Электрохимическая коррозия арматуры в бетоне механизм

Обновлено: 17.05.2024

Допустимо ли использование ржавой арматуры для армирования железобетонных конструкций?

Без арматуры, не обходится ни один строительный объект. Она придаёт бетону дополнительную прочность, благодаря которой он может выдерживать действующие на него нагрузки, на скручивание, растяжение и изгиб. Важно чтобы арматура соответствовала проектным требованиям. Одно из них, это отсутствие ржавчины. Какой уровень повреждения ржавчиной считается нормой, а какой нет, разберём подробнее.

Применение ржавой арматуры при создании армирующего каркаса. Применение ржавой арматуры при создании армирующего каркаса.

Какие степени коррозии арматуры бывают?

Каждому строителю следует знать, какая арматура считается ржавой и насколько она пригодна к использованию. Для ответа на этот вопрос рассмотрим документ от 2004 года - « Рекомендации по применению в железобетонных конструкциях арматуры со следами ржавчины ».

Согласно этому документу по степени коррозии различают 4 категории:

Легкий налет ржавчины , не влияющий на цвет стали и не меняющий вес заготовок и их свойства.
Наличие на поверхности стержней плотной ржавчины , которую удается удалить ветошью или металлической щеткой, и почти полностью исчезает при вибрировании бетона. После удаления изменения сечения арматуры не происходит.
Ржавчина локально поверхностная , образовавшаяся, как правило, попаданием на её поверхность воды. Легко удаляется с поверхности тряпкой либо металлической щёткой.
Наличие ржавого покрытия, вызванного значительной коррозией металла . После очистки остаются следы язвенной коррозии, и уменьшается диаметр прута.

Пример легкого налета ржавчины на арматуре. Пример легкого налета ржавчины на арматуре.

В общем случае при обустройстве фундаментов и других железобетонных конструкций допускается применять арматурную сталь без предварительной очистки при наличии ржавчины первых 3-х категорий. Если же имеется возможность приобрести дешевую арматуру со следами коррозии 4 степени – использовать ее без предварительной очистки и проверки специалистом не рекомендуется.

Что пишется в ГОСТ о ржавчине

В ГОСТ 10922-2012 « Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия », 6 пункт « Приемка » гласит:

Тонкий слой ржавчины на арматуре не является причиной для браковки армирующего каркаса. Так как во время бетонирования эта ржавчина растворяется в щелочной среде бетона.
Отслаивающуюся и пачкающеюся ржавчину на арматуре, следует очистить до приемки каркаса с помощью металлической щётки и ветоши, или промыть сильной струей воды и продуть сжатым воздухом.

Правила хранения арматуры

Чтобы исключить возможность появления ржавчины на стальных прутах, следует их хранить в сухих, закрытых, проветриваемых помещениях, с влажностью не более 70 % . При хранении на улице, следует организовать навес и исключить возможность прямого взаимодействия влаги на арматуру.

Если все же арматура хранится на открытом воздухе, то следует в обязательном порядке выполнять проверку её состояния с периодичность не менее чем 1 раз в месяц. При необходимости проводить очистку, чтобы не допустить появление ржавчины 4 степени.

От качества используемой арматуры для армирования, будет зависеть и качество железобетонной конструкции.

На этом всё, если материал был для вас полезен - ставьте « лайк! », и подписывайтесь на канал , вас ждет ещё много полезных и интересных материалов.

Определение степени коррозии бетона и арматуры

6.2.1. Для оценки характера коррозионного процесса и степени воздействия агрессивных сред различают три основных вида коррозии бетона.

К I виду относятся все процессы коррозии, которые возникают в бетоне при действии жидких сред (водных растворов), способных растворять компоненты цементного камня. Составные части цементного камня растворяются и выносятся из цементного камня.

Ко II виду коррозии относятся процессы, при которых происходят химические взаимодействия - обменные реакции - между цементным камнем и раствором, в том числе обмен катионами. Образующиеся продукты реакции или легкорастворимы и выносятся из структуры в результате диффузии или фильтрационным потоком, или отлагаются в виде аморфной массы, не обладающей вяжущими свойствами и не влияющей на дальнейший разрушительный процесс.

Такой вид коррозии представляют процессы, возникающие при действии на бетон растворов кислот и некоторых солей.

К III виду коррозии относятся все те процессы коррозии бетона, в результате которых продукты реакции накапливаются и кристаллизируются в порах и капиллярах бетона. На определенной стадии развития этих процессов рост кристаллообразований способствует возникновению растущих по величине напряжений и деформаций в ограждающих стенах, а затем и разрушению структуры. К этому виду могут быть отнесены процессы коррозии при действии сульфатов, связанные с накоплением и ростом кристаллов гидросульфоалюминита, гипса и др.

