Защита арматуры от коррозии в бетоне
Обновлено: 10.05.2024
Защита арматуры от коррозии в бетоне
ГОСТ Р 52804-2007
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЗАЩИТА БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ
Protection against corrosion of concrete and reinforced concrete constructions.
Test methods
Дата введения 2009-01-01
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"
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" (ФГУП "НИЦ "Строительство")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
4 Настоящий стандарт разработан с учетом рекомендаций Международного союза экспертов и лабораторий по испытанию строительных материалов, систем и конструкций РИЛЕМ ТС 154-ЕМС "Метод измерения скорости коррозии стальной арматуры в бетоне методом поляризационного сопротивления"
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной сети общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает методы определения и испытаний коррозионной стойкости тяжелых и легких бетонов плотного строения, в том числе мелкозернистых бетонов по ГОСТ 25192 на вяжущих на основе портландцементного клинкера (далее - бетонов), стальной арматуры и защитных покрытий.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
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.
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.
Коррозия бетона
Бетон – это искусственный каменный материал, состоящий из цемента, песка, воды и щебня. При затвердевании уплотненной смеси вяжущего вещества (цемент) с заполнителем образуется бетон. В качестве заполнителя может быть использован щебень, песок, гравий.
Коррозия бетона – процесс разрушения его структуры, охрупчивания под воздействием окружающей среды. Коррозия бетона может быть трех видов.
Виды коррозии бетона:
1. Растворение составных частей цементного камня.
Это наиболее распространенный вид коррозионного разрушения бетона. Бетонные изделия эксплуатируются в основном на открытом воздухе. При этом они подвергаются воздействию атмосферных осадков и других жидких сред. Составной частью бетона является образовавшийся гидрат окиси кальция (Са(ОН)2) – гашеная известь. Это самый легкорастворимый компонент, поэтому со временем он растворяется и постепенно выносится, нарушая при этом структуру бетона.
2. Коррозия бетона при взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами.
Под воздействием кислот коррозия бетона протекает либо с увеличением его объема, либо с вымыванием легкорастворимых известковых соединений.
Увеличение объема происходит по реакции:
CaCO3 не растворяется в воде. Постепенно происходит его отложение в порах цементного камня, за счет чего идет увеличение объема бетона, а в дальнейшем его растрескивание и разрушение.
При контакте бетона с водными растворами кислот образуется легкорастворимый бикарбонат кальция, который агрессивный для бетона, а при наличии воды растворяется в ней и постепенно вымывается из структуры бетонного камня. Образование бикарбоната кальция описывается реакцией:
Помимо растворения наблюдается и протекание химической коррозии бетона:
при этом вымываются соли хлористого кальция.
Если разрушение бетона происходит под воздействием сульфатов воды – применяют пуццолановый портландцемент, а также сульфатостойкий портландцемент.
3. Коррозия бетона вследствие образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ.
Кроме вышеописанных коррозионных разрушений бетона при наличии микроорганизмов возможно протекание биокоррозии. Грибки, бактерии и некоторые водоросли могут проникать в поры бетонного камня и там развиваться. В порах откладываются продукты их метаболизма и постепенно разрушают структуру бетонного камня.
При коррозии бетона обычно одновременно протекает несколько видов разрушений.
Коррозия бетона (железобетонных конструкций) в экстремальных условиях эксплуатации
Экстремальными условиями можно назвать воздействие на бетонный камень очень низких температур и различных веществ, обладающих повышенной агрессивностью.
Достаточно распространенным случаем коррозии бетона в экстремальных условиях является разрушение материала под воздействием сульфатов (химическая коррозия бетона). В первую очередь, с сульфатами взаимодействуют алюминатные составляющие бетонного камня и гидроксид кальция. Очень нежелательным является взаимодействие алюминатных минералов и сульфатов. В результате образуется несколько модификаций гидросульфоалюмината, самым опасным из которых, является эттрингит (3СaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O). Данная соль по мере своего роста (увеличения кристаллов) образует внутри бетона очень высокие напряжения, которые значительно превышают прочностные характеристики цементного камня. В результате, под воздействием растворов, в состав которых входят сульфаты, коррозионное разрушение бетона протекает очень интенсивно.
При взаимодействии гидроксида кальция с сульфатами образуется CaSO4•2H2O. Со временем вещество скапливается в поровом пространстве бетона, постепенно его разрушая.
