Коррозионная стойкость модифицированных бетонов. Часть 2

Коррозия стальной арматуры, вызванная хлоридами. Случаи хлоридной коррозии в практике эксплуатации железобетонных конструкций весьма распространены. Такая коррозия развивается:

  • при воздействии содержащих хлориды противогололёдных реагентов;
  • на промышленных предприятиях (производство хлорида калия и комплексных удобрений, пищевая промышленность и др.);
  • при воздействии морских солей;
  • при использовании противоморозных добавок и добавок-ускорителей твердения бетона, содержащих хлориды;
  • при случайном попадании солей хлоридов в бетон.

Применение добавок хлоридов не допускается для бетона:

  • с напрягаемой арматурой;
  • с проволочной арматурой диаметром 5 мм и менее;
  • эксплуатируемых во влажных условиях;
  • подвергаемых автоклавной обработке;
  • подвергаемых воздействию токов утечки и блуждающих токов.

Хлориды в бетоне могут частично связываться алюминатами и силикатами кальция, что снижает опасность развития коррозии стальной арматуры (таблицы 6, 7).

Таблица 6

Минералогическийсоставпортландцементногоклинкера

N2

образца

 

Типклинкера

 

Содержание минералов, %

C3S

C2S

С3А

C4AF

1

Белитовый низкоалюминатный

3,72

73,16

5,25

15,14

2

Белитовый высокоалюминатный

12,78

64,54

9,96

9,91

3

Алитовый высокоалюминатный

73,76

5,7

10,3

7,6

4

Алитовый низкоалюминатный

66,29

9,24

4,8

17,94

Таблица 7

Наличие свободных хлоридов и состояние арматуры в бетонес В/Ц=0,5 с добавкой 0-3% СаС12 в зависимости
от состава цемента

Показатель

№ образца

1

2

3

4

Наличие свободных хлоридов при содержании добавки более, %

1,0

2,0

2,0

1,5

Наличие продуктов коррозии на арматуре при содержании хлоридов более, %

0,5

1,0

2,0

3,0

С учётом этого максимально допустимое содержание хлоридов в зависимости от вида армирования конструкций ограничивается значениями, приведенными в таблице 8.

Таблица 8

Максимальнодопустимоесодержаниехлоридоввбетоне конструкций

Видармирования

Максимальноедопустимое
содержаниехлоридов,
% от массы цемента

Ненапрягаемая арматура

0,4

Предварительно напряжённая арматура

0,1

Перспективным является способ защиты, основанный на снижении диффузионной проницаемости бетона для хлоридов (таблица 9).

Таблица 9

Эффективныекоэффициентыдиффузиихлоридоввбетоне сорганоминеральныммодификаторомвколичестве 10 % отмассыцемента

В/Ц

Коэффициентдиффузии, см'/сек., ввозрасте

 

13 сут.

44 сут.

354 сут.

0,254

5,52·10-8

3,68·10-8

0,596·10-9

0,292

10,67·10-8

4,01·10-8

0,815·10-9

0,332

10,30·10-8

4,67·10-8

0,744·10-9

Снижение диффузионной проницаемости бетона для хлоридов до уровня 10-9 см2/сек. во многих случаях обеспечивает защиту стальной арматуры от коррозии.

С уменьшением водоцементного отношения до уровня нормальной густоты цементного теста диффузионная проницаемость бетона существенно снижается, при этом снижение продолжается в течение длительного времени. Конечные значения проницаемости оказываются на 1-2 порядка величин ниже, чем проницаемость обычных плотных бетонов. Пониженной диффузионной проницаемостью отличаются бетоны, приготовленные на вяжущих с минеральными добавками - пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе.

Морозная деструкция бетона. Известно много случаев раннего разрушения конструкций при воздействии воды и мороза, если проектом была не предусмотрена, а производителем не обеспечена морозостойкость бетона, соответствующая условиям эксплуатации. Повреждались фундаменты зданий, возведенных в зонах вечной мерзлоты, железобетонные конструкции причалов в Белом и Баренцевом море, дорожные, аэродромные, тротуарные плиты и бортовой камень, оболочки и бассейны градирен, опоры освещения и опоры ЛЭП, конструкции морских и речных гидротехнических сооружений и многие другие.

В то же время существуют достаточно эффективные способы получения бетонов высокой морозостойкости. Созданы сооружения, прослужившие в условиях Крайнего Севера около 40 лет без снижения прочности бетона. Условием получения таких бетонов является применение модификаторов водоредуцирующего и воздухововлекающего действия, применение цементов и заполнителей нормированного качества, технологий, обеспечивающих получение бетонов заданной структуры.

Внутренняя коррозия бетона, вызываемая взаимодействием щелочей цемента и добавок с диоксидом кремния заполнителей. Содержащиеся в цементе, химических добавках, воде затворения щелочные соединения способны химически взаимодействовать с диоксидом кремния, входящим в состав заполнителей, и вызывать повреждение бетона. Заполнители, способные реагировать со щелочами, содержат диоксид кремния в аморфной или скрытокристаллической форме. В зависимости от вида заполнителя и условий эксплуатации растрескивание бетона может произойти через несколько лет или намного позднее [9]. Диагностика этих повреждений затруднена, нередко они похожи на морозную деструкцию бетона. Наиболее достоверным способом диагностики считается микроскопический метод, когда вокруг зёрен заполнителя обнаруживается кайма из гелеобразных продуктов реакции.