6.2.2. Разрушение бетона в конструкциях при их эксплуатации происходит под воздействием многих химических и физико-механических факторов. К ним относятся неоднородность бетона, повышенные напряжения в материале различного происхождения, приводящие к микроразрывам в материале, попеременное увлажнение и высушивание, периодические замораживания и оттаивания, резкие перепады температур, воздействие солей и кислот, выщелачивание, нарушение контактов между цементным камнем и заполнителями, коррозия стальной арматуры, разрушение заполнителей под воздействием щелочей цемента.

Сложность изучения процессов и факторов, обуславливающих разрушения бетона и железобетона, объясняется тем, что в зависимости от условий эксплуатации и срока службы конструкций одновременно действует очень много факторов, приводящих к изменениям структуры и свойств материалов.

6.3.3. Для большинства конструкций, соприкасающихся с воздухом, карбонизация является характерным процессом, который ослабляет защитные свойства бетона. Карбонизацию бетона может вызвать не только углекислый газ, имеющийся в воздухе,но и другие кислые газы, содержащиеся в промышленной атмосфере. В процессе карбонизации углекислый газ воздуха проникает в поры и капилляры бетона, растворяется в перовой жидкости и реагирует с гидроалюминатом окиси кальция, образуя слаборастворимый карбонат кальция. Карбонизация снижает щелочность содержащейся в бетоне влаги, что способствует снижению так называемого пассивирующего (защитного) действия щелочных сред и коррозии арматуры в бетоне.

6.2.4. Для определения степени коррозионного разрушения бетона (степени карбонизации, состава новообразований, структурных нарушений бетона) используются физико-химические методы.

Исследование химического состава новообразований, возникших в бетоне под действием агрессивной среды, производится с помощью дифференциально-термического и рентгено-структурного методов, выполняемых в лабораторных условиях на образцах, отобранных из эксплуатируемых конструкций [I-34].

Изучение структурных изменений бетона производится с помощью ручной лупы, дающей небольшое увеличение. Такой осмотр позволяет изучить поверхность образца, выявить наличие крупных пор, трещин и других дефектов.

С помощью микроскопического метода можно выявить взаимное расположение и характер сцепления цементного камня и зерен заполнителя; состояние контакта между бетоном и арматурой; форму, размер и количество пор; размер и направление трещин.

6.2.5. Определение глубины карбонизации бетона производят по изменению величины водородного показателя рН.

В случае если бетон сухой, смачивают поверхность скола чистой водой, которой должно быть столько, чтобы на поверхности бетона не образовалась видимая пленка влаги. Избыток воды удаляют чистой фильтровальной бумагой. Влажный и воздушно-сухой бетон увлажнения не требует.

На скол бетона с помощью капельницы или пипетки наносят 0,1 %-ый раствор фенолфталеина в этиловом спирте. При изменении рН от 8,3 до 14 окраска индикатора изменяется от бесцветной до ярко-малиновой. Свежий излом образца бетона в карбонизированной зоне после нанесения на него раствора фенолфталеина имеет серый цвет, а в некарбонизированной зоне приобретает ярко-малиновую окраску.

Примерно через минуту после нанесения индикатора измеряют линейкой с точностью до 0,5 мм расстояние от поверхности образца до границы ярко окрашенной зоны в направлении, нормальном к поверхности. Измеренная величина есть глубина карбонизации бетона. В бетонах с равномерной структурой пор граница ярко окрашенной зоны расположена обычно параллельно наружной поверхности. В бетонах с неравномерной структурой пор граница карбонизации может быть извилистой. В этом случае необходимо измерять максимальную и среднюю глубину карбонизации бетона.

6.2.6. Факторы, влияющие на развитие коррозии бетонных и железобетонных конструкций, делятся на две группы: связанные со свойствами внешней среды - атмосферных и грунтовых вод, производственной среды и т.п., и обусловленные свойствами материалов (цемента, заполнителей, воды и т.п.) конструкций.

Для эксплуатируемых конструкций очень трудно определить, сколько и каких химических элементов осталось в поверхностном слое и способны ли они дальше продолжать свое разрушающее действие. Оценивая опасность коррозии бетонных и железобетонных конструкций, необходимо знать характеристики бетона: его плотность, пористость количество пустот и др. При обследовании технического состояния конструкций эти характеристики должны находиться в центре внимания обследователя.

Процессы коррозии железобетонных конструкций и методы защиты от нее очень сложны и разнообразны. Они рассматриваются в специальной литературе, например в [I-1, I-34] и др.

6.2.7. Разрушение арматуры в бетоне обусловлено потерей защитных свойств бетона и доступом к ней влаги, кислорода воздуха или кислотообразующих газов. Коррозия арматуры в бетоне является электрохимическим процессом. Поскольку арматурная сталь неоднородна по структуре, как и контактирующая с ней среда, создаются все условия для протекания электрохимической коррозии.

Коррозия арматуры в бетоне возникает при уменьшении щелочности окружающего арматуру электролита до рН, равного или меньше 12, при карбонизации или коррозии бетона.

