью. Точно так же, как листовая мембрана, наносимая жидкостью мембрана образует барьер на поверхности бетона, препятствующий проникновению воды.

В обоих случаях традиционная система гидроизоляции создает барьер для бетона. Однако гидроизоляционные мембраны , наносимые на поверхность, имеют ограничения и подвержены риску проколотого повреждения и выхода из строя. Отойдя от традиции, удалось добиться успеха, заменив потребность во внешней мембране внутренней мембраной, тем самым сделав бетон гидроизоляционным барьером.

Интегральная кристаллическая гидроизоляционная добавка

Миллионы игл, похожих на кристаллы, растут, останавливая
поток воды в железобетоне.

Добавка, снижающая проницаемость, подходящая для гидростатических условий (PRAH), такая как добавка для интегральной кристаллической гидроизоляции (ICW), добавляется в бетонную смесь при дозировании или непосредственно в грузовик товарной смеси. Вместо установки листовой мембраны или применения жидкой мембраны, ICW устраняет эту необходимость, становясь частью бетонной смеси. Добавка ICW эффективна для снижения проницаемости бетона без использования дорогостоящих материалов, труда или времени, необходимых для установки внешних методов.

Свойства добавки ICW обеспечивают множество уникальных преимуществ для бетона, повышая долговечность свойств бетона, которые исторически приводили к плохой долговечности. Благодаря использованию кристаллической технологии, добавка ICW снижает проникновение воды и переносимых водой химических веществ за счет трех основных механизмов:

  1. кристаллизация и снижение проницаемости бетона;
  2. уменьшение размера и количества трещин в бетоне; и
  3. самоуплотняющиеся трещины и микротрещины, которые образуются на более позднем этапе эксплуатации конструкции.

Эффекты ICW были замечены не только в многочисленных проектах по всему миру, но и в уникальном долгосрочном исследовании, проведенном Гавайским университетом.

Заключение

ICW может контролировать коррозию железобетона, препятствуя развитию коррозионных условий, вызванных проникновением влаги. Результатом является конструкция с повышенной прочностью, более длительным сроком службы и более низкими затратами на техническое обслуживание в течение всего срока службы конструкции — все необходимое для современных методов устойчивого строительства.

[i] Всемирный совет предпринимателей по устойчивому развитию (WBCSD) «Инициатива по устойчивому развитию цемента — переработка бетона» на сайте www.wbcsdcement.org.

[ii] Заки Ахмад «Принципы разработки и контроля коррозии», 2006 г.

[iii] http://www.astm.org/SNEWS/ND_2009/j01_nd09.html

[iv] Сэм Мэтью «Коррозия бетона, методы борьбы с этой извечной проблемой на Ближнем Востоке», 2006 г.

[v] Воздействие изменения климата на коррозию и повреждение бетонной инфраструктуры в Австралии 2011

[vi] Подробнее см. Сэм Мэтью «Коррозия бетона, методы борьбы с этой извечной проблемой на Ближнем Востоке», 2006 г.

[vii] Рашидузафар и Курди, А. «Влияние жарких погодных условий на микротрещины и потенциал коррозионного растрескивания в железобетоне», «Прочный бетон в жарком климате», Кэмерон Макиннис Эд, SP-139 (1), Американский институт бетона, 1993 .

[viii] «Свойства бетона» Адама М. Невилла. 1996

Коррозия стали в бетоне — что, почему и как? — Готовая смесь Nevada

Информация Национальной ассоциации товарных бетонных смесей

ЧТО такое коррозия стали?

Терминология ASTM (G 15) определяет коррозию как «химическую или электрохимическую реакцию между материалом, обычно металлом, и окружающей средой, которая вызывает ухудшение материала и его свойств.«Для стали, залитой в бетон, коррозия приводит к образованию ржавчины, которая в два-четыре раза превышает объем исходной стали и не имеет хороших механических свойств. Коррозия также приводит к образованию ямок или отверстий на поверхности арматурной стали, что снижает ее прочность в результате уменьшения площади поперечного сечения.

ПОЧЕМУ все чаще думают о коррозии стали?

В армированном бетоне используется сталь для обеспечения свойств растяжения, необходимых для конструкционного бетона. Он предотвращает разрушение бетонных конструкций, которые подвергаются растягивающим и изгибным напряжениям из-за движения, ветра, статических нагрузок и термоциклирования.Однако, когда арматура корродирует, образование ржавчины приводит к потере связи между сталью и бетоном и последующему отслаиванию и растрескиванию. Если не установить флажок, целостность конструкции может быть нарушена. Уменьшение площади поперечного сечения стали снижает ее прочностные характеристики. Это особенно пагубно сказывается на характеристиках растянутых прядей в предварительно напряженном бетоне.

ПОЧЕМУ сталь в бетоне корродирует?

Сталь в бетоне обычно находится в некорродирующем пассивном состоянии.Однако железобетон часто используется в суровых условиях, когда присутствует морская вода или соли для борьбы с обледенением. Когда хлорид проникает в бетон, он разрушает пассивный слой, защищающий сталь, вызывая ржавчину и ямки.

Карбонизация бетона — еще одна причина коррозии стали. Когда бетон карбонизируется до уровня стальной арматуры, обычно щелочная среда, защищающая сталь от коррозии, заменяется более нейтральной. В этих условиях сталь не является пассивной, и начинается быстрая коррозия.Скорость коррозии из-за покрытия из карбонизированного бетона ниже, чем из-за коррозии, вызванной хлоридом.

