Укажите признаки коррозии арматуры или анкерных болтов

Любые элементы крепления, произведенные из металла (болты, винты, гайки и др.), при работе в природных и технологических условиях, подвергаются воздействию коррозионных процессов.

В число таких явлений входит самопроизвольное разрушение структуры сплавов, обусловленное их взаимодействием с внешней средой.

Данное взаимодействие основано на различных реакциях химического и электрохимического типа, а также, хоть и реже, на механическом воздействии извне.

Разновидности коррозионных повреждений

В строительной сфере наблюдается много типов коррозионных повреждений. Рассмотрим лишь наиболее часто встречающиеся.

Точечная ржавчина

Другое название – питтинг. Точечная ржавчина является разновидностью локальной коррозии. Способна разрушить металл в течение непродолжительного отрезка времени за счет образования каверн – полостей большой глубины.

Данный тип коррозии входит в число наиболее опасных ввиду того, что распространяется, преимущественно, внутри материала, а на его поверхности невооруженным глазом виден относительно плохо, да и то – в виде каких-то непонятных точек.

Точечной коррозии подвержены только определенные металлы, получившие название «активно-пассивные».

В эту группу входят стали нержавеющие, цинксодержащие сплавы на основе меди – латуни, собственно медь (Сu), а также олово (Sn), цинк (Zn), цирконий (Zr), магний (Mg), алюминий (Al), никель (Ni), железо (Fe).

Активизация питтинга происходит при контакте этих металлов с растворами, содержащими ионы определенной разновидности – перхлораты (соли хлорной кислоты НClО4), галогениды и т.д.

Щелевая коррозия

Понятие «щелевая коррозия» обозначает протекание усиленного коррозионного разрушения металла в зазорах, например, фланцевых резьбовых соединений, в местах с признаками растрескивания, в щелях неплотного контакта металла с прокладочными материалами и, в целом, когда поблизости расположены 2 металлические поверхности

Коррозионное разрушение данного типа может происходить в:

• электролитах, характеризующихся повышенной кислотностью;
• растворах, в состав которых не входит окислитель О2 – кислород.

Постепенно в полости зазора либо внутри образовавшейся щели происходит накапливание продуктов коррозии. Их гидролиз может вызвать изменения кинетики процессов анодного и катодного типов, а также показателя рН электролита, находящегося внутри зазора.

Стоит отметить возможность формирования в одной щели макроэлемента. В ее середине и на вершине накапливаются продукты коррозии в большом количестве. Они будут выступать в качестве анода, а исполнять роль катода будут края – участки, к поверхности которых окислитель подводится более свободно.

Снижение стойкости к ржавчине у нержавеющего крепежа под воздействием повышенных температур

Устойчивость нержавейки к воздействию коррозии обеспечивает образование на ее поверхности тонкого слоя оксида хрома (Сr), входящего в состав этой стали. Но повышенные температуры могут разрушить это защитное покрытие, образовавшееся естественным путем. Например, межкристаллическая ржавчина появляется, когда в непосредственной близости от нержавеющего крепежа проводится сварка.

Атмосферная коррозия

Коррозия данного вида не является самой разрушительной, хотя встречается она наиболее часто. Скорость протекания этого процесса является величиной производной от совокупности следующих факторов:

• тип металла, из которого произведен крепежный элемент;
• качественный состав атмосферы. Здесь прежде всего имеется в виду степень ее загрязнения. Если поблизости функционируют заводы, выбрасывающие в атмосферу химически агрессивные соединения, коррозия протекает интенсивней в десятки раз;
• уровень влажности в регионе эксплуатации сформированного соединения. Если значение данного показателя не превышает 60%-70%, на поверхности крепежного элемента формируется оксидная пленка, замедляющая процесс коррозии. Иная картина наблюдается, когда влажность более высокая. В данном случае металл разрушается быстрее. Причина – на поверхность детали оседает губительная влага.

Контактная (гальваническая) коррозия

Происходит коррозия данного типа, когда непосредственно контактируют два металла с различными физико-химическими свойствами. Например, недопустимо создание соединения алюминиевых пластин посредством медных заклепок, поскольку при наступлении определенных условий в таком сочетании образуется сильная гальваническая пара.

Разные металлы, помимо всего прочего, отличаются электродным потенциалом. При наличии электролита, их функции распределяются так: один – анод, а другой – катод.

Химическая реакция, которая протекает между ними, обусловливает начало коррозионного процесса. В его ходе катод (у нас – это медь) будет «безжалостно» разрушать анод (а это уже алюминий).

Осуществить активацию электродного потенциала контактирующих между собой разнородных металлов способна даже атмосферная влага, выступая в роли электролита.

Но уязвимость разных пар отличается. Например, латунь плохо сочетается с цинком (Zn), алюминием (Al) и сталью. Алюминий хорошо переносит контакт с цинком, хромом (Сr), а также сталью.

Ржавчинное растрескивание или коррозия, возникающая под напряжением

Ржавчинное растрескивание под напряжением (далее сокращенно РРПН) отличается наличием трещин, распространяющихся:

• вдоль границ металлических зерен (межкристаллитно);
• транскристаллически.

Появление РРПН обусловливает совокупность следующих факторов:

• наличие в металле растягивающего напряжения;
• работа крепежа в агрессивных средах – особенно с содержанием сероводорода либо хлорида. В последнем варианте РРПН происходит при температуре Т≥60°C;

Процесс образования в металле трещин предполагает ускоренное протекание коррозии по траектории, характеризующейся повышенной коррозионной восприимчивостью. При этом основная часть металла, как правило не разрушается.

Приложенное напряжение обусловливает, главным образом, раскрытие трещин. Данное явление облегчает процесс дальнейшего распространения ржавчины.

