Коррозия бетона и железобетона. Методы защиты

Федеральное агентство  по образованию ГОУ ВПО

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Себряковский филиал

Кафедра строительных материалов и специальных технологий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине «Коррозия бетона и железобетона. Методы защиты»

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                  Выполнил: студент 5 курса

                                                                                       группы П-51з

                                                                                       Ильяшишен Р. С.

                                                                      2107026

 

                                                                   Принял:

                                                                                      преподаватель

                                                                                      Крутилин А. А.

 

 

 

 

 

 

Михайловка 2012 г.

 

6.Солестойкость  бетона.

Бетонные и железобетонные конструкции в зданиях и сооружениях  предприятий химической промышленности, цветной металлургии, в электролизных  и травильных цехах машиностроительных заводов подвергаются воздействию  агрессивных сред, а именно парогазовоздушной смеси, содержащей пары кислот повышенной концентрации, солевых и щелочных растворов. В условиях повышенной влажности и, особенно, повышенной температуры усиливается коррозионное действие таких реагентов на бетон и стальную арматуру конструкций (парогазовая коррозия). Иногда бетонные и железобетонные конструкции могут подвергаться непосредственному воздействию агрессивных жидкостей в виде концентрированных растворов солей, кислой щелочей при обычной и повышенной температурах (жидкостная коррозия).

Во всех случаях, когда  бетонные и железобетонные конструкции  и изделия находятся в условиях воздействия агрессивных сред, независимо от дополнительной защиты различными противокоррозионными покрытиями (мастики, растворы, обмазки па основе минеральных  и органических вяжущих или специальных  полимерных и мономерных материалов, гидроизоляционные и лакокрасочные покрытия), они должны быть выполнены из бетонов повышенной стойкости или из специальных бетонов на солестойком цементе или полимерных связующих.

Солестойкость бетона в значительной степени зависит от вида и удельной поверхности портландцемента, а также наличия в нем тонкомолотых минеральных добавок. Установлено, что образцы цементного камня, подвергавшиеся одинаковому числу циклов попеременного насыщения концентрированным раствором NaCl и высушиванию при температуре 80"С, характеризовались различной стойкостью. Образцы на портландцементе с удельной поверхностью Sy = 6800 см2/г полностью разрушились, образцы на портландцементе с 5У = = 3900 см-/г шелушились и покрывались сеткой микротрещин, а образцы на портландцементе, включавшем 40% молотого аглопорита, остались неповрежденными. Признак проявления коррозии третьего вида — накопления в порах цементного камня (бетона) солей, что может проводить при фильтрации их водных растворов, переносе пыли, взвешенной в воздухе, и газообразных продуктов химических реакций. Основным условием разрушения бетона являются резкие колебания влажности. Кристаллизация солей в порах материала обусловливает появление в них о давления.

Поваренная соль NaCl, сильвин КО, сильвинит KCl-NaCl твердение цементного геля сопровождается изменением цемента, слагающейся из плотности цементного, (исходного цемента) и плотности новообразований. Чем полнее при прочих равных условиях происходят процессы структурообразования цементного камня, тем больше объем новообразований, меньше и пористость цементного камня, зависящая от коэффициента пористости цементного геля.

Усадочные деформации цементного камня  обусловлены структурными трансформациями  при превращении вязкопластичного цементного геля в камневидное тело и нарушением гигрометрического равновесия в его порах.

Экспериментально установлено, что  по мере кольматации пор цементного камня кристаллами NaCl его усадочные деформации постепенно затухают и при полном насыщении раствором соли стабилизируются.

