Корозія стали в бетоні - бетон на практиці - питання і відповіді

РЕЗЮМЕ. Як обмежити корозію

1. Використовуйте воздухововлеченіе бетон з водо-цементним співвідношенням 0,4 або нижче.
2. Заливайте мінімум 4 сантиметри у висоту і мінімум на 2 сантиметри більше максимального розміру щебеню в бетоні над армуванням.
3. Збільште мінімальну висоту поверхневого шару до 5 сантиметрів для протиожеледних середовищ і до 6 сантиметрів для морського середовища.
4. Переконайтеся, що бетон витримується в правильній температурі і вологості.
5. Використовуйте золу виносу, пічне-доменні шлаки, мікрокремнезем і / або перевірений інгібітор корозії.

ЩО таке корозія стали?

Термінологія ASTM (G 15) визначає корозію як «хімічну або електрохімічну реакцію між матеріалом, зазвичай металом, і його середовищем, яка викликає руйнування матеріалу і його властивостей». Для стали, що знаходиться в бетоні, корозія означає утворення іржі, яка більше початкового об'єму в 2-4 рази і не має ніяких з корисних властивостей. Корозія також викликає поява ямок і дірок на поверхні армуючої стали, зменшуючи потенціал міцності через погіршення зчеплення з бетоном.

ЧОМУ важлива корозія в бетоні?

У залізобетоні (бетоні з арматурою) використовується сталь для додання матеріалу еластичних властивостей, необхідних в конструкціях. Це запобігає пошкодження бетонних структур, схильних до навантажень на розтяг і вигин через вітрів, ваги конструкції і температурних циклів. Однак, коли сталь кородує, утворення іржі призводить до втрати зчеплення між сталлю і бетоном і подальшим розшарування і відколювання. Якщо це залишити невиправленим, погіршиться цілісність структури. Зменшення зчеплення призводить до зниження потенціалу міцності. Це особливо згубно при навантаженнях на розтяг в попередньо напружених залізобетоні.

ЧОМУ сталь в бетоні кородує?

Зазвичай сталь в бетоні знаходиться в нержавіючої, пасивної середовищі. Однак, армований сталлю бетон часто використовується в агресивних середовищах, з морською водою або протиожеледними реагентами. Коли хлориди проникають в бетон, вони руйнують пасивний шар, змушуючи сталь корродировать і утворювати ямки.

Карбонізація бетону - ще одна причина корозії сталі. Коли бетон карбонірует до рівня сталевої арматури, звичайна лужне середовище, що захищає бетон від корозії, заміщається більш нейтральним середовищем. У цих умовах сталь не пасивна, і починається стрімка корозія. Швидкість корозії через карбонізації бетону, менше, ніж для корозії, викликаної проникненням хлоридів.

Іноді недолік кисню, навколишнього сталеву арматуру, змусить метал розкладатися, залишаючи рідину з низьким рівнем pH.

ЯК уникнути корозії?

Якісний бетон - бетонні практики

Перший захист від корозії стали в бетоні - це якісний бетон і належна товщина бетонного шару над арматурою. Якісний бетон має низьке водо-цементне відношення (В / Ц), щоб не дозволити хлоридам проникати всередину і перешкоджати карбонізації. В / Ц має бути 0,5, щоб зменшити швидкість карбонізації, і менше 0,40, щоб мінімізувати проникнення хлоридів. Бетони з низьким в / ц можна отримати за допомогою:

• збільшення вмісту в'яжучих,
• зменшенням обсягу води за рахунок заміщення її пластифікаторами і водопоглотітелямі,
• використанням більшого обсягу золи виносу, шлаків або інших в'яжучих.

Інший компонент, що впливає на якість бетону - це залучений повітря. Потрібно захистити бетон від ризиків заморожування та відтавання. Залучення повітря також знижує виділення води і проникність по каналах виділення води. Відколювання може прискорити корозію міститься всередині арматури. Потрібно належне планування операцій з вирівнювання, щоб переконатися, що бетон не відколюється і не ламається.

Правильний обсяг стали сприяє стримування тріщин. ACI 224 допомагає проектувальнику мінімізувати утворення тріщин, які можуть руйнівно впливати на що міститься сталь. У загальному випадку, максимальний допустимий розмір розломів - 0,18 мм для протиожеледних областей і 0,15 мм для морської води.

Адекватний шар бетону над армуванням - також істотний фактор. Проникнення хлоридів буде проходити через поверхневий шар навіть нізкопроніцаемих бетонів. Збільшення шару відстрочить виникнення корозії. Наприклад, час, необхідний іонів хлоридів для досягнення 5 сантиметрів від поверхні, в 4 рази більше часу для 2,5 см. ACI 318 рекомендує мінімум 3,8 см для більшості структур і його збільшення до 5 см, якщо використовуються протиожеледних реагенти. ACI 257 рекомендує шар мінімум в 6,3 см для водних умов. Чим більше розмір наповнювачів - тим більше потрібно шар. Для наповнювачів крупніше 20 мм рекомендується додати ще 20 мм до найбільшого розміру наповнювача для протиожеледних середовищ, і 45 мм для морського середовища. Наприклад, для бетону з розміром наповнювача в 25 мм слід мати шар в 70 мм.

Бетон повинен бути належним чином ущільнений і витриманий. Вологе витримування мінімум на 7 днів потрібно для бетону при температурі 21 ° C з В / Ц 0,4, в той час як для В / Ц 0,6 - вже 6 місяців для досягнення порівнянних показників. Окремі дослідження показують, що пористість бетону істотно зменшується зі збільшенням часу на витримування бетону, що, відповідно, збільшує опірність корозії.

Специфічні бетони і системи захисту від корозії

Збільшена опірність корозії також може бути досягнута використанням добавок в бетон. Мікрокремнезем, зола виносу, і пічне-доменні шлаки знижують проникність бетону до проникнення іонів хлоридів. Інгібітори корозії, такі як хлорид кальцію, запобігають корозії при досягненні іонами хлоридів рівня армування. У будь-якому випадку, вони додаються в бетон при рівні В / Ц не більш 0,45.

Гідрофобні присадки зменшують проникнення рідини і до певного рівня і хлоридів в їх числі. Однак, ACI 222 показує, що вони неефективні в забезпеченні довготривалого захисту. Оскільки якісний бетон вже має високу водонепроникність, додаткові добавки вже не настільки важливі.

Інші способи включають в себе захисні мембрани, катодний захист і покриття арматури епоксидів.