6.2.8. При оценке технического состояния арматуры и закладных деталей, пораженных коррозией, прежде всего необходимо установить вид коррозии и участки поражения. После определения вида коррозии необходимо установить источники воздействия и причины коррозии арматуры (см. разд. 8 «Пособия»).

6.2.9. Толщина продуктов коррозии определяется микрометром или с помощью приборов, которыми замеряют толщину немагнитных противокоррозионных покрытий на стали (например, ИТП-1, МТ-30Н и др.).

Для арматуры периодического профиля следует отмечать остаточную выраженность рифов после зачистки.

В местах, где продукты коррозии стали хорошо сохраняться, можно по их толщине ориентировочно судить о глубине коррозии по соотношению

где d_k - средняя глубина сплошной равномерной коррозии стали;

d_pk - толщина продуктов коррозии.

6.2.10. Выявление состояния арматуры элементов железобетонных конструкций производится путем удаления защитного слоя бетона с обнажением рабочей и монтажной арматуры.

Обнажение арматуры производится в местах наибольшего ее ослабления коррозией, которые выявляются по отслоению защитного слоя бетона и образованию трещин и пятен ржавой окраски, расположенных вдоль стержней арматуры.

Диаметр арматуры измеряется штангенциркулем или микрометром.

В местах, где арматура подвергалась интенсивной коррозии, вызвавшей отпадание защитного слоя, производится тщательная зачистка ее от ржавчины до появления металлического блеска.

6.2.11. Степень коррозии арматуры оценивается по следующим признакам [I-1]: характеру коррозии, цвету, плотности продуктов коррозии, площади пораженной поверхности, площади поперечного сечения арматуры, глубине коррозионных поражений.

При сплошной равномерной коррозии глубину коррозионных поражений определяют измерением толщины слоя ржавчины, при язвенной - измерением глубины отдельных язв. В первом случае острым ножом отделяют пленку ржавчины и толщину ее измеряют штангенциркулем. При этом принимается, что глубина коррозии равна либо половине толщины слоя ржавчины, либо половине разности проектного и действительного диаметров арматуры.

При язвенной коррозии рекомендуется вырезать куски арматуры, ржавчину удалить травлением (погружая арматуру в 10 %-ный раствор соляной кислоты, содержащий 1 % ингибитора-уротропина) с последующей промывкой водой. Затем арматуру необходимо погрузить на 5 мин. в насыщенный раствор нитрата натрия, вынуть и протереть. Глубину язв измеряют индикатором с иглой, укрепленной на штативе (рис. 8.5).

Глубину коррозии определяют по показанию стрелки индикатора как разность показания у края и дна коррозионной язвы.

6.2.12. При выявлении участков конструкций с повышенным коррозионным износом, связанным с местным (сосредоточенным) воздействием агрессивных факторов, рекомендуется в первую очередь обращать внимание на следующие элементы и узлы конструкций:

опорные узлы стропильных и подстропильных ферм, вблизи которых расположены водоприемные воронки внутреннего водостока;

верхние пояса ферм в узлах присоединения к ним аэрационных фонарей, стоек ветробойных щитов;

верхние пояса подстропильных ферм, вдоль которых расположены ендовы кровель;

опорные узлы ферм, находящиеся внутри кирпичных стен;

верхние части колонн, находящиеся внутри кирпичных стен;

низ и базы колонн, расположенные на уровне или ниже уровня пола, в особенности при мокрой уборке в помещении (гидросмыве);

участки колонн многоэтажных зданий, проходящие через перекрытие, в особенности при мокрой уборке пыли в помещении;

участки плит покрытия, расположенные вдоль ендов, у воронок внутреннего водостока, у наружного остекления и торцов фонарей, у торцов здания.

Коррозия арматуры в железобетонных изделиях

Железобетонные конструкции зданий и сооружений, расположенных на территориях промышленных предприятий, находятся в условиях агрессивных сред и подвержены разрушению. Ремонт этих конструкций требует значительных затрат и в дальнейшем эти затраты будут только возрастать. В связи с этим становится очевидным, что во многих случаях экономически оправдано увеличение первоначальных затрат на изготовление конструкции и ее надежную защиту, если это позволяет сократить число и стоимость ремонтов в процессе эксплуатации объектов строительства.

Коррозионное разрушение бетона колонны глубиной до 60 мм с оголением рабочей арматуры, коррозия оголенной арматуры до 70% площади поперечного сечения Разрушение колонны эстакады – полное коррозионное разрушение бетона колонны в верхней части, коррозия оголенной арматуры до 30% Вертикальные трещины по граням колонны вдоль расположения рабочей арматуры, приводящие к разрушению защитного слоя бетона, оголению и коррозии арматуры

При проведении экспертизы промышленной безопасности (особенно технологических эстакад на предприятиях химической промышленности) часто заметно сильное разрушение железобетонных конструкций (колонны, фермы, балки, траверсы) вследствие воздействия агрессивных сред (см. рисунок).

