Определение карбонизации бетона с помощью раствора фенолфталеина

Обновлено: 17.05.2024

Карбонизация бетона и ее опасность

Карбонизация бетона - процесс взаимодействия цементного камня с углекислым газом, приводящий к снижению щелочности жидкой фазы бетона. Будучи достаточно пористым, бетон хорошо впитывает углекислый газ, кислород и влагу, присутствующие в атмосфере. Способность бетона впитывать не влияет на прочность самой бетонной структуры, но оказывает пагубное воздействие на арматуру, которая при повреждении бетона попадает в кислотную среду и начинает корродировать.
Известь, образующаяся при гидратации цемента, создает в бетоне щелочную среду, с высоким показателем pH (около 12). Стальная арматура выпускается химически пассивной и защищенной от щелочей нереактивной пленкой (пассивационным слоем) оксидированного железа, что в некоторой степени защищает арматуру от окисления. Образующаяся в процессе проникания углекислого газа известь, нейтрализуется путем образования карбоната кальция, который снижает показатель pH и. как следствие, приводит к коррозии стальной арматуры. Ржавчина, формирующаяся при окислении арматуры, увеличивает ее объем, повышает внутреннее напряжение и приводит к отслоению бетона и оголению арматуры. Оголенная арматура разрушается еще стремительнее. что приводит к быстрому снижению несущей способности железобетонных конструкций.
При воздействии внешних факторов щелочность жидкой фазы бетона изменяется. состояние арматурных сталей изменяется с пассивного на активное. При контакте арматурных стержней с влажным воздухом и агрессивными средами, арматурные стали начинаются ржаветь из-за протекания реакции между кислыми газами (SO2, H2S, CO2, HCl, NOх) и гидроксидом кальция в бетоне. Через поры и трещины в бетоне кислые газы постепенно проникают во внутренний объем бетона, приводя к возникновению реакции нейтрализации с раствором гидроксида кальция, что. в свою очередь, значительно снижает концентрацию гидроксида кальция в порах бетона; этот процесс называется нейтрализацией бетона. Воздействие нейтрализации на процесс коррозии арматурных сталей не только оказывает роль активатора, но и зависит от характеристики и видов образующихся солей.
Важным фактором является относительная влажность воздуха. Карбонизация замедляется вплоть до полного прекращения в среде, насыщенной влагой, особенно если поры материала также заполнены водой. Реакция с углекислым газом проходит очень медленно, поскольку известно, что вода растворяет лишь собственный объем углекислого газа в данных атмосферных условиях. Влажный бетон практически непроницаем для CO2. Процесс в значительной степени замедляется и в очень сухой среде: сухой углекислый газ практически не реагирует с Ca(OH)2, так как вода играет роль катализатора. Двуокись углерода в воздухе относится к кислым газам; вступая в реакцию с гидроксидом кальция, приводит к снижению щелочности бетона и, как следствие, его растрескиванию. Этот процесс называется карбонизацией бетона и описывается следующим химическим уравнением:

На первоначальном этапе карбонизации бетона образующийся карбонат кальция герметизирует поры, что может приводить к уменьшению проницаемости слоя карбонизации и увеличению прочности. Однако, в случае продолжения карбонизации происходит образование слаборастворимого бикарбоната кальция. В этот момент значение pH насыщенного раствора равно 9. что гораздо меньше 11.5. являющегося необходимым для удерживания пассивного состояния арматурных сталей. Карбонизация приводит к снижению щелочности бетона, увеличению количества водородных ионов в порах и ослаблению защиты арматуры. Перемещение процесса карбонизации в защитный слой приводит к ржавлению арматуры: набухание бетона вследствие воздействия воды и других агрессивных сред (до 2,5 раз) приводит к образованию трещин и, как следствие, ускоренной коррозии арматурных сталей, снижению прочности бетона и несущей способности конструкций.
Измерение глубины карбонизации бетона на строительной площадке производится достаточно простым способом. На поверхности бетонных конструкций бурится отверстие с диаметром около 15 мм; глубина отверстия должна быть больше, чем предполагаемая глубина карбонизации. Затем полученное отверстие очищают без применения воды, и на край отверстия капают 1% спиртовой раствор фенолфталеина; глубину зоны карбонизации от поверхности конструкции измеряют штангенциркулем.

Карбонизация бетона: влияние на долговечность конструкции

Прочностные характеристики бетона позволяют использовать его при строительстве несущих конструкций, которые подвержены высоким нагрузкам. Он прочен, долговечен и устойчив к перепадам температур, но, несмотря на это, бетон имеет один важный недостаток — карбонизацию.