Анализ вышеприведенной информации позволяет сделать вывод, что устойчивость к негативному воздействию коррозии зависит от следующих факторов:

• уровень влажности условий эксплуатации;
• температура воздуха;
• наличие загрязняющих веществ;
• разновидность металла изготовления крепежной детали;
• напряжение;
• специфика исполнения конструкции (зауженные щели/зазоры, стыки).

Как бороться со ржавчиной

Практика показывает, что полностью исключить протекание коррозионных процессов невозможно. Однако существуют методы, позволяющие свести скорость появления ржавчины, если и не до нуля, то, по крайней мере, минимизировать ее. Рассмотрим их несколько подробнее.

Борьба с атмосферной коррозией осуществляется следующими способами:

• нанесение на рабочую поверхность защитных покрытий. Выполняется это посредством пленок, характеризующихся нейтральностью к контакту с атмосферным кислородом, либо грунтовкой с последующим окрашиванием метизов лучше всего алюминийсодержащими красками и эмалями;
• изменение состава рабочей среды. Под этим подразумевается вакуумирование ответственных соединений, либо их размещение в среду с инертными газами. Эффективность этого метода зачастую нивелируется необходимостью в дополнительном оборудовании, в частности – защитных камер;
• использование крепежа из углеродистой стали только если предполагаются подходящие условия эксплуатации (низкая влажность, отсутствие контакта с химически активными соединениями). При невозможности их обеспечения оптимальный выход – установка элементов крепления из нержавейки аустенитного класса A2. В прибрежных регионах, промышленных зонах, в крупных населенных пунктах с высоким содержанием в атмосферном воздухе солей кислоты НCl, применять нужно нержавейку A4.

Для препятствования появлению признаков точечной коррозии рекомендуется выполнить такие действия:

• исключить контакт метизов с окислителями, а также хлоридами;
• устанавливать только крепеж, изготовленный из материалов, устойчивых к воздействию агрессивной среды;
• внедрять проекты, обеспечивающие корректный отвод воды;
• использовать средства, замедляющие появление ржавчины. По-научному они называются «ингибиторами коррозии».

Предотвращение щелевой коррозии осуществляется путем:

• уплотнения щелей и имеющихся в конструкции зазоров;
• введения в эти небольшие проемы разнообразных смазок и уплотнительных паст. Если таких средств под рукой нет, временно поможет тщательная очистка поверхности от загрязнений и появившейся ржавчины;
• грамотного проектирования конструкции. Необходимо предусмотреть, наряду с катодной защитой улучшение текучести рабочей среды;
• ингибирования.  Для этого рекомендуется использовать смешанные ингибиторы очень больших концентраций. Связано это с затрудненным подходом таких средств борьбы с коррозией к поверхности металла в зазорах. Именно поэтому их концентрация должна быть повышенной.

Чтобы не допустить коррозию под напряжением есть два актуальных метода. Это – осуществление контроля над:

• процессами концентрирования веществ, способствующих появлению ржавчины;
• возникновением растягивающих напряжений и их величиной.

Кроме того, и здесь помогут ингибиторы. При этом, эксперты особо рекомендуют использовать для предотвращения коррозионного растрескивания нитрат натрия (NаNО2). И на то есть веские обоснования. В частности, если стальной крепеж обернуть бумагой, пропитанной этим веществом, он не будет покрываться ржавчинной на протяжении 5 лет при влажности, достигающей отметки 85%,

Борьба с контактной коррозией. Если проект конструкции предусматривает в обязательном порядке использование разнородных по физико-химическим свойствам металлов, уменьшить коррозию данного типа можно следующими способами:

• установка в резьбовых соединениях неметаллических шайб, вкладышей/вставок, прокладок;
• ограничение контакта соединения с внешней средой, вплоть до полной изоляции;
• нанесение на поверхность только совместимых защитных металлических покрытий;
• окраска поверхностей и граней деталей в месте их стыка;
• обеспечение электрической изоляции.

Заключение

Если, все-таки, избежать коррозии метизов не удалось, торопиться выбрасывать их не следует. Можно попытаться очистить их от ржавчины. Сегодня в продаже имеется большое количество средств, позволяющих выполнить эту процедуру.

А узнать ее методику позволит просмотр очень полезного и информативного видео. Для его воспроизведения курсор сначала наведите на изображение, которое размещено ниже, а затем действуйте так, как будет указано в высветившейся подсказке.

Определение степени коррозии бетона и арматуры

6.2.1. Для оценки характера коррозионного процесса и степени воздействия агрессивных сред различают три основных вида коррозии бетона.

К I виду относятся все процессы коррозии, которые возникают в бетоне при действии жидких сред (водных растворов), способных растворять компоненты цементного камня. Составные части цементного камня растворяются и выносятся из цементного камня.

Ко II виду коррозии относятся процессы, при которых происходят химические взаимодействия — обменные реакции — между цементным камнем и раствором, в том числе обмен катионами.

Образующиеся продукты реакции или легкорастворимы и выносятся из структуры в результате диффузии или фильтрационным потоком, или отлагаются в виде аморфной массы, не обладающей вяжущими свойствами и не влияющей на дальнейший разрушительный процесс.

Такой вид коррозии представляют процессы, возникающие при действии на бетон растворов кислот и некоторых солей.

К III виду коррозии относятся все те процессы коррозии бетона, в результате которых продукты реакции накапливаются и кристаллизируются в порах и капиллярах бетона.

На определенной стадии развития этих процессов рост кристаллообразований способствует возникновению растущих по величине напряжений и деформаций в ограждающих стенах, а затем и разрушению структуры.

