В представленной статье рассмотрены основные процессы, которые происходят с арматурой железобетонных изделий, подвергающийся влиянию спектра агрессивных факторов окружающей среды. Также были проведены химические опыты на выявление коррозии на металлах. В последствие были рассмотрены способы защиты от коррозии.
Ключевые слова: арматура, коррозия, железобетонные изделия, окисление, окружающая среда.
This article discusses the main phenomena that occur with reinforcing reinforced concrete products, exposed to the spectrum of aggressive environmental factors. Chemical experiments were also conducted to detect corrosion on metals. Subsequently, corrosion protection methods were considered.
Keywords: reinforcement, corrosion, reinforced concrete products, oxidation, environment.
На территории любого промышленного предприятия имеются железобетонные конструкции зданий, сооружений, сетевых конструкций, которые подвергаются различным агрессивным факторам окружающей среды. Одним из основных процессов, способствующих разрушению, является коррозия.
Коррозия (ржавление, ржа, ржавчина) — это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического воздействия с окружающей средой. В связи с этим возникает вопрос, как и с помощью чего можно остановить столь губительное действие на изделия.
Проектирование типовых сборных железобетонных конструкций (главным образом с целью снижения веса, а также экономии материалов при их изготовлении) сопровождалось уменьшением сечений элементов и соответственно защитных слоев бетона. Этому способствовало повышение прочности бетона на цементах более высоких марок, рост прочности арматурных сталей, совершенствование расчета конструкций.
К сожалению, не достаточно высокая культура производства железобетонных конструкций приводит к значительному снижению их долговечности. В таких массовых конструкциях, как плиты покрытий промышленных зданий, толщина защитного слоя сведена к минимуму, а в полках плит этот слой иногда отсутствует вовсе. Плотность и однородность бетона снижается из-за использования некондиционных, нефракционированных заполнителей. Форсирование режимов тепловлажностной обработки резко увеличивает проницаемость бетона. Неосторожное использование добавок-ускорителей твердения в виде хлористых солей вызывает коррозию арматуры даже под толстым защитным слоем бетона.
К тому же в настоящее время массовое распространение получили бетоны с пониженными защитными свойствами по отношению к арматуре: бесцементные, автоклавные, ячеистые, на пористых заполнителях с повышенной межзерновой пустотностью и др.
Опасность коррозии арматуры предварительно напряженных конструкций усугубляется наличием в ней весьма высоких напряжений, резким снижением пластичности высокопрочной стали при коррозионных поражениях, а также коррозионным растрескиванием напряженной термически упрочненной арматуры.
Следует учесть, что армированные стеновые панели из бетонов с пониженными защитными свойствами, предварительно напряженные конструкции и тонкостенные плиты покрытий в массовых масштабах используются при строительстве зданий ряда отраслей промышленности с агрессивными средами.
Современные методы расчета строительных конструкций, как правило, позволяют учесть все возможные неблагоприятные комбинации нагрузок. Исключения вызываются главным образом ошибками при проектировании и изготовлении конструкций, реже — нарушением расчетного режима эксплуатации. Одной из возможных ошибок является недоучет опасности коррозии арматуры.
Как показывает практика, коррозия арматуры предварительно напряженных конструкций вызывает их внезапное обрушение. Это происходит вследствие особенностей коррозии под напряжением высокопрочной проволоки и термически упрочненных стержней, часто используемых в качестве напрягаемой арматуры.
Язвенная коррозия при небольшом сечении проволоки делает ее хрупкой, но не ведет к образованию в защитном слое бетона продольных трещин, которые обычно служат сигналом опасности. Термически упрочненная арматура при коррозии под напряжением может подвергнуться растрескиванию, которое не связано обычно с образованием на ее поверхности толстого слоя ржавчины, т. е. разрушение конструкций с такой арматурой также оказывается внезапным.
Таким образом, если не исключить возможность коррозии арматуры, то нельзя гарантировать безотказности работы предварительно напряженных железобетонных конструкций.
Убытки от ремонта поврежденных конструкций и в особенности от их замены могут быть очень велики; до сих пор не разработаны эффективные способы ремонта конструкций, пострадавших вследствие коррозии арматуры.
Для предупреждения коррозии и обрушения железобетонных изделий используется комплекс противокоррозионных мероприятий, включающий защиту железобетонных поверхностей различными методами. В зависимости от характера коррозии и условий ее протекания применяются различные методы защиты. Выбор того или иного способа определяется его эффективностью в данном конкретном случае, а также экономической целесообразностью.
Бетоны представляют собой искусственные каменные строительные материалы, получаемые в результате формирования и затвердевания рационально подобранной по составу, тщательно перемешанной и уплотненной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества (цемент и др.), крупных и мелких заполнителей и воды.
Коррозия бетона возникает в результате проникания агрессивного вещества в его толщу; она особенно интенсивна при постоянной фильтрации такого вещества через трещины или поры бетона. К агрессивным воздействиям внешней среды чаще всего относят следующие: пресные и минерализованные воды, совместное действие воды и мороза, попеременное увлажнение и высушивание.
В связи, с вышесказанным, нас заинтересовало, какие существуют способы защиты арматуры железобетонных изделий.
Для достижения цели исследования, в работе были поставлены и решались следующие задачи: изучить литературные источники по теме исследования; разработать и провести практическую часть исследования; проанализировать полученные результаты.
Для предотвращения коррозионного разрушения бетона и железобетона существуют следующие виды защиты:
− первичная: защита железобетонных конструкций от коррозии и протечек, реализуемая на стадии изготовления (возведения) конструкции за счет свойств бетона (добавлением в бетон различных веществ) и конструктивных мер, достаточных для сохранения эксплуатационных свойств конструкций, предусмотренных проектом;
− вторичная: защита строительных конструкций от коррозии и протечек, реализуемая после изготовления (возведения) конструкции и подразумевающая устройство оклеечной, свободномонтируемой, обмазочной, металлической и прочих видов изоляции и других мер, исключающих или препятствующих прямому контакту агрессивной среды с материалом конструкций.
Например, для защиты арматуры подземных железобетонных фундаментовот блуждающих токов, попадающих на арматуру фундаментов со стороны надземной части металлических конструкций, может быть использована экранная защита, когда арматура в бетоне вышла из пассивного состояния. Для осуществления этой защиты вокруг поверхности подземного фундамента на расстоянии 0,2–0,4 м от нее устанавливается внешний контур заземления из стержней круглой стали диаметром около 20 мм.
В процессе работы нами были проведены опыты на выявление коррозии металлов.
1) При растворении цинка в серной кислоте происходит образование соли сульфата цинка и выделение газа водорода.
Так как медь в электрохимическом ряду напряжения металлов стоит правее цинка, скорость коррозии увеличивается, поэтому, например, кровельное железо покрываются цинком, а не медью.
2) Процесс, ускоряющий выделение водорода. Взаимодействие цинка с медным купоросом и соляной кислотой происходит с выделением меди как рыхлого темного осадка. И именно на поверхности меди будет выделяться водород.
3) Взаимодействие красной кровяной крови 
с раствором серной кислоты на железный гвоздь.
Образующееся комплексное соединение окрашено в ярко синий цвет.
4) Взаимодействие железа и уксусной кислоты в присутствии йодида калия происходит медленно
В области защиты от коррозии стальной арматуры железобетонных конструкций важнейшими направлениями развития на ближайшие годы должны быть следующие:
− Развитие теории коррозии арматуры и защитного действия бетона.
− Разработка способов определения, повышения и производственного контроля защитных свойств плотного бетона, а также методов расчета длительности их сохранения.
− Исследование и разработка способов повышения защитных свойств конструктивных легких бетонов.
− Исследование влияния на развитие коррозии арматуры напряженного состояния и трещин в бетоне.
− Выявление особенностей коррозии высокопрочных арматурных сталей под напряжением, в частности, термически упрочненной стержневой арматуры, холоднотянутой проволоки, прядей и канатов.
− Разработка способов повышения коррозионной стойкости термически упрочненной арматуры в металлургическом процессе.
− Тщательное изучение условий эксплуатации основных видов массовых конструкций (плит покрытий, стеновых панелей, опор ЛЭП и контактной сети, шпал и др.).
Литература:
- Анализ методов и средств оценки состояния металлических электросетевых конструкций / Ю. В. Демин, Г. В. Иванов, Б. В. Палагушкин [и др.]. — Текст: непосредственный // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2015. — № 2. — С.102–106.;
- Процессы коррозии железобетонных конструкций / Ю. В. Демин, Г. В. Иванов, Д. С. Скотников [и др.]. — Текст: непосредственный //Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2013. — № 1. — С.102–106.;
- Долговечность железобетона в агрессивных средах: Совм. изд. СССР — ЧССР — ФРГ/С. Н. Алексеев, Ф. М. Иванов, С. Модры, П. Шиссль. — М.-Стройнздат, 1990. — 320 с.
