Коррозия арматуры в бетоне

Защитное действие бетона по отношению к арматуре определяется способностью цем. камня пассивировать сталь (т.е. переход металла в состояние, при кот. резко замедляется коррозия).

В большинстве случаев коррозия Ме происходит по электрохим-му механизму, для осуществления кот небх-мы след. усл:

1) Наличие разности потенциалов на поверхности металла;

2) Наличие электролитической (ионной) связи между участками поверх-ти металла с различными потенциалами;

3) Активное состояние поверхности на анодных участках, где осуществляется растворение металла по реакции: nH₂O+Me→Me⁺+nH₂O·e^- ;

4) Наличие достаточного кол-ва деполяризатора (в-ва сильного окислителя, в частности - кислорода), необх-го для ассемиляции (слияния) на катодных участках поверхности металла избыточных электронов 4e^- + O₂ + 2H₂O → 4(OH)^-.

1-е усл всегда выполнятся, т.к. технич-е металлы имеют неоднородную структуру, неодинаковые условия контакта пов-ти стали с бе.

2-е и 4-е усл. имеют место быть, т.к. бе представл-т собой капиллярно-пористое тело с активной и гидрофильной внутр-ей поверх-тью.

Физически связанная вода (капилярная и осмотическая) в бе м. служить электролитом - проводником зарядов между анодными (+) и катодными (-) участками на поверхности стали. Кол-во этой воды зависит как от структуры и пористости бетона, так и от среды и условий взаимодействия среды с конструкцией.

Для стали в бе, также как и для открытого металла, сущ-т некоторая критич-ая влажность воздуха, ниже кот плёнки влаги не м. обеспечить перемещение ионов между анодными и катодными участками её поверх-ти. Такое критич-ое значение относит-ой влажности воздуха составляет от 50 до 60%, если бе не содержит гигроскопических веществ, н-р хлористых солей, кот понижают это значение.

В бе почти всегда достаточно влаги, необходимой для протекания процесса коррозии стали!!! Недостаток O₂ может ограничивать процесс коррозии стали лишь при практически полном насыщенном бе водой.

В бетонах высокой плотности (при В/Ц<0,5) отмечается замедление коррозии при ↑ относит-ой влажности воздуха > 80-85%. В большинстве случаев поровые пространства бе способны пропустить достаточное кол-во O₂ для поддержания коррозии арм-ры.

Скорость коррозии стали зависит от степени агрессивности воды –среды, кот оценивается показ-лями pH и содержанием O₂ .

График зависимости скорости коррозии стали от pH растворов: 1-при высоком содержании O₂; 2-при среднем содержании O₂; 3-при низком содерж-и O₂; 4–при отсутствии O₂ .

Отсутствие коррозии стали в бе объясняется ее пассивностью в щелочных средах, т.е. неспособностью к растворению по приведенным выше реакциям. Для сохранения пассивности стали в бетоне необходим ее постоянный котнтакт с поровой жидкостью, щелочность кот-го должна иметь pH>11,8. Это условие обычно соблюдается в плотных бе на ПЦ, ШПЦ, ППЦ, кот уже при затворении водой дают pH>12,6.

В процессе схватывания и твердения цем. теста pH от 13,5 до 13,8. А в затвердевшем бетоне pH=12-12,5. Снижение pH бетона связано с ↓ концентрации Ca(OH)₂ . В обыч. плотных бе на ПЦ сущ-т значит запас Ca(OH)₂ (=10-15% от массы ц-а). Если ц. содержит актив. гидравлич-е добавки (ШПЦ или ППЦ), то значит-я часть Ca(OH)₂ ими связывается. Связывание Ca(OH)₂ значительно ↑ при теплов-й обработке бе, что приводит к существенному ↓ pH поровой жидкости. Особенно резко ↓ pH в бе автоклав-го тв-ия, где высокая прочн достиг-ся за счет глубокого связывания Ca(OH)₂ с SiO₂ молотого песка, золы, шлака.

График – Кинетика коррозии стали в образцах: 1-непропаренных; 2-непропаренных с добавкой 2% CaCl₂; 3–пропаренные с дабавкой 2% CaCl₂.

Особое внимание следует уделять влиянию добавок хлористых солей. Даже в бе нормального твердения в присутствии ионов Cl нарушается пассивное состояние поверх-ти стали (кривая 2).

Небольшое кол-во CaCl₂ , добавленного при затвореии бе, м.б. полностью связано с аллюминатами ц-а в слаборастворимые комплексные соли – гидрохлораллюминаты и не вызывать нарушения пассивности стали. Но необх-мо учитывать, что связывание резко замедляется при теплов-й обработке бе (кривая 3)!!!

Если учесть, что при этом ↓ pH поровой жид-ти, то очевидно, что применение добавок хлоридов при теплов. обработке след-т избегать.

Зап-ли на основе шлаков и золы, содержащие водор-римые соединения серы в виде сульфатов и сульфидов м. нарушить пассив-ть стали.

При периодич-м замораж-ии и оттаивании, увлаж-ии и высушивании, нагрев-ии и охлажд-ии происходит расшатывание структуры, разрыхление вплоть до частичного или полного разрушения бетона.

Разрушающе действуют на бе многие жидкиее и газообразные среды, вызывающие коррозию бетона. Все это вызывает разрушение защитного слоя бе у арм-ры и прекращение его пассивирующего действия. Образование пленки, ржавчины сопровождается увеличением ее объема.

Обеспечить сохранность арматуры в тяжелых и легких бетонах можно:

ü повышением плотности самих бетонов;

ü ↓ проницаемости бе;

ü ↑ защит-х св-в бе введением ингибирующих (от ржавчины) и уплотняющих добавок;

ü нанесением на армат-ру спец покрытий (цем-битумных, цем-полистирольных, цем-латексных – для автоклавных бе);

ü применение спец-х защитных покрытий по бе, рекомендуемых СНиП 2.03.11-85.