К этому виду могут быть отнесены процессы коррозии при действии сульфатов, связанные с накоплением и ростом кристаллов гидросульфоалюминита, гипса и др.

6.2.2. Разрушение бетона в конструкциях при их эксплуатации происходит под воздействием многих химических и физико-механических факторов.

К ним относятся неоднородность бетона, повышенные напряжения в материале различного происхождения, приводящие к микроразрывам в материале, попеременное увлажнение и высушивание, периодические замораживания и оттаивания, резкие перепады температур, воздействие солей и кислот, выщелачивание, нарушение контактов между цементным камнем и заполнителями, коррозия стальной арматуры, разрушение заполнителей под воздействием щелочей цемента.

Сложность изучения процессов и факторов, обуславливающих разрушения бетона и железобетона, объясняется тем, что в зависимости от условий эксплуатации и срока службы конструкций одновременно действует очень много факторов, приводящих к изменениям структуры и свойств материалов.

6.3.3. Для большинства конструкций, соприкасающихся с воздухом, карбонизация является характерным процессом, который ослабляет защитные свойства бетона. Карбонизацию бетона может вызвать не только углекислый газ, имеющийся в воздухе,но и другие кислые газы, содержащиеся в промышленной атмосфере.

В процессе карбонизации углекислый газ воздуха проникает в поры и капилляры бетона, растворяется в перовой жидкости и реагирует с гидроалюминатом окиси кальция, образуя слаборастворимый карбонат кальция.

Карбонизация снижает щелочность содержащейся в бетоне влаги, что способствует снижению так называемого пассивирующего (защитного) действия щелочных сред и коррозии арматуры в бетоне.

6.2.4. Для определения степени коррозионного разрушения бетона (степени карбонизации, состава новообразований, структурных нарушений бетона) используются физико-химические методы.

Исследование химического состава новообразований, возникших в бетоне под действием агрессивной среды, производится с помощью дифференциально-термического и рентгено-структурного методов, выполняемых в лабораторных условиях на образцах, отобранных из эксплуатируемых конструкций [I-34].

Изучение структурных изменений бетона производится с помощью ручной лупы, дающей небольшое увеличение. Такой осмотр позволяет изучить поверхность образца, выявить наличие крупных пор, трещин и других дефектов.

С помощью микроскопического метода можно выявить взаимное расположение и характер сцепления цементного камня и зерен заполнителя; состояние контакта между бетоном и арматурой; форму, размер и количество пор; размер и направление трещин.

6.2.5. Определение глубины карбонизации бетона производят по изменению величины водородного показателя рН.

В случае если бетон сухой, смачивают поверхность скола чистой водой, которой должно быть столько, чтобы на поверхности бетона не образовалась видимая пленка влаги. Избыток воды удаляют чистой фильтровальной бумагой. Влажный и воздушно-сухой бетон увлажнения не требует.

На скол бетона с помощью капельницы или пипетки наносят 0,1 %-ый раствор фенолфталеина в этиловом спирте. При изменении рН от 8,3 до 14 окраска индикатора изменяется от бесцветной до ярко-малиновой. Свежий излом образца бетона в карбонизированной зоне после нанесения на него раствора фенолфталеина имеет серый цвет, а в некарбонизированной зоне приобретает ярко-малиновую окраску.

Примерно через минуту после нанесения индикатора измеряют линейкой с точностью до 0,5 мм расстояние от поверхности образца до границы ярко окрашенной зоны в направлении, нормальном к поверхности. Измеренная величина есть глубина карбонизации бетона.

В бетонах с равномерной структурой пор граница ярко окрашенной зоны расположена обычно параллельно наружной поверхности. В бетонах с неравномерной структурой пор граница карбонизации может быть извилистой.

В этом случае необходимо измерять максимальную и среднюю глубину карбонизации бетона.

6.2.6. Факторы, влияющие на развитие коррозии бетонных и железобетонных конструкций, делятся на две группы: связанные со свойствами внешней среды — атмосферных и грунтовых вод, производственной среды и т.п., и обусловленные свойствами материалов (цемента, заполнителей, воды и т.п.) конструкций.

Для эксплуатируемых конструкций очень трудно определить, сколько и каких химических элементов осталось в поверхностном слое и способны ли они дальше продолжать свое разрушающее действие.

Оценивая опасность коррозии бетонных и железобетонных конструкций, необходимо знать характеристики бетона: его плотность, пористость количество пустот и др.

При обследовании технического состояния конструкций эти характеристики должны находиться в центре внимания обследователя.

Процессы коррозии железобетонных конструкций и методы защиты от нее очень сложны и разнообразны. Они рассматриваются в специальной литературе, например в [I-1, I-34] и др.

6.2.7. Разрушение арматуры в бетоне обусловлено потерей защитных свойств бетона и доступом к ней влаги, кислорода воздуха или кислотообразующих газов. Коррозия арматуры в бетоне является электрохимическим процессом. Поскольку арматурная сталь неоднородна по структуре, как и контактирующая с ней среда, создаются все условия для протекания электрохимической коррозии.

Коррозия арматуры в бетоне возникает при уменьшении щелочности окружающего арматуру электролита до рН, равного или меньше 12, при карбонизации или коррозии бетона.

6.2.8. При оценке технического состояния арматуры и закладных деталей, пораженных коррозией, прежде всего необходимо установить вид коррозии и участки поражения. После определения вида коррозии необходимо установить источники воздействия и причины коррозии арматуры (см. разд. 8 «Пособия»).

6.2.9. Толщина продуктов коррозии определяется микрометром или с помощью приборов, которыми замеряют толщину немагнитных противокоррозионных покрытий на стали (например, ИТП-1, МТ-30Н и др.).