Основные меры предупреждения внутренней коррозии включают в себя:

  • подбор состава бетона с минимальным расходом цемента и щелочей. Критическое содержание щелочей составляет 2,5-2,7 кг/м3;
  • применение цемента с содержанием щелочей не более 0,6% в расчёте на Na20;
  • применение портландцементов с минеральными добавками, пуццоланового портландцемента и шлакопортландцемента;
  • применение добавок микрокремнезёма или золы-уноса;
  • введение в бетон воздухововлекающих и микрогазообразующих добавок;
  • исключение из составов бетона добавок-солей натрия и калия;
  • применение в качестве добавок солей лития;
  • высушивание бетона.

Кроме того, в зависимости от массивности и условий эксплуатации конструкций предлагается выполнять мероприятия, приведенные в таблице 10.

Таблица 10

Защитные мероприятия для различных конструкций иусловий эксплуатации

Массивность конструкций и условия эксплуатации

Защитные мероприятия

Немассивные конструкции в сухих условиях

Выполнить одно из следующих мероприятий:

  1. Ограничить содержание щелочей в бетоне до 3 кг/м3
  2. Применить шлакопортландцемент
  3. Применить минеральные добавки в составе бетонной смеси

Массивные конструкции в сухих условиях

Выполнить одно из следующих мероприятий:

  1. Ограничить содержание щелочей в бетоне до 2,4 кг/м3
  2. Применить шлакопортландцемент
  3. Применить минеральные добавки в составе бетонной смеси

Все конструкции во влажном воздухе

1. Ограничить содержание щелочей в бетоне до 1,8 кг/м3, одновременно применить шлакопортландцемент или минеральные добавки и воздухововлекающие (микрогазообразующие) добавки

Конструкции в зоне переменного горизонта воды и зоне замерзания в грунте

Применение реакционноспособного заполнителя не допускается

Биологическая коррозия. Живые организмы - бактерии, грибы, водоросли, моллюски - могут оказывать негативное влияние на конструкции из бетона. В большинстве случаев оно вызвано воздействием на бетон продуктов метаболизма живых существ, в первую очередь кислот. Выше уже говорилось о разрушении бетона биогенной серной кислотой в коллекторах сточных вод. Вторым по частоте является поражение строительных конструкций грибами, Грибами поражено большинство зданий с большими сроками эксплуатации. Повреждение конструкций грибами наблюдается в жилых зданиях, медицинских учреждениях, спортивных центрах, производственных зданиях хлебозаводов, мясоперерабатывающих предприятий и в других зданиях и сооружениях, где имеются благоприятные для развития грибов условия: повышенная влажность, положительная температура и наличие органических веществ в материалах или в среде. Однако в последнее время наметилась тенденция к раннему появлению грибов на поверхности конструкций. Такие поражения отмечаются даже в новостройках в течение первых лет эксплуатации.

Заражение конструкций грибами может произойти при использовании заражённых спорами грибов исходных материалов - песка, шпатлёвки и других. Сложность защиты и ремонта состоит в том, что споры грибов могут переноситься воздухом: уничтоженные в одном месте грибы появляются на новых участках конструкций. Кардинальным решением вопроса является ремонт всего здания. С учётом этого целесообразно уже в процессе строительства и при ремонтах использовать отделочные материалы, содержащие добавки-биоциды, номенклатура которых в настоящее время достаточно велика.

Библиографический список:

  1. Москвин В.М. Коррозия бетона. М.: Госстройиздат, 1952. 344 с.
  2. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М.: Стройиздат, 1980. 533 с.
  3. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев СИ., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона. Методы их защиты. М., Стройиздат. 1980.
  4. Алексеев С.Н., Иванов Ф.М., Модры С, Шиссль П. Долговечность железобетона в агрессивных средах. М., Стройиздат. 1990.
  5. Батраков ВТ. Модифицированные бетоны. Теория и практика. М.: Технопроект. 1998. 768 с.
  6. Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость цементных бетонов низкой и особо низкой проницаемости. М.: ФГУП ЦПП, 2006. 520 с.
  7. Розенталь Н.К. Методы коррозионных испытаний бетона // Экспозиция. Бетоны и сухие смеси. 2008. № 4. С. 11-14.
  8. Алексеев СИ., Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций в агрессивной промышленной среде. М.: Стройиздат, 1975, 205 с.
  9. Рояк Г.С. Внутренняя коррозия бетона// Тр. ЦНИИС. М., 2002.

По материалам II научно-практической конференции «Мосты и тоннели. Обеспечение долговечности», организованной Центром Бетонных Технологий (Санкт-Петербург, 16-17 октября 2008 г.)

Н.К. РОЗЕНТАЛЬ, доктор техн. наук, НИИЖБ им. А.А. Гвоздева


Журнал "Технологии бетонов" №2, 2009   16.04.2009

Copyright 2006 ЗЖБИ-500     Карта сайта
Реклама на сайте
|