Железобетон широко известен как долговечный материал, в большинстве случаев не нуждающийся в какой-либо защите от воздействий внешней среды. Бетон, представляющий собой искусственный каменный материал, может быть изготовлен достаточно прочным и стойким против агрессивных воздействий, а стальная арматура обычно находится под надежной защитой слоя этого бетона.

Существенный недостаток железобетона – коррозия арматурной стали, которая является одним из наиболее значимых факторов, определяющих фактическое техническое состояние железобетонных конструкций, их надежность и долговечность, поэтому защита арматуры от коррозии особенно актуальна.

Именно коррозия арматуры может значительно сократить срок службы строительных конструкций. Разрушение металла, конечно, не происходит мгновенно. Для того, чтобы замедлить или предотвратить коррозию металла, нужно подумать о том, чтобы в составе бетона не было примесей, агрессивно воздействующих на металл. К сожалению, это задача практически не решаема, так как не представляется возможным проверить все природное сырье, используемое в бетоне как заполнитель (песок, щебень, гравий).

Особенно опасно проявление коррозии арматуры в конструкциях, подвергающихся значительным нагрузкам. При этом неважно, какой марки использовался бетон: при разрушении арматуры строительная конструкция приходит в негодность.

Разумеется, напрашивается вывод: продлить срок службы железобетонной конструкции можно, предусмотрев меры защиты для входящей в состав изделий арматуры от коррозии. Осуществить это не так просто, как кажется, прежде всего потому, что коррозия появляется еще во время заливки бетона в форму изделия (влажность плюс тепло) процесс коррозии не прекращается.

Коррозия арматуры вызвана, как правило, воздействием на железобетон атмосферно-химических факторов, обусловленных как агрессивными компонентами атмосферы (сульфаты, карбонаты, хлориды), так и частыми циклами мороз–оттепель.

Основой защитного действия цементных бетонов на арматурную сталь является щелочной характер влаги в капиллярно-пористом теле бетона, способствующий сохранению химически пассивного состояния поверхности стали. Таким образом, при высокой плотности бетона, надлежащей толщине защитного слоя и отсутствии его повреждений (трещины, сколы, каверны и пр.) арматура в бетоне сохраняется в химически пассивном состоянии долгие годы и десятилетия. К тому же бетон находится в постоянном взаимодействии со средой, которая может либо способствовать его упрочнению и уплотнению, либо разрушать его структуру и снижать прочность, либо уменьшать его способность защищать арматуру. Повышение прочностных характеристик бетона происходит при воздействии на него кислых газов и жидкостей, например углекислого газа, содержание которого в атмосфере промышленных предприятий превышает 0,03%, или теплого влажного воздуха, упрочняющего цементный бетон. Снижение способности бетона препятствовать коррозии арматуры может быть спровоцировано несколькими процессами, результатом которых является невозможность бетона поддерживать пассивное состояние стали вследствие понижения степени щелочности межфазной жидкости или проникания в нее ионов – стимуляторов коррозии. Как правило, это происходит при воздействии сред, содержащих хлориды.

Коррозия носит преимущественно электрохимический характер и протекает на границе металл – раствор электролита. Сталь не будет подвержена коррозии, если электролит при контакте с ее поверхностью имеет достаточно высокий рН, чтобы пассивировать поверхность стали. Когда щелочные свойства на поверхности стали опускаются ниже рН = 8, сталь станет депассивированной, может начаться коррозия. Раствор портландцемента обычно имеет рН = 12,2…12,5, и при изолировании их от воздействия внешней среды это состояние может сохраняться длительное время, поддерживая стальную поверхность в пассивном состоянии.

Одним из основных факторов, способствующих коррозии арматуры, является нейтрализация высокощелочной среды бетона за счет обменной реакции гидроксида кальция в бетоне с кислыми газами в воздухе (в основном СО2). Этот процесс называется карбонизацией бетона:

Сa(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.

Процесс карбонизации начинается с поверхности бетонной конструкции с момента ее изготовления и движется вглубь по мере проникновения углекислого газа внутрь бетона. Скорость карбонизации зависит от многих факторов: плотности бетона, температуры и влажности окружающей среды и самой конструкции и др. Достигая арматуры, карбонизация переводит сталь в активное состояние, а поступающие в бетон кислород (окислитель) и влага (электролит) обеспечивают процесс коррозии, проходящий по электрохимическому принципу.

Вторым механизмом коррозионного разрушения арматуры является локальная депассивация арматурной стали при воздействии ионов хлора (Cl–). Ионы хлора – сильнейшие стимуляторы коррозии стали, являющиеся основной причиной возникновения точечной коррозии стержней арматуры. Ионы хлора могут также изначально находиться в бетоне при использовании загрязненных материалов при приготовлении бетонной смеси.

Хлориды оказывают коррозионное воздействие на арматуру вследствие удаления пассивного слоя оксида железа, что вызывает дальнейшее окисление.