• Для арматуры периодического профиля следует отмечать остаточную выраженность рифов после зачистки.
• В местах, где продукты коррозии стали хорошо сохраняться, можно по их толщине ориентировочно судить о глубине коррозии по соотношению
• ,
• где dk — средняя глубина сплошной равномерной коррозии стали;
• dpk — толщина продуктов коррозии.

6.2.10. Выявление состояния арматуры элементов железобетонных конструкций производится путем удаления защитного слоя бетона с обнажением рабочей и монтажной арматуры.

1. Обнажение арматуры производится в местах наибольшего ее ослабления коррозией, которые выявляются по отслоению защитного слоя бетона и образованию трещин и пятен ржавой окраски, расположенных вдоль стержней арматуры.
2. Диаметр арматуры измеряется штангенциркулем или микрометром.
3. В местах, где арматура подвергалась интенсивной коррозии, вызвавшей отпадание защитного слоя, производится тщательная зачистка ее от ржавчины до появления металлического блеска.

6.2.11. Степень коррозии арматуры оценивается по следующим признакам [I-1]: характеру коррозии, цвету, плотности продуктов коррозии, площади пораженной поверхности, площади поперечного сечения арматуры, глубине коррозионных поражений.

При сплошной равномерной коррозии глубину коррозионных поражений определяют измерением толщины слоя ржавчины, при язвенной — измерением глубины отдельных язв.

В первом случае острым ножом отделяют пленку ржавчины и толщину ее измеряют штангенциркулем.

При этом принимается, что глубина коррозии равна либо половине толщины слоя ржавчины, либо половине разности проектного и действительного диаметров арматуры.

При язвенной коррозии рекомендуется вырезать куски арматуры, ржавчину удалить травлением (погружая арматуру в 10 %-ный раствор соляной кислоты, содержащий 1 % ингибитора-уротропина) с последующей промывкой водой. Затем арматуру необходимо погрузить на 5 мин. в насыщенный раствор нитрата натрия, вынуть и протереть. Глубину язв измеряют индикатором с иглой, укрепленной на штативе (рис. 8.5).

Глубину коррозии определяют по показанию стрелки индикатора как разность показания у края и дна коррозионной язвы.

6.2.12. При выявлении участков конструкций с повышенным коррозионным износом, связанным с местным (сосредоточенным) воздействием агрессивных факторов, рекомендуется в первую очередь обращать внимание на следующие элементы и узлы конструкций:

• опорные узлы стропильных и подстропильных ферм, вблизи которых расположены водоприемные воронки внутреннего водостока;
• верхние пояса ферм в узлах присоединения к ним аэрационных фонарей, стоек ветробойных щитов;
• верхние пояса подстропильных ферм, вдоль которых расположены ендовы кровель;
• опорные узлы ферм, находящиеся внутри кирпичных стен;
• верхние части колонн, находящиеся внутри кирпичных стен;
• низ и базы колонн, расположенные на уровне или ниже уровня пола, в особенности при мокрой уборке в помещении (гидросмыве);
• участки колонн многоэтажных зданий, проходящие через перекрытие, в особенности при мокрой уборке пыли в помещении;
• участки плит покрытия, расположенные вдоль ендов, у воронок внутреннего водостока, у наружного остекления и торцов фонарей, у торцов здания.

Коррозия арматуры в бетоне

Под коррозией металлов понимается процесс их разрушения, вызванный химическим или электрохимическим воздействием среды.

Защитный слой бетона затрудняет доступ к арматуре влаги, кислорода, воздуха или кислотообразующих газов, однако с увеличением пористости бетона и разрушений в нем, происходящих под действием агрессивных сред, его защитные свойства резко снижаются.

Коррозия арматуры в бетоне является электрохимическим процессом. Для понимания сущности электрохимического процесса разрушения арматуры ниже кратко изложена электрохимическая теория коррозии металлов, разработанная С.Н. Алексеевым.

Коррозия металлов в воде, водных растворах электролитов сейчас рассматривается как совокупность многих микрогальва-нических элементов, возникающих на поверхности металла вследствие его неоднородности или окружающей среды.

Известно, что при погружении в электролит двух электродов из разнородных металлов они приобретают различные по величине электрические потенциалы. При замыкании электродов между ними возникает ток. Прохождение тока сопровождается растворением электрода с более электроотрицательным потенциалом — анода.

Важными разновидностями катодного процесса являются реакции восстановления иона водорода в газообразный водород и кислорода в ион гидроксила (кислородная деполяризация).

Большое число коррозионных процессов связано с поглощением кислорода. В растворе происходит направленное перемещение ионов, возникает электрохимический ток, называемый током коррозии. При этом разрушаются только анодные участки металла. Продукты коррозии образуются в результате вторичных реакций в электролите:

Бе2+ + 20Н- -> Бе(ОН)2;

4Бе(ОН)2 + 2Н20 + 02 -> 4Бе(ОН)3.

Описанные процессы взаимосвязаны и протекают в несколько стадий. Скорость коррозии зависит от скорости того процесса, который в данных условиях протекает более медленно.

Скорость процесса коррозии выражается в весовых потерях металла на единицу поверхности в единицу времени. Она зависит от величины тока коррозии, т.е. от разности потенциалов анодных и катодных участков и омического сопротивления внутренней цепи коррозийного элемента.

Наличие ряда веществ в среде, окружающей металл, влияет на скорость коррозии. Вещества, повышающие скорость коррозии, называют стимуляторами, а снижающие ее скорость — ингибиторами.

Кислород является одновременно стимулятором и ингибитором. С одной стороны, он способствует образованию защитной окисной пленки, т.е.

уменьшает коррозию, с другой — повышает скорость коррозии в начавших корродировать точках — коррозионных центрах. Ионы хлора действуют разрушающе на защитные окисные пленки.

