Бетоны

Технология бетона


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника


ГЛАВА 8. КОРРОЗИЯ БЕТОНА И МЕРЫ БОРЬБЫ С НЕЙ

§ 8.4. КОРРОЗИЯ АРМАТУРЫ В БЕТОНЕ

 

 

В защитное действие бетона по отношению к арматуре определяется способностью цементного камня пассивировать сталь. Известно, что в подавляющем большинстве случаев коррозия металлов происходит по электрохимическому механизму, для осуществления которого необходимы следующие условия: 1) наличие разности потенциалов на поверхности металла; 2) наличие электролитической связи между участками поверхности металла с различными потенциалами-, 3) активное состояние поверхности на анодных участках, где осуществляется растворение металла по реакции nH20-f-Me-»-Me+-nH20-e_; 4) наличие достаточного количества деполяризатора, в частности кислорода, необходимого для ассимиляции на катодных участках поверхности металла избыточных электронов 4е-+02+2Н20-иЦ0Н).

Первое условие всегда выполняется, поскольку технические металлы имеют неоднородную структуру, неодинаковы и условия контакта поверхности стали с бетоном. Учитывая особенности бетона, представляющего собой капиллярно-пористое тело с активной и гидрофильной внутренней поверхностью, можно полагать, что условия 2 и 4 коррозионного процесса в бетоне имеют место. Действительно, бетон почти всегда содержит кроме химически связанной в процессе гидратации цемента физически связанную, т. е. капиллярную и осмотическую воду. Количество физически связанной воды в бетоне, которая в отличие от химически связанной может служить электролитом — проводником зарядов между анодными и катодными участками поверхности стали, зависит как от особенностей бетона, так и от среды и условий взаимодействия ее с конструкцией. При длительном погружении в воду может произойти практически полное насыщение капилляров и пор бетона. В этом случае водосодержание тем больше, чем выше пористость бетона.

При одностороннем контакте без напора, т. е. при капиллярном подсосе воды, степень насыщения бетона обычно ниже, так как высота всасывания воды находится в обратной зависимости от сечения капилляров. Давление насыщенного пара над мениском воды в капиллярах с радиусом более МО 5 см, которые обычно называют макрокапиллярами, практически равно давлению пара над плоской поверхностью, поэтому такие капилляры не всасывают воду и могут заполняться только над напором воды или при конденсации ее, когда в бетоне образуется точка росы.

 


 

Содержание воды в бетоне при эксплуатации конструкции в воздушно-влажной среде зависит от ее относительной влажности. При влажности воздуха 100% водосодержание бетона приближается к таковому при капиллярном подсосе. С уменьшением влажности воздуха водосодержание бетона падает. Для стали в бетоне, так же как и для открытого металла, существует некоторая критическая влажность воздуха, ниже которой пленки влаги не могут обеспечить перемещение ионов между анодными и катодными участками ее поверхности Такое критическое значение относительной влажности воздуха составляет 50 до 60%, если бетой не содержит гигроскопических веществ, например добавок хлористых солей, которые понижают это значение В бетоне почти всегда достаточно влаги, необходимой для протекания процесса коррозии стали

Что касается кислорода, то его недостаток может ограничивать процесс коррозии стали, как показали исследования, лишь при практически полном насыщении бетона водой, когда диффузия кислорода резко замедляется. В бетонах высокой плотности (при В/Ц<0,5) отмечается замедление коррозии прч увеличении относительной влажности воздуха сверх 80 .. 85%. В большинстве случаев пбровое пространство бетона способно пропустить вполне достаточное количество кислорода для поддержания процесса коррозии арматуры. 

Скорость коррозии стали зависит от степени агрессивности воды- среды, которая для этого случая может оцениваться рН, и содержания кислорода Отсутствие коррозии стали в бетоне объясняется ее пассивностью в щелочной среде, т. е. неспособностью к растворению по приведенной выше реакции. Если же по той или иной причине поверхность арматуры остается активной или неполностью пассивируется при изготовлении конструкций либо теряет пассивность в процессе эксплуатации конструкции, то происходит коррозия арматуры в бетоне.