Разрушающее действие на бетон и арматуру вызывает и хлорид кальция, вступающий в реакцию с гидратом кальция, присутствующим в бетоне. Результатом реакции является образование оксихлорида гидрата кальция. Разрушающим воздействием на бетон заключается в увеличении объема продукта реакции:

СaСl2 + Сa(OH)2 + H2O → CaO×СaСl2× ×2H2O.

Третьей главной угрозой является растрескивание бетона, происходящее в процессе эксплуатации.

Оно не обязательно является критическим для дальнейшей эксплуатации и долговечности бетона. Величина трещины – вот важный фактор для возникновения коррозии. Микротрещины или незначительные мелкие трещины не рассматриваются как повреждающие бетон, поскольку они зачастую исчезают через какоето время (засоряются). Трещины, которые были идентифицированы как представляющие максимальную опасность коррозии для арматуры, – это параллельные боковые трещины, особенно идущие вдоль рабочей арматуры. В условиях, где растрескивание бетона более допустимых пределов происходит вследствие его чрезмерной усадки, существует угроза долговечности бетона. В этом случае должен быть осуществлен ремонт трещин после полной обработки бетона материалами проникающей гидроизоляции типа «Панетрон».

Еще одним фактором, оказывающим разрушающее действие на бетон и арматуру, являются циклы мороз–оттепель. Вода является катализатором для всех агрессивных компонентов и в описанных выше химических реакций. Влага может стать причиной серьезных повреждений, проникая сквозь поры бетона.

Увеличение объема воды при переходе в лед (на

9%), различие в коэффициентах линейного расширения продуктов гидратации цемента, клинкерных зерен и зерен мелкого и крупного заполнителя создают предпосылки для появления внутренних напряжений в бетоне при замораживании и оттаивании. Возникающее давление приводит к образованию трещин и разрушению бетона.

В своих рекомендациях по ремонту и восстановлению железобетонных конструкций мы особенно отмечаем коррозионное разрушение арматуры в железобетонных конструкциях вследствие того, что оно может привести к полному разрушению конструкции.

В настоящее время существует ряд способов защитить арматуру в бетоне при ремонте железобетонных конструкций:

введение в ремонтный состав бетонной смеси полимерных добавок, которые благодаря своим свойствам позволяют без потери прочности создать для арматуры дополнительную защиту;
замена участков (удаление) с карбонизированным бетоном (рН < 10) нормальным бетоном (рН = 11…13). Недостатком этого метода является неоднородность электрохимических свойств ремонтного участка и ненарушенного бетона;
обработка поверхности конструкций сеалантами и полимерцементными композитами, которые образуют в порах и трещинах плотную кристаллическую структуру, не пропускающую воду, но позволяющую бетону «дышать»;
обработка поверхности железобетонной конструкции ингибитором коррозии, который наносят на поверхность бетона; через 10…20 дней на поверхности арматуры образуется защитная пленка;
обработка поверхности арматуры преобразователями ржавчины;
обработка арматуры защитным покрытием (гальванизация, покрытие эпоксидным порошком, промышленные окрасочные покрытия, обеспечивающие адгезивную прочность).

Для предупреждения коррозии арматуры и увеличения долговечности железобетонных конструкций необходимо тщательно следить за развитием существующих трещин и выявлять вновь образовавшиеся с определением причин их образования и развития, раковинами и крупными порами в железобетонных конструкциях, а также своевременно и в достаточном объеме реализовывать мероприятия по восстановлению (устройству) защиты железобетонных конструкций от воздействия агрессивных сред.

Электрокоррозия железобетонных изделий

Что такое электрокоррозия железобетона

Электрокоррозия железобетона – это деформация, разрушение и другие глубинные изменения в структуре материала, вызванные электроосмотическими и электрохимическими процессами, возникающими в результате воздействия переменного или постоянного тока. Эти процессы могут негативно сказываться как на самом бетоне, так и на стальных закладных деталях.

Следует отметить, что к этому не относится электрохимическая коррозия бетона, вызванная погружением стальной арматуры в бетонную смесь, по сути являющейся раствором электролита.

Причины электрокоррозии

Обычно электрокоррозия является результатом воздействия блуждающих токов. Их источниками может быть всевозможное электрическое оборудование:

Электрифицированные железные дороги
Трамвайные линии
Токонесущие части агрегатов
Линии электропередач

В строительстве таких сооружений часто применяются железобетонные изделия, и факт в том, что их невозможно заменить каким-нибудь альтернативным материалом. К числу изделий, потенциально подверженных электрокоррозии можно причислить шпалы, стойки опор ЛЭП, кабельные лотки, опорно-анерные плиты, ригели и другие ЖБИ для энергетического строительства (полный список можно посмотреть здесь).