Соли щелочных и щелочноземельных металлов в нейтральных и щелочных средах тормозят коррозионный процесс, но они опасны в случае недостаточной концентрации.

• Поскольку арматурная сталь неоднородна по структуре, как и контактирующая с ней среда, создаются необходимые условия для протекания электрохимической коррозии.
• Коррозия арматуры в бетоне может возникнуть: а) при уменьшении щелочности окружающего арматуры электролита до pH, равного или меньше 12 при карбонизации или коррозии бетона; б) при активирующем действии хлорид- и сульфат-ионов, которые могут проникнуть к арматуре через трещины в бетоне.
• Для большинства конструкций, соприкасающихся с воздухом, карбонизация является характерным процессом, который ослабляет защитные свойства бетона.
• Карбонизацию бетона может вызвать не только углекислый газ, имеющийся в воздухе, но и другие кислые газы, содержащиеся в промышленной атмосфере. При карбонизации углекислый газ воздуха проникает в поры и капилляры бетона, растворяется в поровой жидкости и реагирует с гидроалюминатом окиси кальция, образуя слаборастворимый карбонат кальция:
• Са(ОН)2 + С02 = СаС03 + Н20.
• Этот процесс может продолжаться до полного связывания Са(ОН)2 в карбонизированном слое и разложения гидросиликатов и гидроалюминатов кальция.

Связывание С07 происходит в основном в тонком слое бетона (толщиной в несколько миллиметров) с постепенным перемещением в глубь бетона. Утолщающийся со временем карбонизированный слой продолжает связывать углекислоту, но уже в значительно меньшем количестве; по мере утолщения такого слоя растет сопротивление прониканию С02 и его продвижение в бетон замедляется.

Способ защиты стальной арматуры в бетоне основан на так называемом пассивирующем (защитном) действии щелочных сред.

В щелочных растворах коррозия уменьшается вследствие образования защитной пленки из гидрата окиси железа.

При гидратации портландцемента образуется в значительном количестве гидрат окиси кальция, растворенный во влаге, содержащейся в порах цементного камня, что обеспечивает полную пассивацию поверхности стали.

В плотном бетоне арматура может находиться в полной сохранности на протяжении длительного срока эксплуатации конструкций.

Карбонизация снижает щелочность содержащейся в бетоне влаги. Скорость распространения процесса карбонизации в глубь бетона зависит от его проницаемости и концентрации углекислоты в воздухе.

Содержащиеся в атмосфере цехов целого ряда производств газы (сернистый и хлористый водород, хлор) также поглощаются бетоном и, реагируя с гидратом окиси кальция, резко понижают щелочность бетона.

Бетон, лишенный естественной щелочности, перестает оказывать защитное воздействие на стальную арматуру.

При определенном влажностном состоянии бетона арматура начинает корродировать, причем скорость коррозии будет зависеть от воздухопроницаемости бетона.

Следовательно, процесс коррозии арматуры зависит от состояния бетона и активизируется с увеличением пористости бетона и степени его разрушения.

Технологические мероприятия по защите арматуры и железобетона от коррозии заключаются в обеспечении высокой плотности, однородности и, как следствие, непроницаемости бетона. Эти же цели преследуют при создании защитного слоя у арматуры бетона достаточной толщины.

Увеличить непроницаемость бетона можно введением поверхностно-активных добавок, позволяющих снизить водоцементное отношение.

Снижение же водоцементного отношения дает возможность повысить прочность, долговечность, морозостойкость и водонепроницаемость бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Защита анкерных устройств от коррозии

Коррозия (древне лат.) (CORROSIO) — это разъедание, т.е самопроизвольное разрушение твердых тел, вызванное химическими и электрохимическими процессами,

• развивающимися на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой.
• Коррозия металлов — это физико-химический процесс, вызывающий разрушение металла или изменение его свойств в результате химических или электрохимических процессах при взаимодействии с окружающей средой.
• Все изделия, применяемые для закрепления трубопроводов, должны обладать химической и механической стойкостью по отношению к воздействиям среды, в которой они устанавливаются.
• Анкерные устройства изготавливаются из чугуна или стали, обеспечивающих механическую
• прочность и возможность соединения их между собой.
• Чтобы анкеры были более долговечны и не коррозия анкера
• подвергались коррозии, их защищают различными покрытиями:
• · пластмассовыми оболочками
• · покрытиями из специальных растворов
• · антикоррозийными затворами

Изоляция анкерных устройств должна выполняться в базовых или заводских условиях. В трассовых условиях необходимо осуществлять изоляцию участков соединения анкерных тяг с силовыми поясами.

Защитное антикоррозионное покрытие анкерных тяг должно иметь не более двух отслоений площадью поверхности до 20 смІ на 1 мІ. Отклонения по толщине защитного покрытия не должны превышать ±10%. При проверке качества защитных покрытий рассматриваются документы, характеризующие составляющие компоненты в отношении соблюдения сроков их годности.

Для защиты от коррозии винтовая лопасть покрывается резиновой мастикой по грунтовке ГТ-752. Анкерные тяги и силовой пояс изолируются липкими полимерными лентами в два слоя с нахлестом, составляющим 10% от ширины ленты.