Иногда из-за недостатка кислорода в стальной арматуре металл растворяется, оставляя жидкость с низким pH.

КАК предотвратить коррозию?

Качественный бетон – бетонная практика

  • Первая защита от коррозии стали в бетоне — это качественный бетон и достаточное бетонное покрытие арматурных стержней. Качественный бетон имеет достаточно низкое водно-цементное соотношение материала (в / ц), чтобы замедлить проникновение хлоридных солей и развитие карбонизации.Отношение в / ц должно быть менее 0,50, чтобы снизить скорость карбонизации, и менее 0,40, чтобы минимизировать проникновение хлоридов. Бетоны с низким соотношением в / ц можно производить путем (1) увеличения содержания цемента; (2) снижение содержания воды за счет использования восстановителей воды и суперпластификаторов; или (3) с использованием большего количества летучей золы, шлака или других вяжущих материалов. Кроме того, следует ограничить использование конкретных ингредиентов, содержащих хлориды. Строительный кодекс ACI 318 устанавливает ограничения на максимальное количество растворимых хлоридов в бетонной смеси.
  • Еще один ингредиент для получения бетона хорошего качества — воздухововлечение. Необходимо защитить бетон от повреждений при замерзании и оттаивании. Воздухововлечение также снижает кровотечение и соответствующую повышенную проницаемость за счет выпускных каналов. Отслаивание и образование окалины могут ускорить коррозионное повреждение встроенных арматурных стержней. Необходимо правильно спланировать отделочные операции, чтобы гарантировать, что бетон не накипит, не расколется и не потрескается.
  • Правильное количество стали поможет защитить трещины от трещин.ACI 224 помогает инженеру-конструктору свести к минимуму образование трещин, которые могут повредить закладную сталь. Как правило, максимально допустимая ширина трещин составляет 0,007 дюйма в солевой среде для борьбы с обледенением и 0,006 дюйма в морской среде.
  • Надлежащее покрытие арматурной стали также является важным фактором. Проникновение хлоридов и карбонизация будут происходить на внешней поверхности даже бетонов с низкой проницаемостью. Увеличение крышки задержит начало коррозии. Например, время, за которое ионы хлора достигают стальной арматуры на расстоянии 2 дюймов от поверхности, в четыре раза больше, чем при покрытии толщиной 1 дюйм.ACI 318 рекомендует минимум 1,5 дюйма покрытия для большинства конструкций и увеличивает его до 2 дюймов для защиты от солей для защиты от обледенения. ACI 357 рекомендует минимальное покрытие 2,5 дюйма в морской среде. Более крупные агрегаты требуют большего укрытия. Для заполнителей размером более 3/4 дюйма, практическое правило состоит в том, чтобы добавить к номинальному максимальному размеру заполнителя 3/4 дюйма покрытия для защиты от обледенения соли или 1-3 / 4 дюйма покрытия для воздействия морской среды. Например, бетон с заполнителем толщиной 1 дюйм в условиях морского воздействия должен иметь минимальное покрытие 2-3 / 4 дюйма.
  • Бетон должен быть достаточно затвердевшим и затвердевшим. Влажное отверждение в течение как минимум семи дней при 70 ° F необходимо для бетона с соотношением в / ц 0,40, тогда как для получения эквивалентных характеристик необходимо шесть месяцев для отношения 0,60 в / ц. Многочисленные исследования показывают, что пористость бетона значительно снижается с увеличением времени отверждения и, соответственно, повышается коррозионная стойкость.

Модифицированные бетоны и системы защиты от коррозии

Повышенная коррозионная стойкость также может быть достигнута за счет использования добавок в бетон.Дым кремнезема, летучая зола и доменный шлак снижают проницаемость бетона для проникновения хлорид-ионов. Ингибиторы коррозии, такие как нитрит кальция, предотвращают коррозию в присутствии ионов хлора. Во всех случаях они добавляются в качественный бетон при соотношении воды и тепла не выше 0,45.

Водоотталкивающие средства могут до некоторой степени снижать проникновение влаги и хлоридов. Однако ACI 222 указывает на то, что они неэффективны для обеспечения долгосрочной защиты.Поскольку бетон хорошего качества уже имеет низкую проницаемость, дополнительные преимущества гидрофобизаторов не так значительны.

Другие методы защиты включают защитные мембраны, катодную защиту, арматурные стержни с эпоксидным покрытием и герметики для бетона (при повторном применении каждые четыре-пять лет).

Список литературы

  1. «Требования строительных норм для железобетона», ACI 318, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган.
  2. «Коррозия металлов в бетоне», Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган.
  3. «Контроль растрескивания в бетонных конструкциях», ACI 224R, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган.
  4. «Проектирование и строительство стационарных морских бетонных конструкций», ACI 357R, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган.
  5. Perenchio, W.F., «Коррозия арматурной стали», ASTM STP 169C, 1994, стр. 164-172.
  6. Whiting, D., ed., Paul Klieger Symposium on Performance of Concrete, ACI SP-122, 1990, 499 pp.
  7. Берке, Н.С., «Ингибиторы коррозии в бетоне», Concrete International, Vol.13, No. 7, 1991, pp. 24-27.
  8. Берке, Н.С., Пфайфер, Д.У., и Вейл, Т.Г., «Защита от коррозии, вызванной хлоридом», Concrete International, Vol. 10, No. 12, 1988, pp. 44-55.

Вернуться к конкретным советам

ИСПОЛЬЗУЕТСЯ С РАЗРЕШЕНИЯ NRMCA

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *