Корозія бетону і залізобетону

Одна з переваг бетону і залізобетону — довговічність. Проте несприятливе поєднання постійних і змінних навантажень з дією різних фізико-хімічних процесів середовища спричиняє корозію бетону і сталевої арматури, що може призвести до руйнування конструкцій.

Шкідливими реагентами для бетону є вода (чиста або така, що містить розчини солей і кислот), пара і вологі кислі гази, мінеральні масла, розчин цукру, відходи від переробки м’яса, продукти хімічних виробництв. Статистика твердить, що 50% конструкцій промислових будівель експлуатується в агресивному середовищі різного ступеня і надалі ця цифра збільшуватиметься.

Зовнішні навантаження, спричинюючи утворення тріщин у бетоні залізобетонних конструкцій, прискорюють процес корозії бетону та арматури.

Заморожування і відтавання конструкцій з тріщинами, заповненими водою, веде до руйнування захисного шару бетону. Тиск у середині бетону частково компенсується сусідніми порами, а тому руйнування відбувається в першу чергу на поверхні, по кутах і ребрах конструкцій.

Вода в порах бетону замерзає при температурах, значно нижчих від 0⁰С, оскільки вона звичайно насичена вапном та іншими солями.

Найшвидше руйнуються бетони пористої структури, які мають невелику міцність і дуже насичені водою.

Причиною корозії бетону є також вилущування, спричинене видаленням водою вапна, що виділяється під час реакцій гідролізу. Про те цей вид корозії небезпечний лише за умови безперервної фільтрації води крізь стіни гребель, резервуарів, труб.

Найнебезпечніша корозія бетону під дією кислот або вологих кислих газів, що найчастіше буває під час експлуатації промислових будівель. Кислоти вступають в реакцію зі складовими цементного каменю і утворюють розчинні кальцієві солі.

Щоб запобігти корозії бетону або уповільнити її, слід застосовувати бетони на цементах, які менше піддаються дії даного шкідливого реагенту. Необхідно дотримуватися також таких загальних вимог: використовувати міцні бетони густої структури, дотримуватися технології їх виготовлення, укладання у форми і догляду у період тужавлення. Головна вимога — використання жорстких бетонних сумішей з водоцементним відношенням В/Ц = 0,3...0,4, оскільки тільки 20% води (до маси цементу) хімічно зв’язується під час гідратації клінкеру, а решта води під час тужавлення бетону утворює пори в цементному камені. Найщільніший бетон утворюється при фракціонованих високоміцних щебені і піску.

Досить ефективно захищає бетон від корозії пофарбування його поверхні, обмазування, обклеювання або просочування захисними матеріалами. Успішно захищають бетон поліетиленовими листами з анкерами, закріплюваними під час бетонування.

Корозія залізобетону збільшується в умовах вологого середовища, коли сталева арматура кородує швидше. У звичайних умовах швидкість корозії арматури становить 0,1 мм за рік, а за несприятливих умов — до 1 мм за рік. Об’єм металу, що зазнав корозії, у 2...3 рази перевищує його об’єм до корозії, а тому по периметру арматури виникає радіальний тиск, який викликає утворення поздовжніх тріщин і відколювання захисного шару бетону.

У нормальних умовах експлуатації захист арматури від корозії в середині бетону забезпечує лужне середовище (гідрооксид кальцію). Не слід добавляти в бетон хлориди, особливо в разі армування конструкцій високоміцним дротом.

На заводах залізобетонних виробів і на будівельних майданчиках необхідно забезпечувати умови зберігання арматури, що виключають можливість корозії, яка може продовжуватися в середині бетону.

Для гарантування довговічності арматуру залізобетонних конструкцій захищають шаром бетону достатньої товщини і щільності. Особливо це стосується силікатних, ніздрюватих бетонів та бетонів на пористих заповнювачах.

 

Контрольні запитання

1. Охарактеризуйте конвеєрну технологію виготовлення залізобетонних конструкцій.

2. Охарактеризуйте потокову-агрегатну технологію виготовлення залізобетонних конструкцій.

3. Охарактеризуйте стендову технологію виготовлення залізобетонних конструкцій.

4. Як змінюється питома вартість арматури із зміною її опору на розтяг?

5. В чому суть попередньо напруженого залізобетону?

6. Охарактеризуйте спосіб виготовлення попередньо напружених ЗБК з натягуванням арматури на упори.

7. Охарактеризуйте спосіб виготовлення попередньо напружених ЗБК з натягуванням арматури на бетон. У яких випадках його використовують?

8. Який основний фактор впливає на спільну роботу арматури та бетону?

9. Від яких факторів залежить довжина анкерування арматурних стержнів?

10. Від яких факторів залежить зчеплення арматури з бетоном? Охарактеризуйте їх.

11. Якими заходами можна підвищити зчеплення арматурних стержнів та арматурного дроту з бетоном?

12. Як анкерують гладку арматуру?

13. Як забезпечується анкерування арматурних сіток в залізобетонних конструкціях?

14. Які типи анкерів для попередньо напружуваної арматури Вам відомі? Коли їх застосовують?

15. Як впливає усадка бетону на деформації і напруження в ЗБК?

16. Чи враховують безпосередньо в розрахунках на міцність зусилля від усадки бетону? Якою арматурою вони сприймаються?

17. Як впливає арматура на деформації повзучості бетону в ЗБК?

18. Як впливає повзучість бетону на використання міцності арматури в ЗБК?

19. Як впливає повзучість бетону на жорсткість ЗБК?

20. Як впливає повзучість бетону на попереднє напруження арматури?

21. Охарактеризуйте явище релаксації напружень в бетоні.

22. Які функції виконує захисний шар бетону?

23. Від чого залежить товщина захисного шару в ЗБК?

24. Як назначають товщину захисного шару бетону в плитах?

25. Яка товщина захисного шару бетону має бути в балках?

26. Яка має бути товщина захисного шару у попередньо напружених ЗБК?

27. Яка товщина захисного шару для поперечної арматури?

28. Які зовнішні фактори і впливи спричиняють корозію залізобетону?

29. Які Ви знаєте методи боротьби з корозією бетону та залізобетону?

 

Ч а с т и н а д р у г а

Розрахунок і конструювання елементів

Залізобетонних конструкцій

Р о з д і л 4

Експериментальні основи теорії опору залізобетону

І методи розрахунку залізобетонних конструкцій

Використання експериментальних даних в теорії розрахунку

Залізобетонних конструкцій

Залізобетон - пружно-пластичний матеріал, який не підлягає законові Гука. Утворення тріщин у розтягнутих зонах бетону на стадії експлуатації ще більш утруднює можливість застосування методів розрахунку пружних матеріалів для ЗБК. Тому методику розрахунку ЗБК побудовано на експериментальній основі.

Залізобетонна балка руйнується, коли в розтягнутій арматурі досягнуто напружень - межа текучості арматури. При цьому руйнування має пластичний характер. При надмірному збільшенні площі розтягнутої арматури відбувається ламке руйнування балки від роздроблення бетону стиснутої зони, а напруження в арматурі не досягають межі текучості. Такі елементи називають переармованими. Якщо в стиснутій зоні переармованого елемента встановити арматуру, то балка зруйнується по розтягнутій зоні (по арматурі), але при більшому навантаженні.

Межу між зазначеними двома випадками встановлюють експериментально залежно від класів бетону та арматури.

Встановлено також, що в елементі, який згинається, після того як напруження в розтягнутій зоні досягнуть межі текучості, подальше, навіть незначне, збільшення навантаження спричиняє великі деформації і руйнування стиснутої зони бетону. Це дало підстави твердити, що арматура і бетон стиснутої зони руйнуються одночасно. Таке припущення значно спростило розрахунок міцності перерізів елементів, оскільки в момент руйнування напруження в бетоні й арматурі стали відомими. У розрахунку стиснутих елементів границю спільної роботи бетону і арматури визначають або граничною стискуваність бетону або межею текучості сталі. Граничну стискуваність бетону при короткочасній дії навантаження приймають за = 0,002 (п. 1.15) і за цим значенням обчислюють граничні напруження у стиснутій арматурі МПа. В разі тривалої дії навантаження e_b,u=0,0025 і s_sc,u=500 МПа.