Сроки службы объектов транспортного строительства
Нормативный срок службы сооружений обычно определяется проектом в зависимости от назначения и возможности их реконструкции или капитального ремонта, необходимость которых обосновывается технико-экономическими расчетами. Далеко не всегда выгодно, чтобы строящийся объект существовал как можно более длительный срок. Например, автомобильные дороги общего пользования, как правило, проектируются на интенсивность движения транспортных средств, которая прогнозируется через 20 лет эксплуатации. При этом подразумевается, что после этого (примерно через 25 лет) неизбежно должна производиться реконструкция дороги. Это обусловлено современными требованиями научно-технического прогресса общества. Примерно такие же сроки службы рациональны и для большинства объектов производственной базы дорожного строительства в результате совершенствования технологии производства и морального старения оборудования. Сроки службы таких объектов определяются государственными нормативными документами и составляют от 25 до 75 лет.
Наряду с этой группой сооружений, сроки службы которых экономически обоснованы с учетом материальных затрат на ремонты, имеется и вторая группа объектов, рассчитанных на практически неограниченное время эксплуатации. Это тоннели, каналы, большие мосты, плотины, берегоукрепительные сооружения. Такие сооружения должны служить не менее сотни лет, поскольку служат для “улучшения” природной среды, приспосабливая ее к деятельности и жизни людей.
|
|
|
Для обеспечения обоснованных сроков службы зданий и сооружений необходимо выбрать наиболее рациональные меры повышения коррозионной стойкости железобетонных конструкций или предложить эффективные методы их антикоррозионной защиты. В некоторых случаях для достижения требуемой долговечности достаточно выбрать стойкий в данных условиях материал. Например, бортовые камни из гранита будут значительно долговечнее бетонных. Однако это не значит, что в городских условиях нужно повсеместно отказаться от бетонных камней и заменять их камнями из горных пород. Прежде чем принять решение о выборе материала, необходимо провести технико-экономические исследования, в результате которых возможно обнаружится, что бетонные камни с применением дополнительных мероприятий по защите от коррозии будут экономически выгоднее гранитных.
Прежде чем перейти к рассмотрению сущности процессов, протекающих при взаимодействии бетона с окружающей средой попытаемся сгруппировать разнообразные воздействия среды на конструкции во время эксплуатации сооружений в различных условиях.
|
|
|
Классификация коррозионных процессов при взаимодействии
Окружающей среды с бетоном и железобетоном
Коррозия бетона может быть вызвана изменением температуры и влажности окружающей среды, действием поверхностных и грунтовых вод, растворов кислот, солей и другими факторами, а коррозия арматуры железобетона имеет место при эксплуатации конструкций в атмосфере, содержащей агрессивные газы или аэрозоли.
Деструктивные процессы в бетоне можно условно разделить на две группы:
1. Физические процессы без химического взаимодействия между средой и материалом конструкций. Эта группа в свою очередь может быть разделена на подгруппы:
а) увлажнение и высушивание. При этом наблюдаются явления усадки и набухания, приводящие к появлению деформаций и трещин, что приводит в конечном итоге к снижению прочности;
б) попеременное замораживание и оттаивание водонасыщенного пористого материала, к которому относится бетон;
в) воздействие высоких (более 100оС) температур на цементный бетон при этом происходит дегидратация минералов цементного камня и снижение прочности бетона.
2. Коррозионные процессы при действии на бетон водной среды. Эти процессы впервые классифицировал известный советский ученый В.М. Москвин. В 1952 г. вышел его фундаментальный труд “Коррозия бетона”. Все множество соединений, агрессивных к бетону, в зависимости от характера действия и механизма коррозионного процесса он разделил на три вида:
|
|
|
- коррозия I вида. К ней относится воздействие на бетон маломинерализованной (“мягкой”) воды, которая растворяет компоненты цементного камня, в первую очередь наиболее растворимый гидроксид кальция. Далее за счет диффузии или фильтрации воды через бетон растворенные компоненты удаляются из него. Изменяется химический состав поровой жидкости, а именно происходит снижение ее щелочности, что, в свою очередь, приводит к перекристаллизации ранее стабильных продуктов гидратации цемента. Плотность и прочность бетона снижаются из-за ослабления кристаллизационной структуры.
- Коррозия II вида. В этом случае на бетон действует вода, содержащая вещества, которые усиливают вынос из цементного камня растворимых компонентов в результате обменных химических реакций между гидратированными минералами цементного камня и водной средой. К таким веществам относятся кислоты и соли, образующие при взаимодействии соединения, хорошо растворимые в воде.
|
|
|
- Коррозия III вида. Растворенные в воде сульфатные соединения реагируют с С3А цементного камня с образованием соединений большего объема, чем исходные вещества, которые кристаллизуются в поровом пространстве бетона. При этом возникает кристаллизационное давление на стенки пор, приводящее к их разрушению и потере прочности материала.
Эти коррозионные процессы резко ускоряются, если на конструкции действует циклическая или знакопеременная нагрузка.
Коррозия стальной арматуры в бетоне в подавляющем большинстве случаев характерна для надземных конструкций, эксплуатирующихся в газовой среде, и может возникать по двум основным причинам. Наиболее распространенной является коррозия стали в результате нейтрализации защитного слоя бетона. В свежеприготовленном бетоне поровая жидкость имеет щелочной характер с показателем рН, равным ~ 12,5. При этом в соответствии с диаграммой Пурбэ сталь в такой среде находится в пассивном состоянии. Поскольку в атмосферном воздухе содержатся кислые газы, в частности всегда присутствует углекислый газ, то в процессе эксплуатации конструкций происходит послойная нейтрализация защитного слоя в результате обменной реакции между углекислым газом, который при растворении в поровой жидкости образует кислоту, и гидроксидом кальция, имеющимся в цементном камне. При протекании данного процесса снижается рН жидкой фазы бетона. Если этот показатель снижается до значения 11,8, то имеет место депассивация стали и арматура начинает интенсивно корродировать.
Другая картина наблюдается, если воздействуют газы, содержащие хлор, например, хлористый водород. В результате химического взаимодействия в зоне реакции образуется хорошо растворимый хлористый кальций, который за счет диффузии в поровой жидкости перемещается вглубь бетона к арматуре. При накоплении у поверхности стали некоторого критического содержания ионов хлора (для портландцементного бетона примерно 0,4 - 0,5% от массы цемента) возникают условия для развития питтинговой (язвенной) коррозии металла. Щелочность поровой жидкости бетона в отличие от первого случая остается высокой.
Таким образом, мы рассмотрели классификацию основных видов взаимодействия бетона и железобетона с окружающей средой, которые могут привести к коррозии материалов и разрушению конструкций.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 170; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!