Для сохранения пассивности стали в бетоне необходим ее постоянный контакт с поровой жидкостью, щелочность которой должна иметь водородный показатель рН^11,8. Это условие обычно соблюдается в плотных бетонах на портландцементе и его разновидностях (шлакопортландцементе, пуццолановом портландцементе), которые уже при затворении водой дают насыщенный раствор гидроксида кальция с рН^12,6. В процессе схватывания и твердения цементного тесга величина рН может достигать значений 13,5 ... 13,8, что, по-видимому, связано со значительным перенасыщением жидкой фазы, наблюдающимся в этот период и являющимся основой образования кристаллического сростка цементного камня. В затвердевшем бетоне величина рН поровой жидкости составляет 12,0 ... 12,5, что тоже существенно больше, чем указанное выше критическое значение рН^11,8.

В обычном плотном бетоне нормального твердения, приготовленном на портландцементе, существует значительный запас гидроксида кальция, ориентировочно составляющий 10 ... 15% от массы цемента. Кроме того, длительно сохраняется так называемый «клинкерный фонд» в виде не полностью прогидратировавших зерен цементного клинкера, из которого могут пополняться запасы Са(ОН)г в бетоне, если они по той или иной причине израсходуются.

Если цемент содержит активные гидравлические добавки (пуццолановый и шлакопортландцемент), то значительная часть гидроксида кальция ими связывается. То же происходит, когда гидравлической активностью обладает заполнитель, например пористый дробленый керамзитовый или перлитовый песок, в особенности их пылевидные фракции Связывание гидроксида кальция значительно интенсифицируется при тепловой обработке бетона, что приводит к существенному снижению рН поровой жидкости. Особенно резко падает рН в бетонах автоклавного твердения— ячеистых и силикатных, где высокая прочность достигается за счет глубокого связывания гидроксида кальция с кремнеземом молотого песка, золы, шлака. В бетонах автоклавного твердения после одного года хранения в естественных атмосферных условиях и при периодическом увлажнении уже можно наблюдать 100%-ное поражение коррозией поверхности арматуры

Особое внимание следует уделить влиянию добавок хлористых солей, поскольку, даже несмотря на высокое значение рН поровой жидкости в цементных бетонах нормалоного твердения, присутствие в ней ионов хлора нарушает пассивное состояние поверхности стали. Однако в некоторых условиях можно не опасаться развития коррозии арматуры в бетоне с добавками хлористых солей Хлориды способны образовывать с алюминатами цемента слаборастворимые комплексные соли — гидрохлоралюминаты. Поэтому небольшое количество хлористого кальция, добавленного при затворении бетона, может быть практически полностью связано и не вызывать нарушения пассивности стали Но необходимо учитывать, что это допустимое количество тем меньше, чем ниже алюминатность цемента и больше содержание в нем гипса, так как последний связывается с алюминатами в первую очередь. Кроме того, связывание хлоридов в гидрохлоралюминаты резко замедляется при тепловой обработке бетона Если учесть, что при этом понижается рН поровой жидкости, то очевидно, что применения добавок хлоридов при тепловой обработке бетона следует избегать. Наконец, если говорить о влиянии сотавляющих бетон материалов на его способность пассивировать сталь, то необходимо учитывать особенности заполнителей на основе шлаков и зол. Эти заполнители, как правило, содержат водорастворимые соединения серы в виде сульфатов и сульфидов, способные к химическим превращениям в бетоне, а также часто несгоревшие частицы угля, которые могут играть роль эффективных катодов при непосречствен- ном контакте с поверхностью арматуры.