Устойчивость к воздействию сульфатсодержащих сред очень сильно зависит от минералогического состава бетона. Если в цементе содержание минералов на основе алюминия и трехкальциевого силиката ограничено, то он в данной среде более стоек.
Коррозия арматуры в бетоне
Если в конструкциях используют залитую бетоном железную арматуру, т.е. железобетон, возможно протекание еще одного вида разрушения – коррозии арматуры в бетоне. Под воздействием вод окружающей среды или при наличии в воздухе сероводорода, хлора, сернистых газов арматура в середине бетона ржавеет и образуются продукты коррозии железа. По объему они превышают начальный объем арматуры, что приводит к возникновению и росту внутренних напряжений, а в дальнейшем – растрескиванию бетона.
Сквозь поры в цементном камне к арматуре проникает воздух и влага. Подвод их к поверхности металла осуществляется не равномерно из-за чего на разных участках поверхности наблюдаются разные потенциалы – протекает электрохимическая коррозия. Скорость протекания электрохимической коррозии арматуры зависит от влагопроницаемости, пористости бетонного камня и наличия в нем трещин.
Наличие в воде растворенных веществ усиливает коррозию арматуры с повышением концентрации электролита.
При длительном выдерживании бетона на воздухе на поверхности образуется очень тонкая (5 – 10 мкм) защитная пленка, которая не растворяется в воде и не взаимодействует с сульфатами. Процесс возникновения защитной пленки под воздействием углекислоты воздуха называется карбонизацией. Карбонизация защищает бетон от коррозии, но способствует коррозии арматуры в бетоне.
Нельзя армировать бетон, в состав которого входит хлористый кальций (больше 2% от веса цемента). Хлористый кальций ускоряет коррозию арматуры как на воздухе, так и в воде.
Защита арматуры бетона от коррозии
Существует несколько способов защитить стальную арматуру в бетоне от коррозии: облагородить окружающую металл среду (т.е. использовать качественный бетон специального состава, введение ингибиторов); дополнительная защита арматуры бетона от коррозии (пленки и т.п.); улучшить характеристики самого металла.
Вокруг арматуры находится сам бетон, поэтому именно бетон является средой, окружающей металл. Для продления срока службы арматуры необходимо улучшить влияние бетонного камня на сталь. Прежде всего, нужно исключить или, если это невозможно, свести к минимуму вещества, входящие в состав бетона, которые способствуют интенсификации процесса коррозии арматуры в бетоне. К таким веществам относятся роданиды, хлориды.
Если железобетонное изделие эксплуатируется в условиях периодического смачивания, необходимо пропитывать бетон специальными пропитками (битумными, петролатумными и др.). Это значительно снизит проницаемость бетона. При постоянном насыщении бетонного камня коррозия арматуры в бетоне практически сводится к минимуму. Это объясняется тем, что очень сильно затрудняется проникновение кислорода к поверхности метала, происходит значительное торможение катодного процесса.
Для продления срока службы металлической основы железобетона – бетон облагораживают. Во время формирования бетонной смеси в состав вводят ингибиторы коррозии.
Для защиты от коррозии арматуры в конструкционно-теплоизоляционных бетонах широко используется способ омического ограничения. Суть заключается в том, что влажность самого бетона не должна превышать равновесное значение при относительной влажности воздуха 60%. Тогда процессы коррозии арматуры почти прекращаются, т.к. возникает высокое омическое сопротивление пленок влаги у поверхности арматуры. Этот способ не так уж прост и не эффективен в районах с высокой влажностью и частыми осадками.
Хороший бетон должен обладать первоначальным пассивирующим воздействием на арматуру. Бетонные изделия полностью просыхают примерно за 2-3 года. Если климат сухой, то немного быстрее. Именно в это время и происходит самое сильное коррозионное разрушение арматуры, т.к. она находится во влажной бетонной среде.
Хорошим способом защитить арматуру бетона от коррозии считается предварительное пассивирование поверхности арматуры, а также образование оксидных защитных пленок под воздействием водной щелочной среды бетонного камня. Усиливают защитные свойства пленки введением в бетонную смесь пассиваторов. Часто используют нитрит натрия в количестве 2 – 3 % от исходного веса цемента.
Защита бетона от коррозии
Для защиты бетона от коррозии и продления его срока службы не достаточно применения только одного вида защиты. Чтоб бетон не поддавался вредному влиянию окружающей среды уже на стадии проектирования проводят профилактические мероприятия по его защите.