Что такое карбонизация бетона

Это одна из самых распространенных причин разрушения бетонных и железобетонных сооружений. Этот процесс приводит к деформации поверхности и создает условия для возникновения коррозии металлической арматуры, используемой при строительстве.

Карбонизация — это процесс нейтрализации бетона под воздействием углекислого газа и влаги, поглощенных из окружающей среды. В течение этого процесса происходит постепенное изменение изначальных свойств материала — понижение щелочного баланса и образование карбоната кальция.

Общие сведения

Бетон — пористый материал, из-за чего он с легкостью впитываетСО2, который при взаимодействии с цементным камнем и клинкерными добавками, снижает щелочность жидкой фазы материала, что приводит к негативным последствиям.

Конструкции, имеющие в основании металлическую арматуру,в ходе карбонизации начинают корродировать, в результате чего появляется ржавчина, которая в свою очередь, приводит к нарушению целостности сооружения и снижению несущей способности.

Химические процессы

Процесс карбонизации начинается с момента изготовления материала и длится в течение всей эксплуатации. Происходит он следующим образом — в бетоне при контакте с воздушной средой, а именно кислотообразующими газами (углекислый газ), происходит сложная химическая реакция по превращению гидроксида кальция в карбонат кальция.

Углекислый газ проникает в поры бетонного основания и при воздействии влаги нейтрализует щелочную среду. В процессе реакции показатели рН снижаются с 12-12,5 до 9, в результате чего защитные свойства материала ослабляются, и появляется комфортная среда для развития коррозии.

Основные этапы образования ржавчины:

Диффузия СO2 через поры бетона.
Реакция и растворение СO2 в щелочной поровой жидкости.
Нейтрализация Ca(OH)2 полученной кислотой.

Насколько активным будет процесс карбонизации зависит от качества бетона и характеристик окружающей среды. Особое значение имеют следующие показатели:

Влажность воздуха.
Концентрация углекислого газа.
Пористость и проницаемость бетона.
Давление.
Температура окружающего пространства.

В результате реакции остаются продукты гидратного образования с побочными веществами — глинозем, гидратированный кремнезем, оксид железа.

Даже малый процент углекислого газа в воздухе запускает реакцию нейтрализации бетона.

Интенсивность течения

Скорость течения процесса напрямую зависит от показателей влажности воздуха:

В пределах 25% и около 100% — минимальная скорость;
от 50% до 60% — максимальные значения.

Недостаток влаги или ее избыток практически нейтрализуют процесс карбонизации. При минимальных значениях влаги не достаточно для начала запуска реакции, а при максимальных — снижается способность диффузной проницаемости.

Глубина карбонизации бетона

При проведении оценки надежности бетонной конструкции проводится определение глубины карбонизации. Подданным определением понимается расстояние от поверхности конструкции до границы перехода рН с кислого на щелочной.

При нормальных условиях коррозия может продвигаться вглубь на4-5 мм ежегодно или оставаться в пассивном состоянии. При наличии разрушенных участков или оголенной арматуры процесс ускоряется и может достигать 20 — 30 мм в год.

Как определить степень карбонизации бетона

Степень и глубина может определяться разными методами, например:

Рентгенодифрактометрией.
Инфракрасной спектроскопией.
Микроскопией.
Дифференциально-термическим анализом.
Химическим анализом.
Электрохимическим методом.
Определение с помощью индикаторов.

Чаще всего применяют тесты индикаторного типа в сочетании с карбометрическими физико-химическими способами.

Для выявления поврежденного участка вычисляется степень перехода бетона в форму карбоната, а для определения глубины процесса проводятся обследования объекта, в ходе которых используют колориметрический метод — нанесение 0,1% спиртового раствора фенолфталеина.

Средства для оценки

Лабораторные исследования по измерению степени карбонизации проводят в несколько этапов:

Образцы бетона покрывают изолирующими материалами, например, эпоксидной или акриловой смолой, затем помещают в эксикаторы под раствор хлорида натрия.
Спустя два дня образцы вынимают и измеряют диаметр, результаты заносятся в специальный журнал, где отмечают площадь каждого образца.
Далее образцы раскалывают и проводят оценку глубины проникновения раствора, именно она показывает способность конкретного материала подвергаться карбонизации.

Применение фенолфталеина

Раствор фенолфталеина используется в качестве индикаторного теста для выявления поврежденных участков и глубины проникновения коррозии.

Поверхность смачивается бесцветным 0,1% раствором фенолфталеина и по изменению его оттенка измеряется степень проникновения. Пробы снимаются только на свежем сколе.