Сульфат-ионы, хотя и в значительно меньшей степени, чем хлор- ионы, могут также нарушать пассивность стали. В процессе химических превращений сульфидов в бетоне возможно образование сероводорода, который при соответствующих условиях, взаимодействуя с поверхностью стали, может вызвать развитие водородной хрупкости в напряженной высокопрочной арматуре

Известно, что свойства бетона меняются с течением времени под действием среды Во влажных условиях бетон длительно набирает прочность, его структура уплотняется. В сухих условиях этого не происходит. При периодическом замораживании и оттаивании, увлажнении и высушивании, нагревании и охлаждении происходит расшатывание структуры, разрыхление, вплоть до частичного или полного разрушения бетона Разрушающе действуют на бетон многие жидкие и газообразные среды Явления коррозии бетона были рассмотрены выше. Естественно, что если под влиянием тех или иных внешних воздействий защитный слой бетона у арматуры разрушается, то прекращается и его пассивирующее действие.

Однако многие среды, не агрессивные или слабо агрессивные к бетону, агрессивны по отношению к стали, например воздушно- влажная среда, которая по той или иной причине не является пассивной. Аналогично действует периодическое увлажнение даже пресной, не агрессивной к бетону водой. Необходимо подчеркнуть, что до тех пор, пока сталь в бетоне находится в пассивном состоянии, эти воздействия не вызывают ее коррозии.

Рассмотрим причины потери способности пассивировать сталь у бетона, который первоначально обладал ею в полной мере, т. е плотного бетона на портландцементе без добавок хлоридов. Нарушение пассивности арматуры в таком бетоне связано преимущественно с внешними воздействиями, в результате которых у поверхности арматуры в бетоне падает рН поровой жидкости либо появляются хлор-ионы [1]. Снижение рН бетона связано с уменьшением концентрации Са(ОН)2, которое может произойти либо вследствие ее выщелачивания (вымывания) фильтрующейся через бетон или омывающей его водой, либо в результате нейтрализации кислыми жидкостями и газами.

 

 

  Коррозия арматуры - добавки ННХК и ННХКМ

В случаях когда требуется защитить арматуру в бетоне от коррозии под действием агрессивных хлорид- или сульфат-ионов, проникающих в конструкцию или ...
bibliotekar.ru/spravochnik-74-3/39.htm

 

  Коррозия арматуры

Коррозия арматуры может возникнуть в результате карбонизации извести в бетоне защитного слоя. Это происходит в результате воздействия углекислоты, . ...
www.bibliotekar.ru/spravochnik-153-3-tehnika/106.htm

 

  Коррозия бетона и арматуры в морской воде

В морской воде скорость коррозии бетона нелегко прогнозировать: во-первых, в этой среде может протекать сразу несколько реакций, идущих как параллельно, ...
bibliotekar.ru/spravochnik-74/24.htm

 

  Коррозия арматуры, трещинообразование и расслоение бетона ...

В старых сооружениях картина усугубляется коррозией арматуры, трещинообразованием и расслоением бетона как внутри, так и снаружи сооружений. ...
www.bibliotekar.ru/spravochnik-120-zhbi-zhelezobeton/57.htm

 

  В формах панелей армокаркасы и сетки. ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ...

Таким образом, коррозия металлической арматуры в значительной мере определяется свойствами материалов, составом ячеистого бетона и способами его термической ...
bibliotekar.ru/spravochnik-64/84.htm

 

К содержанию книги:  Технология бетона

 

Смотрите также:

 

Технология бетона    Бетоны   БЕТОН. Добавки в бетон

 

Высокопрочный бетон  Монолитный бетон и железобетон  Бетон и железобетон

 

Растворы и бетон  Заполнители для бетона 

 

  Свойства бетона

Особотяжелый бетон Высокопрочный бетон  Товарный бетон   Легкий бетон

 

Последние добавления:

 

Промышленные печи и трубы   "Печи и камины"    "Тракторы и автомобили"