Корозия на стомана в бетон

Ремонтът на повреди, причинени от корозия на метали в стоманобетонни конструкции, включително тези от клетъчен бетон, причинява многомилиардни загуби в бюджетите на различни страни, а нарушенията на целостта на стоманобетонните панели или плочи не винаги са без човешки жертви. Особено опасни са предварително напрегнатите конструкции, чиято армировка е чувствителна към корозионно напукване, което определя високата скорост на разрушаване, ниската му предвидимост и високите рискове от нараняване и смърт на хората в сградата / конструкцията. Нормативната рамка за защита на вградени и армировъчни елементи в бетона се определя от редица стандарти и SNiP (GOST 9.101-2002, SN 277-80 и др.) И днес е най-пълно обобщена в действащия GOST 31384-2008 (Защита на бетонни и стоманобетонни конструкции от корозия). GOST 31384-2008 регламентира задължителната защита на армировката в бетонни конструкции чрез методи на горещо поцинковане, термична дифузионна обработка в суха среда, където цинковият прах (прах или прах) е доминиращ, термично пръскане (цинкова тел, нагрята до състояние на пара, напръскана от въздушен поток), студено поцинковане с напълнени с цинк бои или комбинация от тези методи при работа в агресивна среда.

При нормални условия бетонът има алкална среда поради наличието на калциев хидроксид, който практически не предизвиква значителни корозионни процеси. Въпреки това, дифузията на солни разтвори от валежите и околния въздух в бетона, излугването или насищането води до факта, че системата става корозивна. Освен това наличието на хлорни йони в бетона може да повлияе на процеса на корозия по два начина - чрез промяна на железния оксид, в резултат на което се активира точка (питинг).корозия, особено при наличие на блуждаещи токове, както и ускоряване на карбонизацията на бетона, което повишава киселинността на околната среда и допринася за увеличаване на скоростта на корозия.

Продуктите от корозия на желязото, образувани на повърхността на армировката, имат много по-голям обем от самия реагирал метал. Това увеличаване на обема в близост до армировъчните пръти причинява значителни напрежения на опън в самия бетон. Получените микро и макропукнатини улесняват достъпа на влага до арматурните пръти, което ускорява процеса и експоненциално увеличава вътрешното напрежение. Когато вътрешните напрежения на опън надвишат якостта на опън на бетона, настъпва разрушаване. В случай на предварително напрегната армировка, нейното напукване може да се случи много по-рано, отколкото чрез пукнатини и чипове, които се появяват на външната повърхност на панела или тавана. И в тази ситуация целостта на плочата ще се определя само от нейното тегло, натоварване и якост на опън на бетона.

корозия

Галванизираната стоманена арматура издържа на излагане на концентрации на хлоридни йони няколко пъти по-високи (4 до 5 пъти) от конвенционалната черна валцована арматура. Освен това защитата на цинковото покритие всъщност е двустепенна с горещо поцинковане или термодифузионно покритие на цинка. Основната бариера на протектора се състои от слоеве от интерметални съединения, а външната защита се осигурява от пасивиран слой от чист цинк. Тук обаче трябва да се разбере, че самопасивирането на цинка в бетонна среда отнема известно време и затова е по-добре да издържате бетонни подсилени конструкции в складове с нормална или леко алкална среда преди монтажа, за да завършите пасивацията. Зависимостта на стабилността на чистия цинк и пасивирания слой след 15 дни експозиция от концентрацията на хлорните йони е показана на фигурата.По-долу.

стомана

Вижда се, че цинкът, пасивиран чрез реакция с калциев хидроксид, вече след петнадесет дни има по-нисък електрохимичен потенциал в сравнение с чистия цинк и следователно по-висока устойчивост на действието на хлорни йони.

От голямо значение по отношение на устойчивостта на корозия е якостта на сцепление на армировката и бетона. Наличието на прекъсвания при свързването на бетона с армировката, дефекти, пукнатини и пори улеснява достъпа на влага до метала и задейства механизма на корозия.

От своя страна адхезията на бетонната смес към метала е толкова по-висока, колкото по-голяма е грапавостта на повърхността. Именно това обуславя преобладаващото използване на метода на горещо поцинковане, който дава по-порьозна повърхност на покритие в сравнение с термичното дифузионно поцинковане или цинковото пръскане.

Отделно трябва да се отбележи, че въпреки отделянето на водород по време на образуването на неразтворими цинкови соли, металната крехкост не възниква поради наличието на определени пропорции на хромати в циментите, които намаляват скоростта на образуване на свободен водород, както и паропропускливостта на бетона, която играе положителна роля в тази ситуация. В западните страни и САЩ делът на хроматите в сместа често се увеличава чрез въвеждане на малки количества хромни смеси в циментовата паста или директно в уплътнителната вода.