1. Антикоррозионная защита оголовка всех постоянных анкеров включает в себя: защитный гидроизоляционный колпак и антикоррозионный состав, заполняющий свободное пространство.
2. В некотроых случаях анкера для защиты от коррозии покрывают гальванпокрытиями.
3. Перед нанесением металлизационного покрытия с защищаемой поверхности стали должна быть полностью удалена ржавчина.
4. Металлизационное покрытие следует предохранять от механических повреждений при складировании, транспортировании и установке анкера.
5. Анкерные устройства для защиты от коррозии покрывается слоем оксидной окраски.
6. В сильноагрессивных средах (средняя интенсивность коррозии свыше 0,5 мм/год) при сроке эксплуатации более двух лет следует применять усиленную антикоррозионную защиту.
7. В среднеагрессивных средах (средняя интенсивность 0,1-0,5 мм/год) при сроке эксплуатации более двух лет следует применять нормальную антикоррозионную защиту.
8. В слабоагрессивных средах (средняя интенсивность коррозии до 0,1 мм/год) при сроке эксплуатации до двух лет допускается легкая антикоррозионная защита.
9. Усиленная антикоррозионная защита тяги в области заделки должна включать: цементный камень толщиной более 20 мм и упорную трубу (ГОСТ 8731-74 и ГОСТ 8733-74), работающих на сжатие: оболочку из полиэтилена (ГОСТ 226891-77, ГОСТ 18599-83 и ГОСТ 19034-82); заполняющую массу (ЭКН, герметик Гидропроекта или гидрофобный заполнитель ЛЗ-КI).
10. Упорная и манжетные трубы при усиленной антикоррозионной защите должны защищаться металлизационным покрытием алюминия толщиной 200 мкм или слоем цементного камня, работающего на сжатие, толщиной 3 см.
11. Замковая труба должна защищаться металлизационным покрытием алюминия толщиной 200 мкм.
12. Усиленная антикоррозионная защита в свободной части должна состоять из слоя глиноцементного камня, защитной полиэтиленовой оболочки и антикоррозионной массы.

Рекомендации по использованию ржавой арматуры в бетоне: степени коррозии, требования ГОСТ при армировании фундаментов

Бетон, благодаря своим техническим характеристикам и возможностям дизайна, завоевал лидирующее место на рынке строительных материалов. Однако и он, подвергаясь агрессивным внешним воздействиям, постепенно разрушается с ухудшением потребительских качеств.

Этот процесс называется коррозией бетона. Согласно современным представлениям, коррозия представляет собой целый ряд химических, физико-химических реакций и биологических процессов, спровоцированных воздействием внешней среды и приводящих к разрушению материала.

Технические аспекты проблемы коррозии арматуры

В производственной практике почти невозможны ситуации, когда заготовки арматурных прутьев не были бы покрыты ржавчиной уже в заводских условиях.

Огромные залежи арматуры, укладываемой на отгрузочных площадках под открытым небом – наглядное тому подтверждение. Подобным отношением к хранению металлоизделий сегодня никого не удивишь.

Важнейший фактор, учитываемый при оценке опасности ржавчины на заготовках арматуры, это степень поражения структуры стали.

Легкий налет ржавчины, который ни как не влияет на прочностные характеристики арматуры.

В среднем за первый год сталь покрывается слоем ржавчины толщиной 0.2-0.3 мм, в дальнейшем скорость ее распространения замедляется, и для того чтобы достичь глубины в 1 мм, понадобится около 10 лет. Чем толще становится слой ржавчины, тем медленнее скорость коррозии, так как она препятствует доступу кислорода и влаги к поверхности металла.

Скорость распространения ржавчины может быть ниже у малолегированной стали, хранящейся при сухом климате и защищённой от осадков. Быстрее происходит коррозия арматуры высоких марок, с термической или механической обработкой, во влажной и солесодержащей среде.

Метод удельного электрического сопротивления

Одним из методов, позволяющих контролировать проницаемость бетона без нарушения сплошности конструкций и отбора образцов, является метод измерения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя бетона. В 1942 г. исследованиями было доказано, что значение удельного электрического сопротивления пористого материала можно определить с помощью уравнения

где р0 — удельное сопротивление водной фазы в бетоне; а — константа, зависящая от состава материала; m — интегральный параметр, относящийся к структуре пор в материале; Ф — доля объемного водонасыщения пор.

Зависимость (2) показывает, что чем выше объемная доля водонасыщения, тем ниже удельное электрическое сопротивление. Таким образом, удельное электрическое сопротивление указывает на связность пор и, следовательно, на сопротивление бетона к проникновению жидких или газообразных веществ.

Метод измерения удельного электрического сопротивления близок по своей природе к методу диагностики наличия коррозии стержней в железобетонных конструкциях.

Существует несколько методов измерения удельного электрического сопротивления материалов: дисковый метод с одним внешним электродом, двухэлектродный метод и четырехэлектродный метод. Самым простым является метод с использованием 4 электродов, реализуемый с помощью датчика Веннера (рис. 3).

На два внешних датчика подается ток (I), и измеряется разность потенциалов (U) между двумя внутренними датчиками. Расчетное удельное сопротивление зависит от расстояния между датчиками (а) и определяется по зависимости (3):

Помимо указанных в зависимости (3) величин, на результат измерения удельного сопротивления влияют различные факторы.

Расстояние между электродами

В бетоне ток идет через жидкость в порах в цементном камне. Зерна заполнителей преимущественно инертны. Следовательно, бетон не однородный проводник, и поток измеряемого тока также будет неоднороден. Для снижения влияния данного фактора можно увеличить расстояния между электродами, что приведет к более однородному распространению тока.

Наличие арматуры

Поскольку арматурные стержни проводят ток значительно лучше, чем бетон, то они нарушают однородное течение тока. При проведении измерений вдоль арматурных стержней при величине защитного слоя бетона 10…20 мм, измеренное сопротивление может снижаться до 2-6 раз.

Даже если один из четырех электродов находится рядом с арматурным стержнем, течение тока будет далеко от идеального, а результаты — ошибочными. Если расстояние между стержнями небольшое (менее 150 мм), то измерительные электроды должны располагаться достаточно близко, чтобы исключить влияние арматуры.