Как защитить железобетонные конструкции от электрокоррозии

Мероприятия по защите железобетонных изделий от различных типов коррозии описаны в ГОСТ 31384-2008. В том числе документ содержит информацию о защите ЖБИ от электрокоррозии. Защита должна быть предусмотрена в следующих случаях:

В зданиях пунктов электролиза
В сооружениях для рельсового транспорта на постоянном токе
В подземных конструкциях (трубопровод, фундамент, коллектор, лотковый канал), расположенных вблизи постороннего источника тока
В любых сооружениях, где железобетонные изделия используются в качестве заземляющих устройств

Способы защиты

Выделяют три основных вида защиты железобетонных изделий от электрокоррозии:

Ограничение утечки тока (применяется относительно источников блуждающего тока)
Пассивная защита (применяется в отношении железобетонных конструкций)
Активная защита (применяется в отношении железобетонных конструкций, если применение пассивной защиты невозможно или малоэффективно)

К пассивным методам защиты относятся такие действия, как применение бетона с высокой водонепроницаемостью (не ниже W6), отказ от понижающих электросопротивление добавок, увеличение защитного слоя бетона от поверхности изделия до арматуры, недопущение добавления в состав бетона хлористых солей, ужесточение требований к раскрытию трещин (для предварительно напряженных конструкций они должны быть не шире 0,1 мм, для обычных – не шире 0,2 мм).

Активная защита заключается в основном в применении протекторной и катодной защиты. Помимо прочего практикуется устройство электроизоляционных швов, деталей. При использовании ЖБИ в качестве заземляющих устройств предусматривается сварка арматуры для создания непрерывной электрической цепи. При наличии достаточных оснований применение железобетонных изделий может не допускаться вовсе, или может рекомендоваться использование стеклопластиковой, базальтопластиковой или другой неметаллической арматуры вместо стальной.

Коррозия армирующего каркаса в железобетоне

Для повышения прочности конструкций из бетона перед заливкой смеси в опалубку внутри устраивается каркас из стальных прутков. В результате бетонный элемент приобретает большую устойчивость к нагрузкам. Коррозия стальной арматуры внутри бетона уменьшает прочность всей конструкции.

Во избежание коррозии стальной арматуры внутри бетона необходимо:

1. Использовать бетон с нужным компонентным составом. В раствор могут добавляться ингибиторы коррозии металла, необходимо минимизировать содержание хлоридов и роданидов. Не рекомендуется, чтобы количество хлористого калия составляло более 2% от массы вяжущего вещества.

2. Пассивирование стальных стержней перед свариванием. Пассивирующие вещества могут быть частью состава самого бетона, в качестве такого компонента применяют нитрит натрия. Его количество – до 2% от общего состав вяжущего вещества.

3. Увеличение плотности бетона. Чем меньшей будет водопроницаемость бетона (она уменьшается в плотных составах), тем меньше негативное воздействие воды на стальную арматуру, а также меньше вероятность попадания агрессивных газов к стержням.

4. Соблюдение правил размещения стержней внутри опалубки. Расстояние от стальной арматуры до поверхности бетона должно быть таким, как указано в проекте. Это дает возможность сформировать нужный защитный слой бетона.

Вам нужен товарный бетон и арматура? Приобретайте их на сайте сети бетонных заводов Betonbase .

Можно ли бетонировать ржавую арматуру и как это отразится на конструкции дома

Арматура есть не просит и ей можно запастись задолго до начала стройки. Но любому металлу свойственно ржаветь, особенно когда он хранится под открытым небом. И здесь у многих возникает вопрос: «А можно ли использовать ржавую арматуру для фундамента и как это отразится на прочности дома?» Можно или нет — читайте далее.

Уловки маркетологов

Если вы начнёте искать ответ на этот вопрос в интернете, то обязательно наткнётесь на «экспертные» сайты продавцов преобразователей ржавчины. Они вам намекнут, что ржавое — это плохо и расскажут, как до блеска очистить арматуру чудо-средствами. Это уловки маркетологов, слишком верить в них не нужно.

Ржавчина + цемент = эффект клея

Портландцемент содержит от двух до четырёх процентов окислов железа. Высокомарочные цементы, изготовленные на основе доменных шлаков, включают в свой состав до десяти процентов этих окислов. О чём это говорит?

Ржавчина реагирует с окислами железа во время затворения цемента в бетон. Это обеспечивает эффект приклеивания арматуры к бетону по всей своей поверхности.

И также налёт ржавчины говорит об отсутствии на металле заводской технологической смазки, которая как раз и снижает адгезию прута с бетоном. Арматуру ржавую, но в меру можно не бояться!

Категории ржавления арматуры

Но эту меру нужно как-то определить. Для этого заведующий лабораторией арматуры НИИЖБ, доктор технических наук, профессор С.А. Мадатян разработал документ, в котором классифицировал и описал виды ржавчины. Всего их четыре.

Коррозия сталей в бетоне

Коррозии стали в бетоне представляет собой электрохимическое явление коррозии из арматурных стержней , используемых в бетоне для строительства инфраструктуры. Эта коррозия часто считается основным явлением преждевременной деградации конструкций и требует очень высоких затрат как с точки зрения мониторинга инфраструктуры, так и с точки зрения обслуживания.