При наличии щелочной среды (рН>8,3) бесцветный раствор меняет цвет на малиновый,в кислотной среде (рН).

Сталкивались ли вы с проблемой карбонизации бетона?

Способы восстановления бетона

Есть два основных способа защиты и восстановления бетонной поверхности — это снижение способности бетона к окислению и влагопоглощению и укрепление конструкции путем физико-химической обработки.

Замедлить процесс можно при применении специальных защитных покрытий, которые имеют хорошие показатели водопроницаемости и отличаются высокими коэффициентами сопротивления к диффузии углекислого газа — полиуретановые, акриловые и эпоксидные смолы, силиконы, силоксаны и т.п.

Для замедления процесса используется подщелачивание бетона, выполняется оно двумя способами:

Электрохимическое воздействие при помощи проводников с катодами. Позволяет восстановить щелочной баланс материала и обеспечить пассивное состояние металлической арматуры.
Восстановление щелочности в процессе ионной диффузии. На бетонное основание наносится высокощелочной раствор, который стимулирует оптимальный химический баланс для поддержания прочности материала.

Эти методы замедления процесса карбонизации являются профилактическими. В качестве же капитальной меры производится полное удаление и замена дефектной части — поврежденные слои снимаются, тщательно зачищаются, затем поверхность обрабатывается изолирующим покрытием.

Прогнозирование карбонизации

Для предупреждения возникновения разрушения будущей постройки проводится комплексное обследование конструкции.

Первоначальное прогнозирование происходит на этапе проектирования.

Прогнозирование опирается на следующие данные:

Условия внешней среды — температура, влажность, давление, концентрация кислотных газов.
Изначальные свойства материала— показатели прочности, влагостойкости и паропроницаемости.
Степень гидратации цемента.
Динамика изменений свойств материала— измеряется в ходе эксплуатации.

На основе полученных данных проводится обследование конструкции и последующее прогнозирование, которое позволяет определить текущее состояние бетона и его антикоррозийные свойства.

Преимущества карбонизации

Процесс приводит к изменению изначальных свойств бетона, и несмотря на то, что он создает условия для коррозии арматурных конструкций, у него есть несколько преимуществ:

Повышение плотности бетона за счет образования карбоната кальция.
Увеличение водостойкости и газонепроницаемости за счет снижения объема пор.
Повышение прочности материала на 20 — 50%(в зависимости от марки бетона).

Карбонизация не влияет на прочность и долговечность бетонных сооружений, она оказывает пагубное влияние только на арматуру.

Карбонизация — частая причина разрушения построек из бетона, она снижает технические свойства материала, приводит к деформации поверхности, а самое главное — создает условия для возникновения коррозии стальных элементов конструкции.

Важно проводить прогнозирование и своевременную диагностику поверхности, чтобы в случае возникновения опасности принять меры по укреплению сооружения и замедлению процесса окисления бетона.

Карбонизация бетона - что это такое?

Бетон является одним из самых распространенных материалов, используемых в строительстве. Благодаря технико-физическим характеристикам его можно применять в сооружении ответственных несущих конструкций с достаточными эксплуатационными свойствами. Но и бетон не лишен слабых мест, среди которых негативные процессы карбонизации. Что это такое? Бетон, находящийся в естественной воздушной среде с углекислым газом (CO2), неизбежно контактирует с химическими кислотными элементами. Возникающие на этом фоне реакции могут отрицательно отразиться на структуре конструкции, что обуславливает потребность в контроле уровня нейтрализации материала.

Общие сведения о карбонизации

Резкое снижение надежности бетонных конструкций может быть связано с разными факторами, большинство из которых связано с неблагожелательными окружающими условиями. Карбонизация является одной из ключевых причин, по которым происходит не только разрушение внешних защитных слоев бетонных конструкций, но и глубинные процессы деформации. К наиболее опасным последствиям можно отнести растрескивание и отслоения, а также создание условий для развития коррозии. Последнее касается железобетонных конструкций, имеющих в структуре не стеклопластиковую, а традиционную стальную арматуру.

В зависимости от характеристик воздушной среды процессы разрушения могут проявляться уже в первые месяцы эксплуатации. Поэтому так важно своевременное принятие мер по защите конструкций. Данную сферу исследования регулирует ГОСТ. Карбонизации бетона уделено внимание в документе 31384-2008, посвященном защите строительных конструкций от коррозии. В частности, приводится описание двух связанных между собой характеристик – долговечности и допустимой глубине повреждения конструкции. При этом существуют проблемы диагностики, обусловленные трудностями точного прогнозирования параметров агрессивной среды. Сложности возникают при анализе температурно-влажностного режима и степени концентрации CO2.