Это идет вразрез с необходимостью увеличения расстояния для снижения неоднородности тока из-за зерен заполнителей. Компромисс может быть найден, если расстояние между электродами будет 30-50 мм.

Карбонизация бетона

При большой глубине карбонизации защитного слоя бетона значение удельного сопротивления будет выше, чем у не карбонизированного бетона. Влияние карбонизированного слоя будет небольшим, если его глубина значительно меньше, чем расстояние между электродами.

Температура и влажность бетона

Изменение температуры бетона имеет существенное влияние на величину удельного электрического сопротивления. В целом, при повышении температуры удельное сопротивление уменьшается, и наоборот. Это результат влияния температуры на подвижность ионов и межионное взаимодействие.

Зарубежные лабораторные исследования выявили, что изменение температуры на 1°С приводит к изменению удельного электрического сопротивления на величину от 3% до 5% в зависимости от влажности бетона. Сама по себе влажность бетона также оказывает влияние на величину удельного электрического сопротивления.

Увеличение влажности приводит к уменьшению удельного сопротивления. Имеющиеся за рубежом опытные данные свидетельствуют о невозможности введения однозначных критериальных значений удельного электрического сопротивления, свидетельствующих о наличии или утрате защитных свойств бетона по отношению к арматуре.

Однако все лабораторные опыты показывают, что определить вероятность возникновения коррозии можно по упрощенной схеме. Суть ее проста: когда удельное электрическое сопротивление бетона мало, очень велика вероятность возникновения коррозии; когда сопротивление имеет большое значение, вероятность появления коррозии минимальна.

В ходе практических экспериментов были получены пороговые значения удельного сопротивления при температуре 20°С, указанные в таблице 1.

Таблица 1. Пороговые значения удельного электрического сопротивления

В 1987 году Лэнгфордом и Брумфилдом было предложено использование измерений удельного сопротивления с помощью 4-хэлектродного датчика Веннера для контроля скорости коррозии арматуры в бетоне.

Исследования, проведенные учеными в Америке, Франции, Испании, Италии и Англии, выявили, что невозможно однозначно рассчитать скорость коррозии, но можно достаточно точно определить степень вероятности ее возникновения.

Данный метод является основой разрабатываемого на сегодняшний день в США стандарта по испытаниям AASHTO «Определение сопротивления бетона проникновению ионов хлорида по удельному сопротивлению его поверхности».

Данный стандарт должен стать экономически более целесообразной альтернативой стандартам, используемым до настоящего времени: ASTM C 1556, ASTM C1202 и ASTM C642. Данная методика уже активно используется Исследовательским центром транспорта в Луизиане (Louisiana Transportation Research Center).

Как взаимодействует ржавчина с цементом

В определенных условиях искусственное соединение ржавчины с цементом приводит к так называемому “клеевому эффекту”, то есть легкий налет ржавчины улучшает адгезию арматуры с бетоном, объясняется это следующим образом.

Высококачественный портландцемент согласно техническим показателям содержит от 2-х до 4-х процентов окислов железа, а высокомарочных составы, изготовленные на основе шлаковых составляющих, содержат до 10-ти процентов тех же окислов. В результате чего, при затвердении цемента ржавчина вступает в реакцию с окислами, происходит эффект “приклеивания” бетона к поверхности арматурных прутьев и блокирования процесса окисления.

К тому же, наличие ржавчины свидетельствует об отсутствии на металле технологической смазки, препятствующей хорошей адгезии поверхности прута с бетоном. Поэтому не следует беспокоиться о небольшом рыжем налете на стальных прутьях и пытаться счищать его любыми средствами.

Коррозия бетона (железобетонных конструкций) в экстремальных условиях эксплуатации

Экстремальными условиями можно назвать воздействие на бетонный камень очень низких температур и различных веществ, обладающих повышенной агрессивностью.

Достаточно распространенным случаем коррозии бетона в экстремальных условиях является разрушение материала под воздействием сульфатов (химическая коррозия бетона).

В первую очередь, с сульфатами взаимодействуют алюминатные составляющие бетонного камня и гидроксид кальция. Очень нежелательным является взаимодействие алюминатных минералов и сульфатов.

В результате образуется несколько модификаций гидросульфоалюмината, самым опасным из которых, является эттрингит (3СaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O).

Данная соль по мере своего роста (увеличения кристаллов) образует внутри бетона очень высокие напряжения, которые значительно превышают прочностные характеристики цементного камня. В результате, под воздействием растворов, в состав которых входят сульфаты, коррозионное разрушение бетона протекает очень интенсивно.

При взаимодействии гидроксида кальция с сульфатами образуется CaSO4•2H2O. Со временем вещество скапливается в поровом пространстве бетона, постепенно его разрушая.

Устойчивость к воздействию сульфатсодержащих сред очень сильно зависит от минералогического состава бетона. Если в цементе содержание минералов на основе алюминия и трехкальциевого силиката ограничено, то он в данной среде более стоек.

Как выбирать арматуру с учетом степени ее коррозии

Любой профессиональный строитель должен уметь оценивать состояние используемой для закладки арматуры. При проведении экспертной оценки ему придется обратиться к официальному документу «Рекомендации по применению арматуры со следами ржавчины» от 2004 года.

Степени коррозии арматурных прутьев

Согласно рекомендациям документа, о, использовании арматуры со следами ржавчины для армирования железобетонных конструкций, выделяют 4 степени или категории коррозии стальных стержней.

1. Легкий и чуть заметный налет ржавчины, наличие которого не сказывается на цвете стали, свойствах и технических характеристиках (на прочности и суммарном весе, в частности).
2. Наличие на поверхности хорошо различимой плотной ржавчины, которая практически полностью удаляется металлической щеткой или ветошью.
3. Третья категория – локально поверхностная коррозия. Характеризуется легким слоем ржавчины, которая образовалась в результате попадания влаги, она легко удаляется ветошью либо щеткой.
4. Четвертая степень – наличие объемного коррозийного покрытия, образовавшегося при длительном окислении на открытом воздухе или в условиях повышенной влажности. После очистки такой ржавчины на арматуре остаются следы язвенной коррозии, и уменьшается сечение прутов.

Стальные стержни арматуры с разной степенью коррозии.

На начальной стадии коррозии (первая степень) для беспокойства нет никаких оснований, так как легкий налет исчезнет еще при заливке бетонной смеси. Причем на сечении стержня это никак не скажется.

Для армирования ленточных фундаментов, плитных, ростверков, а также других конструкций из бетона, допускается использовать неочищенную от ржавчины арматурную сталь первых 3-х категорий. В ситуации, когда обстоятельства вынуждают приобретать дешевую арматуру со следами сильной ржавчины – использовать ее без предварительной очистки и проверки специалистами не рекомендуется.

Выводы

Для предотвращения разрушения железобетонных конструкций вследствие коррозии арматуры, а также снижения затрат на трудоемкие работы по восстановлению и ремонту, необходимо применение неразрушающих методов контроля, позволяющих диагностировать коррозию на ранних стадиях или до ее начала.

Существующие методы контроля применяются преимущественно за рубежом. Значительным шагом вперед по выявлению коррозии арматуры методом потенциала полуэлемента стало введение на территории Российской Федерации ОДМ 218.3.001-2010. Метод измерения удельного электрического сопротивления бетона считается перспективным.

В США и Европе ведутся определенные работы по стандартизации и внедрению данного метода. По результатам опытного применения метода при обследовании покрытия Курского вокзала получены положительные результаты.

Хочется верить, что Россия не отстанет в изучении данного метода неразрушающего контроля и в скором времени появится нормативный документ, регламентирующий его применение.

Источник: «Инженерно-строительный журнал»

Рекомендации ГОСТ о ржавчине

В 6-ом пункте «Приемка», в общих технических условиях ГОСТа 10922-2012 «Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций», пишется:

• использование стальных стержней, с тонким налетом ржавчины, не является причиной, для браковки армирующей конструкции. Такой налет полностью исчезает в процессе бетонирования, в результате воздействия щелочи, содержащей в бетонной смеси.
• если слой ржавчины, пачкается и отслаивается, её обязательно следует очистить с поверхности арматуры до бетонирования, с помощью металлической щетки и тряпки, или вовсе, промыть сильной струёй воды и продуть сжатым воздухом.

Внешняя обработка фундаментов антикоррозийными составами

Тут активно используются следующие материалы и составы:

1. Аэрозольные тонкие покрытия лаком или краской.
2. Мастичные покрытия.
3. Оклеечные пленки.
4. Полимерная облицовка.
5. Жидкая пропитка.
6. Метод гидрофобизации.
7. Использование биоцидных составов.

Лакокрасочные покрытия защищают от воздействия жидких и газообразных сред. Такая пленка те только предохраняет бетон от внешних факторов, она также служит барьером для микроорганизмов и грызунов, а также нейтрализует воздействие влаги.

Также высокой эффективностью отличается полиэтиленовая пленка и рулонный нефтебитум (рубероид).

Как правильно хранить арматуру?

Для того чтобы защита арматуру от коррозии, её необходимо хранить в сухих, закрытых и хорошо проветриваемых помещениях, где влажность воздуха не будет превышать 70%. Если хранить на открытом воздухе, то необходимо полностью избавиться от возможности воздействия на неё влаги, для этого следует соорудить навес.

Пример хранения арматуры на открытом воздухе, которую планируется использовать в ближайшее время.

При хранении арматуры на открытом воздухе, следует с периодичностью раз в месяц проводить проверку состояния стальных стержней, если необходимо чистить для того чтобы на ней не образовалась ржавчина 4 степени.

Следует отметить, что классы арматуры более новых марок хранящиеся на открытом воздухе, такие как А400С и А500С, в отличии от марки А3 (сталь 35ГС, 25Г2С), более подвержены коррозии и быстрее ржавеют. Но потери прочности у той и другой в первый год хранения одинаковы, на уровне 1-3%, это намного меньше допустимых отклонений для строительных конструкций и изделий ЖБИ.

Соблюдайте правила хранения и рекомендации по использованию ржавой арматуры для армирования бетона, чтобы избежать неприятных последствий, в виде трещин и отслоений. Ведь от качества используемых стальных стержней, зависит качество всей железобетонной конструкции.

Защита фундаментов от воздействия агрессивных грунтовых вод

Как правило, воздействие на фундамент бывает не столько поверхностным, сколько комплексным.

Ведь есть также внутренние моменты, которые также приводят к разрушению несущих конструкций. Это, например, природное ржавление металла арматуры.

Если допустить проникновение воды в арматурный слой, тогда остановить процесс внутреннего разрушения уже нельзя. Образовавшаяся окись железа реагирует с компонентами бетона, замещает их и формирует огромные по площади открытые пространства.

Общие сведения виды и характер разрушений

На сегодняшний день различают несколько видов коррозии бетона, способствующие разрушению конструкций:

• растворение и вымывание компонентов, образующих цементный камень;
• воздействие на бетон веществ, растворенных в воде;
• разрушение бетона, за счет осаждения малорастоворимых веществ в порах бетона.

Таким образом, ввиду того, что для бетона заполнитель всегда можно подобрать соответствующий требованиям, коррозия бетона происходит исключительно вследствие разрушения цементного камня.