Эксплуатационно-профилактические мероприятия предусматривают нейтрализацию агрессивных сред, герметизацию, интенсивную вентиляцию при эксплуатации цементного камня в помещении (для осушки воздуха).
Важную роль в предотвращении бетона от дальнейшего разрушения играет рациональное конструирование. При этом необходимо придавать бетонной поверхности конструкционной формы, которая будет исключать скопление в углублениях воды и различных органических веществ. Кроме того важно обеспечить свободный отход жидкости с поверхности. Этого можно достигнуть при использовании водоотводов или формировании бетонной поверхности под уклоном.
Защиту бетона от коррозии можно разделить на первичную и вторичную.
Первичная защита бетона от коррозии предусматривает при его изготовлении и формировании вводить в состав бетона специальные добавки, изменяя при этом его минералогический состав. Этот способ считается наиболее эффективным.
В качестве добавок могут служить различные водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие, химические модификаторы, аморфный кремнезем и др.
Кроме того, ориентируясь на условия эксплуатации цементного камня, при его формировании подбирают оптимальный для данных условий состав. Например, для цементов, эксплуатирующихся в сульфатсодержащих водах уменьшают содержание С3S.
Часто применяют пуццоланизацию. К портландцементу добавляют кислые гидравлические добавки, которые содержат активный кремнезем.
Образовавшийся гидросиликат кальция устойчивее чем Са(ОН)2.
Химические добавки могут очень сильно улучшить эксплуатационные свойства бетона. Повысить его плотность, в результате чего агрессивные агенты в порах замедляют скорость своего передвижения. Арматура, находясь в плотном бетоне менее подвержена коррозионным разрушениям.
Также при помощи химических добавок можно значительно увеличить количество условно замкнутых пор. В результате морозостойкость цементного камня возрастает в разы.
Самими распространенными химическими добавками, которые применяются для защиты бетона от разрушений являются: пластифицирующие, противоморозные, уплотняющие, гидрофобизирующие, воздухововлекающие, замедлители схватывания, газообразующие, ингибиторы коррозии арматуры.
Некоторые добавки оказывают двойное действие, т.е. улучшают сразу несколько показателей. Другие же, могут улучшать один, и понижать второй.
Самыми перспективными и распространенными являются следующие добавки.
Мылонафт. Это пластифицирующая добавка, состоящая из смеси натриевых солей нерастворимых в воде органических кислот. Она способствует повышению однородности бетонной смеси, уменьшая при этом трение между ее отдельными зернами. Также вовлекает воздух. Производится и поставляется в виде паст. В бетонную смесь необходимо вводить от 0,05 до 0,15 % от массы цемента (в перерасчете на сухое вещество). Если превысить указанную дозировку, снижается прочность бетона на сжатие.
Мылонафт повышает водонепроницаемость бетонного камня на две марки, морозостойкость – в два раза, устойчивость к воздействию растворов минеральных солей, трещиноустойчивость.
Сульфитно-дрожжевая бражка СДБ. Это химическая добавка пластифицирующего действия. Получают ее путем переработки кальциевых солей лигносульфоновых кислот. Вещество способствует повышению подвижности бетонной смеси, вовлечению в нее воздуха и уменьшению слипания цементных зерен. Производители могут поставлять СДБ в виде твердых или жидких концентратов. Для достижения защитного эффекта данной добавки нужно немного больше, чем мылонафта. В перерасчете на сухое вещество цемента, необходимо ввести 0,15 – 0,3% сульфитно-дрожжевой бражки. Она повышает в 1,5 – 2 раза морозостойкость, на 5 – 10% прочность, на одну марку – водонепроницаемость, стойкость к воздействию растворов минеральных солей и трещиностойкость.
Сульфитно-дрожжевая бражка оказывает наилучший эффект при введении ее в бетонный камень на основе высокоалюминатных и быстротвердеющих портландцементов.
Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94. Это гидрофобизирующая и газообразующая добавка, которая образуется в процессе гидролиза этилгидросилоксана. В результате взаимодействия цемента и данной добавки выделяется водород и образуется большое количество замкнутых, равномерно распределенных в бетоне пор. На капилляры и стенки пор бетона оказывает активное гидрофобизирующее воздействие. На реологические свойства смеси почти не влияет, но очень сильно замедляет процесс затвердевания бетона (начальные стадии). Поставляется в виде 50% водной эмульсии или 100% жидкости. Вторую вводят в бетонную смесь в количестве 0,03 – 0,08%.
Способствует повышению водонепроницаемости бетона на две марки, морозостойкости – в три-четыре раза. Кроме того, увеличивает стойкость к переменному увлажнению и высушиванию, воздействию растворов минеральных солей (в условиях капиллярного подсоса), растяжению.
Вторичная защита бетона от коррозии предусматривает нанесение на цементный камень различных лакокрасочных материалов, защитных смесей, покрытий и облицовку различными плитами. Т.е. гидроизоляцию бетона.
К вторичной защите также можно отнести карбонизацию (выдержку бетона на воздухе).
Защита бетона от коррозии лакокрасочными и акриловыми покрытиями применяется при воздействии на него твердых и газообразных сред. Образовавшаяся защитная пленка эффективно защищает поверхность бетона не только от воздуха и влаги, но и от воздействия различных микроорганизмов.
Защита бетона от коррозии мастиками применяется при воздействии на него влаги, контакте с твердыми средами. Часто применяются мастики на основе различных смол (смолизация).
Защиту бетона от коррозии уплотняющими пропитками используют почти во всех средах (жидкой, газообразной), особенно при повышенной влажности, кроме того применяют перед нанесением ЛКМ. Уплотняющие пропитки заполняют наружный слой бетона, придавая ему хорошие гидрофобные свойства, снижают водопоглощение.
Биоцидные материалы применяются для защиты бетона от воздействия различных видов грибков, плесени, бактерий, микроорганизмов. Химически активные вещества биоцидных добавок заполняют поры бетона и уничтожают бактерии.
Защита бетона от коррозии оклеечными покрытиями применяется при эксплуатации бетонного камня в жидких средах, грунтах с высокой влажностью и местах частого смачивания электролитом. Например, нижнюю часть бетонного волнореза оклеивают полиизобутиленовыми пластинами.
Как оклеечные покрытия могут быть использованы полиэтиленовая пленка, полиизобутиленовые пластины, рулоны нефтебитума. Они могут также выполнять роль непроницаемого подслоя в облицовочных покрытиях.
Наиболее эффективна комплексная защита бетона от коррозии, т.е. как первичная, так и вторичная.
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.
Защита арматуры от коррозии в бетоне
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 октября 2017 г. N 1361-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31384-2017 введен в действие в качестве межнационального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2018 г.
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2018 г.
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает требования, учитываемые при проектировании защиты от коррозии бетонных и железобетонных конструкций в зданиях и сооружениях, как вновь возводимых, так и реконструируемых, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах с температурой от минус 70°С до плюс 50°С.
В настоящем стандарте определены технические требования к защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций для срока эксплуатации 50 лет. Для бетонных и железобетонных конструкций со сроком эксплуатации 100 лет и конструкций зданий и сооружений класса КС-3, имеющих повышенный уровень ответственности по ГОСТ 27751, оценка степени агрессивности повышается на один уровень. Если оценка степени агрессивности среды не может быть увеличена (например, для сильноагрессивной среды), защита от коррозии выполняется по специальному проекту.
Проектирование реконструкции зданий и сооружений должно предусматривать анализ коррозионного состояния конструкций и защитных покрытий с учетом вида и степени агрессивности среды в новых условиях эксплуатации.
Требования настоящего стандарта следует учитывать при разработке других нормативных документов, а также технических условий, по которым изготовляются или возводятся конструкции конкретных видов, для которых устанавливают нормируемые показатели качества, обеспечивающие технологическую и техническую эффективность, а также при разработке технологической и проектной документации на данные конструкции.
Требования настоящего стандарта не распространяются на проектирование защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой радиоактивными веществами, а также на проектирование конструкций из специальных бетонов (полимербетонов, бетонополимеров, кислото-, жаростойких бетонов и т.п.).
2 Нормативные ссылки
ГОСТ 9.602-2005 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии
ГОСТ 12.3.002-2014 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.005-75 Система стандартов безопасности труда. Работы окрасочные. Общие требования безопасности
ГОСТ 21.513-83 Система проектной документации для строительства. Антикоррозионная защита зданий и сооружений. Рабочие чертежи.
ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия
ГОСТ 4245-72 Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов
ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия
ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний
ГОСТ 8269.1-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы химического анализа
ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия
ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости
ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия
ГОСТ 12004-81 Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение
ГОСТ 22266-2013 Цементы сульфатостойкие. Технические условия
ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия
ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия
ГОСТ 25485-89 Бетоны ячеистые. Технические условия
ГОСТ 25820-2014 Бетоны легкие. Технические условия
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 30515-2013 Цементы. Общие технические условия
ГОСТ 31383-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний
ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния
ГОСТ 32016-2012 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Общие требования
ГОСТ 32017-2012 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к системам защиты бетона при ремонте
ГОСТ 32496-2013 Заполнители пористые для легких бетонов. Технические условия
ГОСТ 33290-2015 Материалы лакокрасочные, применяемые в строительстве. 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 ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам соответствующим ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), 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.
3 Термины и определения
3.1 биодеструктор: Организм, повреждающий материал.
3.2 биоповреждение: Изменение физических и химических свойств материалов вследствие воздействия живых организмов в процессе их жизнедеятельности.
3.3 биоцид: Химическое вещество, предназначенное для подавления жизнедеятельности биодеструкторов.
3.4 влажностный режим помещений (сухой, нормальный, влажный, мокрый): Режим, устанавливаемый в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха по действующим нормативным документам*, действующим на территории государства - участника Соглашения, с учетом максимального значения относительной влажности в температурном диапазоне.
3.5 воздействие окружающей среды: Несиловое воздействие на бетон в конструкции или сооружении, вызванное физическими, химическими, физико-химическими, биологическими или иными проявлениями, приводящими к изменению свойств бетона или состояния арматуры.
3.6 вторичная защита: Защита строительной конструкции от коррозии, реализуемая после изготовления (возведения) конструкции за счет применения мер, которые ограничивают или исключают воздействие на нее агрессивной среды. Выполняется при недостаточности первичной защиты.
3.7 зона переменного уровня воды (среды): Зона от наинизшего горизонта воды (льда для замерзающих акваторий) до уровня на 1 м выше наивысшего горизонта воды или высоты всплеска волн.
3.8 массивные малоармированные конструкции: Конструкции толщиной свыше 0,5 м и армированием не более 0,5%.
3.9 Минерализованная вода: Вода, содержащая растворенные соли в количестве более 5 г/л.
3.10 первичная защита: Защита строительных конструкций от коррозии, предусматриваемая на стадии проектирования и реализуемая при изготовлении (возведении) конструкции и заключающаяся в выборе конструктивных решений, бетона и арматуры конструкции или в создании его структуры, с тем чтобы обеспечить стойкость этой конструкции при эксплуатации в соответствующей агрессивной среде в течение всего проектного срока службы.
3.11 специальная защита: Защита, заключающаяся в осуществлении технических мероприятий, дополняющая первичную и вторичную защиту.
3.12 среда эксплуатации: Среда, характеризующаяся комплексом химических, биологических и физических воздействий, которым подвергается бетон в процессе эксплуатации и которые не учитываются как нагрузка на конструкцию в строительном расчете.
4 Общие положения
4.1 Технические решения по защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций, а также элементов их сопряжений должны быть самостоятельной частью проектов зданий и сооружений. В сложных случаях разработку проектов защиты следует выполнять с привлечением профильных организаций. Проектная документация в части антикоррозионной защиты зданий и сооружений должна отвечать требованиям ГОСТ 21.513.
4.2 Для предотвращения коррозионного разрушения бетона, железобетона и конструкций из них могут быть предусмотрены следующие виды защиты:
4.3 К мерам первичной защиты относятся:
- применение бетонов, стойких к воздействию агрессивной среды, что обеспечивается выбором цемента и заполнителей, подбором состава бетона, снижением проницаемости бетона, применением уплотняющих, воздухововлекающих и других добавок, повышающих стойкость бетона в агрессивной среде и защитное действие бетона по отношению к стальной арматуре, стальным закладным деталям и соединительным элементам; герметизацией швов бетонирования гидроактивными профильными жгутами и полимерными шпонками;
- выбор и применение арматуры, соответствующей по коррозионным характеристикам условиям эксплуатации;
- защита от коррозии закладных деталей и связей на стадии изготовления и монтажа сборных железобетонных конструкций, защита предварительно напряженной арматуры в каналах конструкций, изготовляемых с последующим натяжением арматуры на бетон;
Читайте также: