Рассмотрены основные причины разрушения железобетонных конструкций производственных зданий.
Ключевые слова: коррозия, антикоррозионная защита,железобетон, бетон.
В России в больших масштабах и различных формах ведется эксплуатация производственных зданий и сооружений, построенных с применением различных материалов. Эксплуатация объектов часто происходит при неблагоприятных для материалов конструкций условиях.
Из всех строительных материалов ведущую роль имеют бетон и железобетон, которые составляют примерно 70 % из всех изделий и конструкций. Среди них наиболее широко применяется тяжелый бетон на цементной основе, важнейшим свойством которого является долговечность, выражаемая в десятилетиях. При правильном проектировании, изготовлении и применении железобетон как материал отличается многими положительными эксплуатационными свойствами, в том числе высокой коррозионной стойкостью. Однако при эксплуатации бетонные и железобетонные изделия и конструкции подвержены воздействию различных агрессивных сред. Под влиянием химических реакций и физико-химических явлений наблюдаются процессы разрушения, преждевременного коррозионного повреждения железобетонных конструкций.
К основным факторам разрушения бетонных конструкций следует отнести следующие факторы:
1) Технологический — в последнее время в силу различных причин непрерывно уменьшается толщина бетонных конструкций, в то время как качество бетона в ряде случаев оставляет желать лучшего, что выражается в высокой пористости и водопроницаемости.
2) Человеческий — ошибки в проектировании; неправильная оценка условий эксплуатации зданий и сооружений, воздействия агрессивной среды; неправильное назначение состава бетона, его проницаемости, толщины защитного слоя, конструкции.
3) Атмосферно-химический — воздействие агрессивных компонентов атмосферы (карбонаты, сульфаты, хлориды) и частые циклы мороз-оттепель. В результате химических реакций внутри пор бетона образуются кристаллы, рост которых приводит к появлению трещин и разрушению бетона. Коррозия арматуры в свою очередь, особенно в условиях повышенной вибрации, приводит к выкрашиванию бетона. Пористый бетон впитывает влагу, которая при низких температурах замерзает, увеличиваясь в объеме, что приводит к образованию трещин.
Чаще всего здания и конструктивные элементы преждевременно выходят из строя от суммарного воздействия вышеперечисленных факторов. Всё это ведет к снижению прочности, несущей способности, эстетических качеств железобетонных конструкций и, следовательно, остаточного ресурса зданий и сооружений.
Одной из основных причин разрушения железобетонных конструкций является коррозия. Возникновение и развитие коррозии зависят от состава и свойств агрессивной среды, скорости обмена среды у поверхности материала, температуры среды, плотности и состава материала, его напряженного состояния, структуры, толщины и плотности защитного слоя и условий взаимодействия материала со средой.
Коррозия бетона подразделяется на три основных вида: коррозия выщелачивания, кислотная и солевая. Основным критерием такой классификации является степень ухудшения его характеристик и свойств.
– I вид коррозии бетона — обусловлен выщелачиванием — под воздействием пресной воды (мягких вод) растворяются основные составные компоненты цементного камня и проникают сквозь толщу бетона наружу в процессе фильтрации. Характерным внешним признаком этого вида коррозии является появление белого налёта на поверхностях бетонных конструкций в местах выхода воды при фильтрации (см. рис. 1).
Рис. 1. Коррозия бетона плит покрытия здания с оголением рабочей арматуры, выщелачивание
– II вид коррозии бетона происходит вследствие химических реакций (обменных процессов) между компонентами цементного камня и раствора, при этом образуются легкорастворимые компоненты, вымываемые из бетона, или продукты без вяжущих (скрепляющих) свойств, ослабляя в конечном итоге структуру цементного камня.
– III вид коррозии бетона наступает при постепенном накоплении и кристаллизации солей в капиллярах, порах и трещинах цементного камня, которые способствуют возникновению напряжению и внутреннему разрушению железобетона — наиболее часто наблюдается в морских сооружениях. В процессе развития коррозии третьего вида структура бетона претерпевает значительные изменения. Уменьшается пористость, появляются трещины параллельно поверхности.
Разрушению подвержена не только непосредственно бетонная поверхность, но и арматура бетона (см. рис. 2), поэтому при проведении обязательного периодического обследования производится комплексная диагностика железобетонного сооружения, при которой важно оценить характер и опасность повреждений, оценить уровень технического состояния конструкций.
Рис. 2. Коррозия бетона, арматуры и закладных деталей
Обследование железобетонных конструкций включает: осмотр, регистрацию выявленных повреждений и дефектов; измерение величин внешних повреждений и дефектов; инструментальное или лабораторное определение прочности бетона. При визуальном обследовании выявляются: трещины, сколы, раковины, повреждения защитного слоя, участки бетона с изменением его цвета, повреждения и коррозия арматуры, закладных деталей, сварных швов и т. д. При инструментальном методе обследования железобетонных конструкций устанавливают: прочность, проницаемость, однородность и сплошность бетона; состояние антикоррозионной защиты; химический состав агрессивных сред, влияющих на состояние бетона; вид, степень и глубину коррозии; причины, характер, ширину и глубину раскрытия трещин; степень коррозии арматуры, закладных деталей и сварных швов и т. п. По результатам обследования составляется заключение о техническом состоянии конструкций, включающее сведения о дефектах и рекомендуемых мероприятиях по их устранению, а также причины их появления [2].
Преждевременное разрушение железобетонных конструкций, потеря ими герметичности, теплозащитных и других эксплуатационных качеств приводят к крайне нежелательным последствиям. Поэтому защита от коррозии всех конструкций из каменных материалов с целью обеспечения расчетных сроков их службы и поддержания требуемых эксплуатационных качеств зданий и сооружений имеет значительное практическое значение, и ни в коем случае нельзя пренебрегать данной проблемой и своевременно принимать соответствующие меры по предотвращению коррозионного разрушения бетонных и железобетонных конструкций.
Литература:
- ГОСТ 31384–2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии.
- СП 13–102–2003 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений.
- СНиП 2.03.01–84* Бетонные и железобетонные конструкции.
