Железобетонные конструкции и бетон

Железобетонные конструкции, особенно те, которые находятся в условиях морского климата или агрессивных сред, интенсивно разрушаются. Это актуально при производстве бетона в Петербурге. Ремонт этих конструкций требуют огромных затрат и в дальнейшем эти затраты будут возрастать.

По оценке Ассоциации генеральных подрядчиков США, затраты на производство бетона, связанные с ремонтом элементов инфраструктуры на период в 19 лет составит 3.3 триллиона долларов. Продажи бетона и затраты на ремонт элементов инфраструктуры США из-за коррозии арматуры, составляют 100 миллиардов долларов в год. Также признано, что когда стоимость ремонтов преждевременно вышедших из строя бетонных конструкций достигнет угрожающего уровня, большинство отремонтированных конструкций будут нуждаться в повторном ремонте из-за нарушения технологии ремонтов. При этом цены на бетон продолжают расти. Производителям бетона и всем, кто имеет какое-либо отношение к железобетонным конструкциям или к их ремонту, необходимо осознать, что отремонтированная железобетонная конструкция представляет собой комплекс систем с неоднородными механическими электрохимическими характеристиками.

Долговечность конструкции после ремонта может значительно снизиться. >Доставка бетона к объекту и заключение о долговечности конструкции требуют системной оценки и методов. Основоположником системного подхода в изучении проблемы или явления следует считать Аристотеля. Основной принцип системного подхода сформулировал Аристотель в своем изречении: Целое это больше чем сумма компонентов.

Долгие годы существовало мнение, что железобетон надежный и долговечный строительный материал. В чем причина резкого нарастания затрат связанных с ремонтом и содержанием элементов инфраструктуры?

Щелочная среда бетона образует пассивационный слой на поверхности арматуры. В результате долговременного взаимодействия бетона с углекислым газом и растворами солей идет реакция карбонизации, PH среды снижается, начинаются процессы коррозии. При значениях PH бетона выше 10 коррозионные процессы в конструкции не идут. Производители бетона знают, что в железобетонной конструкции происходят процессы, аналогичные тем, которые происходят в щелочном аккумуляторе или в батарейке. Батарейка разряжается, когда заканчиваются реактивы, коррозия железобетонной конструкции прекратится, когда вся арматура превратится в ржавчину. Для повышения коррозионной устойчивости арматуры в бетон вводят ингибиторы коррозии применяют имплантированные гальванические катоды.

Биполярные молекулы ингибитора коррозии образуют на поверхности арматуры устойчивую защитную пленку, в результате чего ионы солей не могут контактировать с металлом, в результате этого компоненты гальванической системы разомкнуты, электрохимические процессы в конструкции остановлены.

Ингибиторы коррозии можно добавлять в бетон, ремонтные смеси, или наносить на поверхность существующих конструкций. Пример применения ингибитора коррозии представлен на цветной вкладке. Раствор ингибитора проникает на глубину до 50 мм. В настоящее время при строительстве электростанций, конструкции изготавливаются с добавками ингибитора коррозии. Норвежская фирма Norsk Hydro, производит ингибитор коррозии NitCal, продажи этого химиката на строящиеся объекты составляют более одного миллиона тонн в год. При ремонте карбонизированных или насыщенных хлоридами участков бетона, начинается коррозия арматуры в прилегающих участках конструкции, в результате такого ремонта образуется "горячая точка." Через 2-3 года потребуется снова ремонтировать этот участок.

Принцип действия гальванической защиты: При контакте двух разнородных металлов, сначала корродирует металл, имеющий более высокую отрицательную ЭДС. Вместо арматуры корродирует анод, установленный в ремонтный участок. Этот метод позволяет на десятки лет остановить коррозию арматуры.

При производстве бетона в Петербурге, учитывается устойчивость конструкции к разрушению из-за коррозии арматуры. Это, в свою очередь, зависит от плотности бетона, способов уплотнения и ухода. В результате вибрирования и пропаривания в верхнем слое ( положение при изготовлении) в результате выхода воздуха и воды, образуются капилляры, называемые каналами просачивания. Через эти микро каналы в бетон поступает вода и растворы агрессивных солей, ускоряющие коррозию. Несущие колонны каркаса имеют разную степень пористости. Неоднородность свойств бетона в конструкции также стимулирует электрохимические процессы. При выборе технологии защиты конструкции от коррозии следует учитывать характеристики бетона.