Ключевые слова: коррозия, механизм коррозии, трещины, защита
Во всем мире коррозия является основной причиной разрушения конструкций, особенно в хлорированных средах. Устойчивое развитие коррозии является основной проблемой в определении срока службы металлических и железобетонных конструкций. Ряд мероприятий разработан для предотвращения коррозии металла с момента проектирования конструкций. Кроме того, вопросы долговечности конструкций целиком связаны с основными мероприятиями, направленными против коррозии, вызванной хлорированной средой: а) улучшение свойств защитного слоя бетона, б) использование в конструктивных элементах из нержавеющей стали, и применение технологий катодной сварки [2].
Одной из основных причин разрушения железобетонных конструкций является коррозия арматуры. Срок службы конструкций зависит от физических и химических воздействий окружающей среды, а также, от защитных свойств бетона. Коррозия будет развиваться в основном в соответствии с двумя процессами: карбонизация бетона, которая будет вызывать медленную и равномерную коррозию вдоль арматуры, и воздействие на хлориды бетона, которые вызывают коррозию арматуры. Этот процесс является быстрым и сильно локализованным [3].
Когда коррозия станет активной, механическое поведение конструкций будет серьезно изменено, и первое следствие этого — уменьшение корродирующего армирующего участка, корродированная сталь не исчезает, а превращается в ржавчину, которая будет занимать больший объем, чем здоровая сталь. Увеличение объема вызовет давление ржавчины на бетон и тем самым образует в нем трещины. Данная ситуация носит цикличный характер, который снова будет способствовать коррозии. Продольное растрескивание и накопление продуктов в результате коррозии сильно ухудшат поверхность раздела между сталью и бетоном, и состояние адгезии будет сильно изменено. В конечном итоге это, в лучшем случае, приведет к изменение внешнего вида конструкции, а, в худшем случае, к снижению механических характеристик [3] [4].
Во многих странах также были проведены значительные исследования для определения взаимозависимостей между скоростями коррозии и различными переменными в составе бетона, при его производстве и условий природно-климатического воздействия, например, тип цемента, содержание цемента, соотношение вода/цемент влажность, температура, толщина покрытия и т. д. Была также предпринята попытка обобщить влияние небольшого числа важных параметров, таких как зависимость ширины трещины от природно-климатического воздействия [5].
Существует несколько надежных методов предотвращения риска коррозии для арматуры в бетоне. Они напрямую связаны с выбором толщины покрытия и качеством бетона в конструкции. Есть примеры сильно поврежденных конструкций в агрессивных средах. [5].
На рисунке 1 представлен механизм распространения коррозии
Рис. 1. Механизм распространения коррозии
Изучение трещин вокруг арматуры показывает, что после образования сети первичных трещин, увеличенная нагрузка на бетон приведет к потере адгезии вблизи трещин, перенося нагрузку на ребра жесткости конструкции, что так же приведет к внутренним трещинам. При этом первичные трещины появятся только тогда, когда сила, воспринимаемая сталью и бетоном, превышает допустимую силу, воспринимаемую бетоном на растяжение. Тогда образуются трещины в бетоне, а вокруг арматуры развивается коррозия, общий объем арматуры увеличится в два-три раза по сравнению с нормальной арматурой, что и приводит в дальнейшем к образованию продольных трещин вдоль арматуры. Данная ситуация усилит деградацию поверхности раздела между арматурой и бетоном [4].
В таблице 1 представлено развитие трещин в бетоне от коррозии арматуры
Таблица 1
Развитие трещин в бетоне от коррозии арматуры [6]
|
Коррозия (%) |
0 |
1.7 |
2.7 |
10.0 |
11.7 |
12.7 |
20.0 |
|
количество продольных трещин |
0 |
1 |
1 |
1 |
3 |
4 |
3 |
|
средняя ширина продольных трещин (мм) |
/ |
0.15 |
0.2 |
6 |
3 |
4 |
9 |
|
количество первичных трещин |
10 |
9 |
8 |
3 |
5 |
3 |
0 |
|
среднее пространство между первичными трещинами(мм) |
83.33 |
80.9 |
100 |
167 |
200 |
238 |
/ |
Есть много способов чтобы защитить арматуру от коррозии
– использование цемента хорошего качества для бетона
– выбор толщины защитного слоя бетона
– контроль дозировки составляющих бетона для уменьшения его пористости
– хорошее качество арматуры (нержавеющая сталь)
– для дорожных мостов применение качественной гидроизоляции
Коррозия является очень важным фактором разрушения железобетонных конструкций, независимо от того, являются ли они зданиями или произведениями искусства (мосты и туннели), поэтому необходимо серьезно взглянуть на это явление и приложить все усилия для защиты арматуры конструкции, как во время проектирования, так и во время реализации. Необходимо проводить обследования и проверять наличие трещин (даже небольших трещин), выполнять их ремонт или производить усиление конструкции до появления коррозии.
Литература:
- DJEDDI Lamine,Contribution à l'étude mécano-fiabiliste des câbles de précontrainte- thèse de doctorat à l’université de Annaba des ouvrages d'art, application au contrôle par émission acoustique
- L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri and R. Polder, Corrosion of steel in concrete. Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 392 pages, 2004.
- Mickael Dekoster, Etude de comportement mécaniques des structures en béton armé dégradé par la corrosion- thèse de doctorat à luniversité de Lille
- GOTO Y ‘’ crack formed in concrect around deformed tension bars ‘’ ACI journal proceeding vol 68 n) 4 pp 244–251
- Kyösti Tuutti (CORROSION OF STEEL IN CONCRETE)
- Amleh L Mirza S (corrosion influence on bond between steel and concrecte ACI structurel journal vol 96 n 3 may,june 1999 pp 415–423