Гидрофобизующие добавки способствуют равномерному вовлечению воздуха (в виде высокодисперсной эмульсии), уменьшающего взаимное трение между частицами компонентов бетонной смеси. Этот же воздух, выполняющий функции смазки, оказывает тем самым пластифицирующее действие.  
     Эти добавки существенно не влияют на прочность сцепления бетона с арматурой но снижают водопотребность цементного теста и несколько удлиняют сроки схватывания. Они резко повышают морозостойкость и водонепроницаемость бетона, уменьшая вместе с тем его усадку, и значительно повышают солестойкость цементных растворов и бетонов. 
Испытания проводились методом погружения образцов в агрессивные жидкости со сроками испытания — 1, 3, 6 и 9 месяцев. Результаты показали, что портланд-цементные растворы (приготовленные при соотношении 1:3), затворенные на чистой воде, в агрессивных жидкостях почти полностью разрушались, в то время как образцы с добавкой абнетата натрия при длительном хранении в агрессивных жидкостях оказались весьма стойкими, показав рост прочности в соляном растворе и в раствора.  
Портланд-цементные растворы, приготовленные с добавкой абиетинового мыла и хлористого кальция, в 5-процентном растворе сернокислого магния дали незначительное снижение механической прочности. 
Аналогичные результаты были получены доктором технических наук В. В. Стольниковым при испытании образцов цементных растворов, приготовленных с добавкой абнетата натрия, в насыщенном растворе Na2S04. 
     Из сказанного следует, что абиетат натрия и отдельно и вместе с хлористым кальцием существенно повышает солестойкость цементных растворов. Крупным заполнителем для солестойких бетонов служит щебень из плотных осадочных пород с водопоглощением не более 0,5-1% по весу; он должен выдерживать без разрушения 15 циклов попеременного насыщения в растворе сернокислого натрия и последующего высушивания при 105-110^° С. Мелким заполнителем может быть кварцевый природный песок или песок, полученный дроблением плотных каменных материалов; загрязненность пылевидными и глинистыми примесями не должна превышать 1% по весу.

 

 

 

 

 

 

 

16. Использование стеклопластиковой  арматуры

Стеклопластиковая арматура по праву занимает все более  прочные позиции в современном  строительстве. Это и неудивительно, если посмотреть на её основные свойства:

• высокая удельная прочность (отношение прочности к удельной массе)
• высокая коррозионная стойкость
• морозостойкость
• низкая теплопроводность.

Конструкции, где используется стеклопластиковая  арматура, неэлектропроводны, что очень важно для исключения блуждающих токов и электроосмоса. В связи с более высокой стоимостью по сравнению со стальной арматурой, стеклопластиковая арматура используется пока, главным образом, в ответственных конструкциях, к которым предъявляются особые требования.

К бетонным элементам, где используется стеклопластиковая арматура, в основном применимы принципы проектирования железобетонных конструкций. Аналогична и классификация по видам применяемой  стеклопластиковой арматуры. Армирование  может быть внутренним, внешним и  комбинированным, представляющим собой  сочетание первых двух.

Наиболее простым видом стеклопластиковой  арматуры являются стержни нужной длины, которые применяются взамен стальных. Не уступая стали по прочности, стеклопластиковые стержни значительно превосходят их по коррозионной стойкости и поэтому используются в конструкциях, в которых существует опасность коррозии арматуры. Скреплять стеклопластиковые стержни в каркасы можно с помощью самозащелкивающихся пластмассовых элементов или связыванием.

Испытания показали, что стеклопластиковая  арматура имеет стойкость в кислой среде более чем в 10 раз, а в  растворах солей более чем  в 5 раз выше стойкости стальной арматуры. Наиболее агрессивной для стеклопластиковой  арматуры является щелочная среда. Снижение прочности стеклопластиковой арматуры в щелочной среде происходит в результате проникновения жидкой фазы к стекловолокну через открытые дефекты в связующем, а также посредством диффузии через связующее. Следует отметить, что номенклатура исходных веществ и современные технологии получения полимерных материалов позволяют в широких пределах регулировать свойства связующего для стеклопластиковой арматуры и получать составы с чрезвычайно низкой проницаемостью, а следовательно свести к минимуму коррозию волокна.

Срок эксплуатации железобетонных конструкций при воздействии агрессивных сред резко сокращается. Замена их стеклопластбетонными ликвидирует затраты на капитальные ремонты, убытки от которых существенно возрастают, когда на время ремонта требуется остановка производства. Капиталовложения на возведение конструкций, где используется стеклопластиковая арматура, значительно больше, чем железобетонных. Однако через 5 лет они окупаются, а через 20 лет экономический эффект достигает двукратной стоимости возведения конструкций.

Для изготовления стеклопластиковых  стержней применяются современные  пултрузионные машины. Английское слово Пултрузия происходит от слияния английских слов "pull" — тянуть и "extrusion" — выдавливение. Пултрузия представляет собой метод изготовления стеклопластикового профиля, основанный на протягивании пучка стеклянных волокон, заранее пропитанных полимерной композицией (смолой с инициаторами отверждения), через подогретую фильеру данного профиля. В ней происходит формирование, а также отверждение стеклопластикового профиля. На выходе из фильеры выходит готовый материал, имеющий сечение, задаваемое фильерой, а также постоянные характеристики как по длине, так и по сечению.