Резюме

Состав железобетонных конструкций

Железобетонные является композитный материал , состоящий из бетона (смесь цемента , из гранул , из воды и добавок ) и бар стали ( арматуры ). Эта комбинация позволяет сочетать хорошую прочность бетона на сжатие с хорошей прочностью на растяжение стали. Кроме того, щелочной pH бетона вызывает образование пассивирующего слоя толщиной в несколько нанометров на поверхности стали, что значительно снижает скорость коррозии железа; тогда железо находится в области пассивации.

Железобетон - очень неоднородный материал, как по бетону (пористость, состав и распределение фаз, наличие шайб для стержней и т. Д.), Так и по стали (микроструктура, предварительная коррозия, места сварки). Эта неоднородность также обнаруживается на границе раздела сталь / бетон, которая является центральным местом реакции коррозии. Было показано, что под горизонтальными стержнями образуется большая пористая зона из-за вытекания из бетона.

Механизм коррозии

Электрохимический принцип

Коррозия - это электрохимическая реакция, включающая окисление железа до ионов двухвалентного железа Fe 2+ (анодная реакция) и, как правило, восстановление кислорода до воды (катодная реакция). Для протекания этой реакции необходимы как электрический контакт (электронный обмен), так и электролитический контакт (ионный обмен) между анодной и катодной областями. Таким образом, содержание воды на стержне играет важную роль в скорости коррозии.

Хотя железо находится в области пассивирования в прочном бетоне, некоторые составы могут изменить целостность этого пассивирующего слоя. Обычно считается, что за это ускорение скорости коррозии структур ответственны два явления: карбонизация и ионы хлора.

Механизм явления коррозии в бетоне обычно делится на две стадии: стадия инициирования, которая соответствует проникновению агрессивных агентов через бетон в арматуру, и стадия распространения, которая соответствует ускорению коррозии и, следовательно, уровень износа конструкций. На этом втором этапе скорость коррозии непостоянна, а изменяется в зависимости от параметров окружающей среды, в частности, от содержания воды и температуры.

Карбонизация

Основная статья: Механизм карбонизации .

Карбонизации бетона является естественным явлением деградации бетона в контакте с диоксидом углерода в атмосфере. Помимо изменения фаз, присутствующих в бетоне, карбонизация вызывает снижение pH. Таким образом, когда фронт карбонизации достигает стержня, пассивирующий слой перестает быть стабильным, и тогда железо оказывается в области коррозии. Принято считать, что карбонизация приводит к равномерной депассивации стержня и, следовательно, к равномерной коррозии (или микроячейке). Однако из-за неоднородности бетона фронт карбонизации редко бывает идеально однородным. Кроме того, наличие большого количества арматурных стержней в реальных конструкциях говорит о том, что коррозия является локализованной (или макроячейкой). Следовательно, эти два процесса необходимо принимать во внимание для объяснения механизма коррозии.

Изменение скорости коррозии арматуры в карбонизированном бетоне в атмосфере зависит в основном от содержания воды и пористости на границе раздела сталь / бетон.

Хлориды

Хотя хлорид-ионы могут возникать в результате загрязнения агрегатов или воды для смешивания, они обычно возникают в результате использования антиобледенительных солей или морской среды. Они проникают сквозь бетон за счет капиллярного всасывания, диффузии и проникновения. Скорость проникновения зависит от многих параметров, таких как содержание воды и температура, но также от распределения и взаимосвязи пор или даже от явлений физической и химической адсорбции с определенными фазами цемента. Как только ионы хлора достигают стержня, они постепенно нарушают целостность пассивирующего слоя стали. Однако точный механизм депассивации все еще не ясен. Принято считать, что для наблюдения за этой депассивацией требуется минимальный порог хлоридов, хотя его значение точно не определено. Кроме того, депассивация не происходит мгновенно и включает последовательные процессы депассивации / репассивации до тех пор, пока не будет наблюдаться локальная депассивация стали.

Затем хлоридная коррозия приводит к локальной коррозии, известной как точечная коррозия, хотя глубина язвенной коррозии обычно меньше, чем при водной коррозии. Скорость коррозии в системах этого типа, как правило, очень высока, что приводит к резкому уменьшению поперечного сечения стали и, следовательно, характеристик последней.

Влияние коррозии на долговечность

Коррозия железа влияет на долговечность конструкций из-за объемного расширения продуктов коррозии, которые занимают больше места, чем исходное железо. Обычно коэффициент расширения варьируется от 2 до 4 в зависимости от природы продуктов коррозии, состоящих из смеси оксидов и оксигидроксидов железа. В частности, природа продуктов коррозии может варьироваться в зависимости от механизма депассивации (карбонизация или хлориды) и содержания кислорода.

Это увеличение объема может быть причиной растрескивания. Этот механизм обычно делится на несколько стадий: стадия распространения продуктов коррозии и закупорки пор, стадия создания напряжения и стадия растрескивания. Это растрескивание может привести к ускорению скорости коррозии во влажных условиях, а затем к разрыву бетона, что приведет к резкому снижению характеристик конструкции.

Неразрушающий контроль коррозии

Степень коррозии арматуры существующих конструкций определяется методами неразрушающего контроля , позволяющими сохранить состояние целостности конструкций.

Электромагнитные методы

Этот раздел пустой, недостаточно подробный или неполный. Ваша помощь приветствуется! Как сделать ?

Электрические методы

Наиболее широко используемый электрохимический метод - это измерение электрохимического потенциала якоря. Этот потенциал измеряется путем подключения стержня и электрода сравнения, размещенного на поверхности бетона, к вольтметру. Измеряя электрохимический потенциал в разных местах конструкции, можно установить профиль потенциала. Анализ абсолютного значения этого потенциала, и особенно анализ наблюдаемого градиента потенциала, затем позволяет получить указание на состояние коррозии стержня. Однако этот метод имеет несколько ограничений, главное из которых состоит в том, что значение электрохимического потенциала не связано напрямую со скоростью коррозии и зависит от многих параметров, таких как температура, содержание воды и кислорода или глубина залегания воды. бар. Таким образом, это измерение позволяет только определить вероятность коррозии в исследуемой области.

Второй используемый метод - это определение удельного сопротивления бетона, которое указывает на способность бетона сопротивляться прохождению электрического тока. В инфраструктуре это обычно измеряется с помощью устройства с четырьмя электродами, расположенными в конфигурации Веннера на бетонной поверхности. Несколько исследований показали хорошую корреляцию между удельным сопротивлением и скоростью коррозии. Однако эта корреляция является косвенной и отражает зависимость удельного сопротивления и скорости коррозии от содержания воды. Кроме того, абсолютное значение удельного сопротивления сильно зависит от типа используемого цемента, что затрудняет определение единственной корреляции. Кроме того, на измерение удельного сопротивления бетона в значительной степени влияет наличие арматуры, которую необходимо учитывать. Таким образом, трудно предсказать явление коррозии только путем измерения удельного сопротивления. Этот параметр все равно остается интересным, потому что он позволяет эффективно определять долговечность бетона с точки зрения содержания воды и коэффициента диффузии ионов. Совсем недавно, чтобы учесть неоднородность бетона, были разработаны многоэлектродные методы для выполнения томографии электрического сопротивления с целью получения более пространственной информации в материале.

Наконец, последние методы основаны на измерении сопротивления поляризации. Эти методы основаны на трехэлектродном устройстве, в котором якорь служит рабочим электродом, в то время как электрод сравнения используется для измерения разности потенциалов, а противоэлектрод служит для замыкания электрической цепи. Первый метод - это метод линейного поляризационного сопротивления, который включает применение слабой поляризации, близкой к потенциалу коррозии, и измерение результирующего тока. Второй метод - это гальваностатический импульс, который включает подачу постоянного тока низкой интенсивности и измерение результирующего потенциала. Третий метод - это спектроскопия электрохимического импеданса, которая включает приложение переменного тока или потенциала на разных частотах и измерение результирующего потенциала или тока. Основное преимущество этих методов состоит в том, что они позволяют получить параметр, который можно количественно связать со скоростью коррозии соотношением Штерна и Гири. Многочисленные исследования показали хорошую корреляцию между электрическими измерениями и гравиметрическими измерениями в лаборатории. Однако важно отметить, что это соотношение было разработано для равномерной коррозии, чего нельзя сказать о коррозии в бетоне, особенно в реальных объектах инфраструктуры. Следовательно, необходимы новые теории для определения отношения, которое учитывает этот локализованный аспект.

Однако эти последние методы по-прежнему мало используются на практике, потому что они требуют специального оборудования и навыков, а также потому, что они требуют соединения с арматурой, что часто требует локального разрушения бетона. Затем разрабатываются четырехэлектродные методы измерения, аналогичные измерению удельного сопротивления бетона, для определения скорости коррозии без необходимости соединения с арматурой. Также показано, что эти методы подходят для учета локализованного аспекта коррозии в цементных материалах.

Профилактические меры

Было разработано несколько методов ограничения коррозии арматуры с целью увеличения срока службы конструкций.

Катодная защита

Катодная защита для защиты металла от коррозии. Как и в случае атмосферной или водной коррозии, существует гальваническая катодная защита, которая заключается в использовании менее благородного металла, чем сталь, для формирования батареи, которая будет защищать сталь (расходный анод, обычно сделанный из сплава цинка , магния и / или алюминия ). , и защиту наложенного тока, которая состоит из подключения якоря к генератору тока и подачи на него тока.

Замедлитель коррозии

Этот раздел пустой, недостаточно подробный или неполный. Ваша помощь приветствуется! Как сделать ?

Ингибитор коррозии представляет собой продукт , предназначенный для уменьшения воздействия стало , чтобы ограничить его коррозию.

Читайте также: