Коррозия стальной арматуры и меры защиты.

⇐ ПредыдущаяСтр 58 из 71Следующая ⇒

Коррозия стали чаше всего происходит по электрохимическому механизму. В отличие от стальной конструкции, внешняя рабочая среда (по отношению к железобетонной конструкции) воздействует на бетон и лишь через него на арматуру. Бетон является средой, в которой размещена арматура, поэтому пористость бетона, щелочность жидкой фазы (поровой жидкости) и толщина защитного слоя бетона оказывают решающее влияние на скорость коррозии.

Бетон всегда содержит те или иные поры, поэтому он проницаем для воды и кислорода воздуха и не является непроницаемым барьером между рабочей средой и стальной арматурой. Однако технологическими методами можно регулировать структуру и проницаемость бетона.

Жидкая фаза содержит ионы растворимых продуктов гидратации портландцемента и введенных в бетон химических добавок (CaCl₂), а также

ионы продуктов химической коррозии цементного камня и веществ из рабочей

среды, воздействующих на бетон. Наличие электролитической связи между электрохимически неоднородными участками металла создает потенциальную возможность коррозии. В сухих условиях (при относительной влажности воздуха φ не более 60%) при отсутствии агрессивных влияний рабочей среды железобетонная конструкция не требует специальной защиты.

Особенностью цементного бетона на портландцементе является щёлочность жидкой фазы, насыщенной гидроксидом кальция Ca(OH)₂ c водородным показателем (pH=12-12,5). После зачистки арматуры и выдержке её на воздухе на её поверхности начинает образовываться оксидная пленка. В природной щелочной фазе цементного камня сталь самопроизвольно пассивируется в присутствии кислорода с образование пассивирующей плёнки толщиной 200-100нм, состоящей из γ-Fe₂O₃ и Fe₃O₄.

Первичные меры защиты закладываются при проектировании железобетонных конструкций:

1) путем обоснования выбора материалов (класса арматуры, типа цемента, вида заполнителя, воды затворения) и характеристик структуры (плотности) бетона;

2) учета таких явлений, которые не разрушая явно бетон, лишают его способности пассивировать стальную арматуру, снижая водородный показатель pH жидкой фазы и способствуя накоплению ионов депассивантов, например, хлорид-ионов.

1. Влияние класса арматурной стали и напряжений на коррозию арматуры.

Арматурная сталь по степени опасности коррозии подразделяется на две группы:

Группа I. Арматура для конструкций без предварительного напряжения горячекатаная и термомеханически упрочненная, поставляемая в мотках и стержнях.

Группа II. Напрягаемая арматура в виде горячекатаных и термомеханически упрочненных стержней с нормированной стойкостью против коррозионного растрескивания, а также высокопрочная арматурная проволока и канаты из проволоки.

Для армирования предварительно напряженных железобетонных в агрессивных средах рекомендуются арматурные стали II группы: А_т-IVС, А_т-VСК, А_т-VIК, изготовляемые из сталей с легирующими элементами, повышающими коррозионную стойкость (хром). В железобетонных конструкциях без предварительного напряжения допускается использование арматуры термомеханически упрочненной и горячекатанной классов А400 и А500, выдержавших испытание на коррозионное растрескивание в течение не менее 40ч. Для конструкций 3-ей категории по трещиностойкости не допускается применение проволоки классов В-1 и В_р-1диаметром менее 4мм.

Напряжение арматуры повышает опасность коррозии вследствие возможного нарушения сплошности пассивирующего слоя.

1. Тип цемента выбирают с учетом водородного показателя pH жидкой фазы. Поэтому запрещено применение глиноземистого цемента для предварительно напряженных конструкций. При средней и сильной коррозии не следует использовать пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент.

2. Обеспечение щелочестойкости защитного слоя бетона.

Бетон имеющий каппилярно-пористую структуру, неизбежно взаимодействует с рабочей средой. Поэтому основой защиты арматуры от коррозии в железобетонной конструкции является сохранение пассивирующего влияния щелочной среды цементного бетона на стальную арматуру.

Причины понижения щелочности: активные минеральные добавки (золы ТЭС), коррозия бетона I вида (выщелачивание гидроксида кальция Ca(OH)₂ «мягкими» водами), карбонизация защитного слоя бетона, нейтрализация кислыми средами (кислотная коррозия), магнезиальная коррозия.

3. Толщина и плотность (марка по водонепроницаемости) защитного слоя бетона – в зависимости от степени агрессивности среды, определяемой видом и концентрацией агрессивного вещества. Проницаемость зависит от капиллярной пористости (снижается при применении пластификаторов) и контактного слоя «цементный камень – заполнитель». В легких бетонах на пористых заполнителях имеют место «контактные» химические реакции, поэтому не требуется специальной защиты стальной арматуры.

4. Трещины в защитном слое бетона могут определять коррозию арматуры:

а) трещины проектные, т.е предусмотренные нормами. По трещиностойкости железобетонные конструкции делят на три категории(1-я – не допускается раскрытие трещин; 2-я – ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин при условии их дальнейшего зажатия; 3-я – допускается продолжительное раскрытие трещин (при действии длительных нагрузок);

б) трещины технологические (появляющиеся, например, при несоблюдении режимов тепловлажностной обработки железобетонных конструкций).

в) совместимость температурных деформаций арматуры в бетоне (усиливает морозную коррозию бетона защитного слоя);

г) усадочные трещины;

д) трещины, вызываемые коррозией 3-го вида (сульфоалюминатной).

5. Ионы, вносимые в бетон:

а) алинит – высокоосновный алюмосиликаткальция, содержащий около 2,5% хлорида, в составе портландцемента;

б) добавки, вводимые в бетонную смесь (например, хлорид кальция CaCl₂, который одновременно является ускорителем твердения и противоморозной добавкой. Печальный опыт – метромост в районе Воробьевых гор. Арматура железобетонного моста корродировала из-за введения добавки хлорида кальция выше допускаемой. Хлор-ион разрушает оксидный пассивирующий слой на поверхности стальной арматуры, вытесняя кислород.

6. Ингибиторы коррозии арматуры – в основном рекомендуются к использованию в бетонах, в которых вводятся ускорители твердения (CaCl₂), либо хлориды проникают в бетон железобетонной конструкции из рабочей среды (MgCl₂ – морская вода, хлористый водород HCl из атмосферы на химических предприятиях). Предложены комплексные добавки типа ННХК (смесь нитрита, нитрата и хлористого кальция). В качестве ингибитора выступает нитрит кальция, подавляющий активизирующее действие хлорида кальция на коррозию и ускоряющий его связывание слаборастворимый гидрохлоралюминат кальция.

7. Защитные покрытия для арматуры в ячеистых бетонах.

Покрытия можно разделить на водные суспензии, водные эмульсии и суспензии на летучих растворителях. Для автоклавного ячеистого бетона рекомендованы цементно-битумная мастика, цементно-латексная и цементно-полистирольная композиции. Полистирол не разрушается при автоклавной обработке. Одноразовое погружение стальной арматуры ванну с защитным составом образует покрытие толщиной 0,15-0,2 мм.

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 516; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 53 54 55 56 575859 60 61 62 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!