Химические процессы карбонизации

Эксплуатация бетонных и железобетонных конструкций в воздушной среде сопровождается влиянием кислых газов на материал. Так как углекислый газ обычно имеет более высокую концентрацию по сравнению с другими соединениями, его влияние особенно выражено. Итак, что называют карбонизацией бетона? Это процесс нейтрализации пористого материала, при котором происходит поглощение углекислого газа, кислорода и влаги, которая содержится в воздухе. Насколько активным будет процесс карбонизации, зависит и от самого бетона, и от характеристик агрессивной среды. Ключевое значение имеет концентрация CO2, которая варьируется в среднем от 500 до 6000 мг/м3. Конструкции с наличием металлической арматуры в ходе карбонизации и на фоне плотного контакта с кислотной средой начинают корродировать, в результате чего прогрессирует и ржавчина.

В чистом виде бетон также подвергается негативным процессам карбонизации. Углекислый газ взаимодействует с клинкерными минералами и цементным камнем. Даже небольшой процент содержания CO2 в воздухе запускает реакции нейтрализации бетона. Карбонизация, происходящая в процессе взаимодействия кислоты с гидрооксидом кальция, зависит от влажности воздуха, пористости и проницаемости материала, давления и температуры. В конечном итоге подобные процессы оставляют продукты гидратного новообразования с широким спектром побочных веществ в виде глинозема, гидратированного кремнезема и оксида железа, если речь идет о металлоконструкциях.

Интенсивность течения карбонизации

Наибольшие показатели скорости карбонизации регистрируются при коэффициенте влажности воздушной среды на уровне 50-60%. Пленочная влага, наполняющая поры поверхности бетонной конструкции, по мере увеличения создает условия для негативных реакций. В то же время микрокапиллярные поры материала к этому моменту не должны быть заполнены.

И напротив, относительная влажность порядка 25% практически исключает процесс карбонизации по причине недостатка влаги. Верхний же предел, близкий к 100%, тоже неблагоприятен к данной химической реакции. Связано это с тем, что в микропорах идут процессы капиллярной конденсации пара, снижающие возможность диффузной проницаемости.

Есть ли особенности протекания реакции внутри помещений? В данном случае можно говорить о быстрой карбонизации бетона, определение которой полностью исключает фактор периодического увлажнения материала осадками. Другое дело, что и в помещении могут иметь место факторы замедления карбонизации. Во-первых, если речь идет о местах с нормально высоким уровнем влажности (кухня, ванная). Во-вторых, плотный фактурный слой на поверхности бетонной конструкции физически препятствует интенсивному прохождению карбонизации. В условиях уличной эксплуатации такой бетон часто называют некарбонизируемым.

Понятие глубины карбонизации

Степень поглощения газов и влаги является определяющей величиной с точки зрения оценки карбонизации. На воздухе, как уже отмечалось, проникающие реакции происходят медленнее из-за регулярного насыщения бетона влагой. Например, конструкция, в которой доля цемента составляет порядка 250 гр/м3, имеет водоцементное отношение 0/60, что позволяет карбонизации за первый год эксплуатации продвигаться на 5 – 6 мм. В разрушенных конструкциях с оголенными армирующими стержнями глубина может достигать и 30 мм. В этой части стоит привести и понятие локальной карбонизации бетона, определение которой связано с учетом параметров фракции заполнителя строительного раствора. Так, локальная карбонизация превышает средние показатели поглощения поверхности конструкции на величину диаметра крупного зерна использованного цементного наполнителя. Неравномерность и само присутствие зон с повышенной поглощающей способностью объясняется нарушениями технологии приготовления цементной смеси и ее укладки. Иными словами, раствор на одних участках был заложен плотнее, чем на других.

Определение глубины карбонизации бетона

Применяются разные методы и средства для определения поврежденного слоя на поверхности бетонной конструкции. Обычно используют индикаторные тесты вкупе с карбометрическими физико-химическими способами. Количественным показателем выступит степень перехода цементного камня в форму карбоната. Эта характеристика не связана напрямую с глубиной проникновения карбонизации, однако является более точной в плане выявления поврежденного и ненадежного слоя. В строительной сфере глубина карбонизации бетона фиксируется в результате натурных обследований целевых объектов. Подобный анализ является одной из профилактических операций в общем комплексе мероприятий по техобслуживанию. В техническом задании по анализу повреждения бетонных конструкций также могут стоять смежные задачи, направленные на определение степень воздействия окружающей среды, обнаружение пустот, трещин и воздушных внутренних карманов.

Средства для оценки карбонизации бетона

Для проведений испытаний на карбонизацию используют сосуды наподобие эксикаторов. Что касается заготовок, то в лабораторных условиях практикуется применение двух цилиндрических бетонных образцов толщиной 5 см. Материал покрывается эпоксидной смолой для полной изоляции, а затем выдерживается в эксикаторе под раствором хлорида натрия двое суток. Далее при помощи штангенциркуля повторно снимаются показатели диаметров цилиндрических заготовок. Результаты заносят в журнал с обозначением площади поверхности. На следующем этапе образцы устанавливаются в сосуды для определения кинетической зависимости при карбонизации. Бетон после проведенных испытаний легко подвергается разрушающим воздействиям. Расколов образец, можно оценить глубину проникновения раствора. Она и будет свидетельствовать о способности конкретной бетонной смеси подвергаться процессам карбонизации. Фактически таким способом выводятся значения объема СО2, который теоретически может быть поглощен конкретной маркой бетона в тех или иных условиях.

Применение фенолфталеина для оценки карбонизации

При обследовании бетонных конструкций на предмет выявления поврежденных участков часто используются маркирующие средства, наиболее популярным среди которых является раствор фенолфталеина. В кислотной среде он обретает структуру лактона и утрачивает цвет, однако при переходе в щелочную хромофорную группу появляется ярко выраженный красный или фиолетовый окрас. Как происходит определение карбонизации бетона фенолфталеином? Стандартный тестовый набор включает в себя раствор фенолфталеина объемом 1000 мл, две промывалки по 250 гр и глубиномер. Поверхность образца необходимо опрыскать приготовленной смесью и в результате снижения щелочности, которая будет вызвана процессами карбонизации, определить глубину поврежденного слоя. В комплексе с замером защитных слоев конструкции данный метод позволяет анализировать и готовность материала к противодействию процессам коррозии.

При организации обследования будет не лишним изначально продумать тактику анализа. Возможно, потребуется использование сравнительного анализа с применением неокрашенного образца. В случае серийных испытаний бетона на карбонизацию фенолфталеиновые пробы снимаются на свежем изломе. То есть необходимо подготавливать и средства для оперативного физического разрушения структуры бетонного образца. К тому же проведение разрушающего контроля дает возможность всесторонней оценки конструкции на предмет других важных технико-эксплуатационных качеств уже измерительными инструментами иного спектра.

Методы восстановления бетона после карбонизации

Ремонт локальных участков, подверженных процессам карбонизации, может носить характер профилактической меры или выполняться в качестве капитальной реконструкции с полной заменой проблемной части сооружения. В обоих случаях придерживаются принципа восстановления и сохранения пассивного состояния бетона при карбонизации. Определение методов защиты и восстановления материала можно представить так: способы и средства, направленные на снижение способности бетона к влагопоглощению и окислению, а также техническое укрепление целевой структуры за счет физико-химической обработки. Среди основных методов выделяются следующие:

Наращивание толщины защитного слоя путем применения специальных грунтующих растворов.
Замена карбонизированного слоя с механическим удалением признаков проникания хлорид-ионов. После зачистки поверхности также применяется защитное изолирующее покрытие.
Восстановление щелочности бетона. Используют электрохимическое воздействие с помощью проводников с катодами. Правильно подобранные электролиты позволяют также обеспечить пассивное состояние металлической арматуры в бетоне.
Восстановление щелочности за счет ионной диффузии. Производится укладка высокощелочного раствора на поверхность, что позволяет стимулировать необходимый химический баланс для устойчивости материала.

Прогнозирование карбонизации

Потребность в обследовании конструкций на предмет их защищенности от карбонизации обусловлена стремлением к предупреждению негативных процессов разрушения. Комплексное прогнозирование обычно выполняется применительно к инженерным железобетонным конструкциям, испытывающим большие нагрузки. В частности, это могут быть колонны, мосты, перекрытия и т.д. Стойкость и надежность конструкции определяется как внутренними, так и внешними факторами. Часть исходных данных, которые в последующем используются в прогнозировании, закладываются еще на этапе проектирования сооружения, когда остается возможность подбора наиболее благоприятных параметров при создании строительного раствора. Уже в ходе эксплуатации прогнозирование карбонизации бетона опирается на динамику изменения свойств материала, степень гидрации цемента и внешние условия. Например, методами неразрушающего контроля можно выяснить текущее состояние цементного камня, определив его антикоррозийную способность.

