Коррозия и защита арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций

Сложность осуществления контроля за состоянием арматуры в бетоне, а также трудности при восстановлении и ремонте железобетонных конструкций с поврежденной арматурой ставят задачу защиты арматуры в ряд первоочередных и должны решаться при проектировании.

Основным принципом рационализации конструкции в условиях повышенной агрессивности среды является уменьшение площади поверхности за счет отказа, по возможности, от балочных конструкций, допускающих легкое проветривание и исключающих застой воздуха, а также делающих осмотр и контроль более доступными.

Ограждающие конструкции должны обеспечиваться достаточно надежной гидроизоляцией и иметь безукоризненную защиту от атмосферной влаги. Чрезвычайно важно оценить целесообразность выбора предварительно напряженных железобетонных конструкций. Необходимо учитывать, что непредвиденное появление трещин в бетоне в процессе эксплуатации может привести к внезапной потере несущей способности конструкции. При неизбежности применения железобетонных конструкций с предварительным натяжением арматуры чрезвычайно важно правильно подобрать арматурную сталь, которая в процессе эксплуатации сооружения не должна подвергаться ни хрупкому разрушению, ни коррозионному растрескиванию.

В обычных условиях эксплуатации железобетонных сооружений сохранность арматуры в бетоне существенно зависит от состояния бетона, который является для арматуры средой. Бетон, изготовленный на портландцементе, при насыщении его водой имеет поровую жидкость с показателем рН=12-12,5.

Щелочная среда обеспечивает пассивное состояние арматурной стали, предохраняя ее тем самым от коррозии. По данным С. Н. Алексеева, изменение коррозионных потерь стальных образцов в растворе гидроокиси кальция, при изменении рН от 12,65 до 10, в условиях ограниченного поступления воздуха увеличилось в 37 раз и в условиях аэрации раствора - в 246 раз.

Понижение щелочности поровой жидкости в бетоне в результате неизбежной карбонизации идет постепенно, до полной карбонизации гидроокиси кальция и снижения значения рН до 9. Сталь начинает корродировать в бетоне при частичной карбонизации, когда значение рН поровой жидкости снижается до 11. Снижение щелочности цементного камня может вызываться также наличием кислых газов. Низкое значение щелочности цементного камня может зависеть от вида вяжущего или технологии изготовления бетона. В значительной мере на интенсивность коррозионного процесса арматурной стали влияет ионный состав поровой жидкости и, в частности, наличие ионов хлора, в меньшей мере - сульфат-ионов. Например, ионы и - способствуют снижению интенсивности коррозии арматурной стали. При малой влажности бетона его ионная проводимость резко снижается и процесс коррозии становится зависимым в значительной мере от омического сопротивления бетона.

Карбонизация идет наиболее интенсивно в атмосфере сухого воздуха, повышение влажности снижает интенсивность карбонизации. Интенсивность карбонизации, в основном, определяется видом вяжущего, при этом глубина карбонизации у бетонов на портландцементе наименьшая, а на шлакопортландцементе - наибольшая. Моментом начала коррозии арматурной стали является завершение карбонизации защитного слоя, поэтому и коррозия арматуры берет свое начало со стороны защитного слоя. Малая толщина защитного слоя (5-7 мм)резко увеличивает опасность поражения арматуры коррозией.

Функциональная зависимость глубины карбонизации от скорости диффузионных процессов определяется корнем квадратным от возраста бетона. Например, глубина карбонизации бетона десятилетнего возраста удваивается через 40-50 лет.

Периодическое увлажнение бетона существенно замедляет карбонизацию, в связи с чем время эффективной карбонизации зависит от соотношения продолжительности увлажнения и высушивания.