Однако, когда речь идет об армирующих стержнях, то важно обеспечить хорошее сцепление с бетоном. Это обеспечивается не только за счет адгезии между бетоном и стеклопластиком, но и за счет механического сцепления этих материалов. Для достижения этой цели профиль изготавливается с периодичной повторяемостью сечения.

В настоящее время стеклопластиковая  композитная арматура всё чаще используется в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Учитывая перечисленные выше достоинства  данного вида конструкций, этот факт объяснить довольно просто. Уникальная технология производства арматуры позволяет  получить высококачественный строительный материал, отвечающий всем современным  требованиям надежности, качества и  безопасности. Стоит также отметить, что композитная арматура довольно неприхотлива к условиях эксплуатации. Так, арматура может использоваться при различных температурных режимах, от – 70 и до +100 градусов Цельсия. Однако растущий спрос на данный материал обусловлен, прежде всего, тем, что арматура из стеклопластика практически не подвержена коррозии и имеет более длительный срок службы.   
В настоящее время хотелось бы отдельно выделить целый ряд областей, применение в которой композитной стеклопластиковой арматуры более предпочтительно, чем металлического аналога. Прежде всего, к подобным сферам можно отнести бетонные армированные емкости и хранилища химических производств, а также системы канализации и водоочистки. Прекрасно подходит композитная арматура для укрепления дорожного полотна, при возведении фундаментов и иных строительных работ. Данный материал также нашел применение при проведение различного рода восстановительных и реставрационных работ, а также ремонте.  
Стоит также отметить, что технология производства арматуры постоянно развивается, и не стоит на месте. Таким образом, можно с уверенностью сказать, что качество поставляемой арматуры с каждым годом становится только лучше, что также положительно отражается на технических и эксплуатационных характеристиках материала.

 

 

Коррозия первого  вида и способы ее предупреждения.

Коррозию бетона подразделяют на три основных вида. Коррозия первого  вида обусловлена растворением в  воде составных частей цементного камня. Наиболее распространенным случаем  такой коррозии является выщелачивание  водой гидрата окиси кальция  – Са(ОН)₂. Это физический вид коррозии, приводящий к увеличению пористости цементного камня и снижению его прочности, способствует гидролизу и разрушению вначале высокоосновных  соединений, полученных на основе  двухкальциевого и трехкальциевого силиката, и далее низкоосновных – СаО ∙ SiO₂ ∙ nH₂O. Установлено, что при потере примерно 10% СаО снижение прочности цементного камня достигает 10% , при потере 20% СаО – 25% и при потере примерно 33% СаО наступает полное разрушение цементного камня. При снижении содержания СаО в цементом камне интесифицируется  и коррозия арматуры в железобетонных конструкциях.                                                                                 В присутствии в воде-среде солей кальция типа Са(НСО₃)₂, СаСО₃              уменьшается выщелачивание гидрата окиси кальция из цементного камня, однако некоторые соли, даже не вступающие в реакцию, но повышающие ионную силу раствора, способствуют увеличению выщелачивания извести. Скорость коррозии первого вида уменьшается за счет карбонизации  бетона, поскольку при этом образуется нерастворимое соединение – СаСО₃               (Са(ОН)₂+СО₂→СаСО₃+Н₂О), понижается ионная сила раствора и повышается непроницаемость цементного камня.                                                Для предупреждения коррозии данного вида выработаны следующие мероприятия. Поскольку выщелачивание происходит при развитой пористости цементного камня, необходимо создавать бетоны повышенной плотности как за счет снижения водоцементного отношения, так и за счет интенсивного уплотнения бетона. В этом случае уменьшается количество капиллярных пор в бетоне и снижается его проницаемость.                           Для повышения стойкости бетона необходимо использовать цементы с ограниченным содержанием трехкальциевого силиката, а также вводить в него тонко молотые активные минеральные добавки, которые, связывая гидрат окиси кальция в нерастворимые соединения , способствуют снижению интенсивности коррозионного разрушения бетона. Предпочтительным можно считать пуццолановый портландцемент. Эффективным средством защиты от коррозии является карбонизация поверхностного слоя бетона. Объем образующегося карбоната кальция примерно на 12 % превышает объем исходного гидрата окиси кальция, и образующийся на поверхности бетона уплотненный карбонатный слой будет препятствовать выщелачиванию бетона и развитию других обменных реакций.                                                                                                                  Для предупреждения коррозии первого вида целесообразно создавать гидроизоляцию поверхности бетонных конструкций в виде оклейки, облицовки или пропитки поверхностного слоя бетонагидроизоляционными материалами.