Заключение

Наряду с древесиной бетон является одним из самых нестабильных материалов с точки зрения чувствительности к различным факторам физического и химического воздействия. Причем это касается не только отрицательных явлений. По умолчанию в естественных условиях эксплуатации цементная структура набирает прочность в течение многих лет. Противоположное значение будет иметь карбонизация бетона. Что это такое с точки зрения влияния на эксплуатационные качества конструкции? Карбонизация приводит к деградации поверхностной структуры бетона, снижая его технические качества. Но главная опасность заключается в создании условий для развития ржавчины. Поражение армирующего каркаса в системе с динамическими нагрузками может в первые же годы эксплуатации привести к полной утрате необходимых технических свойств объекта. Именно поэтому так важно своевременно производить диагностику бетона, также предпринимая меры по его защите и укреплению.

Определение карбонизации бетона с помощью раствора фенолфталеина

ЗАЩИТА БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ

Protection against corrosion of concrete and reinforced concrete constructions. Test methods

Дата введения 2010-07-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и МСН 1.01-01-96* "Система межгосударственных нормативных документов в строительстве. Основные положения"

* Документ не был принят на территории Российской Федерации. До 01.10.2003 действовал СНиП 10-01-94. - Примечание изготовителя базы данных.

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона "НИИЖБ" - филиалом Федерального государственного унитарного предприятия "Научно-исследовательский центр "Строительство"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) (протокол N 34 от 10 декабря 2008 г.)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование органа государственного управления строительством

Агентство по делам строительства и жилищно-коммунального хозяйства

Министерство строительства и регионального развития

Департамент регулирования градостроительной деятельности Министерства регионального развития

Агентство по строительству и архитектуре при Правительстве

Министерство регионального развития и строительства

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 891-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31383-2008 введен в действие непосредственно в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2010 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе "Национальные стандарты".

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе "Национальные стандарты", а текст изменений - в информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе "Национальные стандарты"

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы определения и испытаний коррозионной стойкости тяжелых и легких бетонов плотного строения по ГОСТ 25192, в том числе мелкозернистых бетонов на вяжущих на основе портландцементного клинкера по ГОСТ 10178, ГОСТ 22266, ГОСТ 30515, ГОСТ 31108 (далее - бетонов), стальной арматуры и защитных покрытий.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

ГОСТ 9.407-84 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида

ГОСТ 166-89 (3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 949-73 Баллоны стальные малого и среднего объема для газов на 19,6 МПа (200 кгс/см). Технические условия

ГОСТ 1381-73 Уротропин технический. Технические условия

ГОСТ 2603-79 Реактивы. Ацетон. Технические условия

ГОСТ 4142-77 Реактивы. Кальций азотнокислый 4-водный. Технические условия

ГОСТ 4233-77 Реактивы. Натрий хлористый. Технические условия

ГОСТ 4234-77 Реактивы. Калий хлористый. Технические условия

ГОСТ 4919.1-77 Реактивы и особо чистые вещества. Методы приготовления растворов индикаторов

ГОСТ 5009-82 Шкурка шлифовальная тканевая. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 7402-84 Электровентиляторы бытовые. Общие технические условия

ГОСТ 8711-93 (МЭК 51-2-84) Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам

ГОСТ 9696-82 Индикаторы многооборотные с ценой деления 0,001 и 0,002 мм. Технические условия

ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам

ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний

ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 12004-81 Сталь арматурная. Методы испытаний на растяжение

ГОСТ 12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная

ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Метод определения плотности

ГОСТ 12730.5-84 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости

ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия

ГОСТ 13646-68 Термометры стеклянные ртутные для точных измерений. Технические условия

ГОСТ 17792-72 Электрод сравнения хлорсеребряный насыщенный образцовый 2-го разряда

ГОСТ 18105-86* Бетоны. Правила контроля прочности

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 53231-2008.

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 19906-74 Нитрит натрия технический. Технические условия

ГОСТ 22266-94 Цементы сульфатостойкие. Технические условия

ГОСТ 22867-77 Реактивы. Аммоний азотнокислый. Технические условия

ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Технические условия

ГОСТ 23932-90 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Общие технические условия

ГОСТ 24104-2001* Весы лабораторные. Общие технические требования

ГОСТ 25192-82 Бетоны. Классификация и общие технические требования

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 25706-83 Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования

ГОСТ 25794.1-83 Реактивы. Методы приготовления титрованных растворов для кислотно-основного титрования

ГОСТ 25794.2-83 Реактивы. Методы приготовления титрованных растворов для окислительно-восстановительного титрования

ГОСТ 25794.3-83 Реактивы. Методы приготовления титрованных растворов для титрования осаждением, неводного титрования и других методов

ГОСТ 28574-90 Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Методы испытаний адгезии защитных покрытий

ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 29252-91 (ИСО 385-2-84) Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 2. Бюретки без времени ожидания

ГОСТ 30515-97 Цементы. Общие технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (отменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Ухудшение эксплуатационных свойств конструкций из бетона может объясняться массой факторов. В большинстве случаев они связаны с негативным воздействием окружающей среды, из-за которых происходит карбонизация бетона. Подобный процесс способствует деформации защитных поверхностей объекта и запускает его глубинное разрушение.

Общие сведения о карбонизации

Характер разрушительных явлений и время их появления зависят от внешних условий. Так, иногда следы деформации видны уже через пару недель с момента заливки бетонной смеси. Чтобы избежать их, нужно вовремя задействовать все меры по защите объекта.

Подобная сфера регламентируется стандартом ГОСТ в документе 31384-2008, где указаны все особенности антикоррозийной защиты. Однако есть ряд факторов, усложняющих диагностику. Среди них:

Проведения оценки режима температуры и влажности.
Расчет концентрации CO2 в воздухе.

Химические процессы

Любые конструкции из бетона или железобетона подвергаются воздействию кислых газов. При этом углекислая среда характеризуется большей концентрацией, поэтому она приводит к более разрушительным последствиям.

Под карбонизацией бетона рассматривается нейтрализация пористой структуры путем поглощения следующих веществ:

Кислород.
Влага.
Углекислый газ.

При наличии армированных элементов в конструкции они подвергаются коррозийным процессам и образованию ржавчины. Чистая бетонная смесь тоже карбонизируется, поскольку воздействие углекислого газа распространяется на цементный песок и клинкерные добавки.

При минимальном содержании CO2 в атмосфере происходят процессы нейтрализации, а их степень определяется влажностью воздуха, давлением и температурой.

Интенсивность течения

Самая высокая степень карбонизации замечается при повышении влажности воздуха до 50-60%. В порах бетонных конструкций содержится пленочный конденсат, который способствует протеканию негативных процессов. При этом, если влажностной режим держится на уровне 25%, вероятность развития карбонизации становится минимальной.

Понятие глубины карбонизации

Глубина карбонизации считается главным показателем, описывающим характер протекания этого процесса.

Под воздействием воздуха подобная реакция замедляется, т.к. бетон меньше подвергается насыщению влагой. Так, если содержание цемента в конструкции достигает 250 г/м³, а концентрация воды с цементной смесью равна 0/60, то за 1 год использования процесс будет продвигаться на 5-6 мм.

В поврежденных изделиях с армированными стержнями показатель возрастает до 30 мм/год.

Еще существует явление локальной карбонизации, которая связана с величиной зерен наполнителя. Если она неравномерная из-за отклонений от технологии производства, разрушительные процессы будут протекать быстрее.

Определение глубины

Существует ряд технологий и методов оценки глубины карбонизации бетона. В большинстве случаев строители задействуют специальные индикаторы. Роль единицы измерения выполняет интенсивность обретения камнем цемента карбонатной формы. Подобное явление не зависит от глубины карбонизации, но позволяет составить точную характеристику процесса.

Для получения значений глубины потребуется провести ряд натурных анализов конструкции, которые входят в комплекс диагностических мероприятий.

Средства для оценки

Чтобы определить, что такое карбонизация, как ее измерить, потребуется подготовить специальные емкости, напоминающие эксикаторы. В качестве заготовок применяются бетонные образцы в форме цилиндра с толщиной 5 см. Поверхность конструкции обрабатывают эпоксидной смолой для получения изоляционного слоя, а потом помещают в эксикатор, где она выдерживается под воздействием хлорида натрия в течение 2 суток.

Дальше с помощью штангенциркуля выполняется повторное снятие показателей, а результаты измерений вносятся в журнал с указанием площади обрабатываемой поверхности.

Потом образец погружается в сосуд для оценки кинетического влияния при процессе карбонизации. Испытанный бетонный материал быстрее деформируется, поэтому, если расколоть его, можно получить точные сведения о глубине проникновения смеси. Подобными методами выполняется определение значений CO2.

Применение фенолфталеина

Если нужно оценить изделие из бетона на предмет наличия дефектов, понадобится задействовать маркирующие приспособления. В большинстве случаев применяется фенолфталеиновый раствор. Оказываясь под воздействием кислотной среды, материал получает лактоновую структуру и лишается оттенка.

Однако после перехода в щелочную группу происходит появление контрастного фиолетового или красного цвета. Карбонизация фенолфталеином происходит после опрыскивания образца смесью из 1000 мл рабочего вещества и 2 промывалок по 250 г.

Выполняя обследование, необходимо составить подробный план анализа. Если производится серийное испытание на карбонизацию, пробы фенолфталеина нужно снять на свежих изгибах.

Методы восстановления бетона

Для восстановления деформированных под воздействием карбонизации конструкций потребуется выполнить комплексную профилактику или капитальную реконструкцию с заменой поврежденных элементов. Независимо от выбранной технологии, важно руководствоваться принципом восстановления и сохранения пассивного состояния материала.

Все технологии защиты направлены на сокращение влагопоглощения и окисления бетона для дальнейшего укрепления его целевой структуры.

Существует несколько методов, которые дают положительные результаты в сжатые сроки:

Наращивание толщины слоя защиты с помощью особых составов грунтовки.
Удаление слоя карбонизации путем механической обработки.
Работа со щелочностью бетона с помощью электрохимического воздействия.

Прогнозирование

Своевременное определение карбонизации позволит избежать разрушительных процессов и защитить бетонную конструкцию от деформации. В большинстве случаев прогнозирование назначается для инженерных сооружений из железобетона, которые подвергаются интенсивным нагрузкам извне.

В их числе:

Опоры и колонны.
Гидротехнические сооружения.
Элементы перекрытий.

Надежность перечисленных конструкций зависит от массы внутренних и наружных факторов. Процесс оценки материала заключается в проверке гидратации цемента и динамики изменений свойств материала.

Так, если задействовать технологию неразрушающего контроля, можно ознакомиться с состоянием цементного камня и его антикоррозийными свойствами.

Несмотря на повышенные показатели прочности, бетон является достаточно нестабильным строительным материалом, который остается уязвимым к негативным воздействиям окружающей среды. Чтобы избежать карбонизации, способствующей деформации бетонной структуры, важно правильно замешивать смесь из исходного сырья и вовремя обслуживать конструкцию при появлении первых признаков негативного процесса.

Причины карбонизации бетона и методы защиты

Одним из процессов, приводящих к порче железобетонных изделий, является карбонизация. Если окружающая среда насыщена углекислым газом, жидкий раствор вступает с ним в реакцию. Для прочности после застывания это не несет никаких последствий, но если в изделии есть металлическая арматура, она поддается коррозии, что приводит к разрушению конструкции.

Как это происходит

После того, как жидкий раствор впитал в себя углекислый газ, он становится более пористым. Из-за этого в застывшую массу легко проникает влага из воздуха. В результате в бетоне появляется известь, которая разрушает защитный слой арматуры (стальные пруты предварительно обрабатывают для обеспечения их инертности). Возникающая на арматуре ржавчина увеличивает объем металлических элементов, из-за чего повышается внутреннее напряжение, и ЖБИ разрушается. После этого процесс коррозии идет еще быстрее.

Коварство процесса в том, что коррозии подвергаются глубокие слои бетона и железная арматура внутри конструкций, что ведет к ржавлению и последующему разрыву.

Бетон – пористый материал, способный удерживать влагу в своей толще. Поэтому постоянное присутствие в окружающей среде воды способствует ускорению коррозии.

Определение карбонизации бетонных изделий

Лабораторно-экспериментальное исследование изделий на устойчивость к карбонизации выполняется при погружении образцов в щелочной раствор на определенное время, после чего их раскалывают и определяют глубину разрушительного воздействия.

Для определения дефектов на несущих конструкциях и зданиях применяют метод фенолфталеиновых маркеров. Индикатор фенолфталеин при соприкосновении с участками, где выделилось много щелочи, приобретает розоватый или фиолетовый цвет.

Защита бетонных смесей и конструкций от карбонизации

Для устранения и предотвращения проблемы применяют такие методы:

Удаление дефектных слоев.
Грунтование.
Обработка уплотняющими пропитками, лакокрасочными и мастичными покрытиями.

Бетонные конструкции требуют постоянного контроля над процессом карбонизации материала. Особенно это важно там, где на них воздействуют агрессивные факторы. Это касается очистных сооружений, промышленных предприятий, жилых зданий.

Другие записи

Любые воздушные полости в бетоне — это ухудшение его прочности и, следовательно, срока службы готовой конструкции.

Защищающая фундамент от попадания воды отмостка может быть сделана из бетона.

Даже временные дороги на стройке должны без проблем выдерживать колоссальные нагрузки, ведь техника по ним будет передвигаться весьма тяжелая, а часто — еще и загруженная максимально.

Сфера использования тощего бетона довольно ограничена, что связано с его характеристиками.

Небольшой удельный вес материала определяет сферу его применения. В первую очередь, это производство кладочных материалов.

Читайте также: