Автор: Алексеев С.Н.
Теги: строительство железобетонные конструкции жбк физика арматуры арматура
Год: 1962
Похожие
Текст
С™ИТЕ.ТЬ< W И АРХИТЕКТУРЫ СССР
- ^®;=, Ито„. ИЖ“ДО„Л
КОРРОЗИЯ
11 ЗАЩИТА АРМАТУРЫ
13 БЕТОНЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПЗЧАТЕЛЬСГВО ЛИТЕР\ГУРЫ
по строительства, АРХИТЕКТУРЕ
И СТ Р О II Г Е Л Ь И Ы М МАТЕРИ Л Л А М
Москва — 1 962
В книге изложены результаты рабут, проведенных
автором, и обобщены данные Других исследователем
в области корро’ии н зашиты арматуры в .«’fw-
С-тонных конструкциях.
На основании электрохимической Теории коррозии
металлов рассмотрены мехами»м защитного действия
бетона, а также причины к<;; »ин арматуры
Разобраны основные факторы, влияющие на си
ине арматуры в бетоне особенности окружающей
срез I. вид и степень напряжения стали, структура и
состав бетона и пр. Даны рекомендации по выбору
видов конструкций и армирования, по назначению тол-
щины ПОБИТНОГО слоя и плотности б Т '
Освсшены вопросы технологии изготовления г •
на и конструкций с точки зрения их долговечности. л
также приведены сведения о зашите по;ч;хг :ти кон-
струкций в агрессивных средах
Особое внимание уделено спл < <гч латиты лр * г
туры в легких, ячеистых и автоклавных силикат . • С
тояах
Книга предназначена для научных и in*Aot«:-H ♦
технических работников, занятых проектированием к
изготовлением железобетонных конструкций
ТЯАШСКАЯ
СП>"«ЛиуснгчДЯ .
ВИ
ML Г орысог*
ВВЕДЕНИЕ
..a.vpno.ibuuH основы коммунистического nfim»™
н.1 в нашей стране немыслимо без широкого применения железо-
бегона и промышленном, транспортном, гидротехническом жи-
лищном. культурно-бытовом и сельскохозяйственном строитель-
Строящиеся из железобетона здания и сооружения должны
отличаться повышенной долговечностью.
Железобетон широко известен как долговечный материал,
в большинстве случаев не нуждающийся в какой-либо защите
от воздействий внешней среды. Бетон, представляющий собой
искусственный каменный материал, может быть изготовлен до-
статочно прочным и стойким к агрессивным воздействиям, а
стальная арматура обычно находится под надежной защитой
слоя этого бетона.
Действительно, большинство старых железобетонных конст-
рукций и сооружений, относящихся к первым десятилетиям XX в.
подтверждают репутацию железобетона как долговечного
материала. Однако известно немало фактов, когда при непра-
вильном выборе материалов, наличии незначительных дефектов
в изготовлении конструкций, а также при достаточно агрессив-
ной среде в сочетании с интенсивными механическими воздейст-
виями происходят как местные повреждения, так иногда и зна-
чительные разрушения конструкции.
Анализируя факты, можно отметить две основные схемы раз-
вития процессов коррозии железобетонных конструкции. Для
первой характерно то. что коррозия арматуры начинается после
разрушения бетона в защитном слое. В этом с у
причина повреждения конструкции заключается в недостаточ
НОЙ СТОЙКОСТИ бетона. п япхитепы
Развитие коррозии по второй схеме начина'е__ лостаРточн5ыми
I (аблюдастся это тогда, когда оетон не °бл“ п0° действием
защитными свойствами, нс) иt не Ра РУяется п0 отношению к
среды, которая в данном слу ппписходит под давлени-
нему агрессивной. Разрушение бетона происходит п“то меха.
ем растущей на арматуре рж >. зрушение железобе-
нический характер. Обычно такого рода разрушение
1
тонн NX
хоя
В настоящей книге расе.'
коррозия арматуры р.ь
пн-рдения, ог введения некоторых
как и его прочность.
меняются В') времени:
.1 юйсгвием влажного воздуха
— конструкций вызывай ч.1П1КГерно для влажных не-
i ,1Срцп.1нчегкого 'мосфсры агрессивными газами.
,.хоб<ни.' при мн»( гся особенности коррозии н
В нлетоятеп м.и Р» ’ Д,,о6еГ(Ж1)Ш конструкции, когда
коррозия армат}, i „...снос изучение вопроса <> со-
Экспериментальное и п I • С|(Т|1()М бетоне пока тынаег.
хранноети 'сго’ п0 отношению к арматуре могу,
?Т‘\3н“-ьуз оазлпч^мя. Они зависят от „рониц.пмосгн бетона,
т е от фактической ™ЛЩ«* ДнЛ^нУ'ш'которых
£Хок ХттТот возникновения грешпп . Р »'тянут<.м бетоне.
КтХ ...НЛО. возрастает.
тТ' шитная способность налает После тн<-е СВИВ НО. мтк бу тег
показано ниже, с процессом естественной карбона тапни не то-
стзточно плотного бетона в результате noi i- ними i нм углскнс-
юты воздхха. Карбонизация. повышающая прочность и корро-
зийную стойкость бетона. лишает его способности эффективно
защищать арматуру. Влага, благой ри зя для тлитслья’Но ро-
ста прочности бетона, в опрг ь к иных условиях < П’чсиц гв\ст
возникновению и развитию коррозии млтхры. Твким обратом,
одни и те же факторы, как правило, до р.п м) я твуют нт
основные компоненты железобетона бетон и ст .ль.
В последние десятилетия отмечается постепенное вытеснение
монолитного железобетона сборным.
При хорошо поставленном контроле заводского проя июд< г-
ва железобетонных конструкций можно .< \ и им-нн ио
улучшения их качества и однородности :т; од; кили, что должн »
обеспечить как общую долговечн»>сть сборных ж« де^бетонных
конструкции, так и. в частности, сохранность арматуры и них.
Расширяется применение армированных юн трукпий нт лег-
ких ячеистых и песчаных бетонов с заменой (частичной или пол-
ной) цемента другими видами вяжущих.
Такие бетоны не обладают пост атомными защитными свойсз-
ими по отношению к арматуре Поэтому возникает необходи-
мость ограничивать применение отдельных видов конструкции
иля прибегать к специальным мерам защиты арматуры в них.
широкое применение сборных железобетонных конструкций
хопии^/ШЛеН"0М стР0,,те-’1|>стве зачастую стллкинается с н<-об.
ходимостью ответить на вопрос о долговечности
oveulT'kr 1спец"Фических агрессивных воздействий
лчитг^,. РУКЦИ" мо,ут "олиергаться игр...,,
минепДи°?У сопРик°сновению с технологическим
пвоХш? Чи грунтовыми водами,
промышленными стоками, с Ороизволст!
железобетонл
_______1 на конст-
пер и о i и чее ко м у и л и
—ш растворами,
часто загрязненными
ннон атмосферой, со*
держащей в большем или меньшем количестве кислые агоессип
ные газы и влагу. 1
Не последнюю роль играет действие на железобетон посто-
янных токов утечки или блуждающих токов в цехах и на про-
мышленных площадках, в частности при производстве цветных
металлов путем электролиза из растворов и расплавов солей.
Очень важно правильно оценить степень опасности того или
иного агрессивного воздействия на бетон и арматуру и в соот-
вет сизин с этим выбрать рациональный способ обеспечения не-
обходимой долговечности конструкции с учетом ее особенностей,
в ч.п гнои и, способа армирования и вида арматурной стали.
I яков далеко неполный перечень вопросов, связанных с про-
б.н-мон обеспечения сохранности арматуры в современных же-
л( юбг донных конструкциях.
Систематическое изучение проблемы коррозии и защиты ap-
м. луры желе об» тонных конструкций началось сравнительно
н< ливне» под руководством проф. В. М. Москвина в Центральной
лаборатории коррозии НИИ бетона и железобетона АСиАСССР.
Значительные работы в этом направлении ведутся в ЦНИИ
МНС кандидатом техн, паук В. С. Артамоновым, а также мно-
гими другими организациями и лицами, труды которых нами
использованы.
В последние голы на основании исследований составлен ряд
указаний и инструкций по защите арматуры.
у н чтение проектирования и совершенствование технологии
и. оижк-ния Сборного железобетона с применением в необходи-
мых случаях специальных метотон защиты арматуры на строй-
ках и Гавелах железобетонных изделий позволят обеспечить
требуемую ютговечиость железобетонных конструкции в массо-
вом строительстве.
Глава /
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И СУЩНОСТЬ ПТ’ОШ ( < л
КОРРОЗИИ СТАЛИ В БЕТОНЕ
§ I основные СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ КОРРОЗИИ Ml ГАЛЛОН
Коррозия арматуры в бетоне является частным случаем мио-
гоэбралного явления коррозии металлов.
Под ПОНЯТНОМ коррозии М ТЛЛЛО •• ПОДр.'муМ» ВЭСТСЯ
постепенного разрушения их none, хнос»н в результате химиче-
ского или электрохимического в мимодсн тви : металла с окру-
жающей средой. Непосредстнеиное химическое взаимодействие
металлов со средой встречается несравненно реж*, чем электро-
химическое. Коррозия стальной арматуры в бетон? чнляет !
электрохимическим процессом Полом; ниже б д.г кратко ;• >
ложены основные положения электрохимической теории корро-
зии металлов, необходимые для понимании сушно ти пр щ
коррозии арматуры в бетоне и выбор.*» сипе ’• ее 14:1:0: ы.
Электрохимическая коррозия, иля коррозия ц электролитах,
является результатом работы множества микроскопических ко-
рот незамкнутых гальванических элементов, возникающих иi
поверхности металла при компакте с электролитом Их возник-
новение обусловлено неоднородностью металла или окружаю-
щей среды. Таким образом, электрохимическая коррозии пре:-
полагает наличие электрического тока, который возникает <
процессе коррозии и не нуждается во внешней причине. Рои на-
..ичии внешней причины в виде блуждающих токов обычно на-
блюдается усиление явления коррозии
из разных"и.т1л-.АР“ "огружс""и 11 электролит двух электродов
э, РХскип п.т 0Н" пР”обРстают различные по величине
иХ воХДт ° паЛЫ-.1,р" зя«ь>кании электродов между
рением электротТ с р?х°жде,,|,с тока сопровождается раство-
лом — анода^ ' 'электроотрицательным потенцил-
кать и наКодиом,^ет%7ЛпгаН,,ЧССКИе элсмснты могут возни-
НОСТИ с различными потенн^ХшГ Рал'11,,|,,Я участкон п0“срх-
пиалами. I азпость потенциалов на-
блюдается между различно обпябптми.
ными структурными составляющими сплаваерХ"0СТЯМ"' Раз’
основным металлом, а также между участками Примесями и
различным состоянием пленки окисловУ поверхности с
Па величину потенпиатя мртаппо ’ .
факторы, такие, например’, как состав элекХ-ГитаТ"* ДРУГИе
движения, концентрация растворенных’ газов Поэтому^ еГ0
чески всегда при соприкосновении с электролитомня пп».
сти металла возникают короткозамкнутые Гальванические
менты, которые называют коррозийными микро- „
Процесс электрохимической коррозии, т. е. деятельности кпп.
розииных гальванических пар. довольно сложен и может быть
разбит на ряд элементарных процессов.
Пл анодных участках имеет место анодный процесс — пеое-
хол в рктвор ионов металла и их гидратация с освобождением
и <бнгочного электрона, который, оставаясь в металле, движется
к катодному участку. Обычно этот процесс схематически изо-
с- Ме+ лН2О.
На катодных участках поверхности металла происходит ас-
симиляция избыточных электронов каким-либо деполяризатором
(атомом или ионом раствора, способным восстанавливаться,
т. е. поглощать электрон):
Наиболее практически важными разновидностями катодного
процесса являются: катодная реакция восстановления иона во-
лорода в газообразный водород (водородная деполяризация):
1Г + е Н и затем Н + II = Н£,
и катодная реакция восстановления кислорода с превращением
его в нон гидроксила (кислородная деполяризация):
О,+ 2НяО+4е~>4ОН .
Огромное число происходящих в природе и технике кор-
розийных процессов связано с поглощением кислорода. Такому
виду разрушения металлы подвергаются при коррозии в воде,
атмосфере, почве. Коррозия стали в бетоне, как будет показано
ниже, также идет с кислородной деполяризацией. IIOAT1.aY
Катодный и анодный процессы идут на разных У
поверхности металла, и электроны, избыточные у _ ’
двигаются в металле к катодам. Соответственно в растворе пр
исходит направленное перемещение ионов Возникает здект
то«. !.»«» то»»» "пт ™р" глг
коррозии разрушению подвергаютс
поверхности металла.
в >ЛЙМОЛЛВНСИМЫ и эквнва-
лснтны, т. с
сз. который в
ме тленнее. При коррозии металла в
?Вн тмоадмч грет гакнм ковтролируюшим
тором Ч.ни<- вгег» ЯП 1ЯСГСЯ носгупле
НИС кислорода к корродирующей по
Риг 1 Сом.) Мон-цепня
потекахалол клтода, «ио-
U к рдГ.ЮСГП потенция-
• = .......... >' ч,;’ ('«•>
V мм и )
t' — напал мемв питепимал
б
«аки Л. t.. — явчадьимЛ по
Л
ТПОС КЭТС-Л4. Р — »
яалъвла p«»v<-.-?b. пптешчи
•оа. С — помоста гнл*и-
«а*ся оярслалат>щля кор
..м3 ?о«; <, — потен
Мал ааода tvx.u цммкд
•.*«. » к “* ''«i” 1Л > JTO.’,.:
ассл» эаммжваня
пхностя
Скорость коррозия. вы раж*.* i »
весовых потерях м< < на < хинину
поверхности а единицу временя, злпн
»ит "д величины тока > о >зин. < *
от рл<ИОСТН ПОГГИПИЛЛ'«В «иодных и
; «годных участков в омического с<>
противления внутренней цепи корри
зийн >го элемента.
Одм ' начальные нычгпнм ♦ м •.
родных потенциалов катодных и num
иых участков мнкроп.зр не мире <г !як
lu iHUHHy КОррОЗИН tew а ТОКИ И СКО
рост!» к Вслетстние Л< ; »1о
ряда причин ♦н.зчеиня этих потенции
лов с самого начала работы корро
зиАнпго элемента начинают изменять
ся в crop<>:<v уменьшения пр. v начали-
ПОЙ pa 1НОСТИ Потс п: • ’’’ ичс«
ска > , ‘ким
образом. ситргдсляст ч не первонл
мильной, л н? !•» ' г.*.' •• • ”• :• .-••и пел:ь
пиной разности потеипиллов. как н >
ПОК.З.ЗЗНО ИЗ рНС. I.
Эт ( нис, т. с нзмелсиис потен-
ииалов электродов, яаэывлю поляри-
зацией Ра сличают ано I г. ю и ка год-
ную поляри КЗ ЦИРК
Аподиля цплярнздоня иызывлется
г вин ! бразом увеличением кои
металла в прнлсгпюш,ем
к сдвигу потенциала .то:л
J 1* ' > >ОЛ.!Т.'1, что ЯрПВОЛИГ
8 сторону * а гол лого потенциала.
V’H 'Ь|Г1 Ь‘ Ип,П4 металла, умсиын/м т ЛНО1ИХ1О
°^"И° M!sr0-vei ‘-”'1ИОИОН М.-Г.-ЛЛ,.
Д руг ой причиной анТт.!\й ойРа30в>ни*“ Продуктов коррозии,
i иео-1 г*> •", J 0И Г10/1я*1,,39иия '1И1ж тс',| образование
к" г. biA пассивирование.
г«я>и>«..— г ।нззивя вызывается недостаточно быстрым
анодных участков, г е
чакм!!л.рииед
...... «»<
cur or кониентраннн повои во 0,1,.,, 1 1°|и,1а' ™ S»«-
MW».....КТ С йЛС"’™ТС- ».«««
“........................ - с "XuSS’Ss
..»“« .............."»™.r„c „corpora,„„„
факторами.
BO.IOJ'O I.J
дов. называются юполяризу ющи.мн
Выпи говорилось О ВЛИЯНИИ кон-
центрации водородных ионов в рас-
ил лрлк^-р катодного при
(Ии влияет и ня скорость
корроши. Как витио из анаграммы
ил • - 2. жел( то очень интенсивно
корродирует при pH менее 5 (прл
пом процесс коррозии идет с виде-
Рис. 2. Зависимость коррозии
железа от pH раствора (схема-
тччеекч, по Elicohx)
Содержание Oj ь растворе:
/ — среднее; // — высокое; /// —низ*
кос. /V—нчлспсс
II коррозии
Л
как деполяризатор, он может усиливать корро-
а с другой — тормозить его за счет образования
10 коррозийный эффект небольшой
и почти постоянный, при pH, рав-
ном 10 л выше, скорость коррозии
е а при pH около
при нормальной теч-
пср.зт\ре п. наблюдается Это объ-
к ннеы I тем. по п числых срезах
на желозе не может образоваться
минная пленка, в слабовислых и
щЛтрзлыгых и п.ъ яка неустой-
чива. в щелочных с ;а\ Пленка нерастворима и хорошо предо-
\ ми чет металл ОТ коррозии.
Кислород играет в коррозийных явлениях двоякую роль: с
одной стороны.
шнный процесс
и под h ржания в стабильном состоянии защитных окисных пле-
Вещества,
в и ст и му срами,
розни. называют !
ся одиоиЭсм
вует утучин
ингибитор,
очагов, в
повышающие скорость коррозии, обычно называ-
ющее гна, которые снижают скорость кор-
и>аци Ингибиторами. Кислород, например, являет-
.teinio и стимулятором и ингибитором. Он способст-
...<пию .пни гной окисной пленки, т. е. действует как
. J мсныпает вероятность коррозии, сокращает число
которых мажет возникнуть коррози». tmii пронес .
тем кислород повышает скорость коррозии вна тавг т .
Зя zsSoZSo-
9
пример. ноны хлора,
действуют нз защитные
коррозию > спешно TOm
ных и щелочных ере и
нпкптопые другие разрушающе
St * ".,4 nieiiKH н нсегда сгимулнрук.г
Хрон'йнын прочесе п нейтрал.-
коррозию л спешим ;;-° ;ь11ЫС’окислители СОЛИ щелочныхk и
НЫХ и щелочных срезах С )МПТЫ нитриты и др. [~1 ли<|
щелочноземельных металл“®и [ J процесс, сокращал плота и.
ко. действуя в основном на а ОД яв|яются опасными; и случае
анодных участков. эти н«; сокр;!1цэя пло.иаль распрост-
недостаточной концентрации рПНения коррозии, мотет
вызвать увеличение ее ин-
рис 3 Скорегть коррозии стали
(уменьшение веса в течение 22 суток)
/ — Крол коррозии. 2 — кринки раство-
римости ИЧЛОрОД*
О •
С
ускорявши
ПОЧЫШСННОЙ
влияет на скорость К°рр
чин ДВОЯКО. Паря V
обычным
действием
температуры
И замеллчюшсс. мосле
нее связано с влиянием
температуры на другие
факторы коррозии В ча-
стности. при кислородной
деполяризация повыше-
ние температуры сверх
определенного пр сдел.з
суше тв» ню з амедляет
коррошйный процгсс, что
пгоисходит вследствие уменьшения растворимости •’ юро
Недостаток его у катода тормозит катодный пронес с
Из графиков на рис. 3 наглядно видно влияние растворим >•
сти кислорода на скорость коррозии стали в воде при разной
температуре.
По характеру разрушения поверхности металла различают
следующие основные виды коррозии:
1) равномерная, или общая, коррозия, т. е. равномерно рас
пределеиная по поверхности металла;
2) местная, или локальная (пятнами), коррозия, сосрс i»>io-
ченная на отдельных участках поверхности;
3) точечная коррозия, или питтинг, сосредоточенная на очень
малых участка’ поверхности, но отличающаяся глубоким про-
никанием;
4) межкристаллитная (интеркристаллитная) коррозия, ког-
да разрушение сосредоточивается на границах кристаллитов.
Обычно встречаются одновременно несколько видов корро-
зийных разрушений. В начале развития процесса часто наблю-
дается, например, коррозия пятнами, в дальнейшем переходн-
ая в о щую с развитием глубоких местных изъязвлений.
Местная коррозия, несмотря на меньшие вызываемые ею
весовые потери металла, более опасна, чем обитая, так как поТ
водит к быстрой потере прочности отдельных участков Коово
iHitiioe разрушение тем опаснее, чем ограниченнее участки на
которых оно сосредоточено.
'1 >сино резко юннжает прочность межкристаллитная кор-
розия. нарушающая связи между кристаллами, несмотря на
малые весовые потери металла.
Продукты коррозии железа (ржавчина)
состав, г — “ ж ______
иболге часто образуются такие соединения,
Г 1 Г ч t t . »"* • ' » • * — -
который зависит от усповий „патЛ ИМеют Различный
часто образуются So L?Отекапия коррозии. На.
Ic(()|h Feioin Ге о 11 nР л соединения, как Fe(OH),
3 I- ... занимает . 2.5^
чается рыхлостью (объем окистч рРО Р°вавшая сталь, и отли-
больше бьсма металла) 2°31 напРнмеР. в 2,16 раза
Ю коррозийную стойкость металлов по
-1Л ьнои шкале в зависимости от скорости перехода метай™
”, ты коррозии, определяемой либо потерей веса с единицы
'• ’С™' Г'б° гл>’бниой проникания коррозии за единицу вре-
илко и) изложенного выше о видах коррозийных разру-
шении •• И тпо, что эти показатели не всегда могут служить кви-
теряем стойчосг •. н
К ’V 1ст показано чиже, для стальной арматуры железо-
бст «иных конструкций использовать общепринятую шкалу стой-
кости не представляется возможным. Объясняется это тем, что
лаж? очень медленный процесс коррозии арматуры, в результа-
те которого се прочность остается еще достаточной, может при-
вести к растрескиванию бетона под давлением растущего слоя
ржавчины, т. е. к нарушению расчетного сечения железобетонной
конструкции.
Борьб л с коррозией металлов ведется различными путями.
Для определенных металлов и сплавов используют возможность
повышения их коррозийной стойкости путем изменения их соста-
. введения полезных компонентов и удаления вредных
й. В применении к стали этот способ называется легиро-
u.tDjjciun воздействие на окружающую
с целью снижения се агрессивности; например, удаление
осфсры производственных зданий коррозииноопасных со-
ннгибиторов в жидкую среду гидравли-
Наиболес давно и широко применяемым способом защи™
металлов от коррозии являются защитные покрытия. Разла’,а1 т
металлические и неметаллические защитные ПОКР“Д,Я-^а^а’^а
и другие можно выбрать так, что они будут не только изолиро
вать металл от внешней среды, ио и защищать 5го этом от-
чески. Из числа металлических покрытии характерг .
ношении цинковое покрытие стали. Цинк является анод .
II
ва, т.
прнмсссн.
ванном.
Широко используется также
среду с пслыо '
из атmi
сзавляющнх, введение
веских систем.
ношению к стали, так как его электродный поте щи i
рицателен, чем у железа. Поэтому даже при нарушении целост-
ности цинкового покрытия оно обеспечивает защиту стали, гак
как в возникающей у места нарушения покрытия гальванической
паре разъедается цинк, а сталь остается невредимой. Такого рода
покрытия называют протекторными.
Электрохимическая защита круп-
ных сооружений, трубопроводов,
резервуаров, морских судов осу-
ществляется при помощи протекто-
ров или путем наложения на конст-
рукцию катодного потенциала от
постороннего источника тока. При
этом конструкция, будучи катодом,
катодной
Рис. 5. Схема
зашиты трубопровода в
почве
Рис. 4. Схема протекторной защи-
ты трубопровода в почве
/ — труба (в сечении); 2 — протектор,
3 — засыпка; 4 — стальной соедини
тельный провод; 5 — контакт провода
с трубой (приварка)
1 — труба; 2 — заземление;
3 — стальные соединитель-
ные провода; 4 — контакт
провода с трубой и зазем-
ленном,' 5 — будка с селено-
вым выпрямителем и щит-
ком
не корродирует, разрушаются лишь специально предназначен-
ные для этого аноды. При протекторной защите (рис. 4) к защи-
щаемой конструкции присоединяют пластинки из металла или
сплава с более отрицательным потенциалом, которые служат
анодами.
При катодной защите к конструкции присоединяют минус
источника постоянного тока, т. е. катодно поляризуют ее (рис. 5).
В качестве анодов применяют обычно металлический лом.
Известно очень много неметаллических лакокрасочных за-
щитных покрытий, однако они отличаются различной степенью
защитного действия и разной долговечностью. Соответствующим
подбором компонентов, в частности пигментов и наполнителей,
лакокрасочным покрытиям можно придать, кроме изолирующих
свойств, также и ингибирующие, например, путем введения хро-
мата цинка в состав грунта по стальной поверхности. При про-
никании через пленку покрытия влаги она растворяет частицы
12
хромата цинка, а этот раствор, соприкасаясь со сталью пассиви
рует ее поверхность.
Защита стали от коррозии в железобетонных конструкциях
в значительной степени основана также на пассивирующем дей-
ствии щелочной среды, образующейся в процессе гидратации
и твердения цементного камня.
§ 2. МЕХАНИЗМ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ БЕТОНА И ПРИЧИНЫ
КОРРОЗИИ СТАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ
Защита бетоном стальной арматуры основывается на пасси-
вирующем действии щелочных сред. Выше приводилась диаграм-
ма (см. рис. 2), иллюстрирующая зависимость устойчивости же-
леза в водных растворах от pH. Скорость коррозии железа в
нейтральных, слабокислых и слабощелочных растворах не зави-
сит от величины pH. Это происходит потому, что в указанной
области концентраций водородных ионов скорость коррозии оп-
ределяется доступом кислорода. Она зависит также (на этом
участке кривой) от присутствующих в растворе солей и их кон-
центрации, наличия окислителей, температуры и многих других
факторов.
В щелочных растворах (см. справа на рис. 2) коррозия желе-
за уменьшается. Это явление объясняется образованием защит-
ной пленки из гидрата окиси железа. С увеличением pH умень-
шается растворимость гидроокиси, и защитные свойства пленки
повышаются.
Значение pH жидкой среды и растворенные соли влияют на
потенциал железа, о чем свидетельствуют приведенные ниже
данные:
Электролит Потенциал в в
3 %-ный NaCl ...................... 0,5
Водопроводная вода...................... 0,4
0,1 Н-К2Сг2О7......................... 0,12
O.lH-NaOH ......................... 0,2
Известно, что при гидратации зерен портландцементного
клинкера в значительном количестве образуется гидрат окиси
кальция. Влага, содержащаяся в пористом теле цементного кам-
ня, твердевшего в нормальных тепловлажностных условиях и не
претерпевшего коренных изменении под влиянием агрессивной
среды, насыщена гидратом окиси кальция. Она имеет щелочную
реакцию, обнаруживаемую обычно по характерной реакции по-
краснения индикатора — спиртового раствора фенолфталеина.
Определение показателя концентрации водородных ионов водной
вытяжки из порошка цементного камня дает значение pH в пре-
делах 12,2—13. „
В соответствии с приведенной выше диаграммой (см. рис.
в водном растворе с таким значением pH наступает практически
полная пассивация поверхности стали.
13
Р Шалон [3] приводит данные о коррозии стали в растворе
Са(ОН)2 с различными значениями pH (таол. 1).
Таблица!
Потевя веса в % стальными образцами при погружении в раствор Са(ОН),
pH раствора Потеря веса в % за 3 месяца
без доступа воздуха при аэраппи
10 0,74 2,46
10,5 0,81 2,2
11 о,з 2
11,5 12 0,1 0,02 1,8 0,02
12,65 0,02 0,01
Граница защитного действия Са(ОН)2, таким образом, прохо-
дит около значения рН=12 при свободном доступе воздуха и
около pH = 11,5 при весьма ограниченном доступе воздуха.
Бетон представляет собой капиллярно-пористое тело. В зави-
симости от ряда технологических факторов величина и харак-
тер пористости его могут изменяться в весьма значительных
пределах. Основную массу пор и капилляров в бетоне составля-
ют поры и капилляры цементного камня, образующиеся в ре-
зультате отделения и испарения избыточной воды затворения.
Установлено, что в процессе длительного твердения при полной
гидратации зерен портландцементного клинкера химически свя-
занная вода составляет по весу до 20—25 % от веса цемента [4].
Это соответствует значению водоцементного отношения 0,2—0,25.
Практически же для получения удобоукладываемых смесей при-
меняют значительно большие значения В/Ц. Избыточная вода
затворения и образует разветвленную сеть пор и капилляров —
мелких в цементном камне, более крупных — на контакте це-
ментного камня с зернами заполнителя, в основном под ними.
Капиллярно-пористое тело бетона в зависимости от плотнос-
ти структуры обладает различной проницаемостью для газов,
паров и жидкостей. Кроме того, в зависимости от влажностных
у 1 'вий окрун ающей среды оно может иметь самую различную
степень насыщения влагой При высокой относительной влажнос-
ти воздуха в результате явлений сорбции и капиллярной конден-
сации происходит заполнение влагой мельчайших и среднего
размера пор и капилляров цементного камня.
При не. осредственнэм длительном увлажнении бетона за-
полняются все поры, в том числе и крупные. При этом, по-види-
inp^nntrur „волакивание поверхности арматуры в бетоне пленками
Влаги таково’ что арматура .находится в условиях как
ности Д ":ГРУЖ€ЧИЯ В щелочной электролит. Аэрация поверх-
DH закпыты чрезвычайно затруднена, так как по-
P ои. Практика и эксперименты показывают, что
14
бетона. В дей-
строение — от
уплотнении до
соображении
в подобных условиях арматура в обычном тяжелом бетоне нр
корродирует.
Низкой относительной влажности окружающей среды соот-
ветствует малая степень заполнения влагой пор бетона При
этом, несмотря на сравнительно легкий доступ кислорода воз-
духа к поверхности арматуры, на последней оказывается слиш-
ком мало влаги для протекания процесса электрохимической
коррозии стали. Известно, что при относительной влажности
воздуха ниже 60% в обычном тяжелом бетоне коррозии арма-
туры не наблюдается.
Как правило, коррозия арматуры в здоровом плотном бетоне
наблюдалась при значениях относительной влажности воздуха,
близких к 80%, либо при периодических увлажнениях конст-
рукции с таким соотношением времени увлажнения и высыха-
ния, при котором устанавливается определенное влажностное
состояние бетона. Это состояние таково, что наряду с наличием,
достаточного количества влаги для работы коррозийных галь-
ванических пар на поверхности арматуры имеется более или
менее свободный доступ кислорода воздуха к ней через частич-
но открытые поры и капилляры.
Нарисованная картина, безусловно, является схематической.
Она имеет в виду одну определенную структуру
ствительности бетон может иметь разнообразное
очень плотного при малых В/Ц и тщательном
крупнопористого, когда из теплотехнических
умышленно исключают из состава бетона мелкий заполнитель,
чтобы получить пустоты между зернами крупного заполнителя.
Вследствие целого ряда причин как преднамеренно, так и непро-
извольно бетону может быть придана структура, занимающая
любое промежуточное значение между крайними: плотной и
крупнопористой. Естественно, что чем больше пор в бетоне и
чем они крупнее, тем более неоднородны условия на поверх-
ности арматуры как вследствие несплошного обволакивания
арматуры цементным камнем и пленками щелочной влаги, так
и вследствие разной степени аэрации отдельных микро- и макро-
участков ее поверхности. В случае, если структура бетона об-
разуется непроизвольно, вполне естественно, что она может
быть неоднородной. Неоднородность структуры бетона усугуо-
ляет опасность коррозии арматуры в результате того, что соз-
даются участки поверхности ее с резко выраженной разницей
в степени аэрации, т. е. имеются предпосылки к образованию
коррозийных макропар.
Естественно, что степень опасности возникновения коррозии
арматуры и скорость ее развития тем выше, чем больше по-
ристость и неоднородность структуры бетона. ог.о„„ Mnrvr
Недостатки структуры бетона в некоторой степени могут
быть компенсированы увеличением толщины заш*1тного ^° ’
Однако это справедливо до известного предела, так как рез о
15
,„т„ГТч чо-пепвых. .может потребовать для со-
повышение п°Р^т -'яй п Тцаеиостн защитного слоя уве-
хранения малой с ‘ ки раз что, конечно, практически
п„„е„,„, его толщ, ни в ®“р1|1 рю, бего„е условия образова-
щ,"Рзщ“™°В пленок на поверхности арматуры будут менее
4WS&SSXi г ч*“лля стальной арма-
Другои ОСОос свойства изменяются во времени,
тзры является , общеизвестно, что прочность бетона в
Рис. 6. Разрушение бетона
железобетонных сван в море
в глубь бетона зависит
благоприятных условиях может воз-
растать в течение многих лет. Пори-
стый цементный камень, проницаемый
д 1я газов и паров, поглощает кислые
газы и под их влиянием изменяется
химически. Наиболее распространен-
ным кислым газом в атмосфере явля-
ется углекислый газ, вызывающий кар-
бонизацию бетона. Гидрат окиси каль-
ция, взаимодействуя с углекислым га-
зом. образует карбонат кальция:
Са (ОН)2 + СО2 = Са СО3 + Н2О.
Карбопат кальция весьма слабо
растворим, а его насыщенный раствор
имеет величину pH, равную 9, т. е. в
результате карбонизации резко падает
щелочность содержащейся в бетоне
влаги. В первую очередь карбонизи-
руются поверхности пор, капилляров
и трещин. При этом плотная пленка
карбоната кальция препятствует диф-
фузии гидрата окиси кальция в по-
лость капилляров и пор. Скорость рас-
пространения процесса карбонизации
от проницаемости его и концентрации
углекислоты в воздухе. Чем плотнее бетон, тем медленнее он
карбонизируется. В промышленных районах карбонизация идет
быстрее, чем в гельской местности. По наблюдениям Л. А. Бай-
кова. глубина карбонизации бетона массивных сооружений на
берегу моря не превышала 1 см за 12 лет. Пористый проницае-
мый оетон может карбонизироваться в несколько раз быстрее.
Карбонизация же бетона высокой плотности ограничивается
тонкой поверхностной пленкой и практически не распространяет-
ся вглхбь в течение десятилетий.
Присутствующие в промышленно!' атмосфере целого ряда
производств кислые газы, такие как сернистый газ, хлористый
водород, хлор и др., также поглощаются бетоном и реагируют с
гидратом окиси кальция, резко понижая щелочность бетона.
16
Бетон, лишенный естественной щеючнс 'тч
зывать пассивирующее воздействие на ста ли f ока'
при определенном влажностном состоянии бетпи!РМаТ>РУ’ и
корродирует. При этом скорость корпо и, 2 тТ арматУР3
от посту,„етви кислорода Рво3АУхаТ®аа^'; ?
ности, т. е. от воздухопроницаемости бетона Р> n0BePv
Рис. 7. Разрушение железобетонного мор-
ского причала
Итак, повреждение и постепенное разрушение железобетон-
ных конструкций под действием окружающей среды могут про-
исходить двумя различными путями. Когда среда агрессивна
к бетону, то она разрушает его с поверхности, приводя более
или менее быстро к обнажению арматуры. Последняя в этом
случае начинает корродировать после то. о, как лишается за-
щитного слоя бетона. Подобного рода разрушения характерны
для морских гидротехнических сооружений в суровом климате,
где бетон подвержен действию минерализованной воды и пери
одического замораживания (рис. би 7).
В промышленных сооружениях аналогичные разрушения же-
лезобетонных конструкции встречаются при действий на них
71 f
2—2871
агрессивных растворов и влажных кислых газов (рис. 8). На
рис. 9 показано разрушение железобетонного перекрытия над
помещением замочки зерна крахмального завода под дсй( твием
сернистого гззз и пзров воды. Видно рззъедзние бетона обра-
зующейся сернистой кислотой. Лишенная нормального защит-
ного слоя бетона арматура интенсивно корродирует, ускоряя
разрушение бетона.
Рис. 8. Разрушение основа-
ния колонн электролитом в
электролизном цехе
Рис. 9. Разрушение монолитного желе-
зобетонного перекрытия кислыми рас-
творами и газами
При такой последовательности развития процессов коррозии
железобетона скорость разрушения всей конструкции зависит
от стойкости бетона и принятых мер защиты.
Сущность процессов коррозии бетона и основные приемы
борьбы с ней подробно освещены в ряде монографий [5, 6, 7, 8]
и практических руководств. Их рассмотрение не входит в нашу
задачу. Нашей целью является выяснить условия развития л
способы предотвращения коррозии арматуры в бетоне в тех
случаях, когда окружающая среда является неагрессивной или
малоагрессивной по отношению к бетону.
§ 3. ПРИМЕРЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
КОРРОЗИЕЙ АРМАТУРЫ
Известно большое число зарегистрированных случаев по-
вреждения железобетонных конструкций в результате развития
коррозии арматуры в бетоне.
Наиболее раннее указание принадлежит И. А. Александро-
ву [9], который описал характер и дал анализ причин разруше-
ния открытых железобетонных конструкций в Баку. Железо-
бетонные колонны ограды пострадали спустя примерно 30 лет
после возведения от образования трещин вдоль арматуры. Это
18
примерно за
мастерской из плотного
произошло, как отмечает автор, пои плотном кот ,
защитного слоя около 3 сж. Т^м з"Х" "рХва',о"
ние л.еле зобетонного ограждения из тощего бетона ’ “
10 лет и перекрытия механической мастерской
бетона, подвергавшегося частому увлажнению,-за" 5 "чёт
Массовому разрушению за 18-20 лет эксплуатации под-
водаЛИСЬ ?Kl Ле J°6'тонные конструкции пивоваренного за-
В зоне р/кавления арматуры И. А. Александров отмечал
пониженную щелочность бетона в результате его карбонизаций,
хзк он у 1 в* рждает, карбонизация при периодическом смачива-
нии бетона происходит значительно быстрее, чем при постоянно
сухом или влажном состоянии бетона.
В качестве мероприятия против коррозии арматуры
И. А. Александров рекомендовал уплотнять поверхностные слои
бетона железобетонных конструкций, в частности, путем флюа-
тирования — обработки растворами солей фтористоводородной
кислоты.
Несколько случаев коррозии арматуры железобетонных кон-
струкций промышленных зданий описывает В. М. Москвин [10].
Железобетонное ребристое перекрытие цеха фабрики искусст-
венного волокна (с высокой относительной влажностью воздуха)
после нескольких лет эксплуатации получило повреждения в
виде трещин и отколов защитного слоя бетона под влиянием
корродирующей арматуры. Аналогичные разрушения железобе-
тонных балок наблюдались им в перекрытии цеха и световом
фонаре красильно-отбельной фабрики.
В 1956—1957 гг. автором было обследовано состояние желе-
зобетонных конструкций нескольких промышленных и гидротех-
нических объектов с ярко выраженной коррозией арматуры в
бетоне.
В красильном цехе текстильной фабрики железобетонное
ребристое перекрытие над первым этажом, построенное в конце
прошлого века, длительное время страдает от коррозии арма
туры. В. М. Москвин при обследовании этого перекрытия еще
в 1939 г. отмечал характерные для процесса коррозии арма-
туры повреждения балок и отчасти плит. Процесс коррозии
арматуры продолжается, несмотря на го, что, как 20 лет назад,
так и теперь почти ежегодно перекрытие ремонтируют. Ремонт
заключается в расчистке бетона и арматуры и восстановлении
защитного слоя путем оштукатуривания цементно-песчаным р -
двором. При этом, как правило, через 2-3 'ХяТновГ «к
ванные таким образом конструкции повреждаются вн. вь, та.
как, по-видимому, недостаточно тщательно (ач”щеннасясХ0РВл1щ
чины арматура продолжает корродировать под восстановлен
ным защитным слоем, плотность которого, очевидно, недоста-
точна, чтобы изолировать арматуру от доступа кислорода в
духа.
19
2*
н, nuc 10 и 11 приводятся характерные разрушения в виде
тпешин и отколов защитного слоя бетона балок и плит этого
прпеквытия наблюдавшиеся в 1056 г.
РДтмоГ*епа цеха отличается повышенной температурой (30-
‘ важностью, периодически достигающей под перекры-
тием. куда 'устремляются испарения из красильных аппаратов,
8о— ioo%.
Рис. 10. Разрушение железобетонных балок перекрытия кра-
сильного цеха в результате коррозии арматуры
Рис. 11. Повреждение железобетонной плиты перекрытия кра-
сильного цеха в результате коррозии арматуры
20
п,.,Н»а ДРУГОМ аналогичном производстве железобетонное ше-
довое понрвп-ие также подверглось значительным повреждениям
вследствие развития коррозии арматуры. Во многих местах
происходили растрескивание бетона в защитном слое и обна-
жение арматуры. Наряду с капитальным ремонтом конструкций
была произведена реконструкция вентиляционной системы что
позволило понизить относительную влажность воздуха на уров-
не покрытия до 50—60% при температуре 30—35°. Последнее
мероприятие оказало решающее действие: после ремонта по-
вреждений конструкций не наблюдается.
Железобетонные конструкции цеха влажного крашения чу-
лочно-трикотажной фабрики были обследованы в 1957 г. вскоре
после очередного ремонта. Цех одноэтажный, имеет железо-
бетонное ребристое перекрытие с фонарями. Цех эксплуати-
руется с 1932 г. (за вычетом периода с 1941 по 1949 гг.), рабо-
тает круглосуточно.
Характерные местные разрушения балок из-за коррозии ар-
матуры наблюдались впервые при восстановлении цеха, кото-
рое было закончено в 1949 г. С 1953 г. эти разрушения в виде
трещин в бетоне вдоль арматуры в растянутой зоне балок стали
появляться в значительном количестве, защитный слой бетона
отваливался, под ним обнаруживалась арматура, покрытая
слоем ржавчины толщиной до 6 мм (диаметр арматуры 16—
19 мм).
За истекшее время защитный слой несколько раз восстанав-
ливали путем нанесения штукатурки из цементно-песчаного рас-
твора состава 1 :3. Предварительно арматуру очищали от ржав-
чины стальными щетками.
При осмотре была взята проба бетона из ребра вута глав-
ной балки в среднем пролете. Бетон отбивался довольно легко,
при пробе фенолфталеином показал нейтральную реакцию, т. е.
оказался карбонизированным на глубину до 40 мм.
Воздух в цехе чистый, отвечает требованиям санитарных
норм, запахи отсутствуют. В рабочей зоне цеха температура
воздуха 4-24,4°, а относительная влажность 65%, в то время как
под потолком соответственно 4-30,2° и 84%. На плите покрытия
висят капли конденсированной влаги, которая попадает в воздух
из красильных аппаратов, большей частью закрытых и имею-
щих отсос паров.
Железобетонные конструкции здания гидрометаллургиче-
ского цеха были обследованы в 1957 и 1961 гг. Здание цеха,
представляющее собой монолитную рамную железобетонную
конструкцию, введено в эксплуатацию в 1941 г. Спустя восемь
лет начали появляться во все возрастающем количестве про-
дольные трещины на нижних гранях балок двух ребристых пе-
рекрытий— над вторым и третьим этажами. Последнее одно-
временно служит и кровлей здания. Трещины постепенно р с-
ншрялись, защитный слой бетона отпадал, обнажая нижнюю
21
арматуру 6af°*
сколько —
наблюдалось в
вым этажом ‘
покрытую слоем ржавчины толщиной в не-
милл'иметров. В'плитах перекрытий подобное явление
* 3 меньшей степени. В балках перекрытия над пер-
-I таких разрушений не было.
ЬЫ Ррмонтные мероприятия, которые проводились в течение ря-
пя пет и заключались в очистке арматуры от ржавчины с возоб-
новлением защитного слоя путем торкретирования штукатурки
' „бетонирования слоем толщиной до 80 мм, не дали ожидае-
мого эффекта Через один-два года вновь появлялись трещины,
чашитный слой отпадал, арматура снова оказывалась покрытой
толстым слоем ржавчины, под которой обнаруживались глубо-
ки "местные изъязвления металла. Бетон при этом не имел дру-
гих повреждений, кроме вышеуказанных трещин. Таким обра-
зом, наблюдалась характерная картина разрушения железобе-
тона вследствие коррозии арматуры.
Степень развития коррозии арматуры в отдельных балках
была очень велика. При внешнем осмотре балок перекрытия
нал вторым этажом в набетонке (балки были отремонтированы
в 1952 г.) видны продольные трещины шириной 10—15 мм. При
вскрытии растрескавшейся набетонки обнаруживается, что ар-
матура покрыта слоем ржавчины толщиной до 8 мм. Кое-где
в трещинах видны белые отложения солей, однако их появление,
несомненно, следовало за образованием трещин, а не на-
оборот.
То обстоятельство, что первопричиной разрушений бетона
балок являются не агрессивные растворы, а коррозия арматуры,
подтверждается массовым разрушением балок кровли, характер
которого ничем не отличается от описанного выше (исключая
отложения солей).
Кровля подвержена воздействию только атмосферы цеха,
т. е. влажного воздуха, содержащего некоторое количество хло-
ра (до 0,02 мг!л) и хлористого водорода (до 0,012 мг/л), При
осмотре балок кровли, отремонтированных вышеуказанным спо-
собом в 1953—1954 гг., в набетонке наблюдались трещины при-
мерно у 20% балок. На значительной части балок заметны кап-
ли конденсированной влаги.
При вскрытии треснувшей набетонки одной из балок обнару-
жена сильно прокорродировавшая арматура. Хомуты перержа-
вели полностью, а продольные стержни (особенно два крайних)
сильно уменьшились в диаметре и отстают от бетона. Умень-
шение сечения арматурных стержней за счет коррозии дости-
гает 60%.
В прогоне междуэтажного перекрытия сечением 50X80 см
арма. ура в растянутой зоне по проекту состоит из шести стерж-
ней диаметром 24 л€л<.. Фактически замеренное наименьшее се-
чение двух стержней 15X21 и 14X17 мм.
балке кровли сечением 25X55 см, армированной пятью
стержнями диаметром 16 мм, фактические поперечные размеры
22
стержней составляют: 8X12, 10X15 (два стержня) и 12x14
(два стержня) мм. 7 w
Перекрытие над первым этажом не имеет внешних признаков
коррозии в виде трещин. После вскрытия бетона были обнару-
жены, неплотности в бетоне около арматуры, частично забитые
щепой (очевидно, недостаточно хорошо была очищена опалуб-
ка). Слой ржавчины на арматуре в этих местах имеет толщину
0,5— 1 мм. у
В верхней части здания, т. е. там, где происходит интен-
сивное разрушение балок, имеет место максимальная в цехе от-
носительная влажность воздуха, которая достигает 82—87% при
температуре до 35° и наличии хлора, а также хлористого водо-
рода и тумана серной кислоты.
Учитывая, что до 1951 г. цех не имел принудительной при-
точной вентиляции и, по свидетельству очевидцев, в зимнее
время наполнялся на верхних отметках туманом с высокой за-
газованностью, бесспорно, что именно в результате воздейст-
вия высокой влажности в сочетании с легкопроникающим хло-
ром произошла первоначальная коррозия арматуры балок в рас-
тянутой зоне бетона, где могли появиться микротрещины и не
всегда были обеспечены должная толщина и плотность защит-
ного слоя бетона.
В результате накопления увеличивающихся в объеме про-
дуктов коррозии и их давления на бетон последний не выдержи-
вал возникающих растягивающих усилий. Вдоль арматуры в
наиболее слабом месте, т. е. в нижнем защитном слое, появля-
лись трещины. Образование трещин облегчало доступ влажного
воздуха к арматуре и приводило к еще более быстрому разви-
тию коррозии и ее распространению вокруг и вдоль стержней.
То обстоятельство, что произведенный в 1952—1953 гг. ре-
монт балок не достиг цели и коррозия арматуры продолжается,
можно объяснить только недостаточно полной и тщательной
очисткой арматуры от продуктов коррозии, препятствующих
плотному контакту металла с бетоном.
Железобетонные балки тоннеля оборотного водоснабжения
на том же заводе разрушены не менее сильно, чем описанные
выше, несмотря на то, что в тоннеле нет агрессивных газов.
Разрушительное действие в данном случае оказывают лишь
высокие температура и влажность воздуха, так как по полу
тоннеля постоянно течет вода, а, кроме того, один раз в год в
течение 1,5 месяцев производится открытый сброс шлаковой
В наиболее сильно разрушенных балках обнаженная ар-
матура имеет сечение 13 и 9 мм в поперечнике вместо перво-
начальных (по проекту) 24 и 20 мм. Глубина карбонизации
бетона достигает 30 мм.
Значительно разрушен бетон в защитном слое на железо-
бетонных порталах открытой подстанции (рис. 12). Степень
23
к-ппоозии арматуры меньше, чем в гидрометаллургическом цехе
* тонн "е Здесь причинами коррозии видимо, являются слиш-
ком » Я толщина защитного слоя (10 мм и меньше вместе
р шй кой) и переменное воздействие различных атмосферных
агентов дождя, солнца, ветра, углекислоты, дымовых газов.
Рис. 12. Коррозия арма-
туры и разрушение за-
щитного слоя бетона
опор открытой подстан-
ции
Серьезное повреждение сборных
железобетонных плит типа Р-22 в ре-
зультате развития коррозии арматуры
наблюдалось нами в кровельном по-
крытии цеха железобетонных изделий.
После четырех лет эксплуатации
цеха появились продольные трещины
в ребрах отдельных плит. Наблюда-
лись случаи падения кусков бетона
защитного слоя. В течение следующе-
го года число поврежденных плит зна-
чительно возросло, ширина раскрытия
трещин увеличилась, участились слу-
чаи падения кусков бетона.
Детальное обследование покрытия
показало, что повреждено в результа-
те коррозии арматуры от 5 до 7% об-
щего числа плит в покрытии цеха
площадью 36X62 причем относи-
тельно большее число поврежденных
плит приходится на покрытие фонаря.
О характере повреждений можно су-
дить по фотографиям отдельных уча-
стков покрытия (рис. 13). Как прави-
ло, трещины идут вдоль нижней грани
ребер, иногда на протяжении части
ребра (преимущественно у опоры), ча-
ще— вдоль всего ребра. Отдельные
плиты имеют трещины с боковой стороны ребер. Раскрытие тре-
щин достигает 4—5 мм. У отдельных плит арматура ребер пол-
ностью или частично обнажена в результате откалывания за-
щитного слоя бетона. На кусках отпадающего защитного слоя
заметны следы коррозии в виде слоя’ ржавчины толщиной 1 —
2 им. Арматура покрыта слоистой ржавчиной. Бетон в защитном
слое карбонизирован на глубину 15—20 мм.
Причина столь быстрого развития коррозии арматуры в дан-
ном случае заключается в весьма неблагоприятных условиях
эксплуатации покрытия. В результате больших выделений пара
из пропарочных камер в цехе очень высока влажность воздуха,
амер температуры и влажности воздуха под покрытием (на
мостовом кране) в летнее время показал, что относительная
94Ч°<НрСТЬ воздуха к°леблется от 61 до 72% при температуре
» . В зимнее время из-за отсутствия должной вентиляции
24
влажность воздуха достигает 95-100%, в цехе стоит туман ня
нижней поверхности плит покрытия образуется конденсат Та
ким образом, покрытие работает в режиме периодического \в
лажнения и высушивания. При таких режимах создаются
условия, способствующие интенсивному развитию коррозии ар-
матуры, вследствие доступа к ней большого количества влаги и
кислорода.
Необходимо отметить еще одно обстоятельство, которое ус-
корило коррозию арматуры в данном случае. Плиты нзготовле-
Рис. 13. Трещины и отколы защитно-
го слоя бетона сборных ребристых
железобетонных плит покрытия цеха
железобетонных изделий
ны с немедленной распалубкой. При такой технологии изготов-
ления ребристых плит нередко наблюдается нарушение сцеп-
ления арматуры ребер с бетоном вследствие того, что часто при
переворачивании свежеотформованной плиты и \кладке на под-
дон происходят поперечное перемещение и сдвиг упругой арма-
туры относительно бетона. При этом нередко образуются про-
дольные трещины в свежем бетоне ребер, откалываются углы
ребер в опорной части плит.
Такие трещины и нарушение сцепления арматуры с бетоном,
безусловно, способствуют возникновению и развитию коррозии
арматуры. О первоначальном нарушении сцепления свидетель-
ствует то, что на отбитых кусках бетона потрескавшихся ребер
плит часто видны гладкие, почти без следов коррозии отпечатки
арматурных стержней, в то время как сами стержни покрыты
толстым слоем пластинчатой ржавчины. Обычно же, если кор-
розия арматуры происходит при нормальном ее сцеплении с е-
тоном, то продукты коррозии пропитывают прилегающий слои
25
бетона и крепко сцепляются с ним, а при откалывании бетона
частично остаются на нем.
Любопытно, что аналогичные плиты, лежащие на том же
заводе в перекрытиях пропарочных камер тоннельного типа, не
имеют признаков коррозии арматуры. Бе гон этих плит очень
прочен и плотен, насыщен влагой и почти совершенно не под-
вергся карбонизации, что объясняется длительным благоприят-
ным действием высокой влажности и температуры.
Рис. 14. Трещина в защитном
слое балки верхнего строения
морского причала, вызванная
коррозией арматуры
Рис. 15. Отколы защитного слоя
бетона и обнажение арматуры
со слоистой ржавчиной в балке
верхнего строения морского
причала
железобетонного верхнего строе-
зафиксированы нами в 1958 г.
колоннах имеет
Характерные повреждения
ния морского причала были
Глубоководный причал на цилиндрических
верхнее строение в виде монолитного ребристого перекрытия,
которое не смачивается непосредственно морской водой при всех
колебаниях ее уровня. Поэтому бетон не имеет следов повреж-
дений от действия морской воды и мороза. Однако значительная
часть главных и некоторая часть второстепенных балок повреж-
дены в результате развития коррозии арматуры: имеются про-
дольные трещины и отколы бетона с обнажением арматуры,
покрытой слоистой ржавчиной. На рис. 14 и 15 показаны эти
повреждения. Причал построен в 1933 г. Ремонт с торкретирова-
нием нижней поверхности ребристого перекрытия производился
в 1941 г.
В зарубежной практике известно большое число случаев
повреждения обычных железобетонных конструкций в резуль-
тате коррозии арматуры. Наиболее часто такие случаи отме-
чаются во влажном приморском климате, в частности в южной
Африке [11, 12].
Недостаточной плотностью и толщиной защитного слоя бе-
тона объясняют Шермер и Аше [13] появление интенсивной
коррозии арматуры, которая привела к аварии сборного пере-
крытия лесосушилки из двутавровых железобетонных балок
после восьми лет эксплуатации. В некоторых балках арматур-
ные стержни диаметром 22 мм в результате коррозии умень-
ши I ь в сечении до 12 мм. Высказывается предположение,
что трудности бетонирования узких балок вызвали применение
26
литои бетонной смеси, вследствие чего получился пористый
легко проницаемый для воздуха и влаги бетон. Указывается
что подобное использование в сушилках сборного железобетона
было вполне надежным там, где применялась влагонепронинае
мая окраска балок. 1 н ц е
В 1958 г. нами были обследованы железобетонные kohctdvk-
ции главного корпуса Кабардинского крахмального завода.
Конструкции основной части корпуса воз-
ведены в 1912 г. Перекрытие над первым
этажом ребристое, монолитное, по желе-
Рис. 16. Трещина в
балке перекрытия на
крахмальном заводе,
образовавшаяся под
действием корродиру-
ющей арматуры
Рис. 17. Обнажение арматуры балки
перекрытия на крахмальном заводе
в результате коррозии арматуры
зобетонным колоннам. Главные балки се-
чением 280X330 мм, второстепенные
280X250 мм с вутами. Толщина железобетонной плиты 80 мм.
Аналогичную конструкцию имеет рабочая площадка на отметке
+ 3,05 м.
Перекрытие над первым этажом в месте расположения ча-
нов отделения замочки зерна с нижнен стороны имеет следы
воздействия влажной кислой среды: бетон сплошь разъеден,
обнажается крупный заполнитель (см. рис. 9), местами видны
рыхлые наплывы продуктов разрушения бетона кислыми вода-
ми. На многих балках в бетоне продольные трещины вдоль
рабочей арматуры (рис. 16) свидетельствуют о ее коррозии. На
некоторой части балок и плит арматура обнажена на значи
тельном протяжении и покрыта слоем рыхлой ржавчины тол-
щиной 2—4 мм (рис. 17). Пробы бетона из балок показали,
что он в основной массе достаточно прочен, имеет марку не
ниже 200, однако в результате агрессивных В°ЗДВ1|С™1И
трализован (рН=7-8) на глубину до 30 лш, т не имеет
необходимой для защиты арматуры щелочности, а местами п
казывает даже кислую реакцию (рН=3 П Тя>,
раоочая арматура находится в к.- ’ Г ТаКИ
вергается интенсивной коррозии в пмипктв, ----- "чи-
шается ее сечение и нарушается’сцепление с «~--°ТОро" Уме«ь-
Существенную роль в том, nurivllJVR1II
строфических прогибов, больших поперечных трещин и
признаков необратимых деформации, играют'г—- Ругих
Сущоствешцю
трещин и других
во-первых, неболь-
Рис. 18. Повреждение плиты перекрытия на крахмальном за-
воде в зоне малой агрессивности воздушной среды
шая нагрузка на перекрытие, во-вторых, неразрезность конструк-
ции и, в-третьих, высокая прочность бетона.
Причиной коррозии арматуры явилось наличие теплой, влаж-
ной и загрязненной сернистым газом атмосферы. Под перекры-
тием ощущается резкий запах сернистого газа, выделяющегося
из технологических растворов; температура воздуха до 30° при
значительно повышенной влажности. По мере удаления от отде-
ления замочки, где имеют место наибольшие выделения тепла,
влаги и сернистого газа, состояние перекрытия заметно улуч-
пт я ется (рис. 18).
Значительно повреждены конструкции пристрочки (ПОСТР°^'
1929 г.) отделения замочки. Средний ряд колонн в эт
.сини имеет многочисленные вертикальные трещиг
на в
помещении имеет многочисленные
(рис '
28
комбината. В результате длительного воздействия на конструк-
ции воздушной среды повышенной влажности с присутствием
значительного количества газообразного хлора за 20-летний
период эксплуатации перекрытие почти сплошь поражено кор-
розией арматуры. Ввиду отсутствия на перекрытии значитель-
ных нагрузок, а под ним — работа-
ющих людей оно ни разу не ремон-
тировалось. Состояние балок и
плит перекрытия видно на рис. 20 и
21. Балки повреждены больше, чем
плиты. Сильно прокорродировав-
шая арматура на значительном про-
тяжении лишена защитного слоя бе-
тона. О том, что защитный слой ис-
чез в результате коррозии армату-
ры, а не наоборот, свидетельствует
тот факт, что бетон, сохранившийся
там, где нет арматуры, прочен и не
имеет даже следов коррозии.
Характерно, что в местах обна-
жения на арматуре нет слоистой
ржавчины, хотя ее сечение значи-
тельно уменьшено. Это объясняется
рыхлостью и легкой растворимо-
стью продуктов коррозии стали, об-
разующихся в присутствии хлора.
О некоторых случаях разруше-
ния железобетонных конструкций в
атмосферных условиях сообщает
В. С. Артамонов [14, 15]. При замене
Рис. 19. Колонна с тре-
щиной в защитном слое
и обнажением корроди-
рующей арматуры
в 1957 г. железобетонных опор элек-
троосвещения на Гоголевском буль-
варе в Москве, установленных в
1926 г., в их надземной части были
обнаружены продольные трещины и
отколы бетона, участки с обнажен-
ной арматурой. Бетон был очень пористым с раковинами и пу
стотами. Толщина защитного слоя от 30 до 10 льп, не считая
5—ю мм плотной цементно-песчаной штукатурки. Защитный
слой оказался полностью карбонизированным. В подземной ча-
сти опор коррозии арматуры не наблюдалось.
Аналогичные разрушения наблюдались на телеграфных оп-
рах (г. Ленинград, Лесное), прослуживших 44 года;
пористость бетона и полная карбонизация защити
ЩИНОЙ ОКОЛО 20 ММ. грти
За три года службы железобетонных опор контакпюи сети
на перегоне Покровка — Подсолнечная Октя р * ’ х
имели коррозийные повреждения в виде ржавых
Рис. 20. Повреждение балки монолитного между-
этажного перекрытия хлорного цеха
Рис. 21. Повреждение балки и плиты монолитного
междуэтажного перекрытия хлорного цеха
30
трещин. Как правило, в этих местах толщина защитного слоя
бетона не превышала 5 мм. Многие опоры имели раковины и
пустоты в бетоне.
Анализ обстоятельств, сопутствующих возникновению и раз-
витию коррозии арматуры в бетоне при условии отсутствия не-
посредственного разрушающего действия на бетон окружающей
среды, показывает, что основными причинами этого явления сле-
дует считать проницаемость бетона для влаги и газов, измене-
ние химических свойств бетона под влиянием среды и опреде-
ленное влажностное состояние капиллярно-пористого тела
бетона, при котором наряду с наличием на внутренних поверх-
ностях пленок влаги возможен доступ кислорода воздуха к
арматуре.
Глава II
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ
СТАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ В БЕТОНЕ
Из изложенного выше следует, что явление коррозии армату-
ры в бетоне весьма сложно. Для прогноза состояния арматуры
необходимо учитывать большое число факторов. Кроме агрессив-
ности окружающей среды, на состояние арматуры влияют: струк-
тура и состав стали, чистота поверхности и степень напряжения
арматуры, вид вяжущего и заполнителей, наличие разного рода
химических добавок в бетоне, микро- и макроструктура бетона,
особенности режима твердения, толщина защитного слоя, плот-
ность и влажностное состояние бетона.
Естественно, что в зависимости от конкретных условий сте-
пень влияния отдельных факторов на состояние арматуры будет
различной.
§ 4. ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Многообразие условий, в которых протекает служба железо-
бетонных конструкций, требует внимательного рассмотрения их
влияния на состояние арматуры в бетоне, учитывая при этом бо-
лее или менее быстрое изменение свойств бетона под действием
отдельных факторов окружающей среды.
Выше (§ 2) было кратко рассмотрено действие основных фак-
торов внешней среды — влаги и газов, содержащихся в воздухе.
На них необходимо остановиться более подробно и попытаться
установить некоторые закономерности на основе имеющихся,
пока, правда, немногочисленных опытных данных. Из приведен-
ных примеров (§ 3) повреждения конструкций в результате
развития коррозии арматуры можно заключить, что в наиболь-
шей степени способствуют развитию коррозии арматуры повы-
шенная влажность воздуха, а также периодическое увлажнение
конструкций, в результате чего к поверхности арматуры в бето-
не имеют доступ как влага, так и кислород воздуха.
В. М. Москвиным [10] было показано, что наиболее интенсив-
но развивается коррозия арматуры в обычном бетоне при повы-
32
ШеННОИ относительной влажности ВОЗП\7УЯ тп-гог» «
80%. Влажность « 60% ueX”X^„o7«X“”S
разования пленки влаги на поверхности арматуры Это находит
ся в согласии с данными о коррозии стальных конструкций [161'
которые практически не корродируют в атмосфере с оп.оситеть’
нои влажностью ниже «критической», имеющей примерно то же
значение —60%. При влажности воздуха, близкой к 100% сопб-
ционное насыщение бетона влагой мешает диффузии кислорода
воздуха к поверхности арматуры, и развитие коррозии ее чрезвы-
чайно затрудняется. То же самое имеет место при постоянном
погружении конструкции в воду.
Наши опыты [17] подтвердили данные В. М. Москвина в от-
ношении коррозии арматуры в обычном бетоне. С этой целью
были поставлены опыты с образцами железобетона в термогиг-
ростатических камерах.
Для испытания образцов при постоянной температуре 30° бы-
ли выбраны три режима влажности: 60, 80 и 95V Испытанию
подверглись образцы из обыкновенного бетона нормального
твердения, причем с целью ускорения испытаний бетон имел по-
вышенную пористость, что было достигнуто применением крупно-
го песка с отсеянными фракциями мельче 0,3 мм. Образцы изго-
тавливали в цилиндрических формах с вертикальным располо-
жением арматурных шлифованных стержней. Помимо этого, были
испытаны также образцы-призмы из пенобетона и пеносили-
ката с объемным весом 800 кг[м? при горизонтальном расположе-
нии арматуры. Толщина защитного слоя составляла 1 см. Харак-
теристика составов приведена в табл. 2.
Таблица 2
Характеристика составов бетона
Материал Состав бетона в кг лс3 ВЦ
цемент известь песок реч- ной песок мо- лотый гравий
Обычный бетон нормального твердения . . . 320 1000 — 800 0,62
Пенобетон авто- клавный . . . 285 —- — 455 —- 0,38
Пеносиликат . . — - 185 — 555 — 0,4
Испытание проводили в течение шести месяцев с освидетель-
ствованием состояния арматуры в четыре срока: перед помеще-
нием в камеру, через 1, 3 и 6 месяцев хранения в камерах. Одно-
временно осматривали не менее трех образцов-близнецов. Оценку
состояния арматуры давали в баллах исходя из площади по
верхности свободной от коррозии: отсутствию коррозии отвечал
балл 10, полному ржавлению — балл 0.
3—2871
33
Результаты испытания, приведенные на рис. 22, а, показыва-
ют, что для обычного бетона наибольшее развитие коррозии ар-
матуры наблюдается при относительной влажности воздуха, рав-
ной 80%, меньшее при 95%, самое малое при 60%. Развитию
коррозии в последнем случае, по-видимому, способствовала соб-
ственная влажность бетона, поскольку до испытания образцы
хранились во влажной камере.
Рис. 22. Влияние влажности среды на сохранность арматуры в различ-
ных бетонах
а — обычный бетон нормального твердения; б — автоклавный пенобетон; в — ав-
токлавный пеносиликат
В обоих видах ячеистых бетонов (рис. 22,6 и 22, в) коррозия
арматуры получает максимальное развитие при относительной
влажности воздуха, равной 95%, меньшее при 80% и минималь-
ное при 60%. Такое различие в действии влажности воздуха на
арматуру в обычных и ячеистых бетонах, по-видимому, следует
объяснить особенностью структуры ячеистых бетонов, в которых
капиллярная вода, благодаря их крупной пористости, появляется
при более высокой влажности воздуха, чем в обычных бетонах,
не препятствуя в то же время доступу кислорода к поверхности
арматуры.
Для уточнения данных о влиянии относительной влажности
воздуха на развитие коррозии арматуры в ячеистых бетонах бы-
ла дополнительно испытана серия образцов объемным весом
800 кг/м3 с расходом цемента в пенобетоне 270 кг/м3 и извести в
пеносиликате 175 кг/м2. Результаты шестимесячных испытаний,
приведенные в табл. 4 и 5, свидетельствуют о том, что при изме-
нении относительной влажности воздуха от 40 до 80% скорость
31
коррозии арматуры в пенобетоне увеличивается
раза, в пеносиликате в 2 раза.
примерно в 3
Интенсивность коррозии
счет возрастания площади
коррозии растет.
практически не увеличивается (за
поражения), а наибольшая глубина
Резко усиливается кор-
розия при относительной
влажности воздуха, близ-
кой к насыщению (95%).
Скорость коррозии в пе-
нобетоне возрастает в 3
раза против скорости в
условиях 80% влажности,
а в пеносиликате — соот-
ветственно в 5 раз.
Образцы из тех же
ячеистых бетонов испыты-
вали в течение 1 года при
режиме периодического
увлажнения пресной во-
дой. Испытание произво-
дилось на так называемой
балансирной установке
(рис. 23) с циклом про-
должительностью 24 часа,
из которых 1 час образцы
находятся в ваннах с во-
дой и 23 часа сохнут в
Рис. 23 «Балансирная» установка для
испытания бетонных образцов с арма-
турой при периодическом увлажне-
нии
естественных
при комнатной
условиях
температуре.
Таблица 3
Результаты испытания на коррозию арматуры в пенобетоне
объемным весом 800 кг{м3 с расходом цемента 270 кг/м3
Длительность испытания в месяцах Относи- тельная влажность воздуха п /о Площадь распрост- ранения коррозии в % Наибольшая глубина кор- розии в мк Потеря веса в г - Скорость коррозии в г м1 час Интенсив- ность корро- зии в г см2 час
1 45 34 0,048 —
6 40 14 35 0,038 0,0044 0,031
1 65 0,008 — —
6 60 60 58 0,07 0,0081 0,013
1 55 62 0,028 —
6 80 66 35 0.11 0,0128 0,019
] 60 158 0,076 — —
6 95 100 202 0,33b о.озэ 0,039
35
3*
Таблица 4
Результаты испытания на коррозию арматуры в пеносиликате объемным весом 800 хг/.«я с расходом извести 175 «/.<’
Длительность испытания в месяцах Относи- тельная влажность воздуха в % Площадь коррозии в % Наибольшая глубина кор- розии в мк Потеря веса в г Скорость коррозии в гм1 час Интенсивность коррозии в с м1 час
1 6 0 0 0 0 0
40 1 16 0,02 0,0023 0,23
1 2 31 0,019 —• —
1 6 60 I -—-
1 15 34 0,038 —-
1 6 80 17 61 0,038 0,004 0,026
1 6 95 27 ' 42 0,039 —
82 92 0,179 0,0208 0,025
Результаты испытания, приведенные в табл. 24, показывают,
что эти условия для арматуры в пеносиликате являются столь же
опасными, как и высокая влажность воздуха. Интенсивность
коррозии за 6 месяцев в переменных условиях почти в 3 раза
выше, чем при воздушно-влажном режиме.
Для арматуры в пенобетоне более опасными оказались воз-
душно-влажные условия По-видимому, вследствие более прочно-
го удерживания пленочной влаги материалами на цементном вя-
жущем, чем на известково-песчаном (о чем свидетельствуют дан-
ные И. Я. Ривлин [18}), в первых происходит затормаживание
процесса диффузии кислорода к поверхности металла.
Аналогичные данные были получены нами при испытании об-
разцов арматуры в автоклавном силикатном бетоне, состоявшем
из 6% цемента, 6% извести, 33% молотого и 55% немолотого
песка (табл. 5).
Таблица 5
Результаты испытания иа коррозию арматуры в автоклавном
силикатном бетоне в течение 6 месяцев
Относительная влажность воз- духа в % Площадь коррозии в % Глуопиа коррозии В Л£А- « Потеря веса в г Скорость коррозии в г м‘ чле Интенсивность коррозии в г м* ча~
40 45 62 0,05 0,0058 0,013
DU ЯЛ 68 41 0,068 0,0079 0,0116
oU лс 95 61 0,075 0,008/ 0.00)2
Уо 100 2э2 0,338 0,0392 0,0392
36
Скорость коррозии при повышении относительной важности
воздуха от 40 до 80% возрастает незначительно, а интенсивность
даже падает ввиду увеличения площади поражения. Резко (в 4—
6 раз) увеличиваются глубина и скорость коррозии при относи-
тельной влажности воздуха 95%. При периодическом увлажнении
(см. табл. 24) отмечена несколько меньшая скорость коррозии,
чем при воздушно-влажном режиме.
В табл. 6 приведены результаты испытаний на коррозию ар-
матуры в автоклавном силикатном бетоне того же состава. Эти
данные показывают, что наименьшая скорость коррозии наблю-
дается при хранении образцов в воздушно-сухих условиях. Срав-
нение данных, полученных после 1 месяца и 6 месяцев хранения,
свидетельствует о затухании процесса. Примерно в 80 раз боль-
шая скорость коррозии наблюдалась при хранении в камере с от-
носительной влажностью 95% и повышенным содержанием угле-
кислоты и кислорода. Замедления процесса не наблюдается.
Примерно та же скорость коррозии имеет место при
хранении в условиях влажного цеха. Хранение над водой в экси-
Таблица 6
Результаты испытания на коррозию арматуры я автоклавном
силикатном бетоне
Условия твердения бетона Условия испытания Срок ис- пытания в месяцах Площадь коррозии Глубина коррозии в мк Потеря веса в г Скорость коррозии в г'м1 час Интенсив- ность кор- розии в г/л3 час
Автоклав- ная обра- ботка В камере с от- носительной влажностью 95% 1 6 12 1 40 100 100 360 451 0,031 0,3391 0,4219 0,0218 0,0385 0,0231 0,0545 0,0385 0,0231
То же В эксикаторе над водой 1 6 12 30 100 100 28 268 250 0,0381 0,1632 0,1722 0,0268 0,019 0,0094 0,0884 0,019 0,0094
1» В помещении лаборатории 1 6 12 3 13 13 23 73 85 0,0024 0,0042 0,0017 0,0005 0,067 0,0038
Автоклав- ная обра- ботка с по- следующей карбониза- цией В камере с от- носительной влажностью 95% 1 6 92 100 26 195 0,0244 1,1763 0,0172 0,136 0 0,136
То же Во влажном цехе 6 12 100 100 219 322 0,3027 0,4263 0,036 0,0234 0,036 0,0234
37
кагоре, исключающее карбонизацию бетона, дает вдвое мень-
шую скорость коррозии. Наблюдается затухание процесса, по-ви-
димому, за счет недостатка кислорода. Предварительная карбо-
низация бетона резко усиливает коррозию. Скорость ее за 6 ме-
сяцев испытания оказалась в 280 раз большей, чем в воздушно-
сухих условиях. Дальнейшее испытание до 1 года показало поч-
ти во всех условиях снижение скорости коррозии, что свидетель-
ств} ет о затухающем характере процесса.
Аналогично влияет влажность среды на коррозию арматуры
в автоклавном пенозолобетоне. Нами были испытаны образцы с
арматурой, изготовленные из пенозолобетона объемным весом
800 яг/л3, состоявшего из 20% цемента, 42% молотой и 38% немо-
лотой золы ТЭЦ при водовяжущем отношении 0,64. Результаты,
приведенные в табл. 7, показывают резкое увеличение скорости
коррозии арматуры при высокой (95%) относительной влажности
воздуха: примерно в 10 раз больше, чем при 80%. Затухания
процесса не наблюдается. Оказалось также, что даже при низкой
относительной влажности (40%) коррозия арматуры в золопено-
бетоне продолжает развиваться.
Таблица 7
Результаты испытания на коррозию арматуры в автоклавном
пенозолобетоне
Относительная влажность воздуха в % Срок ис- пытания в месяцах Глубина коррозии в мк Площадь коррозии в % Потеря веса в г Скорость коррозии в гм2 час Интенсив- ность кор- розии в г м* час
3 284 97 0,381 0,0835 0,0864
Уо 12 443 100 1,8279 0.101 0,101
СП 3 94 96 0,08 0,0175 0,0183
ом 12 84 100 0,22 0,0121 0,0121
3 94 86 0,08 0,0175 0,0205
ои 12 80 85 0,1544 0,0085 0,0089
40 3 90 60 0,083 0,0182 0,0302
12 90 95 0,1373 0,0075 0,0079
Перед испытанием 0 42 43 0,041 — —
В работе Плетта и др. [19] наряду с другими факторами изу-
чалось влияние условий хранения на коррозию арматуры в тон-
ких бетонных плитах размером в плане 15x30 см. Методика
оценки состояния арматуры в виде тонкой стальной ленты сече-
нием 0,2X6,3 мм заключалась в периодическом измерении ее
электрического сопротивления. На основании полученных зави-
симостей сопротивления от времени определялась величина «пол-
жизни» арматуры (half = life?—время, в течение которого пло-
38
щадь сечения арматуры уменьшается вдвое против первоначала
ного значения).
Результаты этих опытов приводятся в табл. 8. из которой сле-
дует, что при относительной влажности воздуха 50% арматура в
исследованных бетонах совершенно не корродировала; на откры-
том воздухе коррозия развивалась в большинстве случаев очень
медленно или совсем не наблюдалась. С наибольшей скоростью
корродировала арматура при периодическом увлажнении образ-
цов, несколько медленнее — при относительной влажности возду-
ха 100% Попутно необходимо отметить лучшие защитные свой-
ства пластичных бетонных смесей по сравнению с жесткими.
Таблица 8
«Полжизни» арматуры по опытам Плетта
Характеристика бетона Толшина защитно- го слоя в мм .Полжиэни* арматуры в неделях при хсловнях хранения образцов
расход цемента в кг;м* вщ осадка конуса в см 21°. 100 %-рая относи тельная влажность 21°. ЕС 0 -мая относя тельная влажность 21°, 2-двев- НЬ!Й ПИКЛ увлажне- ния и С}ШКИ на от- крытом воздухе
6 - оо 127 155
278 0,45 0 И 135 оо 106 720
16 87 оо -—• 268
6 225 оо 116 600
278 0,63 7,5 11 оо оо оо оо
16 оо оо оо оо
6 113 оо 103 —
334 0,45 0 11 235 оо 220 480
16 290 оо 197 480
6 оо оо оо оо
334 0,54 7,5 11 ос оо оо ОС
16 оо оо оо ОО
Кроме водяных паров, непременной составной частью любой
атмосферы является углекислый газ. Среднее содержание его в
чистом воздухе сельской местности составляет 0,03%, в атмосфе-
ре промышленных районов и цехов содержание углекислоты мо-
жет быть значительно более высоким. Как уже указывалось
2). пористое тело бетона поглощает и связывает углекислоту
воздуха (карбонизируется). При этом свободный гидрат окиси
кальция переходит в карбонат, снижается щелочность влаги в
бетоне и резко падает его защитная способность по отношению
к арматуре Мы приводили пример влияния карбонизации на
состояние арматуры в автоклавном силикатном бетоне (см.
Таким образом, если влияние водяных паров воздуха я а бе-
тон является обратимым, т. е. влага может накапливаться в бе-
39
тоне или испаряться из него в зависимости от относит
влажности окружающего воздуха, то влияние углекистотЗ»°й
мяльных условиях необратимо. Она может быть улялаия "°Р'
прокаливанием бетона, но при этом в бетоне произойдут
гие нежелательные изменения деструктивного поряцка Каки
зывалось, скорость карбонизации бетона в обычных условиях и
велика. Для плотных бетонов она составляет доли миллиметр
в год. Вообще же она зависит от плотности бетона, его влажно
сти и, естественно, от концентрации углекислоты в воздухе.
Ф. М. Иванов исследовал процессы карбонизации цементно-
песчаных растворов как в естественных условиях, так и под
давлением в автоклаве. По его данным, наибольшая скорость
карбонизации бетона наблюдается при относительной влажно-
сти воздуха около 50%; при относительной влажности 25 и 100%
карбонизации практически не происходит.
Скорость карбонизации зависит от режима твердения бето-
на. В растворе 1:2 при В/Ц=0,4 содержание связанной угле-
кислоты после карбонизации под давлением составляло: при
твердении в течение 28 суток на воздухе 18,9%, во влажных
условиях и в воде 12,6%, при твердении в условиях пропарива-
ния 24%.
Эти данные показывают, что режимы, обусловливающие об-
разование пористой структуры раствора, способствуют интенсив-
ной карбонизации. Высокий процент связанной углекислоты в
пропаренном растворе свидетельствует о том, что в данном
случае связана не только вся свободная известь, но и выде-
ляющаяся при гидролизе двухкальциевого силиката клинкера.
Образцы с добавками (извести-пушонки 5%, хлористого
кальция 5%, абиетиновой смолы 0,02%) после 28 суток тверде-
ния во влажных условиях показали примерно одинаковую сте-
пень карбонизации.
Карбонизация растворов в слое толщиной 0,7 см в помеще-
нии лаборатории, как показывает табл. 9, позволяет судить о
плотности составов. Для состава 1 :2 на Вольском песке паи-
Степень карбонизации растворов
Таблица 9
Состав в/ц Содержание связанной углекислоты в % от веса цемента за
3 месяца б месяцев
1:2 0,3 0,4 0,5 4 6,1 8,5 7 9 14,6
1:3 0,3 0,4 0,5 10,1 8,9 13,4 19,3 14,5 16,5
большая плотность получается при В/Ц=0 3— 0 4 я то
1:3 при В/Д=0,4-г-0,5. Отмечается, что при содержанииX
ной углекислоты, равном 16—20% от веса цемента, имеет место
полная карбонизация и потеря защитных свойств цементного
раствора.
Из этих данных следует, что плотность бетона (раствора)
имеет первостепенное значение для замедления проникания уг-
лекислоты в бетон и длительного сохранения им защитных
свойств по отношению к арматуре.
Аналогично углекислому газу действуют на защитные свой-
ства бетона часто встречающиеся в атмосфере промышленных
цехов и районов кислые газы: сернистый и серный ангидрид,
хлористый водород, фтористый водород, хлор, окислы азота и
др. Проникая в поры бетона, они в первую очередь нейтра-
лизуют гидрат окиси кальция и могут разлагать гидросиликаг-
ные и гидроалюминатные новообразования цементного камня.
По существу, эти процессы приводят, как и карбонизация, к
резкому снижению щелочности влаги, содержащейся в бетоне, и
потере им защитных свойств по отношению к арматуре. Однако
отмечается, что при воздействии этих газов, особенно хлористо-
го водорода и хлора, наблюдается особенно интенсивная корро-
зия арматуры в бетоне. Выше (§ 3) мы приводили пример раз-
рушения конструкций гидрометаллургического цеха. По-видимо-
му, это явление следует объяснить стимулирующим действием
иона хлора, легко проникающего через толщу бетона и разру-
шающего защитные окисные пленки на поверхности арматуры.
По существу, получается действие, аналогичное действию хло-
ристого кальция, вводимого в бетонную смесь. Только в данном
случае хлористый кальций образуется в толще бетона в резуль-
тате реакции хлора или хлористого водорода с гидратом окиси
кальция.
Отличительной неблагоприятной особенностью, очевидно, яв-
ляется то, что действие хлор-ионов при этом будет носить не-
равномерный характер (соответственно неравномерной плотно-
сти бетона) и создавать участки поверхности арматуры с разны-
ми потенциалами, т. е. коррозийные микро- и макропары. Это
соображение подтверждается резко выраженным язвенным ха-
рактером коррозии арматуры при воздействии на конструкции
указанных газов.
Необходимым условием агрессивного действия кислых газов
является повышенная влажность атмосферы и соотв-'i снующая
равновесная влажность бетона либо образование конденсата на
поверхности или в толще бетона. Характерным примером от-
сутствия агрессивного действия газов на железобетонные кон-
струкции являются цехи электролиза алюминия. Из ряда источ-
ников [20, 21] и наших обследований железобетонных конструк-
ций цеха электролиза Новокузнецкого алюминиевого завода
следует, что, несмотря на значительное содержание в атмосфе-
41
40
фтористого водорода (до 0,0046 мг/л) с примесью сер-
газа ни металлоконструкции, ни железобетон не подвер-
заметной коррозии. Это объясняется очень низкой от-
ПЬНОЙ влажностью воздуха, которая колеблется в пре-
40-S0% Наружные слои бетона пропитаны фтористым
° г поверхностном слое толщиной
5 мм составляет 2—3,5%, на
глубине же от 10 до 15 мм —
ре цеха
нистого газа, ни
гаются :—
носительной
делах L-
водородом. Его содержание в
Рис. 24. Железобетонная труба
с отваливающимся защитным
слоем в результате коррозии
арматуры
несколько десятых процента.
Заметного вредного действия
на бетон и арматуру это не ока-
зывает. Однако отмечается,
что при увлажнении такого бе-
тона (например, атмосферными
осадками при неисправной
кровле) происходит растворе-
ние адсорбированного газа с
образованием фтористоводо-
родной кислоты, быстро разру-
шающей бетон и вызывающей
коррозию арматуры.
За последние годы отмече-
но несколько случаев интен-
сивного разрушения железобе-
тонных дымовых и вентиляци-
онных труб [22, 23], Причиной
разрушений является действие
влажных кислых газов, обра-
зующих в трубе конденсат, про-
сачивающийся через футеров-
ку в бетон. Как правило, интен-
сивно разрушается бетон, однако известен случай [23], когда в
120-метровой трубе магниевого завода при вполне удовлетвори-
тельной прочности и плотности бетона (водопоглощение за 7 су-
ток было около 5%) арматура оказалась почти повсеместно кор-
родированной, что привело к отслаиванию и обрушению крупных
участков защитного слоя бетона толщиной 8—12 см. Внешний
вид трубы после 8 лет эксплуатации показан на рис. 24. Обруше-
ние защитного слоя происходило также при простукивании его,
арматура под ним сильно прокорродировала. Глубина коррозии
1—3 мм.
Авторы считают основной причиной столь сильной коррозии
арматуры насыщение бетона хлористым кальцием, образую-
щимся в результате взаимодействия хлористого водорода с гид-
ратом окиси кальция бетона.
Выбрасываемые газы через неплотности футеровки и из
окружающей атмосферы проникают в бетон. Газы при темпе-
ратуре 30—50° содержат 0,017% SO2 и 1,54% НС1.
42
Содержание хлористого кальция в бетоне составляло от 0 56
до 1.84%, pH водной вытяжки —от 10,8 до 9,7. Интенсивному
развитию коррозии арматуры способствовало то обстоятельство
что в момент бетонирования арматура уже имела слой* ржав-
чины, насыщенной адсорбированными газами, поскольку хра-
нение и заготовка ее производились на территории действующе-
го завода.
Из числа природных ат-
мосферных факторов, отри-
цательно влияющих на со-
стояние арматуры в бетоне,
очень существенным являет-
ся действие влажного, насы-
щенного солями воздуха
морских побережий. Защита
арматуры от коррозии во
влажном содержащем соли
воздухе приморских районов
стала целой проблемой в
южной Африке. Исследова-
нию этой проблемы было
посвящено несколько ра-
бот.
В работе Леви и Копен-
гагена (12] это явление изу-
чено экспериментально. На
рис. 25 приведены кривые из-
менения стационарного по- *
тенциала стали в цементных
растворах с разным количе-
ством хлористого натрия, а
также в 5%-ном растворе
хлористого натрия. Взаим-
ное расположение кривых
наглядно показывает раз-
Рис. 25. Изменение потенциала стали
в водной вытяжке из цемента, со-
держащей различное количество хло-
ристого .натрия
/ _ водная вытяжка из цемента; 2 — то
же, с 0.5% NaCl; 3 — то же. с 1% NaCl;
4 — то же. с 2% NaCl; 5 - то же. с
10% NaCl; 6 — 5%-ный раствор NaCl
благораживающее влияние хлористого натрия на потенциал ста-
ли и объясняет, таким образом, стимулирующее действие его на
процесс коррозии арматуры. На рис. 26 показаны кривые изме-
нения потенциала стали при различном состоянии поверхности,
чистой, имеющей защитную окисную пленку, ржавой, ржавой с
насыщением солью и имеющей окалину.
Прочие факторы изучались на образцах из цементно-песча-
ного раствора. Контрольными служили образцы состава
при В/Ц = 03 на кварцевом песке с защитным слоем бетона
толщиной % дюйма у стального стержня диаметром /4 дюйма
•и длиной 4 дюйма.
Образцы испытывали путем периодического увлажнения со
левым туманом и сушки воздухом при температуре
43
Дни
Таблица 10
Результаты испытаний на коррозию арматуры в бетоне при периодическом
увлажнении
Изучаемые факторы
Потеря веса в % после
9 месяцев
12 месяцев
Водоцементное отношение:
0,95..................................
0,7...............................
0,6*...............................
0,45...............................
Состав раствора (цемент: песок) повесу:
1:3...................................
1:4*..............................
1:5,5 ............................
Покрытие поверхности образца;
силиконовое ..........................
жировое ..........................
битумное .........................
другие ...........................
Добавка извести 15% от веса цемента:
магнезиальная ........................
доломитовая .......................
Длительность влажного (нормального)
хранения в сутках:
21.................................
7*
1 ё . . ’ ...;.;.......*
Толщина защитного слоя в дюймах:
3/8*...................................
5/16...............................
1/4................................
2,2
1,4
1,2
1
1,3
1.2
3,7
0"б
0,9
1,5
Контрольные образцы.
1,4
1,8
Разрушился
Ничтожная
0,7
1,2
Разрушился
1,2
2,8
2,3
0,1
0,1
1,3
1,2
1
1,8
1,8
3,8
5,4
44
В табл. 10 приведены основные данные об образцах и
тах испытания. нмульта-
См от поверх пости
27 Кривые изменения содержания Са(ОН)2 /, со-
Рис.
ли 2, потенциала стали 3 в бетоне по мере удаления от
поверхности Сталь корродировала лишь в местах, со-
ответствующих первым трем точкам слева на кривой 3
фект был получен от различных покрытии, нанесенных на по-
верхность бетона. По-видимому, для защиты арматуры в более
жирном бетоне могли и не потребоваться эти покрытия.
Добавка извести в бетон улучшила защиту арматуры, но в
небольшой степени.
Результаты испытания свидетельствуют о большой роли дли-
тельного вызревания бетона во влажных условиях: после 21-су-
точного вызревания бетона коррозия арматуры развивается при-
мерно вдвое медленнее, чем в бетоне 7-суточного возраста, а кор-
розия в бетоне через сутки после изготовления приводит к
полному разрушению образцов.
Характерны кривые на рис. 27, показывающие концентрацию
гидоата окиси кальция и хлористого натрия на разной глуоинеот
поверхности образца, находившегося в морской воде, и соответ-
ственное значение стационарного потенциала поверхности арма
Tvnb Потенциал разблаго?аживается по мере уменьшения
содержания Са(ОН)2 и увеличения концентрации соли ближе
поверхности образца.
45
R качестве практических рекомендации по защите арматуры
от коррозии при воздействии на конструкцию соленых туманов в
работе приводятся следующие.
а) проектирование возможно более плотных составов бетона
с минимальной проницаемостью,
б) уменьшение проницаемости бетона при помощи добавок;
в) изоляция поверхности железобетонных конструкции.
В другой статье (11], имеющей характер нормативного до-
кумента для условий прибрежных районов Южно-Африканской
республики, рекомендации весьма пространные, но недостаточ-
но конкретные. В частности, при проектировании сооружений
рекомендуется располагать их по возможности так, чтобы избе-
гать прямого воздействия преобладающих морских ветров или
туманов. Поверхности конструкций, обращенные к морю или
подверженные береговым ветрам, должны иметь увеличенный
защитный слой бетона у арматуры. Как минимальный в этом
случае рекомендуется слой в 2—3 дюйма. В конструкциях, где
арматура не обязательна, например в балюстрадах, ставить ее
не следует. Конструкции следует проектировать с минимальным
раскрытием трещин и конструктивных швов.
Кроме конструктивных мероприятий, перечисляется целый ряд
требований к заполнителям, арматуре, воде затворения, составу
бетона, технологии укладки и режиму твердения.
В качестве дополнительных мер защиты указанные рекомен-
дации предусматривают поверхностную гидроизоляцию конструк-
ций жировыми и битумными эмульсиями, силиконами или сили-
катными красками.
Рассмотрев действие факторов внешней среды на железо-
бетонные конструкции, необходимо отметить их главенствующее
значение в выборе и выполнении тех или иных профилактических
мероприятий против возникновения коррозии арматуры.
§ 5. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ И СОСТАВА СТАЛИ, СОСТОЯНИЯ
ЕЕ ПОВЕРХНОСТИ И СТЕПЕНИ НАПРЯЖЕНИЯ
Для железобетонных конструкций применяют, как правило,
обычные углеродистые стали и лишь в последние годы начали
использовать низколегированные. Высокопрочные стали, приме-
няемые для предварительно напряженных конструкций, подвер-
гаются термической обработке, приводящей к повышенной не-
однороднюсги структуры.
Как структура, так и состав сталей в известных условиях
могут существенно влиять на их коррозийную стойкость. Однако
в условиях коррозии с кислородной деполяризацией, т. е. в ней-
тральных средах, атмосфере, почвах и бетоне, влияние структуры
«, следовательно, характера термообработки углеродистых и
низколегированных сталей (т. е. содержащих не более 2—3%
46
легирующих компонентов) на их коррозийную устойчивость не-
существенно [24], равно как и изменение их состава
Это объясняется тем, что контролирующим фактором корро-
зийного процесса в этих условиях является доступ кислорода
Состояние поверхности арматуры имеет существенное значе-
ние для коррозийной стойкости. На горячекатаной арматуре обыч-
но имеется слои окалины. Как показывают опыты, потенциал
стали под слоем окалины более положителен. Следовательно
участки поверхности без окалины будут анодными и подвергнутся
более быстрому разрушению. В морской воде наблюдается ин-
тенсивная местная коррозия стали на участках, лишенных
окалины. На коррозию в почвах окалина влияет несуществен-
но [25].
Вопрос о влиянии окалины на коррозию арматуры в бетоне
не изучался.
Слой продуктов коррозии на открытой поверхности стали яв-
ляется достаточно рыхлым и не может поэтому служить сущест-
венным препятствием доступу кислорода воздуха к корродирую-
щей поверхности. С другой стороны, в рыхлых отложениях ржав-
чины длительное время может сохраняться влага. Поэтому плен-
ка ржавчины обычно оказывает относительно небольшое тормо-
зящее действие на процесс коррозии.
При коррозии арматуры в бетоне ржавчина в определенный
период развития процесса может оказывать тормозящее действие.
Это объясняется условиями ее образования. Как указывалось
выше, объем продуктов коррозии стали примерно в 2,5—3 раза
больше объема прокорродировавшего металла. Значит пленка
ржавчины на поверхности арматуры будет образовываться при
все возрастающем давлении на нее со стороны бетона. Поэтому
пленка может иметь значительную плотность и служить допол-
нительным препятствием диффузии кислорода к корродирующей
поверхности.
Однако когда давление растущей пленки ржавчины на бетон
возрастает настолько, что растягивающие усилия в нем превзой-
дут его предельную растяжимость и в бетоне появятся трещины,
коррозия неизбежно ускорится.
Очевидно, что если арматура лишена непосредственного кон-
такта с поверхностью цементного камня, то она находится в
иных условиях защиты, нежели арматура, имеющая такой кон-
такт. Это подтверждается нашими -наблюдениями; в местах при-
мыкания к арматуре крупных пор в бетоне происходит ин-
тенсивная коррозия, а в местах контакта с цементным кам-
Слой ржавчины oia поверхности арматуры в момену бетониро-
вания препятствует ее непосредственному контакту со точном
средой цементного камня. Более того, поверхность, покрытая
ржавчиной может сорбировать значительное количество агрес-
Сн“' газов, «плодящихся в атмосфера промышленно,, пло-
47
' ин-
контакта с цементным кам*
шадки, вследствие СЛ°Й’ стнмУЛ11РУощИй кор.
р0ХХоГУчРто.' несмотря на .имеющееся в технических уело-
ПИЯх на производство и приемку железобетонных работ [I Ц] ука.
Хе о необходимости очистки арматуры от ржавчины, эта one-
пО.ия редко выполняется строителями. Работа эта не механизм-
ппвЯнаР и трудоемка. К тому же среди строителей бытует
ппрпставление о том, что ржавчина исчезает, «растворяется» в
6eTIMfl проверки влияния ржавчины на состояние арматуры в
бетоне мы поставили серию опытов на бетонных образцах со
шлифованными стальными стержнями, часть из которых была
предварительно выдержана во влажной камере для образования
на поверхности слоя ржавчины разной интенсивности.
Стальные образцы были предварительно промаркированы и
взвешены на аналитических в> ах т ihoctbio до 0,1 ms. Затем
одна часть их была помещена в эксикатор над серной кислотой,
другая выдерживалась во влажн )й камере до образования тон*
кого налета ржавчины и третья — до образования слоистой
ржавчины. Часть ржавых стержней была отобрана для опреде-
ления потери веса на коррозию перед закладкой в бетонные
образцы. Определение потерь производилось взвешиванием после
удаления ржавчины травлением в 10%-ном растворе соляной
кислоты с ингибитором ПБ-5.
Затем все три разновидности стержней — чистые, с налетом
ржавчины и со слоистой ржавчиной — были забетонированы в
сбразцы-призмы размером 5Х5Х 10 см. Толщина защитного слоя
1,5 см. Бетон имел состав: 1 :3,56: 4,3 при В!Ц=$У7 с расходом
цемента 250 ks!mz и удобоукладываемостыо 30 сек. Уплотнение
производилось на лабораторной виброплощадке.
После 28 суток твердения во влажных условиях образцы были
подвергнуты коррозийным испытаниям в двух режимах:
I — в камерах с переменной влажностью и температурой
(16 час. — нагревание до температуры 60° при относительной
влажности 80,8 час. — остывание до 20°);
II — на балансирной установке (1 час в 3%-ном растворе хло-
ристого натрия и 23 часа на воздухе).
Таким воздействиям образцы подвергались в течение 40 су-
ток. Затем образцы разбивали, стержни извлекали и осматри-
вали. На стержнях, бывших ранее чистыми, появились пятна
ржавчины незначительной интенсивности. Степень коррозии
стержней, имевших ржавчину, увеличилась.
Рс ’ульгаты определения весовых потерь после удаления
ржавчины показали, что стержни, имевшие ржавчину, корродиро-
вали в бетоне быстрее, чем чистые. Даже слабый налет ржавчины
усиливает коррозию стали в бетоне. Как следует из диаграммы
на рис. 28, потеря веса на коррозию арматуры с налетом ржав-
48
чины в 4-5 раз, а арматуры со слоистой ржавчиной в З-fi пя,
больше, чем арматуры с чистой поверхностью. ° р 3
Состояние поверхности арматуры особенно важно, по-видимо-
му, при производстве работ на территории или вблизи действую-
Рис. 28. Диаграм-
ма коррозии в бе-
тоне арматуры с
различным состоя-
нием поверхности
/ — первоначальная
коррозия; 2 — корро-
зия в бетоне при
испытании в перемен
ном воздушно-влаж-
ном режиме; 3 — кор-
розия в бетоне при
испытании периоди-
ческим погружением
в 3% -ный раствор
NaCl
л, М
«о
Чистпя С попетом Со слоистой
ржавчипы ржавчиной
Поверхность арматуры перед бетонированием
щих предприятий с агрессивными газовыделениями, поскольку
рыхлая пористая пленка ржавчины способна абсорбировать газы
и насыщаться ионами — стимуляторами коррозии (С1 ", SO4
и др.). Этим явлением, по-видимому, следует объяснить упомя-
нутый выше случай [22] интен-
сивной коррозии арматуры же-
лезобетонной вентиляционной
трубы.
Известно, что постоянные
напряжения в металле как
внешние, так и внутренние (де-
формации), ускоряют корро-
зию. Например, установлено
[26], что обшивка и корпуса
морских судов больше повреж-
даются коррозией в наиболее
напряженных участках. Н. Д.
Томашов [27] приводит резуль-
Напряжепие патяжения при .
коррозии в кГ/ммг
Рис. 29. Влияние статического на-
пряжения на коррозию канатной
проволоки
таты экспериментального опре-
деления влияния растягиваю-
щих напряжений на скорость
коррозии стальной канатной
проволоки диаметром 1 мм в оо
рудничной воде. Испытание проволок на разрыв после 38 час
воздействия рудничной воды при разных нагрузках показало
"акоХркоГхотя и небольшое, ускорение коррозии с увеличь-
нием напряжения (рис. 29).
49
4—2871
Однако эти данные нельзя механически переносить на процесс
коо^зии арматуры в бетоне. Дело в том, что в приведенных слу-
чая? коррозийный процесс проходит при сравнительно свободном
чаях корроз J- воемя как в плотном бетоне доступ
ослорда™ поверхности арматуры затруднен. Г. В. Акимов [28]
указывает что «если скорость коррозии контролируется притоком
кислорода, то напряжения по понятным причинам могут и не
Хшять на общую скорость коррозии». Очевидно, что это
положение полностью может быть применено к случаю
коррозии арматуры под нормальным защитным слоем плот-
ного бетона.
Естественно что если коррозия арматуры пр эисходит при
нарушенном по той или иной причине защитном слое бетона, т. е.
при свободном доступе кислорода, то влияние напряжсиного
состояния может проявиться в полной мере.
Вообще говоря, металлы при совместном действии напряже-
ний и агрессивной среды могут подвергаться, кроме общей кор-
розии, еще и специфическим видам разрушения, среди которых
необходимо отметить коррозийное растрескивание и коррозийную
усталость.
Первое заключается в образовании коррозийно-механических
трещин, нормальных направлению растягивающих напряжений.
Характерным примером этого вида коррозии стали является
щелочная хрупкость металла паровых котлов. Аналогичных слу-
чаев разрушения стали в строительных, в том числе и железо-
бетонных, конструкциях не отмечалось.
Коррозийная усталость вызывается одновременным действием
коррозийной среды и знакопеременных, или пульсирующих, рас-
тягивающих напряжений. В результате значительно понижается
предел усталости металла1, образуются поперечные трещины и
металл разрывается. Этот вид коррозии для строительных конст-
рукций также не зарегистрирован.
Нами была сделана попытка экспериментально определить
влияние напряжения на скорость коррозии арматуры в бетоне.
С этой целью были изготовлены образцы в виде тонких плит с
арматурой из высокопрочной проволоки диаметром 5 льм. Прово-
лока предварительно натягивалась при помощи домкрата на спе-
циальные стальные рамки (рис. 30) и закреплялась в натяну-
том до 60% предела прочности положении при помощи клиновых
захватов. Часть проволок была помещена в формы без натяже-
ния. Посреди каждой рамки поперек проволок была установле-
на фанерная перегородка, затем на поддоне были забетонированы
плиты. В каждой рамке бетонировали по две плиты из бетона
марок 150 и 300.
редел усталости или предел выносливости определяется предельным
напряжением на разрыв в кГ/мм2, которое выдерживает образец после опре
деленного числа циклов испытания переменной нагрузкой.
50
После твердения бетона в течение 28 суток во влажных ус-
ловиях плиты были подвергнуты испытанию периодических' ув-
лажнением и сушкой в течение 8 месяцев. Вскрытие плит показа-
ло, что в бетоне независимо от его марки, которая в известной
степени определяет его плотность, коррозия арматуры была
совершенно незначительной и проявлялась в виде оедких мелких
точек. Значительной коррозии подверглась часть стержней в
Рис. 30. Стальная рамка
с клиновыми захватами
для изготовления и ис-
пытания бетонных образ-
цов с напряженной ар-
матурой
50
месте пересечения их с фанерной перегородкой, т. е. вне бетона
Здесь образовались кольцевые поражения, незначительно (на
несколько миллиметров) распространяющиеся вдоль стержней в
бетон.
Испытание прочности проволок на разрывной машине показа-
ло (табл. 11), чти статическое напряженно не сказало заметного
влияния на глубину проникания коррозии даже нс защищенной
бетоном арматуре. Разница между отдельными результатами ис-
пытания не превышает обычного разброса при испытаниях на
разрыв. Таким образом, этот опыт не подтвердил опасений в от-
ношении заметного влияния статических напряжений на скорость
коррозии арматуры из высокопрочной проволоки.
Эти данные подтверждаются результатами наших испытании
высокопрочной арматурной проволоки на коррозию в атмосфер-
ных условиях.
Для изучения влияния напряжения на скорость коррозии вы-
сокопрочной проволоки в атмосфере была запроектирована и из-
готовлена стальная рама с анкерными клиновыми захватами и
винтовыми фиксирующими устройствами. Рама была устанозлс и
51
4*
во дворе института. Для проведения указанного „
взята высокопрочная проволока диаметром 5 „ „Испытания бЫла
профиля омедненная Харцызското завода Ппп„" риод,,ческОгл
на из металла плавки №64063. Сталь имела счРП?Ка "зг°товЛе
ский состав: 0,89% С; 0,77% Мп; 0,18% Si-' 0 01%S Ж Хич«че-
18 концов проволоки длиной по 3,5 м были, 7°ЛР.
раме при помощи клиновых захватов. Йз них 6 штУгРеПЛены На
ты посредством 5-тонного домкрата до напряжения ко
6 шт. - до напряжения 75 кГ/мм» и 6 шт. оставлены бЙ
тября 1960 г. были сняты с рамы по три проволо’ки'разной^5 °К’
ржавчи*
разрыв.
Таблица П
Результаты определения прочности проволоки, корродировавшей
при разных напряжениях
пряжения.
Проволоки были установлены на раму 28 мая 1960
натяжения. Все они были покрыты равномерным слоем
ны. Из проволок были вырезаны образцы и испытаны на
Результаты испытания приведены в табл. 11.
Степень напряжения в кПмм* Разрывное усилие в кГ образцов
1 2 3 среднее
150 3200 3 210 3190 3200
75 3180 3 220 3180 3193
Без напряжения 3 190 3180 3220 3197
Данные таблицы свидетельствуют о том, что степень напря-
жения проволоки не отразилась на скорости ее коррозии в ат-
мосферных условиях в течение 4 месяцев. Имеющаяся разница в
разрывном усилии не закономерна и должна быть отнесена за
счет погрешности измерительных приборов разрывной машины.
Для окончательного суждения о влиянии статических напря-
жений на процесс коррозии арматуры в бетоне, по-видимому,
«необходимы дополнительные, более тщательные опыты, однако
как будто особых оснований для беспокойства в отношении пр
варительно напряженных конструкций неъ
Что касается коррозийно-усталостной прочности эг
струкций, то работы в этом направлении нам неизвестны.
§ 6. ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРУКТУРЫ И СОСТАВЛ bLT0HA'
А ТАКЖЕ ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ
В настоящее время развитие технологии 2\Т°овОпить о бе-
такому многообразию его видов и составов, состояние
тоне вообще, когда стоит вопрос о его влиянии «а
стальной арматуры, бессмысленно. «„„„жиканию бетонов,
Б. Г. Скрамтаев [29] дает следующую классифи ныМ обра-
принимая за основу их объемный вес, запис”^ олнителей:
зом от плотности цементного камня и вида з
52
1) особо тяжелый с объемным весом свыше 2700 кг/м? со-
держащий такие тяжелые заполнители, как стальные опилки или
барит;
2) тяжелый (обычный) бетон с объемным весом от 2100 до
2600 кг/м3, содержащий плотные заполнители (кварцевый песок,
щебень или гравий из плотных каменных пород);
3) бетон облегченный с объемным весом 1800—2000 кг/лр
на кирпичном щебне, или крупнопористый (беспесчаный) бетон;
4) легкий бетон с объемным весом от 1200 до 1800 кг/м\
чаще 1300—1500 кг/м3, содержащий легкие заполнители (шлак,
пемзу, туф и т. п.) обычной плотной структуры или крупнопо-
ристый;
5) особо легкий бетон с объемным весом менее 1200 кг/м3.
чаще всего 500—800 кг/м3, очень пористый, ячеистый (пенобетон,
газобетон) или крупнопористый.
Подавляющее большинство современных ответственных желе-
зобетонных конструкций возводится из тяжелого бетона. Свойст-
ва этого бетона, применяемого в строительстве в течение многих
десятилетий, достаточно полно изучены. Защитные свойства
бетона в отношении арматуры, как было показано выше, зависят
от его проницаемости, определяемой структурными особенностя-
ми состава, щелочности и вообще химического состава содержа-
щейся в нем влаги.
Понятие проницаемости неразрывно связано с понятием по-
ристости бетона, однако, как указывает Н. А. Мещанский [4],
эти понятия не совпадают, так как проницаемость капиллярно-
пористых тел для жидкостей и газов зависит не только от сум-
марной пористости, но и от ее характера: величины и строения
пор.
Н. А. Мощанский разделяет поры и неплотности в теле бето-
на по их происхождению:
а) крупные открытые каверны и пустоты (от 1 см в попереч-
нике и выше), образовавшиеся при недостаточно тщательной
укладке жестких и малопластичных смесей;
б) небольшие поры в цементном камне и бетоне, образовав-
шиеся при перемешивании и укладке (0,1 5 мм в поперечнике)
или при искусственном вовлечении воздуха с помощью специаль-
ных добавок (диаметром 5—25 мк), большей частью замкнутые,
в) мелкие поры и капилляры (1—50л1к), возникающие в меж-
зерновом пространстве цементного камня и раствора после испа-
рения слабо связанной воды, в большинстве случаев от-
крытые;
г) щели и рыхлые места в верхней части горизонтальных
швов при укладке массивов (0,1-1 мм), возникающие вследст-
вие внешнего расслаивания бетонной смеси, также обычно откры-
тые;
д) неплотности
крупных частиц
(0,01—0,1 лмс) под зернами относительно
заполнителя и под арматурой, возникающие.
53
ПОряд.
вследствие внутреннего расслаивания раствора, большей частью
е) открытые щели и микрощели (I—20zt/c) усадочного повят
ка возникающие в бетоне при значительном температурном или
влажностном градиенте, а также при наличии арматуры, препят
ствующей равномерной усадке бетона;
ж) тончайшие микропоры (5—20 ммк) гидратированных обо-
лочек цементных зерен (поры геля), возникающие вследствие
контракционных явлений при гидратации, в основном замкнутые
Таким образом, неплотности структуры бетона различаются
своим происхождением, размерами и характером (открытые
замкнутые). Относительное распределение разных видов не-
плотностей в бетоне зависит от многих факторов, среди кото-
рых основными являются: гранулометрический состав смеси за-
полнителей, расход вяжущего и водоцементное отношение, под-
вижность и способ уплотнения бетонной смеси, употребление
добавок, режим твердения бетона и др.
По данным П. П, Ступаченко [30], изучавшего структуру
пористости цементного камня методом вдавливания ртути, 80—
90% суммарного объема пор цементного камня в бетоне прихо-
дится на поры с радиусом менее 1 мк. Из этого положения можно
сделать вывод, что пористость цементного камня не играет реша-
ющей роли в проницаемости бетона. Последняя в значительно
большей степени определяется наличием сообщающихся микро-
и макротрещин, пустот содиментационного характера у поверх-
ности крупного заполнителя и в межзерновом пространстве, т. е.
общей неплотностью структуры затвердевшего бетона.
Пористость бетона можно в известной степени регулировать
путем воздействия на перечисленные выше факторы. Значение
гранулометрического состава смеси заполнителей для плотности
бетона широко известно и учитывается во всех современных
способах подбора составов бетона. Для возможно более полного
выдерживания заданного гранулометрического состава заполни-
телей на хорошо организованных стройках и заводах железобе-
тонных конструкций применяется разделение как крупного за-
полнителя, так и песка на большое число фракций. Этим обеспе-
чивается высокий коэффициент однородности бетона.
Нормами проектирования железобетонных конструкций [31]
устанавливаются минимальный расходы цемента на кубометр бе-
тона, при которых должна быть обеспечена защита арматуры от
коррозии. Это 250 кг на 1 м3 (с вибрированием — 225 кг) для
конструкций, не подверженных атмосферным воздействиям. Для
.юлее агрессивных условий службы конструкций устанавливают-
ся нормативы как по минимальному расходу цемента, так и по
максимальному водоцементному отношению.
В технических условиях на бетон для гидротехнических соору-
жении [31] водоцементное отношение нормировано независимо
от марки бетона. Ограничение ВЩ в этом случае вызвано необ-
54
ходимостью получения плотного бетона, хорошо сопротивляюше
гося действию воды и мороза.
Водоцементное отношение является по существу решающим
фактором в регулировании пористости бетона. Известно [4], чт
количество химически связанной воды цементами среднего мине-
ралогического состава округленно можно принять равным к
трехмесячному сроку 20%, а к годичному 25% от веса цемента.
Вся излишняя вода, вводимая в бетон в силу необходимости
получения удобоукладываемой бетонной смеси, создает пористую
структуру цементного камня. Несложный расчет показывает, что
пористость цементного камня, полученного из цементного теста
с водоцементным отношением 0,6, будет составлять величин»
порядка 38—43%, а бетон состава 1:2:4 (по весу) с таким
цементным камнем будет иметь пористость 11—12,5%. Если же
учесть, что, кроме пористости цементного камня, имеют место
другие виды неплотностей бетона, то общая пористость его будет
несколько выше.
Н. А. Мещанский [4] предлагает для подсчета плотности бето-
на (величины, обратной пористости) формулу, учитывающую два
основных порообразующих фактора: испарение избыточной воды
и вовлечение воздуха
Пл = 1—0,02 —
где 0,02 — количество воздушных пор для обычного бетона (для
бетона с воздухововлекающими добавками — 0,05);
В —• водопотребность бетонной смеси в лДи3;
Ц — расход цемента в кг/лс3;
3—-количество прочно связываемой воды в долях от рас-
хода цемента, обычно равно 0,2—0,25.
Н. А. Мещанский, определяя таким образом плотность, пред-
лагает так характеризовать бетоны в возрасте 28 дней:
высокой плотности
повышенной
средней
пониженной
низкой
Пл23 = 0,87-:-0,92;
Пл23 = 0.84 <0,86;
Пл23 = 0,814-0,83;
Пл23 = 0,784-0, 8;
Пл28 = 0,754-0,77.
Необходимо отметить, что предлагаемые значения плотности
характерны для бетонов из обычных пластичных смесей. 1 риме
пение жестких и малопластичных смесей при соответствующих
средствах уплотнения их может дать существенное повышение
плотности бетона. Однако при недостаточном механическом уп-
лотнении плотность бетона может оказаться даже ниже за
счет незаполнения межзерновых пустот цементным тестом, О ора-
зующаяся при этом структура бетона с открытыми порами наи
нее благоприятна для сохранности арматуры.
55
Воздухововлекающие добавки, вводимые в бетон, повьпня^
общую его пористость, но не увеличивают проницаемости
скольку образуют замкнутые мелкодисперсные поры. ’ П0‘
Режим твердения бетона имеет исключительно важное значе
ние для структуры цементного камня. Наиболее опасным слепит
считать пересушивание бетона в раннем возрасте. При этом
вследствие интенсивного испарения воды в наружных слоях бето-
на образуется сеть крупных открытых капилляров, кроме того за
счет недостаточного связывания воды повышается пористость
цементного камня. u
Жесткие режимы тепловой обработки также неблагоприятно
отзываются на структуре бетона, увеличивая ее проницаемость.
По вопросу влияния структуры бетона и отдельных опреде-
ляющих ее факторов на защитные свойства бетона по отношению
к арматуре имеется несколько работ.
Р. Фридланд [32] изучала в растворных и бетонных образцах
влияние расхода цемента, водоцементного отношения, консистен-
ции смесей, гранулометрии заполнителей и толщины защитного
слоя бетона. Испытания производились без ускорения — образцы
хранились в течение до двух лет в атмосфере на морском побе-
режье Израиля (Хайфа), где при температурах от 2 до 42° вы-
падает в год 600—625 мм осадков, а в случае отсутствия осад-
ков с мая по октябрь относительная влажность воздуха колеб-
лется от 5 до 95%.
В результате испытаний было установлено, что резкое уско-
рение коррозии арматуры происходит в растворах при расходе
цемента ниже 400 кг/м3 и в бетонах при расходе цемента ниже
235 кг/м3 (рис. 31).
Изучение влияния водоцементного отношения раствора при
постоянном расходе цемента (300 кг/м2) показало минимум кор-
розии для составов с В/Ц между 0,8 и 0,95 (рис. 32). При изме-
нении В/Ц и расхода цемента получен минимум коррозии при
В1Ц=0£5 и расходе цемента 400 кг/м3. Результаты свидетельст-
вуют о наилучших защитных свойствах пластичных растворных
смесей по сравнению с жесткими и литыми. Подобные испытания
образцов из бетона на гравии показали, что в бетоне с расходом
цемента 315 кг/м3 наименьшая степень коррозии арматуры на-
блюдалась при В/Ц от 0,6 до 0,9.
Автор особенно предостерегает против жестких бетонных
смесей.
Влияние толщины защитного слоя бетона у арматуры изуча-
лось на образцах из раствора пластичной и литой консистенций;
толщина защитного слоя изменялась от 10 до 60 мм. За двух-
летний срок в растворах пластичной консистенции коррозии ар-
матуры практически не было, что объясняется недостаточным
сроком испьпания. В более проницаемых литых растворах отме-
чено резкое уменьшение площади распространения коррозии с
увеличением толщины защитного слоя.
56
В этих опытах обращает на себя внимание следующее- на»
лучшие защитные свойства раствора и бетона получены пви
сравнительно высоких значениях В/Ц (см. рис. 32) Это можно
объяснить тем, что образцы готовились с уплотнением ‘смеси
вручную. При уплотнении вибрированием оптимальные значения
650 465 315 235 195
Цемент в кг/мЗ
Рис. 31. Зависимость коррозии арма-
туры от расхода цемента в бетоне
/ — через 14 суток; 2 — через 28 суток;
3 — через 90 суток; 4 — через 180 суток;
5 — через 720 суток
Рис. 32. Зависимость
коррозии арматуры от
водоцементного отноше-
ния раствора при расхо-
де цемента 300 кг/м3.
Обозначения те же, что
и на рис. 31
В экспериментальной работе Д. Плетта и др. [19], результаты
которой были приведены ранее в табл. 9, получены следующие
данные по защитному слою бетона:
1) жирные и пластичные бетонные смеси обеспечивают луч-
шую защиту арматуры, чем тощие и жесткие;
2) расход цемента 320 кг/м3 в пластичной бетонной смеси
при щебне крупностью от 6 до 10 мм гарантирует от коррозии
Р Любопытные данные о влиянии качества защитного слоя при-
водятся в журнале Американского института бетонов [33J. желе-
зобетонные баржи постройки 1914-1918 гг. при осмотре в
1939 г не имели следов коррозии арматуры при толщине зашит-
ого £лоя не более 12 ли«. Однако бетон был жирный с большим
57
расходом цемента и низким водоцементным отношением. Вы-
сказывается соображение о том, что если тщательная укладка
бетона исключает образование неплотностей под арматурными
стержнями (особенно вблизи опалубки), то защитный слои плот-
ного бетона толщиной 25 л/л: гарантирует от коррозии арматуры
даже в самых неблагоприятных условиях.
Толщина и плотность бетона в защитном слое являются весь-
ма существенными факторами, определяющими состояние арма-
туры. Резкие отклонения в сторону уменьшения толщины, мест-
Время в циклах
Рис. 33. Зависимость коррозии арматуры в бетоне
от расхода цемента
/ — 200 кг1м\ 2 — 300 кг/мЗ- 3 — 400 кг/мЗ. 4 — 500 кг! м3
ные неплотности или недостаточная общая плотность бетона
создают условия для развития коррозии арматуры сначала в на-
иболее слабых местах. Дальнейшее распространение коррозии
трудно приостановить, о чем свидетельствуют результаты прове-
денных нами обследований железобетонных конструкций ряда
влажных цехов. Однако этот фактор нелегко контролировать. По-
этому во всех случаях, когда можно предвидеть, ч1и конструк-
ции будут находиться в условиях, благоприятствующих разви-
тию коррозии арматуры, необходимо не только проектировать
увеличенную толщину защитного слоя и бетон высокой плотно-
сти, но и организовать тщательный контроль при производстве
работ.
Отдельные предложения, как, например, Н. М. Богина (34], о
понижении нормируемой толщины защитного слоя следует счи-
тать преждевременными, поскольку они основываются на приве-
денных выше экспериментальных данных [32], полученных в срав-
нительно короткие сроки, и не учитывают качества изготовления
конструкций.
Наиболее основательной из последних работ по изучению за
шитных свойств бетона является работа Брокара [351 Для оиен'
ки состояния арматуры в качестве основного был принят метол
наблюдения за омическим сопротивлением арматуры в внд tdv
бок диаметром 4,4 мм со стенками толщиной 0 2 чч Испытав
образцов-призм 7Х7Х28 см с забетонированными трубками про-
изводилось по ускоренному циклу: пять дней хранения в соле-
ном тумане (NaCI) при комнатной температуре и два дня высу-
шивания инфракрасными лучами при 60°. Результаты показали
что расход цемента при
гранулометрии заполните-
лей, подобранной с расче- ч
том получения плотного |
бетона (рис. 33), имеет из- |
вестное значение, но для §
обычно применяемых до- <
зировок не является ре- g
шающим. Однако, раз на-
чавшись, коррозия разви- |
вается тем медленнее, чем §
больше цемента содержит §
бетон. 5
В работе определялась
проницаемость бетонов.
Результаты (рис. 34) по-
зволяют объяснить луч-
шие защитные свойства
бетонов с большим расхо-
дом цемента, коэффи-
циент проницаемости которых
Рис. 34. Зависимость воздухопроница-
емости бетона от расхода цемента
примерно в 10 раз меньше коэф-
фициента проницаемости при обычном расходе цемента.
При расходе цемента 300 кг/м3 в образцах с различным В Ц
коррозия развивается одинаково медленно до 6 7-го цикла, а
затем ускоряется тем значительнее, чем выше В Ц (рис. 35).
Диаграмма на рис. 36 показывает развитие коррозии под за-
щитным слоем бетона (с расходом цемента 300 кг/м3) раз-
личной толщины. При толщине слоя 70 яя коррозия от-
сутствует.
В .наших опытах по определению влияния на состояние арм i-
туры плотности и толщины защитного слоя бетона испиты ва
лись образцы в виде цилиндров и призм с помещенными в них
шлифованными стержнями из стали Ст. 5 диаметром 8 и дли-
ной 80 яя.
Образцы-цилиндры изготавливались в специальных формах с
вертикально установленным арматурным стержнем с целью
обеспечить равномерную толщину слоя бетона вокруг стержня
и избежать образования пустот под ним, как это часто бывает
при горизонтальном расположении арматуры. Цилиндры имели
59
Рис. 35. Зависимость коррозии арматуры от водо-
цементного отношения бетона
/ - В/Ц =0,6; 2 - В/Ц =0,5- з — В/Ц =0,4
Время в циклах
Рис. 36 Зависимость коррозии арматуры от толщины
защитного слоя бетона
/ - 10 им, 2 — 20 мм- 5 — 40 лл
диаметры 40 и 60 мм, что соответствовало толщине защитного
слоя 15 и 25 мм.
В образцах-призмах размером 5X5X10 см такие же шлифо-
ванные стержни располагались горизонтально на двух подклад-
ках треугольного сечения, изготовленных заранее из цементно-
песчаного раствора. Высота прокладок, равная 15 мм, обеспечи-
вала соответствующую толщину защитного слоя снизу.
Различная плотность бетона получалась за счет расхода це-
мента, который был принят равным 220, 270 и 320 кг/м3 при по-
Рис. 37. Схема установки для определения воздухопроницае-
мости бетонных плиток
/ — кассета. 2 — бетонная плитка; 3 — бутыль: 4 — резиновый шланг;
5 — сифон; 6 — сливной сосуд
стоянных значениях водоцементного отношения (0,6) и подвиж-
ности бетонной смеси. Для характеристики плотности получен-
ных бетонов была определена их воздухопроницаемость на об-
разцах-плитках размером 10x10x3 см.
Установка для определения воздухопроницаемости (рис. 37)
состояла из жестяной кассеты /, крышки, между которыми в
виде перегородки вмазывался на разогретой мастике (3 части
парафина и 1 часть канифоли) образец бетона^ 2, и газометра в
виде 20-литровой стеклянной бутыли 3 с водой. Кассета соеди-
нялась резиновым шлангом 4 с воздушной полостью газометра,
в которой создавалось разрежение при работе сифона 5 за счет
разности уровней воды И в бутыли и сливном сосуде 6. Сред-
няя величина разрежения в каждом опыте была постоянной.
Измерялось время снижения уровня воды в газометре от верхней
метки А до нижней Б, которое и служило показателем проницае-
мости.
Полученные коэффициенты проницаемости в ряду бетонов с
расходом цемента 320, 270 и 220 кг/м3 относятся как 0.84 : I : 2.7.
т. е. при увеличении расхода цемента свыше 270 к.'м3 проницае-
мость бетона снижается незначительно, при уменьшении же рас-
хода цемента она резко возрастает.
61
Образцы после 28-суточного твердения в воздушно-влажных
условиях подверглись коррозийным испытаниям, для чего часть
из них была помещена в термогигростатические камеры с посто-
янной температурой (30е) и относительной влажностью воздуха
(80%) при повышенном содержании углекислоты и кислорода
Последнее достигалось ежесуточ-
ной подачей в каждую камеру
20 л смеси углекислоты и кислоро-
да (из баллонов) в соотношении
По,
Пр1
вп
Рис. 38. Схема автоматическо-
го регулирования температуры
и относительной влажности в
испытательных камерах
ДРр ПрЛ — предохранители;
ВП — пакетный выключатель;
МП — магнитный контактор;
— реле переменного тока;
Pi — репе постоянного тока;
Тр — трансформатор; Д — выпрями-
тель; ТК — контактный термометр;
П — нагреватель
Температура и влажность воз-
духа в камерах поддерживались
на заданном уровне автоматиче-
ски. Датчиками служили два
ртутных контактных термомет-
ра— сухой и влажный, вклю-
ченные в цепи катушек электро-
магнитных реле постоянного тока,
которые обеспечивали посредст-
вом промежуточных реле пере-
менного тока и магнитных контак-
торов включение и выключение
нагревателей и испарителей (см.
принципиальную схему регулиро-
вания на рис. 38). Были использо-
ваны малоинерционные элекгро-
нагреватели в виде спирали из ни-
хрома на фарфоровых трубках.
Испарителями служили обыкно-
венные электрические лампочки
накаливания мощностью 25—
50 вт, погруженные в ванны с во-
дой.
Описанная система обеспечи-
вала высокую точность регулиро-
вания заданных параметров: тем-
пературы ±0,2° и влажности
±3%.
Результаты испытания образ^-
цов в камере с относительной
влажностью 80% при температуре 30° в течение двух лет приве-
дены в табл. 12, из которой следует, что при толщине защитного
слоя бетона 15 мм в этих условиях полную защиту арматуры
обеспечил лишь бетон с расходом цемента 320 кг/м3.
Интересны результаты 32-месячных испытаний образцов
обычного бетона с арматурой в условиях влажного цеха шелко-
отделочной фабрики. Режим испытания характеризуется относи;
тельной влажностью от 80 до 95% при температуре 30—35°.
Таблица 12
Результаты испытаний арматуры на коррозию в бетоне при относительном
влажности воздуха 80%
Толщина защитного слоя в мм Расход цемента в кг л3 Коэффициент воздухопро- ницаемости • 103 Площадь коррозии в % Глубина коррозии в МК Потеря веса в г Скорость коррозии в г м- час
15 220 0,0101 10 350 0,21 0,024
15 270 0,0037 1 80 0,0024 0,0003
15 320 0,0032 0 0 0 0
25 220 0,0101 0 0 0 0
В табл.
13
приведены результаты
оценки состояния бетонных
образцов с разным расходом цемента и различной толщиной за-
щитного слоя, а также с добавкой нитрита натрия. Прежде всего
обращает на себя вни-
мание то, что к концу
испытания часть образ-
цов имеет трещины в
бетоне, вызванные раз-
витием коррозии арма-
туры (рис. 39). Трещи-
ны образовались в бе-
тоне с расходом цемен-
та 220 кг/м2 как без до-
бавки, так и с добав-
кой нитрита натрия
при толщине защитно-
го слоя как 15, так
и 25 мм. Бетон карбо-
низирован полностью.
При расходе цемента
270 и 320 кг/м3 трещин
в образцах нет, глуби-
на карбонизации соот-
ветственно 10 и 8 мм.
В бетоне с расходом
цемента 220 кг/м3 арма-
тура имеет сплошную
интенсивную коррозию,
глубина ее от 210 до w
480 мк. При защитном слое 25 мм коррозией поражено <о ? по-
верхности арматуры, при слое 15 мм— 100% (в том числе и в
бетоне с нитритом натрия). В бетоне с расходом цемента-/ и
320 кг/м3 площадь поражения составляет соответственно b(J и - «
при гл^бмне язв 390 и 290 мк.
Таблица 13
в.^пктяты испытаний защитных свойств обычного бетона на цементе Результаты^испытании^ » атмосфсре влажиого цеха
Расход цемента 1 на 1 ж’ бетона d лг Толщина защитно- го слоя в мм Добавка NaNO, Срок испытания в месяцах Площадь корро- зии в % Глубина коррозии в мк ' Глубина карбо- низации в мм Характер коррозии после 32 месяцев испытании Наличие трещин
Сплошная, глубокая Продольная
220 15 —- 6 32 5 100 231 360 6—7 Полная трещина на одном образ. Це
220* 15 — 6 32 3 100 62 210 7—8 Полная > Сплошная, на 50 % глубиной То же
220 15 9Q' * 0 6 32 7 100 115 290 Полная л ► Сплошная, глубокая, разной интенсив- ности *
270 15 — 6 32 1 60 82 390 10 Легкий налет с от- дельными глубоки- ми язвами Трещин нет
320 15 - 6 0 0 Легкий налете язва- То же
32 28 290 8-10 ми
220 25 — 6 32 0 76 0 480 Полная Сплошная, местами глубокая Косая трещи- на на одном образце
270* 15 6 0 0 2—3 Легкий налет с язва- Трещин нет
32 8,7 240 6—8 ми
♦Образцы с горизонтальным расположением
арматуры.
Таким образом, при всех принятых составах и толщинах за-
щитного слоя бетона в условиях влажного цеха мы не получили
полной защиты арматуры от коррозии. Следует, однако, отме-
тить, что более жирные составы и более толстые защитные слои
предохраняют арматуру лучше, чем тощие составы и тонкие
слои.
Обращает внимание несколько лучшее состояние арматуры в
призматических образцах с горизонтальным расположением ар-
матуры, чем в цилиндрических с тем же расходом цемента. По-
видимому, это объясняется тем, что при изготовлении цилиндри-
ческих образцов после извлечения их из форм торцы заделыва-
ли раствором. Между раствором и бетоном появлялись
усадочные трещины, ослаблявшие защиту арматуры бетоном.
Изложенное наглядно подтверждает непосредственную зави-
симость защитных свойств бетона от его проницаемости. Про-
64
ницаемость же определяется плотностью и толщиной защитного
слоя. Недостаточная плотность в какой-то степени может быть
компенсирована толщиной защитного слоя, хотя и не эквива-
лентно. Дело в том, что неплотный, пористый бетон значительно
быстрее карбонизируется, чем плотный.
Ниже будут изложены основы получения плотных бетонов с
хорошими защитными свойствами по отношению к арматуре.
§ 7. ВЛИЯНИЕ ВИДА ВЯЖУЩЕГО И РЕЖИМА ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА
Обычные бетоны на портландцементе, как уже говорилось,
обладают потенциальной способностью защищать от коррозии
стальную арматуру благодаря избытку свободного гидрата оки-
си кальция, образующегося в процессе гидролиза и гидратации
минералов клинкера. Однако в ряде случаев стремятся связать
избыток извести в бетоне либо с целью получения более корро-
зийно-стойкого бетона, либо для достижения более высокой проч-
ности. Некоторые вяжущие сами по себе «не могут дать при гид-
ратации избытка извести и в то же время содержат вещества,
способные стимулировать коррозию стали.
По виду вяжущего различают бетоны [36]:
а) цементные, приготовленные на клинкерных цементах и их
производных, на гидравлической извести, а также на шлаковых
бесклинкерных цементах;
б) известковые, в частности автоклавного твердения (сили-
катные), на основе извести в сочетании с силикатными и алюмо-
силикатными компонентами и заполнителями; например, извест-
ково-песчаный, известково-шлаковый, известково-зольный, изве-
стно в о - гл и н исты й;
в) гипсовые, приготовленные на гипсовых вяжущих —
строительном и высокопрочном гипсе, ангидритовом цементе,
высокообжиговом гипсе.
Часто применяют бетоны на смешанных вяжущих: цементно-
известковых, гипсоцементных.
Кроме того, имеются специальные виды вяжущих для получе-
ния, например, кислотоупорного, жаростойкого и других бетонов.
В настоящее время основными наиболее распространенными
видами цемента являются: портландцемент, пуццолановый порт-
ландцемент и шлакопортландцемент. Реже встречается употреб-
ляемый, как правило, для специальных целей глиноземистый
цемент. Если первые три, как будет показано ниже, мало отли-
чаются друг от друга по влиянию на защитные свойства бегона,
то глиноземистый цемент обладает явно недостаточными за-
щитными свойствами. .
Защитные свойства различных цементов изучались В. С. Ар-
тамоновым [37] по изменению стационарного электрического по-
тенциала стали под цементными покрытиями. Результаты дли-
тельных измерений (рис. 40) свидетельствуют о резком разли-
65
5—2871
чип в пассивирующих свойствах покрытии из разных цементах.
Значительный и устойчивый сдвиг потенциала стали в положи-
тельную сторону наблюдался под действием портландцемента и
пуццоланового портландцемента. Под покрытиями на других
цементах (расширяющемся, глиноземистом, гипсоглинюземистом)
потенциал арматуры мало отличается от потенциала незащи-
щенного металла. При этом разница с течением времени умень-
шается.
Рис. 40. Значения потенциалов стальных электродов
с цементными защитными покрытиями в 3%-ном рас-
творе хлористого натрия
1 — стальной электрод без покрытия; 2 — электрод с покры-
тием из расширяющегося цемента; 3 — то же. с покрытием
из глиноземистого цемента; 4 — то же, с покрытием из гип-
соглиноземистого цемента; 5 — то же, с покрытием из порт-
ландцемента; 6 — то же. с покрытием из пуццоланового
портландцемента
Потеря в весе стальных стержней под защитным покрытием
из расширяющегося цемента при испытании в 3%-ном растворе
поваренной соли составила 0,023 г!м2 час, во влажном воздухе
с периодическим смачиванием 3%-ным раствором поваренной со-
ли 0,053 г!м2 час, а под покрытием из гипсоглиноземистого це-
мента при испытании в искусственной минерализованной воде
0,02 е/л!2 час. Отмечается язвенный характер коррозийных по-
вреждений стали. Автор объясняет понижение защитных свойств
этих цементов повышенным содержанием в их составе сульфат-
ных ионов, разрушающе действующих на защитные окисные
пленки на поверхности стали.
3. Ш. Караев проводил исследование коррозии стали, защи-
щенной цементным покрытием, в морских условиях. Заимство-
ванная из его работы [38] табл. 14, показывает, что в отличие от
портландцемента гипсоглиноземистый расширяющийся цемент
недостаточно защищает сталь от коррозии в зоне периодическо-
го смачивания морской водой. Более того, коррозия стали под
этим покрытием происходит даже в воздушно-сухих условиях.
66
Данные о коррозии стали иод цементными покрыт.,^ ЛН "
Толщина покрытия в hcjh *
Наименование цемента 5 10 25
Срок испы- тания в сутках Коррозия в г,дг2 час Срок испы- тания в в сутках Коррозия в г'м1 час Срок испы-1 тання в 1 сутках 1 Коррозия в г д1 час
Тампонажный . . Портландцемент 30—420 30—420 0 0 179—711 179-711 0 0 470—74 470 74 0 п
Гипсоглиноземи- стый расширяю- щийся .... 30 0,12 43 0,08 и
224 0,1 179 0,03
347 420 0,12 0,1 420 74 0,02 0,01 470 74 0,01 0,01
Увеличение толщины покрытия несколько снижает скорость
коррозии стали. Одновременно со значительным отрицательным
потенциалом стали под этим покрытием было обнаружено, что
гипсоглиноземистый цемент имеет слабощелочную реакцию: pH
водной вытяжки из него равна 9, тогда как у тампонажного це-
мента (представляющего чисто клинкерный без добавок порт-
ландцемент) pH = 12,4.
Ц. Г. Гинзбург и О. В. Кунцевич [39] испытывали образцы
бетона на гипсоглиноземистом расширяющемся цементе с за-
ложенными в них точеными стержнями из арматурной стали. Бе-
тон был приготовлен с расходом цемента 300 кг/м2 при B/Z/=0,6
малопластичной консистенции.
Через 2 месяца была обнаружена коррозия арматуры при
хранении образцов во влажных опилках, при периодическом
увлажнении и при хранении в воде. Осмотр через 6 месяцев по-
казал дальнейшее развитие коррозии. В контрольных образцах
на портландцементе коррозии арматуры обнаружено не было.
Наши опыты [40] подтвердили недостаточные защитные свой-
ства гипсоглиноземистого цемента. Коррозия арматуры в бетон-
ных образцах на этом цементе наблюдалась при всех режимах
испытания (табл 15) В образцах на портландцементе в тех же
условиях коррозии арматуры не наблюдалось.
В разное время были высказаны предположения о понижен-
ных защитных свойствах в отношении арматуры бетонов на пуц-
цолановых портландцементах. Предполагалось, что в результате
связывания гидрата окиси кальция активным кремнеземом мо-
жет понизиться защитная способность цементного камня. Не-
видимому, в обычных условиях защитные свойства бетона на
пуццолановом цементе достаточны, а при повышенной агрессив-
ности окружающей среды могут быть ниже, чем защитные свой-
ства бетона на портландцементе.
67
5*
Таблица |5
Результаты испытания на коррозию арматуры в бетоне
1 у‘ на ГИпсоглиноземистом цементе___________
Режим испытания Интенсивность коррозии в г/лР час Глубина коррозии в мк Характер поражения
Периодическое заморажи- вание и оттаивание—45 0,04 180 Равномерное
Периодическое увлажне- ние в водопроводной воде—364 цикла .... То же, в морской воде . . То же в 5%-ном растворе сульфата натрия .... 0,029 0,144 0,004 185 До 1 мм 120 Язвы Равномерное
Подобные опасения высказывались и в отношении шлакопорт-
ландцементов.
М. М. Борок [41], исследуя вопрос сцепления арматуры с
бетоном, основательно изучил вопросы коррозии арматуры в бе-
тонах на шлакопортландцементах. В приводимом им обзоре ис-
следований указывается на работы Бурхарца и Бауэра [42], Га-
ри [43], Крюгера [44], давших положительный ответ .на вопрос о
состоянии арматуры в бетоне на шлакопортландцементе. Другие
работы приводили к отрицательным результатам, например ис-
следование Гейна и Бауэра. Отрицательно высказывался по во-
просу применения шлакопортландцемента для железобетона
Р. Залигер [45].
Позднее опыты в этом направлении были проведены
Б. Г. Скрамтаевым [46], И. Д. Чернявским [47] и Г. А. Котляро-
вым. Результаты получены противоречивые.
Большой интерес представляют результаты обследований в
1937 г. железобетонных конструкций, выполненных в 1933—
1934 гг. в Днепродзержинске. Всего было обследовано 16 объек-
тов, в различной степени защищенных от увлажнения осадками.
Данные обследования позволили установить, что в конструкциях,
защищенных от увлажнения, арматура сохраняется в общем так
же, как и в портландцементном бетоне. При достаточной плотно-
сти и толщине защитного слоя бетона в конструкциях, находя-
щихся на открытом воздухе, но не увлажняемых осадками,
коррозии арматуры не наблюдалось. При непосредственном воз-
действии осадков отмечается коррозия арматуры в шлакопорт-
ландцементном бетоне [41].
Анализируя возможные причины пониженной защитной спо-
собности бетонов на шлакопортландцементах, М. М. Борок
приходит к выводу, что содержащаяся в шлаках сульфидная
68
сера не может оказать вредного воздействия на apMaivov съ
считает и доказывает специально поставленными опытами’ что
причинами этого являются пониженная щелочность влап ё б₽
тонах на шлакопортландцементе и соответственно повышенная
их проницаемость по сравнению с бетонами на портландвдменте
Величина водородного показателя (pH) фильтрата, почучен-
ного пропусканием дистиллированной воды через образны ич
цементно-песчаного раствора 1:4 при В/Ц = 0,35, для образцов
па шлакопортландцементах оказалась на 0,6—0,9 ниже чем пля
образцов на портландцементах.
Данные о количестве связанной воды и пористости цементно-
го камня (табл. 16), полученные после месячного твердения об-
разцов из цементно-песчаных растворов в воздушно-влажных
условиях, показывают, что шлакопортландцемент образует бо-
лее пористую структуру цементного камня.
Таблица 16
Количество связанной воды и пористость цементного камня на различных
цементах
Вид цемента ВЦ Количество воды в % от веса цемента Пористость цементного камня в %
связанной связанноГ< 4-полу- связанной кажущаяся абсолютная
Портландцемент № 1 0,3 13,5 19,6 16,5 26,2
0,5 15,4 25,7 29,4 41,7
, № 2 0,3 10,8 19,7 17,1 30,5
Шлако юртландцемент 0,5 15,2 27,4 27,5 41,9
№ 1 0,3 9,5 16,6 21,2 32,6
Шлакопортландцемент 0,5 10,4 21 35,1 47,8
№ 2 0,3 8,1 15,3 23,1 34,2
0,5 12,9 23,3 31,2 44,3
Эти данные находятся в полном соответствии с теоретиче-
скими соображениями, поскольку шлакопортландцемент по
сравнению с портландцементом содержит меньшее количество
трехкальциевых силиката и алюмината, которые в основном
связывают воду при гидратации.
Непосредственные испытания на коррозию круглых шлифо-
ванных арматурных стержней диаметром 20 леи, заделанных в
плитки из растворов 1:3 и из бетонов марок 90 и 110 мало-
пластичной консистенции при защитном слое толщиной 2 см,
показали, что бетоны и растворы на шлакопортландцементе при
равной плотности уступают в защитной способности бетонам и
растворам на портландцементе (образцы хранились четыре года
в условиях высокой относительной влажности воздуха).
69
Автор приходит к выводу о том, что в основном степень
надежности защиты арматуры зависит от плотности бетона.
При достаточно высокой плотности (объем открытых пор до
8% что соответствует отношению объемного веса к удельному
не менее 0,9) бетон на шлакопортландцементе обеспечивает не
менее надежную защиту арматуры, чем бетон на портландце-
менте. Практические рекомендации автора сводятся к тому, что
для конструкций, не подвергающихся увлажнению, шлакопорт-
ландцемент можно применять без ограничении. При наличии
неблагоприятных условий эксплуатации необходимо добиваться
наибольшей плотности бетона, а также в особо ответственных
случаях защищать конструкции от увлажнения.
В работе А. Николя [48] изучался вопрос о влиянии суль-
фидной серы, содержащейся в шлакопортландцементе, на кор-
розию арматуры. Анализами было установлено содержание в
шлакопортландцементе серы в виде сульфида в количестве
0,4%. В основном это сульфид кальция, плохо растворяющийся
в воде, при разложении дает известь и сульфогидрат кальция.
При наличии углекислого газа сульфогидрат может превратить-
ся в сероводород. Растворенный в воде сероводород окисляется
кислородом воздуха с образованием серы, окисей тионического
ряда и в некоторых случаях серной кислоты. Из всех перечис-
ленных веществ существенное химическое действие на железо
может оказать лишь серная кислота. Непосредственные опыты
с порошком железа, помещенным вместе с сернистым кальцием
в дистиллированную воду, не показали признаков ржавления
железа. Концентрация водородных ионов раствора была равна
11,2. По-видимому, если и образуется серная кислота, то она
нейтрализуется имеющейся в избытке известью, освобожденной
гидролизом сернистого кальция.
Дополнительные опыты показали, что сульфид железа в
незначительном количестве образуется при помещении железа
в водную вытяжку из цемента при отсутствии доступа воздуха.
Автор приходит к выводу, что сернистый кальций оказывает
в конечном счете слабое химическое действие, которое не может
быть причиной быстрой коррозии арматуры.
Известное распространение получили бетоны на шлаковых
бесклинкерных цементах (цемент Будникова, цемент Орлова).
Исследование влияния этих цементов на арматуру проводилось
в Украинском институте сооружений в 1930 г. [46]. В бетоне
состава 1:2:4 и 1:2,5: 5 на цементе, содержавшем 90% домен-
ного шлака, после периодического хранения в сухой и влажной
средах в течение 8 месяцев коррозии арматуры не наблюдалось.
В образцах из чистого цемента и раствора 1 :3 после 28
дней хранения на арматуре были обнаружены пятна ржавчины.
В образцах из раствора 1:2 и 1:4 при В/Ц 0,5 и 0,8, хра-
нившихся на воздухе и в переменных условиях (сутки на возду-
хе, сутки в воде), через 5 месяцев было обнаружено интенсив-
70
ное ржавление арматуры. В титях и,
арматура диаметром 5 мм при защитных с™ состава ':2:4
и 2,5 см корродировала пятнами после хранений™ ЩИН°" 1,5
недель во влажных опилках и двух месяцев на воздухеДВУХ
Большой интерес представляют данные обследовании яп
рованных шлакобетонных конструкций 17—20-тетнегп « Р
проведенного И. П. Мирошниченко |49 ’ „гор” “Х'";
приходит к выводу, что в конструкциях, не подвергающихся
увлажнению, коррозии арматуры не наблюдается в то воемя
как при периодическом увлажнении происходит’интенсивная
коррозия арматуры. н»енсивная
Г. В. Пухальский [50] обнаружил интенсивную коррозию ар-
матуры в образцах бетона на цементе Криворожского завода
состоявшем из 85% гранулированного шлака и 15% извести^
через 28 дней хранения на открытом воздухе и при периодиче-
ском увлажнении, а также в пропаренных образцах. Расход це-
мента составлял 275 кг/м3 при В/Д = 0,85; толщина защитного
слоя 2—2,4 см. При хранении образцов в воде за указанный
срок коррозии арматуры не наблюдалось, равно как и в бетонах
с малыми В/Ц. уплотненных вибрированием.
В непосредственной связи с рассматриваемым вопросом на-
ходится действие на арматуру гранулированных шлаков, при-
меняемых в качестве заполнителя в бетоне.
Д. М. Малик [51] обнаружил коррозию арматуры в образцах
из бетона состава 1:5 (цемент: гранулированный шлак) при
В/Д=0,75 после хранения во влажных опилках, а затем на воз-
духе в течение 7,5 и 14,5 месяцев только в местах контакта пор
бетона с поверхностью арматуры. То же наблюдалось при за-
мене части песка гранулированным шлаком.
Аналогичные данные получил В. А. Резник [52] в образцах
пробужденного раствора из гранулированного шлака, к кото-
рому добавлялось 5—10% извести и 3—10% портландцемента,
после 28-дневного хранения во влажной среде, а затем до 6
месяцев на воздухе с периодической поливкой. Состояние арма-
туры зависело от плотности обволакивания ее раствором.
Г. В. Пухальский [53] пишет, что по данным, собранным за
10—15 лет, в нормальных плотных бетонах (при расходе цемен-
та около 250 кг/м3) с гранулированным шлаком имеет место
полная сохранность арматуры. При этом, однако, не указывает-
ся, в каких условиях находились конструкции.
Из более поздних работ необходимо привести данные
А. П. Чехова [54], изучавшего коррозию шлифованных пласти-
нок в бетонах из портландцемента марки 400 Белгородского
завода и гранулированного шлака. Шлак содержал 39,9% SiO2,
43,02% СаО и 3,08% SO3. Крупность зерен от 5 до 10 мм. Тол-
щина защитного слоя у пластинок 12—15 мм. Часть образцов
пропаривалась. Состояние пластинок оценивалось визуально и
71
по потере веса с единицы прокорродировавшей поверхности
Результаты испытании приводятся в табл 17 ив^рлности.
Из этих данных следует, что во влажных и переменных vc
ловнях коррозия происходит, хотя и имеет затухающий хаоак
тер. Добавка молотого шлака и песка сильно снижает коррозию
по-видимому, за счет уплотнения структуры бетона Пропарива’
ние облегчает развитие коррозии арматуры. В воздушно-сухих
условиях коррозии арматуры не наблюдалось.
Вопросы сохранности арматуры в шлакопесчаных бетонах
автоклавного твердения изучались Е. С. Силаенковым при на-
шем участии [55] по методике Центральной лаборатории корро-
зии ИПП.ЖБ.
В формы 50X50X102 мм на трехгранных призмочках из це-
ментно-песчаных растворов высотой 2 см укладывали стержни
диаметром 8 и длиной 80 мм, изготовленные из арматурной ста-
ли марки 3. Формы заполняли бетонной смесью при вибрации
на лабораторной виброплощадке с пригрузкой 25 Г/см2. В каче-
стве эталонных были приняты образцы из цементно-песчаного
и известково-песчаного бетона. Состояние арматуры оценивалось
визуально и по потере веса. Тонкость помола шлаковых вя-
жущих соответствовала 7—10%-ному остатку на сите с
4900 отв!см2. Активных CaO+MgO, определенных титрованием
однонормальным раствором соляной кислоты, содержалось в
*нзвести-кипелке 87%; извести-пушонке 66%; шлаке новотульском
12,6%; шлаке магнитогорском 1,5%; шлаке завода «Серп и Мо-
лот» 16—17%.
В шлаке Новотульского завода содержалось SO3 5,45%,
сульфидной серы 1,47%, в магнитогорском соответственно 2,16
и 0,64%, в шлаке завода «Серп и молот» 0,62 и 0,23%.
Образцы через 0,5—2 часа после формования запаривали в
производственном автоклаве при режиме 2+8+2 часа. Резуль-
таты осмотра и определения потери веса арматурными стержня-
ми после трехмесячного хранения образцов с периодическим
увлажнением приведены в табл. 18.
Во всех бетонах на шлаковых вяжущих наблюдается кор-
розия арматуры при периодическом увлажнении образцов.
В бетоне на мартеновском шлаке—в значительно меньшей
степени, чем на доменном, что, по-видимому, следует объяснить
меньшим содержанием серы в этом шлаке. Повышение расхода
вяжущего лишь затормаживает, но не прекращав! коррозию.
Аналогичные данные были получены при хранении образцов в
камерах с относительной влажностью воздуха 80 и 95/о. При
относительной же влажности воздуха 60% коррозия была со-
вершенно незначительной.
Отсюда ясно, что железобетонные конструкции, изготовляе-
мые на неклинкерных цементах, нельзя применять без специ-
альных мер защиты там, где имеется опасность увлажнения
бетона.
Таблица 18
Результат Расход вяжу- щего в ке м* ы испытаний на коррозию арматуру шлакопесчаны^бетоню^ Потеря веса стальным,, стержнями'Г. день при составе вяжущего
цемент из е есть—50 лесок моло- тый—50 шлак марте- новский завода .Серп и Мо- лот" —92, из- весть-ки- пелка—8 шлак домен ный отвальный магнитогор- ский—75, пу тонка—20, гипсовый камеиь—5 шлак доменный отвальный но- вотуль- ский—90, пу- шонка—10
220 320 420 0,185 Коррозии нет То же 1 2,252 Точечная коррозия Коррозии нет 0,203 0,236 0,165 1,260 0,895 0,605 1,37 0,912 0,401
Режим твердения цементных бетонов, вообще говоря, мало
отражается на их защитной способности по отношению к арма-
туре. Проведенное нами измерение стационарного потенциала
арматуры в бетоне одного состава при различных режимах
твердения показало, что потенциалы изменяются различно лишь
в первые дни [56]. Если в самом начале наиболее положитель-
ный потенциал по отношению к водородному электроду имеет
арматура в пропаренном и нормального твердения бетоне, а
наименее положительный — в автоклавном, то к пятому дню
нахождения образцов в 5%-ном растворе хлористого калия по-
тенциалы становятся отрицательными и практически выравни-
ваются, получая значение около 270 чв. При дальнейшем испы-
тании потенциалы медленно возрастают и к 30-дневному воз-
расту достигают значения около 300 лгв, что указывает на вполне
достаточную защиту арматуры.
Непосредственные коррозийные испытания 117] показывают,
что при хранении образцов бетона с арматурой при относитель-
ной влажности воздуха 80% до трех месяцев арматура не
имеет следов коррозии как в бетоне нормального твердения,
так и в автоклавном. К шести месяцам на арматуре в автоклав-
н )м бс i те п являю ся незначительные коррозийные пора-
жения. L
Данных о состоянии арматуры в железобетонных конструк-
циях, изготовленных при различных режимах твердения, не
имеется, днако, учитывая известные положения о влиянии
Укоренных режимов твердения, с одной стороны, на реакции
капкп11Ш2\К1ИНКе?а И связывание свободного гидрата окиси
утвепжпятк ДРУГОИ’“~на структурообразование бетона, можно
тия коппояиИЧ1п вероятность возникновения и скорость разви-
РР рматуры как в пропаренном так и особенно в
автоклавном бетоне будет больше, чем при нормальном твео-
дениИв »
Это подтверждается опытами С. А. Миронова [57] обнатг
жившего в образцах бетона на портландцементе коррозию апмГ
туры через 1 месяц после запаривания. Через 5 месяцев хо^не
ния запаренных образцов в нормальных условиях было о™Г
чено сплошное поражение поверхности арматуры ‘налетом
ржавчины с образованием каверн отдельными гнездами Пои
этом в бетоне с добавкой молотого песка (замена у3 цемента)
каверны на арматуре наблюдались в значительно большем ко-
личестве. В образцах того же бетона, твердевших в нормальных
условиях, через 5 месяцев признаков коррозии арматуры не
было. Это указывает на определенное влияние автоклавной
обработки, при которой значительная часть извести связывается
с кремнеземом, особенно при добавке молотого песка. В ре-
зультате снижается показатель концентрации водородных ионов
(pH) в пленках влаги, находящейся в бетоне.
Последнее подтверждается непосредственными определения-
ми pH водных вытяжек из измельченного цементного камня [58].
В вытяжке из порошка портландцемента, по данным X. X. Кор-
ровиц, pH оказалось равным 12,45, в вытяжке из порошка про-
паренного цементного теста 12,25, а из запаренного раствора
1:3— 11,75. Несмотря на различие, все эти показатели находят-
ся в зоне значений pH, обеспечивающих защиту стали от кор-
розии. Однако необходимо учитывать, что реакции гидратации
клинкерных минералов и связывания гидрата окиси кальция
проходят в основном на поверхности зерен, а при измельчении
цементного камня вскрываются очаги непрогидратировавшего
материала и pH приготовленной таким образом водной вытяжки
будет выше, чем pH водных пленок на поверхности пор в струк-
туре цементного камня и на поверхности арматуры в бетоне.
Поэтому, очевидно, автоклавный бетон и обладает пониженными
защитными свойствами.
Что касается пропаренного бетона, то понижение его защит-
ных свойств происходит, по-видимому, в результате неблагопри-
ятного влияния режима твердения на его структуру, выражаю-
щегося в увеличении проницаемости. Последнее подтверждается
общеизвестным фактом снижения долговечности и, в частности,
морозостойкости пропаренных бетонов.
Нами были проведены опыты по изучению влияния режимов
твердения обычного цементного бетона ^с расходом цемента
300 /сеЛи3 и В/Д=0,6 на его защитные свойства в условиях хра-
нения образцов при температуре 30° и относительной влажности
воздуха 80% в течение 6 месяцев. В образцах, подвергнутых
пропариванию и автоклавной обработке, коррозия не была
обнаружена, о чем свидетельствуют данные табл^. 19.
Несмотря на отсутствие коррозии в указанный срок испыта-
ния, данные табл. 19 показывают, что ускоренное твердение как
Т а б л и ца 19
йггпм! на коррозию арматуры „ ...... шердсння бетона на * и
ПЛИЯНМГ Г' Соаерж ’* кис сноС ’1" ной СаО в % Воздухопро- ницаемость бетона н а.’ я» час 10' Потенциал арматуры II мв С К проси, корро 11111 II с м чае
Режим iirptt»,,с pH boiko'I П1Л«1ЖКН
Нормальное хранение То же. с послету ющеи карбонизацией • • | 11.73 10.15 1.6 0,0663 0,0568 172 578 0 0.0035
Автоклавная обработ- 11.71 о,1 ’ 0,11 171 О
ОД (НН
То же. с последующе» 10.25 11,28 0,08 0,088 52 8
карбонизацией • • • Пропаривание • • • • 0.17 0.103 25* о
с после-
дующей карбонизл- 10,38 0,08 0.0754
цие
К
при пропаривании.
СППЖеНИЮ
СВОбоДШН!
в автоклаве, так и
защитных свойств бетона. Уменьшаеня
окиси кальция и возрастает проницаемость Гм-г л.
чего увеличивается скорость карбонизации Клрб
неизбежно, как это видно из этой же таблицы, в
Ж*.’
зию арматуры.
Нет надобности доказывать вредность пеправитып \ р .и
мов твердения и особенно пересушивания бетона, пр i к м-р > i
приостанавливается нормальный процесс гидратации вяж то
и образуется структура с крупной, направленной по; о в
И то. и другое явление резко понижает защитны' сипйс твл о
тона по отношению к арматуре II. А Мощанскип ]1) право«и
случай разрушения железобетонных колонн в результа • pat
вития коррозии арматуры, имевшей место через II л»т по< i
ввода в эксплуатацию станкостроительного заводя. Он (чиним
что потеря защитных свойств (карбонизация «ашигною < ’ I)
бетона произошла в результате пересушивания при изгони» н-
НИИ колонн.
В настоящее время автоклавная обработка обычных т-мнп
ных бетонов осуществляется редко В основном она применяется
при изготовлении изделий из ячеистых (цементных и бгспсмет
ных) а также из известково-песчаных и других бесшуменiных
бетонов, твердение которых основано на реакциях м< ж.1\ из
вестью и кремнеземом, идущей наиболее эффективно в автокла-
вах при температуре около 180°
Обычно стремятся получить необходимую прочность бетона
при минимальном расходе вяжущего. При этом происходит пол-
ное или почти полное связывание гидрата окиси кальция с
кремнеземом в малорастворимые гидросиликаты кальция, и во-
дородный показатель влаги, содержащейся в таком бетоне.
76
резко снижается. Практика и исследования nnv
соответственно резко падает защитная cnocofi„A?3b,!aiOT- что
отношению к арматуре. еионость бетона по
По данным И. Я. Ривлин [59], pH
равный до запаривания 12,87, после запаривай^?101' массы-
Г)5| актитюет,, массы 16«А СаО и «»Р9“Гпи ,оГг ??
Аналогичные данные для силикатных бетонов би™ 3 Са0’
|Г< Водород.,ый показатель .одной " X”
ЭННОГО бетона после автоклавной обработки оказапся
10. 16. Стационарный потенциал арматуры в этом бетоне X’
резко отрицательное значение (448 .ив по отношению к вмо-
родному электроду). Арматура подвергалась интенсивной кор-
розии. Испытание в тех же условиях образцов силикатного бе
тона, н<- подвергавшихся автоклавной обработке и защищенных
показало отсутствие коррозии арматуры в те-
не во и юле с
венного ВЛИЯНИЯ I
подтвгрждается тем
нюмся на армату
лишь следы серы
нос iiia’ienHc pH.
арматуру.
Данные о влиянии теплое
ною I
После пропаривания раствора?на
тмина pH снижается с .
до 8,73, тогда 1
вуиицие значения pH равны
Снижение
пнем l
мостыо
тона, не
от карбонизации,
чей не 6 месяцев.
Необходимо отметить, что, кроме ослабленного физико-хими-
ческого финитного действия автоклавных силикатных и ячеи-
стых бетонов (пониженное значение pH содержащейся в них
влаги), большую роль играет их структура, облегчающая мигра-
цию воыуха и влаги как в жидком, так и в парообразном со-
стояиии, hi л б\ дет показано ниже при более основательном
ознакомлении с их свойствами.
В прибалтийских республиках СССР широкое применение
находит вяжушее на основе золы от сжигания пылевидных слан-
пев гак нашваемый кукермнт. О. А. Мадднсон [60] приводит
данные о состоянии арматуры и соответствующих значениях
нН станке io ii.hi.ix вяжущих и бетонов (табл. 20).
Огмечаегся незначительное (0.15-0,2%) содержание в слан-
Ьульфиднон серы. Однако нельзя ожидать сушесг-
ес на процесс коррозии арматуры, это
ч что в толстом слое ржавчины, образовав-
c.’в сланцезольном бетоне, обнаружены были
Очевидно, решающую роль играет
Добавка цемента повышает pH и защищает
-злажностной обработки сланцезоль-
•••••••- ........... Т1 ппидпяпт X X. Корровиц [obj.
—......
~л I датаг
.ижеине pH сланнезольного бетона^^
свободной извести в процес Р каЛьи
получающегося гидР0С,1’1сть практически неограничен-
ментном же бетоне свободная из.в -- п<.« пьтат
по долгое время i—
гидролиза клинкерных м
t объясняется связыва-
и малой раствори-
кальция. В п0Р^а”д^и’
77
Таблица 20
Результаты испытаний на коррозию арматуры б сланцезольных бетонах
Наименование вяжущих pH Состояние арматуры
порошкообраз- ного вяжущего измельченного в порошок цементного камня
Кукермит гидравлический улучшенный 12,6 9 Весьма сильная кор-
Кукермит гидравлический — 10 роз и я Менее сильная кор-
Кукермит (Ц25)—смесь из 75% кукермита гид- равлического улучшен- ного и 25% обыкновен- ного цемента 12,66 10 розня Слабая коррозия
Кукермит (U50)—смесь из 50% кукермита гид- равлического улучшен- ного и 50% обыкновен- ного цемента 12,7 11 Коррозии практиче-
Обыкновенный цемент 12,8 13 ски нет Коррозии нет •
Необходимо отметить, что на практике наблюдается исклю-
чительно интенсивная коррозия арматуры в сланцезольном бе-
тоне, особенно ячеистом. По данным М. С. Сатина, покрытие
сборочного цеха с сухим воздушным режимом пришло в негод-
ность в течение 1 года из-за коррозии арматуры пенобетонных
пли г, изготовленных на сланцевом вяжущем. Влажность пено-
золобетона в вырезанных из плит образцах находилась в пре-
делах 7—9,8%, толщина защитного слоя 1,8—2,5 см. Однако,
по-видимому, укладка плит в дело производилась с более высо-
кой влажностью (20% и более), так как они вывозились с завода
через 1—2 дня после выгрузки из автоклава и в течение несколь-
ких дней укладывались в покрытия. Кроме Того, наиболее ин-
тенсивная коррозия арматуры наблюдалась в плитах, уложен-
ных в сентябре 1957 г., что, возможно, способствовало дополни-
тельному увлажнению их атмосферными осадками.
На рис. 41 показано состояние арматуры в пенозолобетоне,
растрескавшемся под давлением толстого слоя ржавчины. Во-
прос о причинах столь быстрого развития коррозии требует
дополнительного изучения. Одной из вероятных причин корро-
зийной активности материала является наличие в сланцевой зо-
ле хлористых соединений.
Значительной коррозийной активностью отличаются также
етоны, содержащие золу от пылевидного сжигания углей, о
ем гудет более подробно сказано ниже.
78
Рис 41. Арматура
плиты из ячеисто-
го сланиезольного
бетона, покрытая
слоистой ржавчи-
ной, вызвавшей от-
калывание защит-
ного слоя бетона
при сухом режиме
здания
Во всех перечисленных случаях необходимо либо ограничи-
вать сферу применения армированных изделий из таких бетонов,
либо принимать специальные меры защиты арматуры.
§ 8. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОБАВОК, ВВОДИМЫХ В БЕТОН
В современной технологии бетона широко используются раз-
личные добавки, вводимые в бетонную смесь для придания ей
или бетону тех или иных свойств. Наибольшее применение по-
лучила добавка хлористого кальция в качестве ускорителя твер-
дения бетона. Вопросы влияния хлористого кальция на физико-
механические свойства бетонной смеси и бетона изучены доста-
точно полно и широко освещены как в отечественной, так и в
иностранной литературе. Основным преимуществом этой добав-
ки является возможность получения проектной прочности бето-
на в более короткий срок. Хлористый кальций пластифицирует
бетонную смесь и позволяет несколько величить плотность бе-
тона.
Однако давно замечено одно отрицательное свойство — до-
бавка хлористого кальция способствует возникновению и раз-
витию коррозии арматуры в бетоне. На основании работ
В. М. Москвина [61 и других исследователей было рекомендо-
вано уменьшить добавку до 1,5—2% от веса цемента в бетоне.
И ПИ этом получаются достаточное ускорение твердения бетона
и незначительное, как правило, развитие коррозии арматуры
оследнее зависит от плотности бетона, а также от влажности
СР^ л . в которой находится конструкция.
Ири хорошем подборе состава и эффективном уплотнении
и Раторами с правильным режимом твердения коррозии арма-
79
туры в бетоне обычно не наблюдается. На этом основании стро-
ительными нормами и правилами [31] разрешается вводить
хлористый кальций в количестве до 2% от веса цемента в бе-
тонную смесь для железобетонных конструкций. Аналогичные
указания содержатся в нормах ряда зарубежных стран.
При этом в наших нормах существует ряд ограничений. Не
допускается применение хлористого кальция в железобетонных
конструкциях, возводимых в непосредственной близости к ис-
точникам тока высокого напряжения, а также в конструкциях
работающих в воздушной среде с повышенной влажностью*
Не разрешается применять хлористый кальций при изготовлении
с пропариванием конструкций, имеющих рабочую арматуру диа-
метром менее 5 мм. В указаниях НИИЖБ АСиА СССР [62]
запрещена добавка хлористого кальция в бетон, предназначен-
ный для изготовления предварительно напряженных конструк-
ций с проволочной арматурой независимо от условий их при-
менения и для обычных железобетонных конструкций, если они
предназначены к службе во влажных цехах (при относительной
влажности воздуха свыше 60%), а также во всех изделиях ав-
токлавного твердения.
Многочисленные литературные данные по вопросу о корро-
зии арматуры в бетоне с добавкой хлористого кальция проти-
воречивы. По-видимому, не всегда учитывались такие важные
факторы, как плотность и толщина защитного слоя, а также
режим влажности бетона.
Большинство исследователей сходятся в мнении о том, что
при достаточно плотном бетоне введение в его состав хлористого
кальция в количестве до 2% от веса цемента не вызывает про-
грессирующей коррозии арматуры. Так, В. М. Москвин [63] в
образцах из пластичного бетона с расходом цемента 300—
310 кг/м2 и В/Ц = 0,6 при добавке хлористого кальция в количе-
стве до 6% от веса цемента не наблюдал признаков коррозии
арматуры. Образцы хранились до 13 месяцев при периодиче-
ском увлажнении (ежедневная поливка). Г. И. Носов [64] при-
водит данные, свидетельствующие о коррозии арматуры в об-
разцах из бетона с расходом цемента 300 кг/м3 при толщине
защитного слоя 0,5 и 2 см как пропаренных, так и нормального
твердения.
Сваллоу [65] наблюдал лишь несущественную коррозию ар-
матуры в бетоне с 2% хлористого кальция в срок до 15 месяцев.
Г. В. Пухальский [66] отмечает, что первоначальная коррозия
арматуры при добавке хлористого кальция возникала даже в
плотном бетоне при толщине защитного слоя 6—7 см с битумной
изоляцией поверхности образцов. Однако в более поздние ерики
существенного развития коррозии не наблюдалось. Им были
испытаны образцы бетона с расходом цемента от 200 до
350 кг/лР и разными добавками хлористого кальция (до 7/о
от веса цемента), твердевшие в нормальных условиях, в пропа-
80
рочной камере и в автоклаве. При автоклавной обработке зна-
чительная коррозия арматуры возникла уже при 1%-ной добав-
ке СаСЬ-
Ньюмен [67] изучал коррозию малоуглеродистой стальной
арматуры в бетонах трех составов — 1 : 1,5 : 3; 1:2:4; 1 :2,5: 5 —
с добавкой хлористого кальция в количестве 2% от веса цемента.
После 6 месяцев испытания в условиях периодического увлаж-
нения и сушки образцов наблюдалась незначительная корро-
зия, ничтожная в бетонах первых двух составов. При дальней-
шем испытании до 1 года развития коррозии не было отмечено.
В работе Л. Н. Панфиловой и Г. А. Козловой [68] исследова-
лось влияние на коррозию арматуры добавки хлористого каль-
ция в количестве 3% от веса цемента. Для бетонных образцов
были использованы три различных цемента. Расход цемента
300 кг/м3 при В/Д=0,65. Хранение образцов на воздухе и в воде
в течение 1 месяца вызвало небольшую коррозию арматурных
стержней, преимущественно у торцов. При дальнейшем хране-
нии до 1 года в большинстве случаев коррозия увеличилась.
Двухпроцентная добавка хлористого кальция практически не
вызвала коррозии арматуры.
В последнее время возобновились работы по изучению влия-
ния хлористого кальция на коррозию арматуры в связи с ши-
роким применением предварительно напряженных конструкций.
А. II. Аваков, Г. И. Бердичевский и К. В. Михайлов [69]
сообщают, что, по их данным, напряженная высокоуглеродистая
проволока в балках из бетона с 2% хлористого кальция в тече-
ние 8 месяцев потеряла в результате коррозии около 15% вре-
менного сопротивления разрыву.
Р. И. Вейц [70] сообщает результаты опытов с балками, ар-
мированными пружинной проволокой диаметром 2 мм, из бе-
тона марки 400 при толщине защитного слоя 10 мм. После 2,5
лет хранения в сухом подвальном помещении балки из бетона
с добавкой 2% хлористого кальция разрушились от незначитель-
ной нагрузки. Вследствие коррозии диаметр струн местами
уменьшился более чем вдвое. В балках из бетона без добавки
арматура не имела признаков коррозии.
По сообщению С. А. Дмитриева [71], добавка 2% хлористого
кальция не вызвала коррозии высокопрочной проволоки диамет-
ром 5 мм при хранении балок в сухих условиях в течние 1 года.
Р. Эванс [72], изучая вопрос о применении предварительно
напряженных железобетонных труб, установил, что площадь
распространения коррозии напряженной арматурной проволоки
диаметром 3,2 мм в бетоне с хлористым кальцием (2 и 4% от
веса цемента) увеличивается при хранении образцов во влаж-
ном паре. За 2 месяца потеря прочности проволоки в результа-
те коррозии составила около 10%. Кроме того, Р. Эванс указы-
вает на ряд аварий, причиной которых явилась коррозия арма-
туры, вызванная добавкой хлористого кальция в бетон.
6—2871
81
Автор отмечает, что в пропаренных образцах без хлопистп
кальция коррозии арматуры не наблюдалось, и не рекомем?»?
применять добавку хлористого кальция при пропаривании жР
лезобетонных изделий. Отмечается также, что вследствие гигпг,
скопичности хлористого кальция бетон с такой добавкой м»,
ленно высыхает. ,ед‘
Учитывая большое значение влажностного состояния бетона
для арматуры, следует привести данные о равновесной влаж
ности образцов шлакопемзобетона с добавкой хлористого каль-
ция, сообщаемые Б. А. Казаровицкой [73] и приведенные* в
табл. 21. Активизированный шлакопемзобетон состоял из 81 —
82% гранулированного шлака, 6,5% портландцемента марки
300, 1,6% извести-кипелки, 9,7—9,9% воды. В указанный состав
добавляли крупный заполнитель — шлаковую пемзу в соотно-
шении 1 : 1,2. Хлористый кальций вводили в количестве до 1,2%.
Таблица 21
Влияние хлористого кальция на равновесную влажность шлакопемзобетона
Добавка хлористого кальция в % Весовая влажность образцов в % при относительной влажности воздуха
91 % 98 %
0 2,6 6,65
0,4 3,3 8,65
0,8 4,6 10,6
1.2 4,8 12,2
- Нам известен случай интенсивной коррозии арматуры сбор-
ных железобетонных тавровых балок междуэтажного перекры-
тия в 3-этажном жилом здании с кирпичными стенами.
Дом был построен в 1953—1955 гг. Перекрытия устроены по
сборным железобетонным балкам пролетом 4,9 м с черепными
брусками. Летом 1958 г. были замечены продольные трещины
на нижней плоскости многих балок. Трещины not гепенно ра
скрывались, достигая ширины 1—2 мм, а в отдельных местах
3—4 мм. .
При вскрытии балок установлено, что в местах образования
трещин под защитным слоем бетона толщиной 30—35 льи арма-
тура покрыта слоем ржавчины толщиной до 3—4 мм. Бетон у ар-
матуры пропитан бурой ржавчиной на глубину^ 3 — 1 мм. Продол -
ные трещины начинаются у стержней рабочей арматуры, .
торых идут также и волосные трещины в других направле •
Бетон имеет значительную пористость (водопоглощение до
11,5%)» содержание хлор-иона находится в пределах ,о
от веса растворной части. В пересчете на соли это составл
3,5—4% хлористого кальция от веса цемента. Причина 1нте
82
сивного развития коррозии арматуры заключается в том, что
часть балок была изготовлена из бетона с большой добавкой
хлористых солей. Развитию коррозии способствовало увлажне-
ние балок атмосферными осадками во время строительства зда-
ния а также повышенная влажность воздуха в помещении (в
зимнее время относительная влажность воздуха достигала 71%
при температуре 16 ).
Рис. 42. Широкие трещины в
монолитных балках перекры-
тия, вызванные коррозией ар-
матуры вследствие значитель-
ных добавок в бетон хлори-
5
(U
Г?''
ж»
Ж
ЙО
стых солей
Приведем еще пример. На одном из целлюлозно-бумажных
комбинатов в 1955—1956 гг. было построено здание цеха варки
целлюлозы. Каркас здания, имеющего высоту 18 л 40 м, выпол-
нен в монолитном железобетоне. В 1959 г. в ряде элементов
железобетонных рам, балок перекрытий и покрытий появились
продольные трещины различной ширины и протяженности. Боль-
шинство трещин сосредоточено на нижней поверхности балок
(рис. 42).
Произведенное в 1961 г. тщательное обследование повреж-
денных конструкций установило, что, за небольшим исключе-
нием, конструкции не подвергаются воздействию технологиче-
ских растворов. Воздушная среда цеха сухая (относительная
влажность около 40%) и не содержит агрессивных к металлу
веществ.
При вскрытии растрескавшихся конструкций обнаружено,
что слой ржавчины на рабочей арматуре в отдельных местах
достигает толщины 3—5 мм. Бетон в зоне разрушения отлч-
6*
чается малой плотностью и
20 мм.
карбонизирован на глубину 10
Данные анализов отобранных от конструкций проб бетона
убедительно показали,что быстрое развитие коррозии арматуры
Рис. 44. Трещины в том же ри-
геле после удаления штукатур-
ки, развивавшиеся за два года
вследствие добавки в бетон
хлористого кальция свыше 2%
от веса цемента
Рис. 43. Трещина в штукатурке
на нижней поверхности ригеля
в производственном здании с
сухим режимом
вызвано присутствием в бетоне большого количества хлор-ио-
иов, которые могли в данных условиях попасть в него только
в виде хлористых солей, введенных при бетонировании.
Среднее содержание хлор-иона в шести пробах составило
0,81% от веса цементно-песчаного раствора при максимальном
содержании 1,42% и минимальном 0,23%. В пересчете на хло-
ристый кальций это составляет соответственно около 6, 10 и
2% от веса цемента.
Аналогичные разрушения наблюдались на сборных
бетонных ригелях и колоннах 3-этажного производственной
корпуса одного из механических заводов при сухом режим*
воздуха и полном отсутствии каких-либо агрессивных воздей-
СТВКорпус строился в 1957—1960 гг. Сборные колонны и ригели
изготавливались на полигоне с пропариванием. В зимнее ввемя
И ригели
10
60
50
40
30
20
10
О
270 ±
60
Рис 45. Коррозия стали
в зависимости от концен-
трации хлористого каль-
ция к
I — через
рез 30
5,0 7,5 1Р
Концентрация СаС126°/о
£
допускалось применение добавки в
бетон хлористого кальция. В апреле
1961 г. в законченном и эксплуати-
руемом корпусах было замечено
появление в некоторых колоннах и
ригелях постепенно раскрывающих-
ся продольных трещин.
При обследовании в мае 1961 г.
на некоторых ригелях можно было
видеть по одной-две трещины шири-
ной до 3—4 мм в штукатурке ниж-
ней поверхности (рис. 43). После
удаления штукатурки на поверхно-
сти бетона обнаруживались трещи-
ны, более широко раскрытые и в
большем количестве (рис. 44). По-
следнее свидетельствует о том, что
часть трещин в бетоне имелась уже
к моменту оштукатуривания риге-
лей и развитие их продолжалось.
Рабочие стержни арматуры в
местах трещин покрыты слоем плот-
ной ржавчины, достигающей в от-
дельных местах толщины 3—4 мм. В
ригелях без трещин арматура прак-
тически не имеет следов коррозии.
Анализ бетона из ригеля с трещи-
нами показал содержание хлор-иона
в растворной части бетона 0,53%,
что соответствует содержанию в бетоне
ция от веса цемента. В сочетании с пропаркой и действием ат-
мосферных осадков в период строительства добавка хлористого
кальция в столь большом количестве привела к интенсивному
развитию коррозии арматуры в бетоне.
Интересны некоторые количественные данные о кинетике
коррозии арматуры при добавках хлористого кальция, приводи-
мые В. Б. Ратиновым [74]. Опыты производились с пластинками
и стержнями из стали Ст. 3, помещаемыми в образцы из рас-
твора 1 :3. Раствор уплотняли вибрацией при B/ZZ=0,5 и без
вибрации при B/Z/ = 0,7. Толщина защитного слоя составляла
11 мм. Часть образцов твердела в нормальных условиях, осталь-
весу цемента
21 сутки: 2 — че-
суток; 3 — через
180 суток
4—5% хлористого каль-
ные пропаривались при температуре 80° по режиму 3 + 4+1 час.
Полученные данные (рис. 45) показали резкое возрастание
коррозии с увеличением добавки хлористого кальция. Коррозия
носит местный язвенный характер. Особенно значительная кор-
розия наблюдалась в пропаренных образцах (рис. 46), что, по-
видимому, происходит в результате раскрытия пор и микротре-
щин в бетоне, облегчающих диффузию влаги кислорода возду-
ха к поверхности стали.
Время в сут.
Рис. 46. Кинетика коррозии стали в образ-
цах
/ — непропаренные образцы; 2 — непропаренные
образцы с добавкой 2% СаС12 и 1% NaNO2;
3 — непропаренные образцы с добавкой 2% СаС12;
4 — пропаренные образцы с добавкой 2% СаС12
Развитие коррозии при добавках хлористого кальция со вре-
менем замедляется (рис. 46) и тем скорее, чем меньше добавка.
При введении 2% хлористого кальция развитие коррозии резко
замедляется примерно через месяц.
Обнаружено эффективное торможение коррозии при введе-
нии одновременно с 2% хлористого кальция 1% нитрита натрия.
Подтверждена существенная роль плотности бетона.
На основании приведенных выше данных можно заключить,
что:
1) хлористый кальций в бетоне увеличивает вероятность воз-
никновения и интенсивность развития коррозии арматуры, т. е.
является стимулятором коррозии;
2) для предотвращения стимулирующего действия хлори-
стого кальция необходимо добиваться наибольшей плотности
бетона и обеспечивать достаточную толщину защитного слоя у
арматуры;
3) нельзя применять добавку хлористого кальция при авто-
клавной обработке железобетонных изделий;
86
изго-
с по-
могут
бетон
.. нрпьзя употреблять железобетонные конструкции,
иХ с добавкой хлористого кальция, в помещениях
кипенной-влажностью воздуха, а также там, где они
подвергаться частому увлажнению;
щ нельзя применять добавку хлористого кальция в
ля предварительно напряженных железобетонных конструкций
^проволочной арматурой.
Все сказанное выше полностью относится и к ускорению
пдения бетона при помощи добавки соляной кислоты, по-
скольку она сразу переходит в хлористый кальций.
В последние годы сравнительно большое применение нашел
бетон твердеющий при пониженных и отрицательных темпера-
турах’ так называемый «холодный». Указанный эффект дости-
гается введением большого количества (до 20% от веса цемен-
та) хлористых солей. Естественно, что при этом возникают
опасения за сохранность арматуры в таком бетоне. По этому во-
просу-проведено значительное число исследований. Имели место
попытки практического применения «холодного» бетона для из-
готовления железобетонных конструкций без специальных мер
против коррозии арматуры. Результаты их, как и следовало
ожидать, оказались отрицательными. Нам известны несколько
случаев интенсивной коррозии арматуры в железобетонных кон-
струкциях зданий, выстроенных в 1953—1955 гг. Об одном из
них сообщил в 1956 г. трест Донбассэнергострой. Здесь наблю-
дали растрескивание и откалывание защитного слоя на ребрах
балок междуэтажного перекрытия корпуса Ново-изоляторного
завода в г. Славянске, которые были забетонированы зимой
1954—1955 гг. с применением 10% добавки поваренной соли
(от веса цемента).
Ф. М. Иванов [75] сообщает об интенсивной коррозии арма-
туры в образцах бетона с добавками хлористого натрия и хло-
ристого кальция в количестве 10—20% от воды затворения.
Особенно сильная коррозия наблюдалась при недостаточной
плотности раствора в условиях периодического увлажнения об-
помЦ0В 'одип день в камере влажного хранения и один день в
лаб°Рат°рии). При хранении во влажных условиях
кппп2пИИ Ие иа^Л1°Далось, в воздухе нормальной влажности
аррозия развивалась'слабо.
что п £?улгаков на основании обоих
димя и Оиах с большими добавками
«чма надежная защита
таний Ироновым 1
2,5 года разЦ°и «холодного» бетона с арматурой, длившихся
ственной коопп лен0, что ПРИ твердении бетона в воде суще-
дУшных условна1111 аРМатУРы не наблюдалось. Коррозия в воз-
СИтельной вля-игнХ Достигала наибольшей величины при отно-
ости воздуха около 70%. Лучшей защитой от
87
опытов утверждает,
хлористых солей необхо-
арматуры.
и Б. А. Крыловым [77] в результате испы-
авторы считают применение плотного бето-
коррозии арматур Р^ слоя не менее 2,5 см.
на с толщиной за Ц но и В. И. Овчарова (78] указывается,
В КНлГСинтенсивно корродирует арматура в бетоне при
что наиболее ин смесн хлористого натрия и хлористого
одновременной до капнллярНого подсоса влаги глубина
кальция. В } • Япматуре достигала 1—2 льи за 15 месяцев,
коррозийныхяз Рпред5сРтавляли собой зеленовато-черную
XS™ .“ у ” состоявшую В основ,™, „з L
слизистую Мас, у, ого железа. Хорошее защитное дей-
К°е РаСТь1вает0ГнаХ арматуру обработка ее погружением в
пГныГ раствор двухромовокислого калия. Обработанная та-
ким образом арматура не корродировала в «холодном» бетоне
в течение 100 циклов периодического увлажнения и высуши-
ВаН£Я к Грабинский (79] на основании своих опытов утверж-
дает что бетон с добавками солей в количестве и соотношении,’
соответствующем температуре окружающего воздуха, отличает-
ся высокой плотностью, которая гарантирует сохранность арма-
туры при условии отсутствия периодического увлажнения кон-
струкции.
Автор отмечает, что коррозия образцов арматуры в холод-
ном бетоне наблюдалась лишь при рыхлом, пористом защитном
слое, что имело место в случае замерзания наружных слоев бе-
тона в связи с назначением дозировок солей, не соответствую-
щих фактическим температурам воздуха в период твердения.
При хранении образцов из плотного бетона в течение зимы на
морозе, а затем в сухих условиях в помещении лаборатории
Е. К. Грабинский не наблюдал признаков коррозии арматуры
в течение длительного времени — до двух лет. Существенным
для сохранности арматуры в холоднОгМ бетоне, по его данным,
является отсутствие усадочных трещин и достаточная толщина
защитного слоя, которая должна быть не менее 15—20 мм- Ав-
тор рекомендует в качестве антикоррозийных добавок вводить
в такой бетон бихромат натрия в количестве 0,35—0,4% к воде
затворения и одновременно 0,1% едкого натра, а также 0,4—
и,о h растворимого стекла.
В. «Лавринович [80] приводит результаты своих опытов по
к°РРозии арматуры в бетонах с добавками хлори-
испытяичаЬЦИЯ А° 9/о от в«Ды затворения. Предварительные
ных коипрйтп)аСТ”Орах (электР0Литах) хлористого кальция раз-
ных птя опитпрП 11ОЗВОЛИЛИ установить, что из трех выбран-
Дал лишь бихром1тМкачияеЛгЙ устойчивый защитный эффект
растворе 0,005—0,01% Ег° оптимальная концентрация в
зала ^полную Напштл” добавки бихромата калия в бетон пока-
кальция до 19% от вопмРМЭТУРЫ ПрИ солеРжании хлористого
Д 1 затворения. Образцы-кубы 7X7X7 гль
в которые помещались стальные чистообработанные стержни
диаметром 10 и длиной 50 мм с защитным слоем 30 uu г п£п
гались периодическому увлажнению и сушке (7 дней в тсловХ
капиллярного подсоса и 7 дней на воздухе). Испытание,продол-
жавшееся до 90 дней, показало, что в бетоне без бихромата ка
лия по мере увеличения содержания хлористого кальция возпа
стает площадь распространения глубокой очаговой коррозии
стали. При добавке 0,01% бихромата калия коррозия не возни-
кала. Однако отмечается падение прочности бетона прогрес-
сирующее по мерс увеличения добавки бихромата калия- вве-
дение его в количестве 0,01% снижает прочность бетона на сжа-
тие в возрасте 28 дней на 15%.
Результаты наших опытов по изучению защитного действия
замедлителей коррозии в «холодном» бетоне приведены в
табл. 22. Испытание производилось на шлифованных стержнях
из арматурной стали марки Ст. 5, заделанных в образцах бе-
тона состава 1 : 3,64 : 3,52 при В/Ц — 0,6. Размер образцов 50Х
X 50X102 мм.
Таблица 22
Результаты испытания на коррозию арматуры в «холодном» бетоне
при относительной влажности воздуха 80% и температуре 30°
Добавка в % от веса цемента Срок осмотра в месяцах Состояние арматуры
глубина коррозии в мк площадь коррозии в % потеря веса ы% скорость коррозии в г м2 час интенсив- ность коррозии в г м2 час
Без добавки 8 22 —_
12 54 76 0,0271 0,0015 0,002
СаСЬ —2 8 - 14 — —
NaCl -4 12 1630 40 1,3728 0,0754 0,189
СаС12 —2 NaCl —4 ZnSO4 —0,93 8 12 1190 60 87 0,8138 0,0497 0,064
СаСЬ —2 NaCl —4 BaCrOi —0,37 КОН —0,11 8 12 1030 60 90 0,6881 0,0377 0,042
СаСЬ —2 NaCl —4 Na(11СО3)2 —2,3 8 12 720 80 90 0,6832 0,0374 0,041
Толщина защитного слоя была 15
лабораторной виброплощадке. После
иия во влажной камере образцы в
мм. Бетон уплотняли на
28-CVTO4HOTO выдерживсл
течение года хранились
89
при относительной влажности 80/о и температуре 30 с повы-
шенным содержанием кислорода и углекислоты.
Кроме антиморозных добавок в виде 2% хлористого каль-
ция и 4% хлористого натрия, были введены замедлители корро-
зии- 0 93% сернокислого цинка; смесь 0,37% хромата бария и
0,14% ’едкого калия; 2,3% бикарбоната натрия.
Испытания показали, что интенсивная коррозия арматуры
в «холодном» бетоне за 1 год, вызывающая язвы глубиной до
1,6 мм, лишь несколько уменьшается при введении указанных
замедлителей коррозии. В контрольных образцах без добавок
солей в результате полной карбонизации защитного слоя также
наблюдалась коррозия арматуры, но значительно менее интен-
сивная и более равномерная.
В выпущенной в 1959 г. «Инструкции по применению бето-
на с добавками солей, твердеющего на морозе» [81] на основа-
нии накопленного производственного опыта и результатов ис-
следований рекомендуется применять «холодный» бетон глав-
ным образом для неармированных конструкций второстепен-
ного значения. Разрешается применение «холодного» бетона
для железобетонных конструкций при условии, если они будут
постоянно находиться ниже уровня воды и бетон будет плотным.
При условии подогрева воды и заполнителей для железобе-
тонных конструкций рекомендуется бетонная смесь с добавка-
ми 3% хлористого натрия и 2% нитрита натрия при температуре
твердения бетона до —5° и 3% хлористого кальция и 5% нитри-
та натрия до —8°.
При этом исключается применение таких бетонов для конст-
рукций, предназначенных работать в помещениях с повышен-
ной влажностью воздуха.
Согласно инструкции толщина защитного слоя в армирован-
ных конструкциях с указанными добавками должна быть не ме-
нее 30 мм.
Что касается других органических и неорганических доба-
вок, вводимых в бетонную смесь (пластификаторов, замедли-
телей схватывания, уплотнителей), то, как показывает опыт,
они не оказывают вредного действия на арматуру в бетоне.
А. Баумель [82] испытывал 12 видов имеющихся в продаже
добавок для бетонов. Он отмечает, что коррозию арматуры вы-
зывал лишь хлористый кальций при добавке свыше О,97о по
отношению к весу цемента. Прочие добавки, а именно пласти-
фицирующие и уплотняющие, скорее следует рассматривать
как средства для повышения защитных свойств бетона, в ча-
стности его плотности.
Близкое отношение к рассматриваемому вопросу о влиянии
добавок в бетон на коррозию арматуры имеет употребление
минерализованной, в частности морской, воды для затворения
бетона.
90
в этом отношении нормы различных стран расходятся В ГПР
для затворения бетона при изготовлении железобетонных кон
струкций для промышленного строительства [831 развешав™
применять любую природную воду, кроме случаев использова-
ния глиноземистого цемента. В нормах для железных лоппг
ГДР [84] разрешено применять для этой цели воду, содержа-
щую не более 3 /о хлористого натрия или магния.
“ В США не запрещается употреблять морскую воду в бетоне
кроме бетона для предварительно напряженных конструкций [851*
В Англии [86] разрешается применять морскую воду для за-
творения и поливки бетона во всех случаях, когда могут быть
допущены высолы на его поверхности.
В наших нормах[87] разрешается применять морскую воду
с содержанием солей до 35 г/л для затворения бетона при воз-
ведении морских железобетонных сооружений, но только их
подводной части. Для надводного железобетона и в зоне
переменного уровня вода для приготовления бетона должна со-
держать солей не более 5 г/л.
Обстоятельные исследования по вопросу влияния затворе-
ния бетона морской водой на коррозию в нем арматуры были
проведены Р. Шалон и М. Рафаэль [3]. В этой работе было уста-
новлено, что в присутствии солей морской воды в бетоне для
торможения коррозии арматуры требуется более высокое зна-
чение pH (табл. 23).
Таблица 23
Значения pH, тормозящего коррозию арматуры
Растворы
Уровень pH, тормозящего коррозию
при аэрации
ограниченной
интенсивной
Са (ОН)2.....................
Вытяжка из бетона морской водой
Са (OH)2+3%NaCl .............
11.5
12,6
12,6
12
12,75
Не был достигнут
раствора состава
Такое резкое сти-
Влияние морской воды при
Влияние морской воды при затворении
,1 :4 на коррозию арматуры видно на рис. 47. трм
мулирующее действие морской воды можно попистых
что испытания производились на образцах из то с щим
растворов. В результате работы авторы приход
^Щелочность бетона и раствора, затвореНН^
Средиземного моря, недостаточна для р проникании
розии арматуры на воздухе. То же получа Р
солей морской воды в бетон.
91
2. Морская вода, применяемая при затворении раствора или
бетона для конструкций, находящихся на воздухе, имеет
тенденцию делать их слегка уязвимыми в отношении кор-
розии.
3. Морские железобетонные конструкции должны быть защи-
щены от проникания морской воды или соленого тумана путем
использования особо плотного бетона и защитного слоя соот-
ветствующей толщины или при помощи специальных защитных
Рис. 47. Развитие коррозии арматуры
в растворе состава 1 : 4, затворенном
на пресной 1 и морской 2 воде
покрытии.
4. Данные лаборатор-
ных опытов согласуются
с наблюдениями за желе-
зобетонными конструкци-
ями морских сооружений.
В том случае, когда со-
блюдаются определенные
требования к бетону, учи-
тывающие действие мор-
ской воды, волнения и
других специфических
факторов, нет оснований
опасаться коррозии арма-
туры в подводной части
конструкций из бетона, за-
творенного на морской
воде.
По-видимому, основным выводом из работы является то, что
морскую воду можно применять для затворения бетона, но для
предотвращения коррозии арматуры должны быть обеспечены
достаточная плотность бетона и толщина защитного слоя.
Мы уже касались защитного действия на арматуру некото-
рых добавок— ингибиторов (замедлителей) коррозии. Остано-
вимся на этом вопросе несколько подробнее.
В технике известны и довольно широко применяются раз-
личные ингибиторы—замедлители разрушения металлов в аг-
рессивных средах [88]. Мы не будем касаться специфических
ингибиторов коррозии в кислых средах, поскольку бетон как
среда, окружающая арматуру, всегда имеет более или менее
щелочной характер. Из числа ингибиторов, применяемых для
защиты металлов в нейтральных и щелочных средах, наиболь-
шее распространение находят так называемые пассиваторы,
образующие на поверхности металла защитные пленки (или
способствующие их образованию), состоящие из окислов или
нерастворимых солей. Типичными пассиваторами являются
растворимые в воде фосфаты, силикаты, нитриты, хроматы и
некоторые другие соли, широко применяемые для защиты ме-
таллов в водных растворах.
09
Пассиваторы при определенной концентрации практически
полностью прекращают процесс коррозии. Однако при ма-
лых концентрациях пассиваторы не образуют сплошной защит-
ной пленки, что приводит к сосредоточению коррозии на ограни-
ченных участках с интенсивным прониканием процесса в
г дубину. Поэтому ингибиторы, не образующие в известных усло-
виях сплошных защитных пленок на поверхности металла, на-
зываются «опасными замедлителями». Особенно это относится к
пассиваторам-окислителям, таким как нитриты, хроматы и др.
По И. Л. Розенфельду [2], «опасные замедлители» действуют
преимущественно на анодный процесс. В присутствии 30—50 мг
NaNO2 в 1 л электролита, содержавшего 0,03 г NaCl и 0,07 г
Na>SO4, глубина коррозии стальных образцов в 3—4 раза боль-
ше, чем в том же электролите без NaNO2.
Вопрос об использовании пассиваторов для борьбы с кор-
розией стальной арматуры в бетоне стал особенно актуален в
связи с применением бетонов, отличающихся пониженной щелоч-
ностью жидкой фазы, а также бетонов с добавками, активизи-
рующими коррозийный процесс (см. выше об автоклавных
силикатных и ячеистых бетонах, а также бетонах с добавками
хлористых солей).
Попытки введения пассиваторов в бетон или обработки ими
арматуры делались многими исследователями. На некоторые
работы мы указывали выше [17, 74, 75, 79, 80].
В нашей работе [89] на основании экспериментальных иссле-
дований была доказана эффективность добавки нитрита натрия
(2% от веса цемента) в обычный, ячеистый и силикатный бетоны
даже при условии службы конструкций в средах повышенной
агрессивности.
Леви [90] приводит данные об эффективности введения в
обычный бетон добавки бензопата натрия в количестве 2% от
воды затворения. Добавка применялась при бетонировании
колонн ректификационной башни газового завода. Арматура
после 5 лет службы конструкций оказалась в отличном состоя-
нии. Отмечено, что при такой добавке 28-дневная прочность
бетона понижается на 14,5%. Влияния ее на сроки схватывания
смеси и усадку бетона не обнаружено.
Нами были испытаны различные пассиваторы [17] как пу-
тем предварительной обработки ими поверхности арматуры,
так и при введении их в бетоны с водой затворения.
Испытание проводилось на шлифованных стержнях из ар-
матурной стали марки 3, окруженных 1-сантиметровым слоем
трамбованной цементно-песчаной смеси состава 1:3,5 жесткой
консистенции. Пористая структура раствора и жесткие условия
испытания в эксикаторах при относительной влажности воздуха
«и/О с повышенным содержанием углекислоты и кислорода при-
пяои/ быстрому развитию коррозии стали в контрольных об-
разцах без добавок.
93
Результаты длительных испытании (до 3,5 месяцев) в ука-
занных условиях, приведенные на рис. 48, свидетельствуют об
эффективности примененных защитных мероприятий.
Полную защиту арматуры обеспечили 2%-ные (от веса це-
мента) добавки нитритов натрия и бария. Добавка 2% нитрита
калия не обеспечила полной защиты, равно как и комбиниро-
ванная добавка: 0,5% хромата калия и 0,5% едкого натра. Од-
нако наблюдалось существенное замедление коррозии по сравне-
нию с контрольными образцами.
Рис. 48. Влияние пассивирования арматуры на
сохранность ее в бетоне
Обработка поверхности стальных образцов перед помещени-
ем их в цементно-песчаный раствор в течение 10 мин. в горячем
водном растворе соды (5%) и бихромата калия (1,5%) обеспе-
чила полную защиту арматуры лишь в течение 6 недель.
Изучение действия добавки нитрита натрия в автоклавных
ячеистых бетонах показало, что в течение 6 месяцев она обеспе-
чивает защиту арматуры при относительной влажности среды
до 95%, тогда как в тех же бетонах без добавки коррозия ар-
матуры наблюдалась даже при 60% относительной влажности,
при 80% прогрессировала, а при 95% достигала наибольшего
значения.
Проверка добавки нитрита натрия в автоклавном силикатном
бетоне показала, что ее защитное действие возрастает с увели-
чением дозировки (рис. 49). Обработка арматуры насыщенным
раствором нитрита натрия перед бетонированием дает вре-
менный эффект, пропадающий после двух недель испытания в
94
Естественные 4 условия
49. Влияние пассивирования арматуры на
UTrAn*r» ------
Рис. 49. Влияние пассивирования арматуры на
сохранность ее в автоклавном силикатном бетоне
Рис.
и
50. Развитие
пеносиликате
1 — литой силикат;
извести; 5 —. _г_,
4 — 1 .------- силикат; 5 — пеносиликат на базе
негашеной извести; 6 — пеноснляк— "
извести с добавлением ингибитора
коррозии арматуры в силикате
в воздушно-сухих условиях
2 — пеносиликат на базе гашеной
литой силикат с добавлением ингибитора;
внбрированный силикат; 5 — пеносиликат на базе
шрмпЛ ко».--- ' . пеносиликат на базе негашеной
>апЛРМ”п*» <----
тех же условиях, в которых испытывались образцы из цемент
но-песчаного раствора.
Действие добавки нитрита натрия в известково-песчаных
бетонах и пеносиликате проверял В. К. Райдна [91]. Он устано
вил, что нитрит натрия, добавленный в количестве 0,5% от во
ды затворения, предотвращает коррозию арматуры в воздушно"
сухих условиях и замедляет ее при влажном или переменном
режиме (рис. 50).
X. X. Корровиц [58] приводит данные о сильно замедляющем
действии добавки 2% нитрита натрия к пылевидной сланцевой
золе в сланцезольном бетоне. Первоначальный эффект примерно
такой же, как и при замене 50% золы портландцементом. Од-
нако после трех месяцев выдерживания образцов в нормальных
условиях коррозия стали в образцах с добавкой нитрита натрия
продолжает медленно развиваться, тогда как в образцах с
добавкой цемента затухает полностью.
По данным Е. Г. Григорьева [92], активно замедляет корро-
зию арматуры в известково-зольном мелкозернистом бетоне
добавка 2% нитрита натрия от веса извести. На основании сво-
их опытных данных рекомендует добавку нитрита натрия в
ячеистые автоклавные бетоны И. Т. Кудряшев [131]. Е. С. Сила-
енков [55], проводя опыты с шлакопесчаными автоклавными
бетонами, не обнаружил защитного действия на арматуру 2%-
ной добавки нитрита натрия.
Наши дальнейшие опыты с добавкой в бетоны нитрита нат-
рия позволяют несколько уточнить первоначальные данные.
Более продолжительные испытания образцов из ячеистых и
автоклавных силикатных бетонов с добавками показали, что
их действие сохраняется в среде с относительной влажностью
80%. При периодическом увлажнении образцов путем ежесу-
точного погружения на 1 час в пресную воду защитное действие
добавки оказалось недостаточным (табл. 24).
Из таблицы следует, что введение замедлителей в состав
бетонной смеси, как правило, сокращает площадь распростра-
нения коррозии по поверхности арматуры, уменьшает глубину
поражений и весовые потери металла. Скорость и интенсив-
ность коррозии снижаются, однако недостаточно для того, что-
бы считать удовлетворительным замедляющее действие добавки
нитрита натрия в этих условиях. По-видимому, высокая степень
проницаемости указанных бетонов и недостаточная однород-
ность контакта камня с поверхностью арматуры препятствуют
полному пассированию ее поверхности.
Результаты дальнейших опытов с добавкой нитрита натрия
в силикатный бетон, приведенные в табл. 25, свидетельствуют о
малой эффективности этого способа защиты арматуры в данных
условиях. При хранении образцов в камере с температурой 30
и относительной влажностью 95% скорость коррозии арматуры
в бетоне с нитритом натрия получилась в 40, а интенсивность в
96
Результаты испытания на коррозию арматуры в условиях периодического увлажнения (на б Таблица в автоклавных бетоиа> алансирной установив 24 I
Вид бетона Характеристика бетона 2 рок (смотра । месяцах 1 « в Я * a s =1 = е □ tn 3 1 а. < 3 х 5 cLie с. га о н ? о ° Г = 1 п io- h О О, t? IF С X * I £ х
-< ьй a L ч £ СО Её j- с? 1 г О а о 1- = ogrJ
Пенобетон Расход цемента 6 40 155 0,017 0,1145 0,002 0,02 - = са.а
270 кг/ж3, объемный вес 800 кг/At3 12 100 180 0,005 0,02
То же Состав тот же, но с добавкой нитрита натрия 6 12 1 10 25 901 120, 0,0487 0,11971 0,0056 0,014 0,056 0,056
Пеносили- Расход извести 6 35 185' 0,2274 0 0264 0,075 0,03
кат 175 кг/м3, объемный вес 800 кг/м3 12 96 200 0,2525 : 0,0293
То же Состав тот же, но с 6 10 | 56 0,0607 i 0,007 0 01
добавкой нитрита натрия 12 80 88 0,0867 0,01 0,012
Тяжелый Цемент 6%, известь 6 100 143 1 0,2321 0,027 0 027
силикат 6%, песок молотый 33%, немолотый 55% 12 100 170 0,2863 0,033 0,033
То же Состав тот же, но с 6 15 43 0,007 0,000s 1 0,002
добавкой нитрита нат- рия 12 100 , 103 ( 0,1199 I 0,014 0,014
Таблица 25
Результаты испытания на коррозию арматуры в автоклавном силикатном
бетоне1
Характеристика бетона Условия испытания Срок испытания в месяцах Площадь коррозии в % Глубина коррозии в мк Потеря веса в г Скорость коррозии в г'м* час Интенсив- ность кор- розии в г/м* час
Без добавки В камере с 0 0 о 1 0 —
относительной 1 17 180 0,1104 — —
влажностью 95% 6 100 330 0,4591 0,0532 0,0532
С добавкой 2% нитрита натрия То же 6 33 40 0,0119 0,0014 0,0042
То же, после карбонизации п 6 8 247 0,435 0,0505 0,632
Без добавки В атмосфере влажного цеха 6 97 168 0,5904 0,0675 0,07
С добавкой нитрита натрия То же 6 47 212 0,0552 0,0064 0,0136
1 <^став: цемент 6%, известь 6%, песок молотый 33%, немолотый 55%.
7—2871
97
12 раз меньшей, чем в бетоне без добавки. В предварительно
карбонизированном бетоне с нитритом нагрия в тех же услови-
ях возникла очень интенсивная коррозия арматуры, сосредото-
ченная на небольшой площади. Ее интенсивность оказалась в
12 раз большей, чем в бетоне без добавки.
При испытании в атмосфере влажного цеха в бетоне с нит-
ритом натрия скорость коррозии арматуры в 10 раз, а интен-
сивность в 5 раз меньше, чем в бетоне без добавки.
Это испытание, подтвердив в общем значительное тормозя-
щее действие на развитие коррозии арматуры добавки в сили-
катный бетон нитрита натрия, показало, что возможны случаи
интенсивной местной коррозии, в частности, при глубокой кар-
бонизации бетона, которая рано или поздно наступает в естест-
венных условиях.
Длительные испытания образцов из бетона пластичной кон-
систенции с расходом цемента Воскресенского завода 220 кг/м3
при водоцементном отношении 0,6 с защитным слоем толщиной
15 мм в условиях влажного красильного цеха показали недо-
статочность введения 2% нитрита натрия для предотвращения
коррозии арматуры в таких условиях. Результаты испытания
образцов приведены в табл. 26.
Таблица 26
Влияние добавки нитрита натрия в обычный бетон на состояние арматуры
при хранении образцов в атмосфере влажного цеха
Характеристика бетона Срок испытания п месяцах Площадь коррозии в % Глубина коррозии 1 В AtK Г дубина карбони- зации в лы< Характер коррозии
Без добавки 6 32 5 100 230 360 6—7 Полная Отдельные пятна Сплошная, глубокая, в бетоне продольные трещины
С добавкой 2% 6 7 115 6-7 Отдельные пятна
нитрита натрия 32 100 290 Полная Сплошная, глубокая, один образец имеет трещину
Как видно из таблицы, добавка нитрита натрия в бетон с
малым расходом цемента, по-видимому, в результате недоста-
точной плотности его даже при шестимесячном сроке испытания
в атмосфере влажного цеха дает неустойчивый защитный эф-
фект. В некоторых образцах коррозия отсутствует, в то время
как в контрольных (без добавки) при малой площади распрост-
ранения она достигает значительной интенсивности. В других
образцах с добавкой наблюдается несколько менее интенсивная
коррозия по сравнению с контрольными. Дальнейшее испытание
до 32 месяцев привело к тому, что как в контрольных образцах,
98
так и в образцах с добавкой нитпита нятпНа
ни оказались полностью пораженными глубокой корХГйТв
бетоне образовались продольные трещины К0РР°зиеи и а
Это испытание показывает, что в недостаточно плотном бе
тоне, находящемся в среде, способствующей развитию коХзии
арматуры, добавка нитрита натрия не оказывает эффективного
защитного действия.
Анализируя приведенные выше данные о замедлении koddo-
зии арматуры в различных бетонах при помощи добавок-пасси-
ваторов, в частности нитрита натрия, можно сделать следующие
выводы:
1. Установлено несомненное тормозящее действие некоторых
добавок пассиваторов на развитие коррозии стальной армату-
ры в различных бетонах.
2. В бетонах пористых, отличающихся значительной прони-
цаемостью, замедляющее действие этих добавок носит времен-
ный характер; длительность его зависит от степени агрессивного
воздействия среды на железобетонную конструкцию.
3. Для рекомендации тех или иных замедлителей коррозии
необходимы длительные испытания, учитывающие конкретны*»
особенности среды и бетона, а также изменения его свойст.
во времени.
§ 9. ВЛИЯНИЕ ТРЕЩИН В БЕТОНЕ
Наличие трещин в бетоне, особенно в его защитнохМ слое у
арматуры, должно понизить его защитные свойства, так как об-
легчается проникание к поверхности арматуры жидкостей и
газов, создаются условия неоднородности контактов и образо-
вания макрогальванических пар.
Поскольку трещины в железобетонных конструкциях, особен-
но в растянутых и изгибаемых элементах, почти неизбежны, то
стоит вопрос об их допустимом раскрытии с точки зрения влия-
ния на коррозию арматуры. Этому вопросу посвящено доволь-
но много статей, затрагивается он и в отдельных курсах желе-
зобетона, однако экспериментальное обоснование существующих
рекомендаций по допустимой ширине раскрытия трещин нельзя
считать достаточным.
Известно всего несколько экспериментальных работ по это
му вопросу. Хонигман [93] испытывал железобе3°""“^эте^
в виде отрезков центрифугированных мачт для .* • Р
передач Ускорен» .Голытанне образцов с »“У“;“™о°д,™°ь
ванными трещинами разной ширины раскрытия ₽
на специальной установке при периодическомД°0Х “ ’ошешш
рафиолетового облучения, тепла (до 100 а
(чистой водой и слабыми растворами кислот) мороз
- 4-месячный срок такого испытания экви-
20—30-летней эксплуатации мачт в климатических
99
(до-22°).
Автор считает
валентным
условиях Австрии. На основании своих опытных данных Хониг-
ман утверждает, что в этих условиях в плотном центрифугиро-
ванном бетоне без опасности для сохранности арматуры допус-
тимы трещины шириной на поверхности бетона до 0,3 мм, а при
кратковременном раскрытии —до 0,5 мм.
Рейнгерс [94] исследовал влияние ширины раскрытия тре-
щин в бетоне на коррозию арматуры конструкций в приморских
районах. Опыт производился с одним образцом в виде отрезка
трубы из пластичного бетона, армированной продольной арма-
турой диаметром 14 мм и тремя спиралями из проволоки диа-
метром 4 мм. Защитный слой бетона у продольной арматуры
имел толщину от 17 до 20 мм. Предварительно путем изгиба
образца были получены трещины с шириной раскрытия от 0,05
до 2 мм.
Периодическое погружение образца в 1%-ный раствор пова-
ренной соли на 2—5 дней с последующим выдерживанием на
воздухе от 7 до 9 дней продолжалось 5 месяцев. В результате
этого испытания была обнаружена коррозия главным образом
спиральной, а также продольной арматуры около трещин с рас-
крытием более 0,3 мм. Отмечается, что продольная арматура
была повреждена коррозией по обе стороны от трещин, несмо-
тря на отсутствие повреждений в бетонном слое.
При обследовании О. Я. Бергом [95] железобетонных балок,
имевших трещины и в течение 1,5 лет находившихся под дейст-
вием подмосковной атмосферы, в трещинах шириной 0,2—
0,3 мм не было замечено следов коррозии арматуры.
Влияние раскрытия трещин> в бетоне на коррозию арматуры
в атмосферных условиях изучал Тремпер [96] в течение 10 лет.
Были испытаны 64 образца в виде плит размером 20X20X6,3 см
с арматурой из черной отожженной проволоки, холоднотянутой
проволоки и горячекатаной стали периодического профиля. Тол-
щина защитного слоя составляла 28 мм. Кроме различной ши-
рины трещин (от 0,13 до 1,2 мм), которые были получены изги-
банием плит, изучалось влияние гранулометрии заполнителей,
водоцементного отношения (от 0,37 до 0,69) и расхода цемента
(от 250 до 500 кг/м3).
Образцы в течение 10 лет находились на открытых стелла-
жах вблизи моря. Атмосфера была сравнительно чистой с боль-
шим количеством осадков (1300 мм в год) без следов сернисто-
го газа.
Вокруг всех трещин независимо от их ширины была обнару-
жена коррозия арматуры. Произошло самозалечивание части
тонких трещин. Ржавчина распространялась от трещин вдоль
арматурных стержней на расстояние, не превышавшее в обе
стороны 30 мм, при наибольшей глубине проникания 0,4 мм.
аспространение ржавчины в среднем несколько более значи-
тельно при большем раскрытии трещин, тогда как о глубине
проникания этого сказать нельзя. Средняя глубина проникания,
100
измеренная микрометром, колебалась от П9Ч „
позволило автору сделать вывод о том и™ Д° °’22 мм- Это
опасной коррозии арматуры не происходит нДДаННЫХ Уровнях
в бетоне трещин значительной ширины СпЛи РЯ на на-™чие
десятилетнего испытания с промежуточный резУльтатов
коррозийный процесс носит затухающий характеп^д361’ Что
холоднотянутая и периодического профиля п „ Р’ АрматУРа
‘рифиля в данных опытах
Рис. 51. Схема образования трещин в армированной бетонной призме
оказалась несколько менее подверженной коррозии, чем обыч-
<4 я. существенного влияния качества бетона на коррозию ар*
матуры не было обнаружено.
Брокар [35], о работе которого упоминалось выше, изучал
влияние раскрытия трещин в образцах-призмах 13X13*28 см
с трубчатой тонкостенной арматурой, позволявшей следить за
развитием коррозии по изменению электрического сопротивле-
ния трубки. Схема образования трещин показана на рис. 51.
Изучалось развитие коррозии в зависимости от ширины раскры-
тия трещин па уровне арматуры. Испытание заключалось в
Циклическом воздействии соленого тумана в течение пяти дней
при комнатной температуре и двухдневной сушке инфракрас-
ными лучами при 60°. Результаты электрических измерений,
пересчитанные па глубину проникания коррозии, показали оп-
ределенную зависимость коррозии от ширины раскрытия трещин
(табл. 27, рис. 52).
На основании полученных данных автор утверждает, что при
сравнении эквивалентных бетонов и арматурных сталей с по-
стоянной толщиной защитного слоя трещины с раскрытием на
уровне арматуры 0,1 мм не ускоряют заметным образом раз-
101
Таблица 27
Влияние ширины раскрытия трещин на коррозию арматуры в бетоне
Количество циклов испытания Величина, эквивалентная глубине коррозии в мм, при ширине раскрытия трешин в мм
0,1 0.2 0,3 0,6 0.8 "
1 0,01 0,013 0,011 0,013 0,013
2 0,01 0,013 0,022 0,037 0,024
3 0,017 0,045 0,048 0,048 0,052
4 0,027 0,045 0,054 0,075 0,124
5 0,027 0,075 0,084 0,093 —
6 0,03 0,093 0,127 0,14 ——
7 0,039 0,112 — — -—
8 0,048 0,17 — — —
9 0,093 — — —•
10 0,12 ——• — — — —
вития коррозии. Трещины шириной 0,6 мм вызывают ускорение
коррозии в 5—10 раз.
Для дальнейших выводов автор использует понятие «пол-
жизни» арматуры и дает график зависимости «полжизни» от
Глубина коррозии в мм
Рис. 52. «Полжизни» арматуры в зависимости от ширины раскрытия
трещин на уровне арматуры
/—0,1 мм; 2 — 0,2 мм; 3— 0.3 мм", 4 — 0,6 мм; 5 — 0,8 мм
ширины раскрытия трещин. Отмечается четкое изменение накло-
на кривой в пределах раскрытия, равного 0,4 мм, на основании
чего автор считает, что значение трещин в явлении коррозии
арматуры становится решающим выше этого предела. Однако
102
плавность перегиба кривой делает этот ппппп
С достаточным основанием его можно пони™ЛеСЬМп У^ным.
Автор считает, что даже в агрессивной гпр Д° 0,3~°-2
не должны заметным образом увеличивать ™ МикР°тРещины
коррозии арматуры. Но учитывая возможность «Та разви™я
кого раскрытия, необходимо принимать все мрп» олее ШНР°'
их количества и размеров. В частности, чтобы избХТ£ТИЮ
леиия трещин температурно-влажностного пооисхпТД Яв‘
комендуется делать защитный слой по крайней мере
толще диаметра стержня, наиболее близкого к поверхности
На основании обобщения столь разноречивых, немногочис
ленных и трудносопоставимых опытных данных, а также на™
ных наблюдении и многолетнего опыта крупных специалистов
[98] установлена и внесена в нормативные документы допусти
мая величина раскрытия трещин. у
С точки зрения гарантии от коррозии арматуры в помеще-
ниях с повышенной относительной влажностью воздуха (более
60%) и при нормальных атмосферных воздействиях строитель*
ные нормы и правила [31] устанавливают предельное значение
раскрытия трещин, равное 0,2 мм.
В гидротехнических, сантехнических и промышленных со-
оружениях с сильно агрессивной средой трещины вообще не
допускаются.
Нормы и технические условия проектирования бетонных и
железобетонных конструкций [99], а также инструкция по расче-
ту сечений элементов железобетонных конструкций [100] уточ-
няют положения СНиП. Не допускается раскрытие трещин бо-
лее 0,2 мм в железобетонных конструкциях зданий и сооруже-
ний 1 степени долговечности, подвергающихся повторной
динамической нагрузке или не защищенных от внешних атмос-
ферных воздействий, или находящихся в условиях повышенной
влажности воздуха (с относительной влажностью выше 60%),
а также в железобетонных силосах для сыпучих тел и дымовых
трубах. Растянутые железобетонные конструкции, находящиеся
под давлением жидкостей и газов, а также и изгибаемые, при
наличии специальных требований рассчитывают по образованию
трещин.
Центрально и внецентренно растянутые, изгибаемые и в
центренно сжатые при больших эксцентрицитетах элементы же
лезобетонных конструкций, находящиеся в условиях агР^с^
среды, а также изгибаемые, внецентренно РастянУ™
центренно сжатые при больших эксцентрицитетах эл . жня.
лезобетонных конструкций, находящиеся под д
кости, рассчитывают по раскрытию трещин.на.
Известным преимуществом обладают пр1 Р ого 0£_
пряженные конструкции, где вследствие пр ^ше^но Нсклю-
жатия бетона раскрытие трещин может быт Р
103
чено. Правда, под влиянием ползучести бетона и потери напря.
жения арматуры в течение более или менее продолжительного
времени может произойти раскрытие трещин и в этих конст-
рукциях Поэтому, учитывая возможность ускорения коррозии
арматуры под действием высоких напряжении и более быструю
потерю сечения тонкой проволочной арматурой по сравнению
с толстой стержневой, можно считать, безусловно, более корро.
зийно-стойкими только предварительно напряженные конструк-
ции со стержневой арматурой.
Вообще же вопрос образования трещин в желе зобетонных
конструкциях и влияния их на защитные свойства бетона по от-
ношению к арматуре нуждается в серьезном экспериментальном
изучении, особенно для конструкций в сильно агрессивных
средах.
Дополнительно рекомендуемые защитные мероприятия для
железобетонных конструкций в агрессивных средах в виде раз-
ного рода поверхностных уплотняющих и изолирующих покры-
тий [101], учитывая, что трещины раскрываются при нагружении
конструкций, следует проводить полностью или частично после
их монтажа и загружения.
§ 10..ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Электрохимический характер процесса коррозии арматуры в
бетоне обусловливает вредное действие постоянного тока на
железобетонную конструкцию. При этом в результате достаточ-
но четкого разделения на арматуре катодных и анодных зон в
последних происходит электрохимическое растворение металла
с отложением на соседних участках поверхности и в прилегаю-
щих слоях бетона продуктов коррозии. В катодных зонах арма-
тура не корродирует, однако по некоторым данным, там проис-
ходит процесс размягчения бетона.
В настоящее время считается, что переменный ток не вызы-
вает коррозии арматуры.
Повреждение железобетонных конструкций под действием
постоянного тока напоминает обычное повреждение под дейст-
вием атмосферных агентов с той разницей, что может протекать
во много раз быстрее. Быстрота развития коррозийного процес-
са в данном случае зависит от величины потенциалов и плот-
ности тока.
Источниками постоянного тока, попадающего на железобе-
тонные конструкции, являются токи утечки с токонесущего обо-
рудования в производствах, связанных с применением постоян-
ного тока (например, в разного рода электролизных цехах), на
линиях электрифицированных железных дорог, трамвая, метро-
политена и пр.
Процесс электрокоррозии железобетонных конструкций ана-
логичен процессу электрокоррозии подземных металлических
104
> ка-
сооружении и коммуникаций (резепп«п„
белей, чугунных обделок тоннелей J ппГ ТрубопРовОдов
Явления электрокоррозии арматур »
струкциях обнаружены давно. Пеовяа Железобетонных
этому вопросу [102] относится к 1919 г ИзуВчерСТНаЯ работа по
стен явления в этой и других изУчение законна °
«„них [105, 106, работа?««1" S"'
Интенсивность коррозии арматуры поп Щ”м ВЫводам.
ного тока зависит от величины потенциала ДепИСТВ1,ем постоян-
шению к бетону. Нормальный электр^кийРп’аТуры по °™o-
туры в бетоне имеет величину порядка Д о и Потенц»ал арма-
к водородному электроду (см. выше) Пп« ® По отн°шению
анодных зонах величина потенциала смен я₽ТЛ°Жении тока в
ную сторону. Очевидно, существует критХск* В< Отрицатель-
ленных условии) величина наложенного „ (для опРеде-
которой нарушается целостность защитной отенциала- при
имеющейся на поверхности стали в шело Пленки окислов,
При превышении этой критической величиныпоЛеДе бетона-
нается процесс коррозии стали в анодных зона* сЦИала нач»-
го процесса будет зависеть от плотности тока пСк°Р°СТЬ это’
с арматуры на бетон. Учитывая, что плотность токаРмТеКаЮ?еГ°
резко различной вследствие концентрации тока на or СТ быть
и в местах наименьшего сопротивления бетона очен^тогмо
установить критическую величину плотности тока Внешни?,
эффект разрушительного действия электрического тока на жё
лезобетонную конструкцию, проявляющийся в виде растоесюГ
вания бетона вдоль арматуры, связан прямой зависимое?^ с
количеством протекшего электричества, так как в основе лежи?
процесс электролиза, подчиняющийся законам Фарадея
В опытах И. А. Корнфельд и В. А. Притулы [107] удельное
количество электричества, протекшее до появления первой за-
метной на глаз трещины, составляло от 0,23 до 0,36 а-час/см2
поверхности арматуры. Время появления этих трещин зависит
главным образом от величины наложенного потенциала и
влажности бетона. Дело в том, что проводимость бетона опре-
деляется его влажностью: сухой бетон обладает сопротивлени-
ем в десятки тысяч ом, а влажный — в сотни и даже десятки
ом. Таким образом, даже при большом потенциале на армату-
ре стекающий с нее ток может быть очень малым в сухом бе-
тоне и, наоборот, во влажном бетоне даже небольшой нало-
женный потенциал вызывает значительную силу тока.
Практическим выводом из исследований по электрокорро-
зии арматуры является то, что единственным способом полно-
го предотвращения повреждений железобетонных конструкций
электрокоррозией является надежная защита их от попадания
токов утечки па арматуру. С этой целью рекомендуется ряд
конструктивных мероприятий, направленных на улучшение изо-
ляции конструкций от токонесущего оборудования, а также
105
препятствующих распространению токов утечки по зданию [и
Другим направлением борьбы с электрокоррозией жел
тона является изоляция подземных частей здания от зе!ч°бе'
этому пути, в частности, идут при защите железобетонных”’
контактной сети электрифицированных железных дорог °ПоР
Необходимо отметить, что успех борьбы против электп
розни железобетонных конструкций в цехах электролизаР°К°Р"
сит в большой степени от культуры производства. Час 3аВ1ь
блюдаются утечки тока из ванн через льющийся электролит Н'а'
торый образует прямой путь току на поддерживающие жел К°
бетонные конструкции, через загрязненные изоляторы. В , 3°'
условиях железобетонные конструкции разрушаются очень б”Х
стро. ы"
Глава HI
ЗАЩИТА СТАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ ОБЫЧНЫХ
И ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИИ
§ П. ВЫБОР ВИДОВ КОНСТРУКЦИЙ И АРМИРОВАНИЯ
НАЗНАЧ1 НИГ ТОЛЩИНЫ ЗА1ЦИТНО1О СЛОЯ И ПЛОТНОСТИ БЕТОНА
Из изложенного выше следует, что при проектировании же-
лезобетонных конструкции в отличие от металлических нельзя
использовать такой способ учета коррозийного воздействия, как
увеличение сечения арматуры «на коррозию».
При оценке результатов экспериментов по коррозии арма-
туры в бетоне грубой ошибкой является использование извест-
ной шкалы коррозийной стойкости металлов [109].
При проектировании металлоконструкций иногда допуска-
ется такой способ учета коррозийного воздействия среды, как
увеличение сечений «на коррозию» в течение расчетного срока
службы по имеющимся в литературе данным о скорости кор-
розии данного металла в той или иной среде [110]. Другой осо-
бенностью металлоконструкций в отличие от железобетонных
является возможность неоднократного за время их службы
возобновления защитных покрытий в зависимости от их факти-
ческого состояния, которое может быть установлено в любой
момент благодаря легкости осмотра. Судить же о состоянии
арматуры железобетонных конструкций можно лишь по косвен-
ным признакам. Если она корродирует в бетоне, то до опреде-
ленной стадии развития процесса коррозии это происходит
без внешних признаков. Обычно это становится заметным, ког-
да процесс коррозии заходит настолько далеко, что под давле-
нием толстого слоя ржавчины образуются трещины в бетоне.
Естественно, что какой бы мы ни дали запас в сечении армату
ры из расчета на ту или иную скорость коррозии ее в , етоне,
такой способ учета агрессивности среды по отношению к
зобетонной конструкции непригоден, так как в результате к р
розии арматуры не просто уменьшается ее сечение, а наР-
•ется монолитность конструкции и изменяется ее Расч^ ‘
-'Ма. При этом необходимо помнить, что ремонт желез
107
конструкций, пострадавших от коррозии арматуры, сложен
редко достигает цели. ^Для получения длительного эффект 1
ремонтных мероприятий (прекращения процесса коррозИи
арматуры) необходимо полное удаление продуктов коррозии
поверхности арматуры и обволакивание ее свежим бетоном
что, очевидно, не всегда возможно даже при самом тщатель’
ном выполнении работ.
Железобетонные конструкции должны проектироваться и
выполняться с полным сознанием ответственности за их дли-
тельную работу в течение всего расчетного срока службы со-
оружения. Предусматривать возможность какой бы то ни было
степени коррозии арматуры недопустимо.
Долговечность железобетонной конструкции или сооружения
может быть обеспечена при: 1) правильном учете проектиров-
щиком воздействия на нее агрессивной среды; 2) точном вы-
полнении специальных требований проекта и технических ус-
ловий при изготовлении конструкции или возведении сооруже-
ния; 3) правильной эксплуатации здания или сооружения и
своевременном возобновлении защитных мероприятий (покры-
тий, изоляций и пр.).
Задачей проектировщика является прежде всего назначить
конструктивные мероприятия, которые обеспечили бы наиболь-
шую коррозийную стойкость конструкции в данной агрессивной
среде. Поэтому он должен располагать полными сведениями об
особенностях агрессивной среды данного производства. В первую
очередь следует позаботиться о снижении степени агрессивности
среды путем своевременного вмешательства в проек-
тирование технологического оборудования и процессов. Необ-
ходимо добиваться возможного уменьшения вредных выделе-
ний газов, паров и аэрозолей в атмосферу цеха, а также попа-
дания технологических растворов на конструкции. С этой целью
должна быть обеспечена возможно более полная герметизация
оборудования, аппаратуры и коммуникаций, эффективная
система местного отсоса и общей приточно-вытяжной венти-
ляции.
Специально разработанных норм допустимого содержания
вредных агентов в атмосфере с точки зрения их воздействия на
строительные конструкции не существует. Имеются санитарные
нормы проектирования промышленных предприятий [111], рег-
ламентирующие содержание таких агентов с точки зрения их
влияния на здоровье человека. Однако необходимо помнить,
что санитарные нормы определяют допустимое содержание
вредностей лишь в рабочей зоне, там, где находятся люди в
процессе обслуживания оборудования. Фактически же конст-
рукции вне рабочей зоны могут подвергаться воздействию'
концентраций во много раз более высоких. Другим важным об-
стоятельством является то, что санитарные нормы не регла-
ментируют влажности воздуха, поскольку повышенная вл аж*
108
сть (до известных пределов) не оказывает вредного действия
Н0 - ттт^пом Ня KOMCTDVKTIHM ЖР КЯК мкт Птлптлх, Lo
на Здорах.----
"численных примеров, повышенная
------------ . - п чг лпма гтп поГлсх оты 1
ОТРИЦ<ят^-“~ --
нации действия газов (сухие газы, i
менее с_.
ограждающих конструкции, где она
результате миграции под действие^м
щества в капиллярно-пористых телах
мание при проектировании (а также
ний) следует обращать на снижение
Очень трудно, конечно, учесть, но
здоровье людей. На конструкции же, как мы RHn
рицательно как сама по себе, так и путем °ХЛ1ИЯет Резко
„опп /Pvviip рячм путемрезкой интенсифи-
опасны для конструкций). Особенно ппЛ°’ знаЧ1№,о
может ?ЛСНа Влага Для
может накапливаться R
П19]НпИаЛ0В пеРен°са ве-
„ „ ПоэтомУ особое вни-
Ри эксплуатации зда-
влажности воздуха. Д
необходимо при проекти-
ровании иметь в виду возможность повышения степени агрес-
сивности среды в результате интенсификации производственных
процессов в результате технического прогресса.
Таким образом, первой задачей проектировщика является
правильная оценка агрессивных воздействий, которым будут
подвергаться конструкции.
Следующей задачей является выбор наиболее подходящего
в данных условиях типа конструкции, конструктивных форм и
деталей, от которых может зависеть ее долговечность. Одним
из основных принципов должно быть стремление к сокращению
поверхности конструкций. С этой точки зрения сплошные не-
сущие конструкции имеют преимущество перед решетчатыми.
Следует отдавать предпочтение конструкциям более простых
форм и сечений без консолей, выступов и полок, на которых
обычно скапливается агрессивная пыль. Такие конструкции,
кроме того, легче и надежнее защитить от воздействия агрес-
сивной среды различного рода покрытиями. В перекрытиях
влажных цехов, в верхних строениях причальных гидротехни-
ческих и тому подобных сооружений безбалочные конструкции
имеют явные преимущества перед ребристыми, так как в пос-
ледних создаются застойные, трудно проветриваемые зоны, где
могут скапливаться агрессивные газы и пары. Применяемые в
мостовых конструкциях балки коробчатого сечения должны
иметь устройства для проветривания.
Конструкция зданий должна, если это допускается условия-
ми эксплуатации, обеспечивать защиту железобетона от перио-
дических увлажнений, а также допускать возможность осмот-
ра и ремонта ее отдельных элементов, возобновления защитных
покрытий без остановки производственных процессов.
При решении вопроса о применении предварительно напря-
женных конструкций в агрессивной среде необходимо учиты-
вать, что вследствие большой трещиностойкости эти конструк-
ции должны быть более коррозийно-стойкими. Однако при ис-
пользовании для их армирования тонкой высокопрочной
проволоки при возникновении коррозии значительно возраста-
ет степень опасности коррозии из-за сильно развитой поверх-
109
ности арматуры. Поэтому в агрессивных средах необходи
отдавать предпочтение предварительно напряженным констпу10
циям со стержневой арматурой возможно больших сечений^
Толщина защитного слоя бетона в железобетонных кои
рукциях назначается главным образом из конструктивных СТ'
отражений с целью обеспечения надежной совместной рабо °'
арматуры и бетона. В Нормах и Технических условиях прое 1
тирования бетонных и железобетонных конструкций [99] дч"
рабочей арматуры в плитах и стенках толщиной до 100 мм IID Я
дусматривается минимальный защитный слой бетона в 10 мм
в плитах и стенках толщиной более 100 мм, а также в ребра*
часторебристых перекрытий — толщиной 15 мм.
Толщина защитного слоя в балках и колоннах назначается
зависимости от диаметра арматуры:
в
Диаметр арматуры в мм
До 20............
20—35 ...........
Более 35 ......
Минимальная толщина
защитного слоя в мм
20
25
30
При использовании в качестве арматуры фасонного прока-
та рекомендуется толщина защитного слоя не менее 50 мм.
Таким образом, толщина защитного слоя нормируется толь-
ко в зависимости от сечения арматуры, что не связано непос-
редственно с коррозийной стойкостью конструкций. Указанны-
ми нормами предусмотрена необходимость увеличения толщины
защитного слоя при наличии агрессивных воздействий на кон-
струкции (дыма, паров кислот, высокой влажности) не менее
чем на 10 мм.
По-видимому, исходя из тех же соображений для транс-
портных железобетонных конструкций, не защищенных от атмо-
сферных воздействий, по техническим условиям проектирования
мостов и труб на железных дорогах [113] для плит толщиной до
300 мм и стенок труб требуется минимальная толщина защит-
ного слоя, равная 20 мм, для прочих конструкций (балок,
колонн, ферм и др.) от 30 до 50 мм. Это примерно соответству-
ет приведенным выше нормам, увеличенным с учетом агрессив-
ности среды.
По нормам и техническим условиям проектирования бе-
тонных и железобетонных конструкций в конструкциях завод-
ского изготовления из тяжелых бетонов марки не ниже 200
разрешается уменьшать толщину защитного слоя на 5 мм при
величине ее не менее 10 мм для плит и не менее 20 мм для
балок и колонн.
Основанием для такого уменьшения толщины защитного
слоя являются, как правило, более высокая прочность и одно-
родность бетона в конструкциях, изготовляемых заводским
способом, а также меньшие допуски в отклонении арматуры и
ПО
Скц от проектного положения
опалу бетонируемыми в полевых
и"ЯдН’связи со все возрастающим
Дбетона и типовых конструкций
ле еком строительстве возникает _______
ДЭК пвугих способов усиления защиты арматуры при примене-
ния ДНУ*
О О rnocrimiltl V --
условиях110"1110 с К0НстРУк-
же-
НЮб““"<>сгь”«и₽о>Т
НИИ этих конструкций в агрессивных
В самом деле, либо мы долж™ ИЯХ- ’ '
увеличения толщины защитного' сло1 “С?ОДя Из требования
типовых элементов, сохраняя их наружный ЯТЬ КОнструкцию
К—О. Таким образом. т„а- И » „в2п
логин заводского изготовления и типизации конструкций
заставляют увеличивать защитный слой только в случае край-
ней необходимости. Очевидно, что для монолитных и нетипо-
вых сборных конструкций для увеличения толщины защитного
слоя не может быть серьезных препятствий. Однако и в этом
случае увеличение толщины слоя не является единственным и
лучшим способом зашиты арматуры.
Как было показано выше (см. § 6), увеличивая толщину
защитного слоя в случае недостаточно плотного бетона, мож-
но понизить его проницаемость и соответственно увеличить
защитное действие лишь 1,5—2 раза (т. е. пропорционально
толщине), так как увеличивать толщину защитного слоя в
несколько раз явно нецелесообразно из расчетных и конструк-
тивных соображений. Это приведет к излишнему утяжелению
конструкций и увеличению раскрытия трещин.
Как показывают исследования, проведенные нами, а также
Ф. М. Ивановым, значительно более эффективным мероприяти-
ем является повышение плотности бетона. Одним лишь сниже-
нием водоцементного отношения при сохранении или некотором
увеличении расхода цемента можно уменьшить проницае-
мость бетона в десятки раз, т. е. получить практически непро-
ницаемый бетон. Это следует как из многочисленных наблю-
дений за железобетонными конструкциями, так и из лабора-
ТОРШМ ЛХ проведены опыты по ускоренной
образцов, изготовленных из цементно песчан , р
личного состава. 4х4х16 СЛ1 изготавливали на порт-
Образцы в виде призм 4X4 1о „яппля .. печном песке,
ландцемеите марки 400 Белгородског на лабораторной
Раствор уплотняли в металлических Ф Р влажного хра-
виброплошадке. После 28 суток н Р ‘ „g суток в сухом по-
нения образцы выдерживались от 14 до 28 с5то
мешении лабораторной комнаты.
Карбонизация производилась
который загружали образцы и
в герметическом сосуде, в
подавали из баллонов угле-
ID
кислый газ под давлением до 2 ати. Продолжительность
бонизации определяли по контрольным образцам состава
путем ежедневной пробы фенолфталеином в свежем излом •
По достижении полной карбонизации контрольных образцов поп
цесс карбонизации, занимавший 6—8 суток, прекращался
после этого определяли глубину ее для всех образцов данной
партии.
Результаты опытов, представленные на рис. 53, дают воз-
можность судить о влиянии состава или водоцементного от-
Рис. 53, Карбонизация призм из раствора разного состава
1 - 1:1- 2 — 1:2; 3- 1:3; 4 - 1:1
ношения цементно-песчаного раствора на скорость его карбо-
низации.
Аналогичные опыты производились Ф. М. Ивановым, кото-
рый для конкретных материалов и составов получил опти-
мальные значения водоцементного отношения, обеспечиваю-
щие наибольшую плотность цементно-песчаных растворов.
Для раствора состава 1:2 оптимальное В1Ц = 0,35 -ю О Л, для
раствора 1:3 ВЩ = 0,4-ь 0,45.
Как избыток, так и недостаток воды при определена
способе уплотнения смесей приводят к увеличению пористо
раствора. Для бетонных смесей, очевидно, также существу!
оптимальные значения водоцементного отношения, Да1°
наиболее плотную структуру. rvn
Выше приводились результаты опытов Р. Фридляид I •
по-видимому, справедливые для применявшихся мд^еР^нь1е
составов и способа уплотнения бетона и раствора,
значительно отличаются от рекомендаций Ф. М. Иванова
те, так и другие нельзя, конечно, принять в i
То? Рекомендац™ для применяемых в l________
водоцементного отношения, даюшие
р Фридляид 1^'
"Ее данные
-~i. Как
I,____________о ь качестве пРакТВ^.
Рек°мендаций для применяемых в настоящее время
° ЯХ по защите арматуры железобетонных коа^.
THDvpTra°T КОРРОЗИИ» 162] степень плотности бетона Регла^ной
влажности11^ величине При повышенной и переме
оздуха (в пределах относительной влажност
112
60 ДО 9о/о) водоцементное отношение должно быть не более
0,6. То же ограничение требуется при сухом воздушном ое
жиме (относительная влажность менее 50%), но в присутст
вии агрессивных газов. н у
При наличии агрессивных газов и относительной влажно-
сти воздуха более 50% величина водоцементного отношения
не должна превышать 0,5, а при относительной влажности
воздуха в пределах 70—9 о/о необходимо, кроме того, защи-
щать поверхность конструкций лакокрасочными покрытиями.
Дальнейшее уменьшение водоцементного отношения допусти-
мо лишь в пределах пластичных бетонных смесей (при уклад-
ке с вибрированием), так как при укладке жестких смесей
возникает опасность недоуплотнения.
В тех же указаниях ограничивается область применения
предварительно напряженных конструкций с проволочной ар-
матурой. Их запрещается применять при влажном воздушном
режиме помещений, а также при наличии в атмосфере агрес-
сивных веществ в виде газов, паров и аэрозолей.
При решении вопроса о применении тех или иных видов
железобетонных конструкций и их защите необходимо учиты-
вать комплекс основных влияющих причин: влажностного ре-
жима воздуха помещений и характера агрессивных загрязне-
ний его. В качестве примера приведем два конкретных случая.
Па строительстве второй очереди Новокузнецкого алюминие-
вого завода в корпусах электролиза были применены железобе-
тонные предварительно напряженные фермы пролетом 27 ль
Арматура нижнего пояса представляла собой пучки высоко-
прочной проволоки диаметром 5 мм.
Ввиду непрерывного выделения в процессе электролиза алю-
миния значительных количеств фтористого водорода и некото-
рых других газов (содержание фтористого водорода в атмосфе-
ре корпусов электролиза достигает 0,08 мг/л в рабочей зоне, а
на уровне ферм в несколько раз превышает эту величину) воз-
никало опасение за долговечность ферм с проволочной арма-
турой.
Специально проведенными исследованиями состояния ж*
зобетонных конструкций в корпусах электролиза первой
ди завода, срок службы которых достигает * ’ сд.
установлено, что повреждения конструкции прои . инц^ож.
ствие ряда причин, средн которых газовая среда ИГР недо-
ную роль. Главными причинами повреждении я . Действие
статки конструкции и дефекты производства р ^^^^ по-
газов, и в частности фтористого водорода, Р истечении
верхностиын слоем бетона, толщина «о™рого »
указанного срока не превышает 1U мм и
ной степени от фактической плотности сгона. а показал,
Химический анализ многочисленных P ком паружном
что значительное весовое содержание фтора в тонком Р>
1 1м
8—2871
слое бетона (до 5%) уже на глубине 10 мм от поверхности резко
падает до величины, которая может быть обнаружена в бетоне
не подвергавшемся действию фтористого водорода (0,1-—0,3%)’
Весовая влажность бетона равна 1 2%.
Вследствие значительного выделения тепла и полного отсут-
ствия выделений влаги в корпусах электролиза алюминия, воз-
душная среда их отличается очень низком влажностью. Отно-
сительная влажность воздуха в теплое время года находится
обычно в пределах 30—40%.
Последнее обстоятельство, оказывается, играет решающую
роль в малой агрессивности воздушной среды электролизных
корпусов по отношению к железобетонным конструкциям и, в
частности, к арматуре.
Процесс поглощения фтористого водорода капиллярно-пори-
стым телом бетона — «фторизация» —идет, видимо, как и карбо-
низация, с различной скоростью в зависимости от степени
увлажнения бетона. ЛТалая влажность бетона, очевидно, сильно
замедляет процесс фторизации, распространившийся за
10—15 лет на глубину 3—5 льч от поверхности бетона. В более
глубоких слоях обнаруживаются практически лишь следы фто-
ра при нормальной щелочной реакции бетона (по пробе инди-
катором фенолфталеином).
Арматура, находящаяся в сухом бетоне, не корродирует.
Более того, даже в тех местах, где арматура лишена защитного
слоя вследствие механических провреждений бетона, она также
не корродирует. В то же время имеются сведения об интенсив-
ном разрушении бетона и коррозии арматуры при системати-
ческом протекании кровли и увлажнении железобетонных
конструкций покрытия на Днепровском алюминиевом за-
воде.
Проведенное исследование позволило установить, что при
условии исправности кровель в корпусах электролиза предва-
рительно напряженные железобетонные конструкции не подвер-
гаются опасности коррозии.
Другой случай является примером недооценки агрессивности
среды.
Кровельное покрытие плавильного цеха, выполненное из
сборных железобетонных плит типа Р-2 по стальным фермам
и прогонам, за 13 лет эксплуатации получило серьезные повреж-
дения в результате коррозии арматуры плит. От 5 до 8% плит
имеют продольные трещины в ребрах, отколы защитного слоя
бетона и обнажения арматуры, покрытой слоем ржавчины зна-
чительной толщины.
Анализ отобранных проб бетона из защитного слоя ребер
пл”т показал наличие в нем до 6% ионов SO3, до 4% хлора и до
0,6 о фтора. Слой нейтрализован, т. е. лишен нормальной ще-
лочности на глубину от 4 до 12 мм, имеет значительную влаж-
ность (от 2,7 до 5,4%) и пористость от 4,5 до 7,2%.
114
Под слоем бетона без трещин коррозии арматуры как ппЯ
вило, не наблюдается, в районе трещин глубинч ’ Р
составляет около 0 5 мм, а при полном обнажении amZ
достигает 1,2 мм. Извлеченный из ребра плиты стержень имел
образовавшуюся под действием коррозии шейку сечение кото
рои составляет около 40% первоначального сечения стержня
Столь интенсивная коррозия стали вызывается агрессив-
ностью атмосферы цеха, содержащей сернистый газ и пыль ми-
неральных, главным образом хлористых, солей.
Содержание сернистого газа в пробе воздуха, взятой на
мостовом кране цеха, составило 0,0055 мг/л, а в рабочей зоне
0,04 мг/л.
Естественно, что концентрация газов под покрытием значи-
тельно превышает определяемую в рабочей зоне. Кроме серни-
стого газа, присутствует фтористый водород, концентрация
которого, по тем же данным, в зоне крана равна 0,0028 мг/л.
Эти газы, являясь кислыми, активно поглощаются пористым
бетоном и приводят к его нейтрализации.
Несмотря на сухой режим воздуха в цехе, у поверхности
конструкций скапливается влага. Это объясняется тем, что ми-
неральная пыль, содержащая главным образом хлористые соли
(3—6% СаС12, 26—28% MgCl2, 19—21% КО), оседает на по-
верхности конструкций и, будучи гигроскопичной, притягивает
влагу из воздуха. Влага, насыщаясь солями, проникает в бетон
и вызывает активную коррозию стали.
Изложенное позволяет сделать заключение, что имеются
большие возможности повышения антикоррозийной защиты
арматуры за счет правильного выбора конструкций и армирова-
ния, назначения толщины защитного слоя и, главное, увеличе-
ния плотности бетона в соответствии со степенью агрессивности
среды.
§ 12. ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
Процесс изготовления железобетонных конструкции в значи-
тельной степени определяет их долговечность, которая зависит
от того, насколько соответствует фактически выполненная кон-
струкция проекту и техническим условиям на производство
^Имеется в виду правильное в соответствии с проектом рас-
положение арматуры, чистота ее поверхности, применение; над-
лежащим образом подобранного состава бетона, правильная е
укладка и уход за твердеющим бетоном. железобе-
Технические условия на производство и ПР"У^ХННОЙ
тонных работ [114] требуют примененияpraWP“; ХТчины,
от грязи, масла и слоистой ржавчины. Легкий Ha JT ог„
как показывает многолетняя практика, не оказывает вреди
115
8*
влияния на состояние арматуры в конструкции. Слоистая ржав-
чина на арматуре, заложенной в бетоне, как было показано вы-
ше, способствует развитию коррозии ее в бетоне. Применение
такой арматуры недопустимо.
Во избежание образования слоистой ржавчины арматурную
сталь следует хранить преимущественно, а высокопрочную про-
волоку обязательно в сухих закрытых складах.
Особенно важно предохранить от коррозии до употребления
в чело высокопрочную арматурную проволоку, которая вслед-
ствие малого сечения значительно быстрее, чем более толстая
стержневая, уменьшается в сечении в результате процесса кор-
розии. Такая проволока нуждается в защитной упаковке на вре-
мя перевозки и хранения.
В Центральной лаборатории коррозии Научно-исследова-
тельского института бетона и железобетона АСиА СССР были
проверены защитные упаковки с летучими ингибиторами.
Летучие ингибиторы в виде сухих порошков помещали в упа-
ковку в марлевых мешочках в расфасовке по 100—120 г. На
каждую бухту проволоки весом 150—200 кг привязывали по
три мешочка. Часть бухт проволоки обрабатывали составом из
воды, эмульсола и бензоата натрия. Упаковка, выполненная на
Хорцызском сталепроволочно-канатном заводе, производилась
в двух вариантах: промокаемая и непромокаемая.
После перевозки и хранения пакованой проволоки с апреля
по сентябрь под открытым небом упаковка была вскрыта. Ре-
зультаты осмотра показали, что, состояние проволоки в упаков-
ке с ингибиторами намного лучше, чем в упаковке без ингиби-
торов; неупакованная бухта подверглась очень интенсивной
коррозии (табл. 28).
Недостатком примененной упаковки явилось неравномерное
распределение ингибитора. Очевидно, что результаты были бы
лучше при упаковке в ингибированную бумагуГТакая бумага
получается путем пропитки обычной упаковочной бумаги раст-
ворами ингибиторов. Производится она пока лишь предприя-
тиями, применяющими данный способ защиты своей продукции,
в частности Челябинским тракторным заводом, опыт которого
описан в брошюре [115].
В этой брошюре указывается, что фосфатный летучий инги-
битор, аналогичный по составу применявшемуся нами, является
самым дешевым из всех известных летучих ингибиторов. Стои-
мость 1 кг порошка составляет 17,3 коп. При пропитке бумаги
15%-ным раствором этого ингибитора защита деталей обеспе-
чивается на срок более трех лет. Причем допускается хранение
деталей даже при 100%-ной влажности воздуха, но при темпе-
ратуре не выше 40°.
При смешивании составляющих — нитрита натрия (8 вес. ч.),
фосфата аммония (6,6 вес. ч.) и кальцинированной соды
( ,4 вес. ч.) протекают обменные реакции, приводящие к обра-
116
„ г - Таблица 28
Данные об испытании защитной упаковки на больших бухтах высокопоочной
проволоки
Вид упаковки
и количество слоев
Состав ингибитора Результаты испытаний
Крафт-бума-
га —1
Полиэтиленовая
пленка —1
Рогожа —2
рия —100 вес. ч.
Нитрит нат-
рия —500 вес. ч.
Фосфорно-кис-
лый аммоний —
300 вес. ч.
Крафт-бума-
га —1
Мешковина —1
Мочевина —
50 вес. ч.
Нитрит натрия-
1000 вес. ч.
гпаковка сохранилась.
В отдельных местах про-
пуски в обмотке плен-
кой. Ингибитор в меш-
ках сохранился. Прово-
лока в основном чистая.
Отдельные пятна лег-
кой ржавчины. В месте
плотного прилегания
промокшей бумаги —
пятна ржавчины по
5—10 см длиной. Вокруг
мешков на расстоянии
до 20 см поверхность
проволоки с зеленым
налетом
Упаковка сохранилась
хорошо. Проволока пов-
реждена коррозией в
. местах плотного при-
легания промокшей упа-
ковки Позеленение по-
। верхности проволоки в
зоне активного действия
Крафт-бума-
га — 1
Полиэтиленовая
пленка —1
Рогожа —2
То же
Крафт-бума-
га — 1
Мешковина — 1
Па 1 л воды_ с
температурой 70е
15 мл эмульсола
и 30 г бензоата
натрия
Крафт-бума-
га — 1
Рогожа —2
To же
Упаковка и ингиби-
тор сохранились. Про-
волока в основном чи-
стая. Отдельные мел-
кие пятна легкой ржав-
чины
Упаковка сохранилась.
На проволоке роса вла-
ги. Отдельные крупные
и мелкие пятна ржав-
чины, в основном в ме-
стах плотного прилега-
ния промокшей упа-
ковки
Упаковка не повреж-
дена. Проволока сохра-
нилась прекрасно, за
исключением нижних
слоев, где бумага была
прижата к ней весом
бухты, в этих местах
ржавчина разной интен-
сивности до сплошной
I толстой пленки
Оценка состо-
яния проволо-
ки’ в баллах
1 Оценка произведена
ПО пятибалльной системе.
117
Продол, табл л
---------28
Вид упаковки и количество слоев Состав ингибитора Результаты испытаний ^Z8 Оценка cor-.
К рафт-бум а- На 1 л воды с Упаковка сохранилась. 1 «А •1,5
га —1 Полиэтиле но- вая пленка—1 Рогожа —2 температурой /0 15 мл эмульсола и 30 мл бензоата натрия В трех местах плотного прилегания упоковки кор- розионные поражения. В остальном проволока прекрасно сохранилась
Оберточная бу- мага —2 Рогожа —2 Без ингибитора Упаковка сохранилась. Проволока покрыта ржавчиной (до 50% по- верхности) особенно со стороны нижележащего мотка 3
Крафт-бума- га —1 Полиэтиле но- вая пленка—1 Рогожа —2 То же Упаковка сохранилась. Проволока покрыта лег- ким налетом ржавчины (на 50% поверхности) 3,5
Без упаковки Коррозия слоистая на 103% поверхности 1
1 Опенка произведена
по пятибалльной системе.
зованию ингибиторов: летучего нитрита аммония и бикарбоната
аммония,
(NH4)2 HPO4+3Na NO2+Na2 CO3^NH4 NO2 f +NH4 HCO3 f . . •
Для успешного применения защитной упаковки с летучими
ингибиторами необходимо производство гофрированной инги-
бированной бумаги, а также битумизированной или парафини-
рованной (непромокаемой) бумаги.
Чрезвычайно важным требованием является правильное наз-
начение и точное выдерживание назначенной толщины защит-
ного слоя бетона у арматуры. Согласно техническим условиям
(СН 66—59) толщина защитного слоя для элементов конструк-
ций, работающих в условиях аргессивной среды, должна при-
ниматься в соответствии с указаниями проекта сооружения.
Если же указаний в проекте нет, толщина защитного слоя долж-
на приниматься в соответствии с нормами и техническими усло-
виями проектирования бетонных и железобетонных конструкций
(НиТУ 123—55) либо в соответствии с указаниями по защите
арматуры железобетонных конструкций от коррозии [62].
Для соблюдения требуемой толщины защитного слоя бето-
на технические условия (СН 66—59) рекомендуют укладку под
арматуру цементных или бетонных подкладок. В примечании
разрешается приварка к сварной арматуре упоров из обрезков
118
металла, которые, однако, не допжт., „
поверхности бетона, остающиеся нёоштек^°ДИТЬ на лицевые
Очевидно, что такая рекомендация янТ^"'-
примечание просто вредно, так как снижает п Т0Чна- а
конструкции в агрессивной среде Как ппГЛ„\ долговечность
дах железобетонных изделий не поимеияют”40’ Даже на зав°‘
кладок для фиксации арматуры вТ S п₽0’
под арматуру подкладывают куски щебня «поХ " -Случае
шины, т. е. то, что попадает под руку Дходящеи» тол-
Поскольку в настоящее время широко применяется свапная
арматура, часто в качестве прокладок употребляют обрезки
арматурной стали. Нередки случаи применения таких поокта
док в конструкциях, подвергающихся воздействию агрессивной
среды, что ускоряет возникновение первоначальных поврежде-
нии защитного слоя и облегчает дальнейший процесс коррозии
арматуры.
Последующее оштукатуривание конструкций не исключает
опасности коррозии арматуры при применении стальных прокла-
док, так как слой штукатурки не может быть равноценным
слою бетона.
Штукатурка обычно имеет только декоративное значение, ее
защитная роль ничтожна. Поэтому оштукатуривание поверх-
ности железобетонных конструкций не может рассматриваться
как способ зашиты арматуры от коррозии.
Было бы целесообразным указать в технических условиях,
что штукатурка не входит в расчет толщины защитного слоя.
Необходимо в отношении конструкций, предназначенных к эк-
сплуатации в условиях агрессивных воздействий, вообще отка-
заться от штукатурки. Эти конструкции должны выполняться
с особой тщательностью в смысле обеспечения требуемой тол-
щины защитного слоя бетона у арматуры, хорошего уплотнения
бетона и получения ровной и гладкой (без раковин) наружной
поверхности.
Надлежащая толщина защитного слоя бетона у арматуры
как на горизонтальных, так и на вертикальных поверхностях
конструкций должна достигаться за счет применения специаль-
но изготавливаемых прокладок из цементно-песчаного раствора,
которые прикрепляют к арматуре. В качестве примера можно
привести прокладку, показанную на рис. 54.
Удобство такой прокладки заключается в том, что она может
быть надежно закреплена на арматуре при помощи пропущен-
ной в специальное отверстие вязальной проволоки. Проклад
пригодна как для потолочных (нижняя плоскость балок, ’ ПЛИД’
так и для вертикальных поверхностей (боковыет плоскости ба;
лок, колонн). Изготовлять прокладки можно путем выпрессо
ки раствора через мундштук. nnanvfivV может быть
Хорошая плотная укладка бетона в опал>®к> • . техниче-
достигиута при соблюдении необходимых требовании техниче
119
,й R отношении подвижности бетонной смеси, соХра
ских условии в ОТ и однородности при транспортировании
нения ее K0«c''".e6“v а также при соответствии наибольшей
" П0ДаЧеи Заполнителя размерам конструкции и расположению
Рис. 54. Прокладка из раствора с
вязальной проволокой для образова-
ния гарантированной толщины за-
щитного слоя бетона у арматуры
арматуры- хорошего, без раковин защитного слоя бето-
^ЛЯД«но в подверженной агрессивным воздействиям ниж-
на (особенно в ^полагается растянутая рабочая армату-
ней части бало , г ра) очень важно следить
за тем, чтобы наиболь-
шая крупность зерен за-
полнителей не превыша-
ла 7з наименьшего раз-
мера конструкции и 3Д
расстояния (просвета)
между стержнями арма-
туры.
При условии выпол-
нения вышеуказанных
требований, а также при
соблюдении правил по-
слойной укладки бетона
с обязательным уплотне-
нием его вибрированием
поверхностные дефекты
конструкций могут воз-
никать, но уже как ред-
кие исключения.
В случае обнаружения
таких дефектов при рас-
палубке их следует без
всякого промедления
тщательно заделать, как это предусматривается техническими
условиями. Поверхности с мелкими раковинами, не имеющие
общей ноздреватости, после распалубки и осмотра техническим
персоналом с участием лаборанта надо немедленно затирать
цементным раствором состава 1 :2—1 :2,5 после предваритель-
ной очистки поверхности проволочными щетками или песко-
струйным аппаратом и промывки струей воды под напором.
Поверхностные трещины и крупные раковины следует сразу же
после распалубки очищать на всю глубину с удалением слабого
бетона и отдельных выступающих зерен заполнителя; после это-
го поверхность бетона очищают проволочными щетками, про-
мывают струей воды под напором (или продувают сжатым
воздухом) и заделывают раковины бетоном той же марки, что
в КОНСТРУКЦИИ» но с ^олее мелким заполнителем; при этом
пбупп тщательн’° Уплотняют. Для заделки крупных каверн не-
имо применять таркретироваыие или бетонирование под
120
давлением. Все отремонтированные конструкции необходим .п
полнительно выдерживать в тепловлажностных условия^
вая мешковиной, рогожами и регулярно поливая водой пви тем
пературе не ниже +5° в течение не менее 7 суток. Р
Как указывалось ранее, чрезвычайно важным для потучения
хороших защитных свойств бетона по отношению к арматмпе
является соблюдение влажного режима твердения бетона
Минимальные сроки и способы увлажнения поверхностей
железобетонных конструкций приводятся в технических уело
виях и инструкции по технологии производства бетонных работ
в промышленном и гражданском строительстве (СН 67_____59)
В жаркую погоду открытые поверхности железобетонных
конструкций не позднее чем через 2 часа после укладки бетон-
ной смеси следует укрывать увлажненной тканью или рого-
жей на срок не менее 2 суток, в течение которых укрытые по-
верхности и опалубку систематически поливают. Поливка про-
должается для бетона на портландцементе не менее 7, на гли-
ноземистом цементе—не менее 3, а для бетонов на других
цементах не менее 14 суток.
Для повышения плотности и однородности бетона рекомен-
дуется вводить в бетон пластифицирующие добавки, наиболее
распространенной из которых является сульфитно-спиртовая
барда. Порядок применения пластифицирующих добавок опре-
деляется «Инструкцией по приготовлению бетона с применением
пластифицированного цемента или обычного цемента с добав-
кой на месте работ сульфитно-спиртовой барды» ИМ 202—51.
Добавки — ускорители твердения бетона — необходимо ис-
пользовать с осторожностью. Наиболее употребительная до-
бавка — хлористый кальций — применяется в армированных
конструкциях в количестве, не превышающем 2% от веса це-
мента. В соответствии с техническими условиями на производ-
ство и приемку бетонных и железобетонных работ применение
хлористого кальция не допускается:
а) в железобетонных конструкциях, если в процессе возведе-
непосредственной близости к ним, в пределах до 100 лс,
источники тока высокого напряжения (электростан-
конструкциях, работающих в воздушной среде с повы
влажностью (цехи с большими паровыделениями, бани,
помещения с относительной влажность!
также закрытые железобетонные резер-
рабочей арматурой диаметром 4 лш и
Применение хлористого кальция в конструкциях, подвергаю-
щихся термообработке, не рекомендуется.
Перечисленные ограничения требуют уточнения.
/В соответствии с техническими условиями на производ-
НИЯ в
находятся
ции, трансформаторные подстанции);
б) в
шенной
прачечные и другие
воздуха более 80%, а
вуары для воды);
в) в конструкциях с
менее
121
Как показали исследования, проведенные, в частности, в
Центральной лаборатории коррозии НИИ бетона и железобето-
на АСиА СССР, хлористый кальций усиливает опасность кор-
розии арматуры в железобетонных конструкциях под действием
блуждающих токов. Поэтому «Оказания по защите железобетон-
ных конструкций электролизных цехов от коррозии, вызывае-
мой блуждающими токами» (СИ 65—59) запрещают примене-
ние добавки хлористого кальция в бетон для таких конструк-
ций [108].
По имеющимся в той же лаборатории данным обследования
ряда зданий разрешаемая техническими условиями добавка хло-
ристого кальция представляет опасность для арматуры в бето-
не при относительной влажности воздуха менее 80%. Как было
показано выше (см. гл. II), значение «критической» влажности
воздуха зависит от структуры бетона. Поэтому при пористом
бетоне с добавкой хлористого кальция коррозия арматуры мо-
жет активно развиваться if при 65—70% относительной влажнос-
ти воздуха.
Примером этому является описанный выше случай повреж-
дения сборных железобетонных балок междуэтажного перекры-
тия в общежитии после двух лет эксплуатации его.
По нашему мнению, необходимо понизить предел относи-
тельной влажности воздуха, указанный в Технических условиях,
для применения конструкций, содержащих хлористый кальций,
до 65—70%.
В «Указаниях по защите арматуры железобетонных конст-
рукций от коррозии» (62) запрещается добавка хлористого
кальция в бетон для предварительно напряженных конструкций
с проволочной арматурой независимо от условий их применения,
а также для обычных железобетонных конструкций, предназна-
ченных к службе в помещениях с влажным режимом (при отно-
сительной влажности воздуха свыше 60%), и во всех изделиях
автоклавного твердения.
Введение в бетон для железобетонных конструкций хлори-
стых солей в количестве более 2% от веса цемента с целью по-
лучения твердеющих на холоду смесей техническими условиями
запрещается^ Исключение могут составить конструкции, посто-
янно и целиком находящиеся под водой.
Запрещение необходимо распространить также на бетон для
замоноличивания стыков сборно-монолитных железобетонных
конструкций и для ©бетонирования стальных каркасов.
Нам пришлось встретиться со случаем интенсивного разру-
шения бетонной защиты стальных колонн производственного
здания с сухим режимом. Разрушения, выражавшиеся в раст-
рескивании и отслаивании бетона от стальных конструкций,
произошли в течение первых трех-четырех лет эксплуатации
здания. В дальнейшем трещины постепенно расширялись и на
шестом году эксплуатации достигли ширины 8—10 мм при тол-
122
щине слоя бетона 60—80 мм ИтпОг,Л
наличие толстого, в несколько миллиметро^счоя ° °бНаружено
металле под отслаивающимся бетоном Пои * р*авчины на
залось, что содержание в нем хчооие’тит ™ • е бетона ока-
хлористый натрий доходило до 5% от веса цемента Пересчете На
Работы по сооружению здания велись нескор
чая зимнее время без должного контроля за беТн^ванХ
в результате чего было допущено применение «холод Sro^S
на Длительное наличие строительной сырости в конХкц^;
в сочетании с действием хлористых солей привело к интенсип
нон коррозии стального каркаса.
Необходимо особо остановиться на технологии формования
и твердения изделий в заводских условиях. Известно что за
последние годы в практике заводского изготовления сборных
железобетонных конструкций широко применяются жесткие бе-
тонные смеси.
Это позволяет не только экономить цемент, но и в ряде слу-
чаев дает возможность немедленно удалять бортовую оснаст-
ку форм, ускоряет технологический цикл.
Однако, для укладки и уплотнения таких смесей требуются
мощные виброплощадки, часто необходима дополнительная ви-
бропригрузка. Тем не менее передки случаи получения изделий
с недостаточно уплотненным бетоном.
Тот же недостаток имеют железобетонные конструкции из
мелкозернистого бетона, получаемые способом вибропроката.
В последнем случае бетон приобретает повышенную пористость
в результате жесткого режима прогрева.
При изготовлении железобетонных конструкций из жестких
бетонных смесей для агрессивных условий службы необходим
строгий контроль за уплотнением. Конструкции с недостаточно
уплотненным бетоном не могут быть использованы без дополни
тельных сложных защитных мероприятий. v
На некоторых заводах железобетонных издмии при и
товлении мелких ребристых плит (ГОСТ 5 ) Р> -
делий пользуются способом так на шва . п бетони-
распалубки. Способ этот заключается в уплотнения
оуется в форме, выложенной тканью, и р У wrpdyv
HTSpoSxaixe переворачивается ка ’ ’
Форму и ткань снимают, а плиту н
пропарочную камеру. „Ябп1таются дефекты в изделиях:
При этом способе часто набл1°да бетоне Больше всего
трещины, разломы в свежеуплотненном бетоне.
повреждаются опорные части плит. плоскость изделия
Происходит это потому, ЧТ Г- менення излишне
обычно получается неровно» вследс н эта ПЛОСКОСть
крупного щебня. При> переворачивании силы тяжести выравни-
становится нижнеи и под де”У япона При этом происходят
вается, стремясь принять форму поддона, и
местные пластические деформации свежеотформованного изде-
лия, которым в какой-то мере сопротивляется упругий арматур-
ный каркас. В результате получаются смещения каркаса отно-
сительно бетона, сопровождающиеся в лучшем случае наруше-
нием сцепления арматуры с бетоном. Часто наблюдаются
местные вспучивания бетона над арматурой с разломами за-
щитного слоя, образованием трещин, обычно вдоль ребер, и
обнажением арматуры в опорных частях плит.
Такие дефектные плиты иногда встречаются в покрытиях
промышленных зданий. Естественно, что при наличии хотя бы
небольшой степени агрессивности среды арматура таких плит
начинает интенсивно корродировать. Выше был описан наблю-
давшийся нами случай интенсивного разрушения плит покрытия
цеха железобетонных изделий, где сочетание дефектов изготов-
ления плит и повышенной влажности воздуха под покрытием
привело к тому, что значительное число плит получило серьез-
ные повреждения в виде раскрытых продольных трещин и отко-
лов бетона защитного слоя вдоль ребер с обнажением корроди-
рующей арматуры в течение менее чем пяти лет эксплуатации
цеха.
Изготовление конструкций является решающим этапом,
определяющим их долговечность. Какими бы совершенными ни
были конструкции в проекте, как бы полно ни учитывались
условия их службы, как бы тщательно ни проектировались
составы бетонов, низкое качество изготовления может свести к
нулю все предыдущие усилия. Поэтому на качество исполнения
конструкций, особенно предназначающихся к эксплуатации в
агрессивных условиях, необходимо обращать серьезное вни-
мание.
§ 13. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАЩИТЕ ПОВЕРХНОСТИ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Защита поверхности железобетонных конструкций требуется
в первую очередь в тех случаях, когда окружающая среда раз-
рушающе действует на бетон. Однако этот способ можно ис-
пользовать и как средство уменьшения проницаемости бетона с
целью усиления защиты находящейся в нем арматуры, когда
окружающая среда не оказывает непосредственного разрушаю-
щего действия на бетон.
Нами был испытан ряд способов поверхностной обработки
бетонных образцов с целью замедления их карбонизации.
Результаты этих опытов показывают, что флюатирование и си-
ликатная покраска практически не создают уплотнения поверх-
ности бетона, которое могло бы создать заметное сопротивление
диффузии углекислоты в его толщу.
Железнение поверхности образцов существенно замедлило
карбонизацию. Наибольшее сопротивление прониканию угле-
кислоты в бетон в наших опытах показало покрытие поверхно-
124
"тС“пЧИЛа ГЛУбоког’о пЬаеИЛа °б-
неравномерностью пропитки ’ °'видим°му. следуй объя°СТра'
. ГлУб«н1_ карбонизации ’ образцов ""ТЬ
на: периферийная, светлая
темные места в
сти образцов пленкой из 6htvm«
кукерсоль. ума> Растворенного »
Пропитка образцов расплавом петпотат.
щую карбонизацию, но не исключила ер гп?? уме«ьшил
------------------ ‘Луоокого г-
(рис. 55) ^свежего излома, смок^ого растХпм\ фотогРафии
- 1 часть сечения Ркапл>енолфталеи‘
Центре сечения некаРбониз?РоваХНИЗИР°ВаНа-
Рис. 55. Карбонизация призм из раствора 1:3с защищенной
поверхностью
у _ покраска раствором битума в лаке кукерсоль; 2 — железнение;
3 — пропитка петролатумом; 4 — флюатирование; 5 — покрытие сили-
катной краской
Флюатирование поверхности образцов производилось раство-
рами кремнефтористоводородной кислоты в соответствии с
инструкцией [101], покрытие силикатной краской в два слоя в
соответствии с указаниями [117]. Для лакокрасочного покрытия
применялся раствор битума марки БН-V в лаке кукерсоль в
соотношении 1:5с добавкой алюминиевой пудры в количестве
15% от веса раствора.
Пропитка петролатумом осуществлялась погружением высу-
шенных до постоянного веса образцов в разогретый до темпе-
ратуры 90° петролатум с последующим нагревом до 120—140°
и выдерживанием при этой температуре в течение 1 часа. Об-
разцы вынимали из ванны после остывания ее до темпе-
ратуры 40°. Глубина пропитки при этом колебалась от 5
до 10 мм.
Интересно привести результаты испытания на корбонизацию
небольшой серии бетонных призм 4Х4Х 16 льи, часть из кото-
рых была зищищена покраской. Призмы были изготовлены из
бетона состава 1:3,56:4,3 на портландцементе. Применялся
щебень крупностью от 5 до 10 лмц Водоцементное отноше
бетонной смеси 0,7.
125
крашена за^ два
ку кер соль.
После 28 суток влажного хранения образцы находились 14
суток в воздушно-сухих условиях. Затем часть из них была по-
дза раза вышеуказанной смесью битума и лака
В ^одном варианте к смеси добавляли 15% алюми-
Другом
ниевои пудры, в
20%.
Вреря карбонизации. 6 сут.
Рис. 56. Кинетика карбонизации бе-
тонных призм
1 — образцы неокрашенные, хранение в
комнате; 2 — то же, хранение в автокла-
ве; 3 — образцы окрашенные с 15 % алю-
миниевой пудры; хранение в автоклаве,
4 —то же, с 20 % алюминиевой пудры
Окрашенные и неокра-
шенные образцы под-
вергали искусственной
карбонизации по методи-
ке, описанной в §11.
Часть неокрашенных об-
разцов хранили в лабо-
ратории. Глубину карбо-
низации образцов перио-
дически проверяли путем
пробы фенолфталеином
на свежем изломе. Ре-
зультаты представлены
на рис. 56 и 57. Из гра-
фика следует, что про-
цесс карбонизации при
наличии окраски поверх-
ности бетона замедляет-
ся примерно в 20 раз.
При большей добавке
алюминиевой пудры про-
ницаемость покраски
уменьшается. Однако ха-
рактер графика свиде-
тельствует о том, что
данный вид защиты по-
верхности может лишь
отдалить на известный
срок карбонизацию недо-
статочно плотного бетона
в защитном слое. Конечно, можно подобрать значительно более
надежные практически непроницаемые покрытия. Тем не ме-
нее очевидно, что путем получения плотной структуры бетона
можно добиться значительно более высокой непроницаемости и
сопротивляемости карбонизации защитного слоя. Это убеди-
тельно подтверждается нашими опытами, результаты которых
приведены в § 11. В самом деле, скорость карбонизации цемент-
но-песчаного раствора состава 1:2 без обработки поверхности
была такой же, как и уплотненного с поверхности покраской
раствора 1 :3, а раствор 1 : 1 практически не карбонизировался.
Таким образом, наилучшим путем повышения защитных
свойств бетона по отношению к арматуре является увеличение
126
его плотности. Поэтому
пользовать все возможн
пости бетона и лишь
краске.
1 Для получения качественных —покрытии решающее
начение имеет подготовка поверхности бетона. Поверхностные
3 пои бетона должны быть воздушно-сухими, т. е. иметь влаж-
сЛсть не более 2—3% по весу. Поверхность перед окраской
"°лжна быть очищена от пыли и загрязнений щетками, пылесо-
сом или сжатым воздухом.
Штукатурить бетонные поверхности перед окраской не сле-
т Необходимо стремиться к получению чистых и гладких
поверхностей путем приме-
нения плотной опалубки и
тщательного бетонирова-
Мелкие раковины, поры,
трещины, выбоины и прочие
неровности поверхности пе-
пел окраской заделывают
Шпаклевкой, приготавлива-
емой в
ставом
шитного
Выбор вида и коиструк-
пни (последовательность и
щкло слоев) защитного по-
крытия производится В за-
висимости от характера и
степени агрессивности сре-
ды, действующей па конст
в первую очередь необходимо ис-
ости для достижения высокой плот-
в крайнем случае прибегать к по-
зашитных покрытий
------
не-
соответствии с
применяемого
покрытия.
со-
за-
Рис. 57. Карбонизация бетонной приз-
мы, покрашенной с 20% алюминиевой
пудры, после 9-суточного пребывания
в атмосфере СОг под давлением до
2 QTU
рукции.
Учитывая очень боль-
шие площади поверхностен
железобетонных конструк-
ций, подлежащих защите в
промышленных зданиях, и
высокую стоимость и дефи-
цитность большинства материалов, выпускаемых лакокрасочной
промышленностью, необходимо шире использовать, с одной сто-
роны, отходы различных химических производств (например,
лак «этиноль», олифу «аромоль», лак «кукерсоль» и пр.), а с
другой стороны, — возможность модифицирования битумов вы-
сокоэффективными материалами, такими как перхлорвиниловые
смолы, эпоксидные смолы и пр. г
Составы такого рода дешевых, доступных и
ких покрытий разработаны в Центральной лао р Р
зии Г1ИИЖБ (101] и приводятся в табл. 29.
127
Таблица 29
Рекомендуемые защитные покрытия железобетонных конструкций
в условиях различных агрессивных сред
Характер истина агрессивной среды
Рекомендуемые защитные
покрытия
слоев защит-
ных покрытий
Высокая относительная влажность
воздуха (более 60 %) без выделения
агрессивных газов (при необходи-
мости защиты от увлажнения)
Низкая относительная влажность
воздуха (менее 60 %) при наличии
агрессивной среды, содержащей газо-
образные HF, НС1, Cl2, SO2, NO2
и др. (при необходимости защиты от
действия газов)
Высокая относительная влажность
(60—80%) при наличии агрессивной
среды, содержащей газообразные
HF, НС1, Cl2, SO2, NOo (при необхо-
димости защиты от увлажнения и
действия газов)
1. Грунт ХВГ-1.ПХВГ-3
или АЬ 138
Покрытие:
а) эмали ПХВ или ХВ;
б) лак ХСЛ
2. Грунт: олифа С
Покрытие: краска СЖ
3. Грунт: В-329 или
Д-329
Покрытие:
а) эмали ПХВ или ХВ;
б) лак ХСЛ
1. Грунт: лак »эти-
ноль"
Покрытие:
а) этинолевые кра-
ски;
б) лак .этиноль'
2. Грунт: битум в ра-
створителе
Покрытие: холодные
битумные лаки № 411,
67, 68
3. Краска АЛ-177 по
грунту А? 177
4. Грунт: олифа С
Покрытие: краски БС,
БСЖ, СЖ
5. Битумная эмульсия
1. Грунт: лак „эти-
ноль*
Покрытие:
а) комбинированные
битумно-перхлор-
виниловые составы
б) эмали ХСЭ
в) лак ХСЛ
2. Грунт: лак ,эти-
ноль*
Покрытие:
а) битумно-этиноле-
вый лак
б) эмали ХСЭ
в) лак ХСЛ
3. Грунт: ХСГ-26
Покрытие:
а) эмали ХСЭ
б) лак ХСЛ
2
1
2
2—3
1
2
1
1
2
1
1
2
1
1
3
3
1
2
3
2
1
2
3
2
2
5
2
128
Учитывая деформации конструкций и пп
трешин при восприятии нагрузок сооружением^"06 раскРЫтие
ных железобетонных конструкций лучше пп ' noKPac«v сбор-
монтажа и замоноличивания. При этом ₽ ИЗВ0дить после их
ным глазом раскрывающиеся трещины невооРУжен-
тщательно зашпаклеваны и покрашены ны быть особенно
Для удобства контроля сплошности и тпебчемпг
ев покрытия рекомендуется применять кпяг™ ЧИСЛа сло’
чередуя их нанесение (в основном это относи™ ДВух цветов.
хлорвиниловым краскам). к готовым пер-
В процессе эксплуатации окрашенных конструкций пр к
димы систематический надзор за состояппрх, 7 Р- Ц необхо-
тип и возобновление поврежденных мест (текущий"^ П°?Ы'
также периодический (раз в несколько лет в “ висимпг"^’ а
стойкости покрытия) капитальный ремонт т завис“мос™ от
покрытия. При возобновлении защи^нё.'х покп^Н°ВЛенИе
краску обычно удаляют. рытии старую
Уход за покрытием (например, ежегодное нанесение на по
крытие на основе перхлорвиниловых эмалей защитной смазки
состоящей из 95% петролатума и 5% парафина, разведённых
керосином) позволяет удлинить срок его службы и Лучшие
защитные свойства. ***учшить
Иногда применяют поверхностную защиту железобетонных
конструкции в порядке их ремонта. В этом случае необходимо
помнить, что каким бы надежным и долговечным ни было по-
крытие, оно будет оправдывать свое назначение лишь при со-
хранении сплошное ги. Однако при плохой подготовке поверхно-
сти бетона перед нанесением покрытия, в частности, если при
восстановлении конструкций новый бетон или раствор уклады-
вается на недостаточно хорошо очищенный поврежденный кор-
розией бетон или на ржавую арматуру, велика вероятность
плохого сцепления между старым и новым бетоном, развития
коррозии арматуры и, как следствие, растрескивания бетона и
защитного покрытия.
В заключение необходимо подчеркнуть, что защитные по-
крытия могут оправдать свое назначение только при высокока-
чественном их выполнении.
9—2871
Глава IV
ЗАЩИТА СТАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ В КОНСТРУКЦИЯХ
ИЗ ЛЕГКИХ, ЯЧЕИСТЫХ И АВТОКЛАВНЫХ
СИЛИКАТНЫХ БЕТОНОВ
§ 14. ЗАЩИТА АРЛ1АТУРЫ В ЛЕГКИХ БЕТОНАХ
Легкие бетоны на пористых заполнителях находят широкое
применение в железобетонных конструкциях, позволяя значи-
тельно снизить их собственный вес, увеличить пролеты и полу-
чить ряд других конструктивных преимуществ. Например, из
керамзитобетона строят железобетонные морские суда.
Наибольшее применение легкие бетоны находят в ограж-
дающих конструкциях зданий в виде крупных блоков, стеновых
панелей, плит покрытий и пр. Блоки, как правило, не армируют-
ся. Панели, а особенно плиты покрытий, имеют расчетную и
конструктивную арматуру. В ограждающих конструкциях чаще,
чем в несущих, создаются условия для накопления влаги как
путем непосредственного увлажнения атмосферными осадками,
так и путем конденсации водяных паров в порах материала в
холодное время года при наличии значительных перепадов тем-
ператур по обе стороны ограждающей конструкции.
Повышенная пористость легких бетонов и условия службы
конструкций из них способствуют возникновению и развитию
коррозии арматуры. Положение усугубляется, когда, а это бы-
вает очень часто, легкие бетоны делают крупнопористыми,
стремясь повысить теплотехнические свойства конструкций.
В последнем случае значительная часть поверхности арматуры
может оказаться лишенной контакта с цементным камнем.
Определенные виды легких заполнителей отличаются также
содержанием агрессивных по отношению к стали веществ. В ос-
новном эго относится к различного рода шлакам, в которых,
как правило, имеется сера в разных неустойчивых состояниях.
Соединения серы обычно стимулируют коррозию. Котельные
шлаки, кроме того, содержат несгоревшие частицы угля. Уголь
составляет со сталью гальваническую пару, в которой сталь
играет роль анода, т. е. подвергается электрохимическому рас-
творению. Это обстоятельство резко усиливает опасность кор-
130
розии арматуры в шлакобетонах по сравнению с тетки»,, «
нами на нейтральных заполнителях типа кепям^Л бето’
туфа, пемзы и пр. керамзита, перлита.
Вопрос о состоянии арматуры в легких бетонах неоднокоат
но изучался экспериментально. В общем он решается пЛпжГ
тельно, если обеспечивается заполнение межзерновых промТ
жутков плотным цементно-песчаным раствором »фоме-
В. М. Москвин [118], изучавший состояние арматуры в пем
зобетоне, установил, что для предохранения арматуры от
коррозии необходимо содержание цемента в бетоне не менее
220, а лучше 250 кг/м?. При этом вводилась добавка диатомита
в количестве от 20 до 40% от веса цемента.
Сохранность арматуры в бетонах на пористых заполнителях,
имеющих вредные примеси, исследовал М. 3. Симонов [119].
Автор утверждает, что вредное действие серы может быть ней-
трализовано путем выдерживания котельных шлаков в течение
известного периода времени под открытым небом, что приводит
к окислению сульфидов в серную кислоту, которая образует с
окисью кальция гипс, не оказывающий заметного вредного
влияния на арматуру. Поэтому, очевидно, вредное действие
шлака на арматуру обусловливается наличием несгоревших ча-
стиц угля.
Значительные по объему исследования были проведены на
пемзобетоне в институте строительных материалов и сооруже-
ний АН Армянской ССР В. О. Саакяном [120]. Изучалась со-
хранность арматуры в зависимости от содержания пылевидных
частиц при расходах цемента ниже 250 кг/м3 (от 108 до
237 кг[м*) и содержании пылевидных частиц до 110 кг/л3. За
время хранения образцов с различной толщиной защитного
слоя во влажных опилках в течение 6 месяцев в бетонах с рас-
ходом цемента более 160 кг/л3 при отсутствии в бетоне пыле-
видных частиц коррозия арматуры наблюдалась только в ме
стах раковин. Автор пришел к выводу, что на сохр
арматуры влияет не столько толщина защитного> с л ,
плотность бетона, обусловливаемая наличием п
стиц и отсутствием раковин. и товия
Необходимо отметить, что как малый срок, так„ • о
испытания в опытах В. О. Саакянаi не: да т^ бетонах,
долгосрочных прогнозов состояния' р-Приводимые им в под-
Трудно согласиться с его вь'в°^‘ „кжеР недостаточно убеди-
тверждеиие примеры из практик" глазной клиники и
тельпы. Туфожелезобетонные кон ру од в г Ереване в
купол Ш клинической больницы,в Рб 1аГ0Приятных для со-
1936 г., находятся, очевидно, в очень олаю Р
хранности арматуры условиях. 3 Симоновым в
На основании обследования в производственных зда-
г. Тбилиси ряда жилых, обшес1.ввв установлено, что состояние
ний из легкого железобетона было уста
9*
арматуры не отличается от такового в сооружениях из обычно-
го железобетона.
В результате перечисленных работ в 1937 г. была выпущена
«Инструкция по проектированию и возведению конструкций и
сооружений из легкого железобетона»[121]. По этой инструкции
расход цемента должен определяться лишь требуемой проч-
ностью. а плотность обеспечивается за счет пылевидных доба-
вок и надлежащего гранулометрического состава заполнителей.
Для сооружений, подвергающихся действию атмосферных или
других факторов, вызывающих коррозию металла, минималь-
ное содержание портландцемента установлено 150 кг на 1 л:3
пемзо- или туфобетона. При этом сумма весов пылевидных ча-
стиц и портландцемента должна быть равной 250 кг!м3.
При вторичном обследовании указанных выше объектов в
1949 г. [122] также не было обнаружено коррозии арматуры в
легком бетоне после 10—15 лет эксплуатации, что, по-видимому,'
объясняется благоприятными условиями эксплуатации.
В. О. Саакян на основании годичных испытаний образцов
пришел к выводу о том, что для гарантии сохранности арматуры
в бетоне на артикском туфе расход портландцемента должен
быть не менее 250 кг^м3. Проведенные им позже испытания на
сохранность арматуры в бетоне на литоидной пемзе дали осно-
вание утверждать, что коррозия арматуры отсутствует даже при
расходе цемента, равном 175 кг/м3. При этом, однако, литоид-
нопемзовый песок (в количестве 580 кг!м3) содержал 18% по
весу пылевидных частиц, т. е. сумма весов цемента и пылевид-
ных частиц составляла 280 кг)м2. Таким образом, очевидно, обе-
спечивалась достаточная межзерновая плотность бетона для
защиты арматуры от коррозии при заполнителях, не содержащих
вредных составляющих.
«Указаниями по защите арматуры железобетонных конст-
рукций от коррозии» [62] предусматривается минимальный рас-
ход цемента или смеси цемента с тонкомолотой добавкой в
легких бетонах для железобетонных конструкций, равный
250 кг/л13, при условии хорошего заполнения межзерновых про-
межутков плотным цементным раствором, т. е. при пра-
вильно подобранном гранулометрическом составе заполни-
телей.
В указаниях имеется ограничение в отношении применимо-
сти армированных конструкций из шлакобетона в ограждаю-
щих конструкциях помещений с относительной влажностью
воздуха выше 60%.
Для прочих железобетонных конструкций из легких бето-
нов при повышенной влажности среды, очевидно, следует
использовать нароизоляниончые покрытия. Эти покрытия наря-
ду с защитными покрытиями арматуры, которые будут рассмот-
рены ниже, необходимы для армированных конструкций из
крупнопористых бетонов
132
§ 15. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА КОРРОЗИИ Арм*
в ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНАХ АРМАТурЫ
Как уже указывалось, данные, получении»
пин ряда конструкции из ячеистых бетпно» Р" обслезова-
вследствие развития коррозии апма™™ „7, ’ ПовРежленных
спериментальными исследованиями и теоретическими10™?11’
жениями. Результат сводится к тому что «ЛД со°бра-
проницаемости пористой структуры э™х бет-жовТни6 н»Ы^г°Й
служить надежной защитой для стальной арматуры Д я за.пи
ты арматуры в конструкциях из армированных ячеистых S’
нов, находящихся в неблагоприятных условиях службы необхп
димо применять специальные меры. У Ы’ нео0хо'
В самом деле, проницаемость ячеистых бетонов значительно
выше, чем плотных. По нашим экспериментальным данным
> воздухопроницаемость пенобетона больше чем
обычного бетона, в 10—100 раз.
Показатели
Автоклавный пенобетон
Обычный бетон
_ ТаблицаЗО
Воздухопроницаемость бетонов
Объемный вес в кг/м2 . . 800 800 800 1000 - - -
Расход цемента в кг/м2 . . Коэффициент воздухопро- 220 270 320 270 270 320
ницаемости ХЮ-3 • • • 0,52 0,285 0,073 0,0224 0,0037 0,0032
туры ОТ
точна.
По данным А. Т. Баранова и
золобетон имеет открытые и '
размер их от 0,1 до 0,25 мм,
перечнике.
В цементно-зольном
И. Т. Кудряшов {123] приводит данные о коэффициентах
паропроницаемости пенобетона в г/м час лш рт. ст.: при объ-
емном весе 600 кг/м3 коэффициент паропроницаемости равен
0,0153, а при объемном весе 1000 кг/м3 — 0,0074.
С точки зрения теплотехники эти показатели вполне удовле-
творительны. Они примерно соответствуют показателям стыч-
ных стеновых ограждений из кирпича. Для заш“™ Р. а.
коррозии плотность ячеистых бетонов явно недощ
,i Г. А. Бужевича [124], ячеистый
н замкнутые поры, преобладающий
, однако есть поры до 2,5 лтлт е . с -
— «Я?" СКЯ
быстрое водопоглошепие ячеистых показывающие, что Bo-
В. П Куприянов [125] приводят данные^по^
допоглощеиие ячеистых бетоновt_ gn% относительнои в.таж-
объему. Сорбционное увлажнение пр
ности воздуха равно 1—4%, гигроскопичность (т. е. сорбция при
100% влажности) 2,5—6,5% по объему.
Изотерма сорбции пенобетона с объемным весом 800 кг!/^
показана на рис. 58. Ниже приводятся данные о водопоглоще-
нии газобетона [127]:
Объемный вес в кг л3 600 700 800 900 1000 Н00-1200
Водопоглощение в % по весу 60—50 53—50 50—45 45—40 40—35 30—20
По данным, сообщенным нам О. А. Бененсоном, безавто-
клавный газозолобетон объемного веса 950 кг/м3 имел водопо-
глощение 38—39% по ве-
Рис. 58. График сорбции пенобетона
(по К. Ф. Фокину [126])
су, сорбционную влаж-
ность 5% при относитель-
ной влажности воздуха
60% и 20% при 100%-ной
влажности воздуха.
Данные о водопогло-
щении ячеистых золобето-
нов содержатся в табл.
31 [124].
На водопоглощение
ячеистого бетона сущест-
венно влияет содержание
в нем золы: при увеличе-
нии 3/В от 0 до 1,5 водо-
поглощение возрастает с
49 до 69% по весу. Увели-
чение водовяжущего от-
ношения от 0,48 до 0,64 уменьшает водопоглощение с 69 до 59%.
Велика разница между скоростью водопоглощения и ско-
ростью водоотдачи ячеистых бетонов. В частности, водопогло-
шенис ячеистого золобетона за 4 часа составляет 90% от во-
допоглощения за трое суток. Водоотдача при объемном ве-
се 600 кг/м3 характеризуется стабилизацией веса образца разме-
ром 7Х7Х/ см в воздушно-сухих условиях через 40 суток при
равновесной влажности материала 6—10%. Гораздо медленнее
снижается влажность в образце 30 X 30 X 30 мм. За 100 суток
влажность при объемном весе 600 кг/м3 доходит до 26%, при
объемном весе 800 кг/м3 до 25% и при 1100 кг/м3 до 16%.
Таким образом, структура ячеистых бетонов легко проница-
ема для газов, паров и воды, причем последняя с трудом уда-
ляется (при обычных температурно-влажностных условиях).
13'
ВодопоМощен„е ячеистого задоб Та б л и ц а 3,
Объемный вес в кг[м* 31В
650 850 1100 1 1 1,5 ~ — __ 1 по объему 0,56 60 °-52 42 0.51 35 37 3 39
Эти свойства лишают ячеистые бетоны
ной защитной способности"™ отношенч>пСьОЛЬКо'нибУдь серьез-
Другой особенностью
применяются почти исключительно в огпя ’ Я Т0, что 011И
циях, условия работы которых способствую? Т,Т1,Х КОНСТРУК-
в их толще и накоплению ее при определена?играции “аги
П. А. Тестер (128) сообщает MnnLTS “iTS'7.
турно-влажностным режимом помещений и огпХ?! ера‘
струкций в опытном доме из ячеистого бетона Пои пт Кон’
ной влажности воздуха в помещении от 25 пп ы>" относитель-
совая влажность „анобетоннь.х панелей ?”а
декабрь 19о4 г. понизилась с 15,5 до 12,7%, а пеносиликатных
панелей соответственно с 26,8 до 12,9%. Средняя весовая в™ж-
ность в наружных стенах в наиболее холодные месяцы зимы
составляла от 14 до 16%. мы
Ограждс ние подчас имеет конструкцию, затрудняющую уда-
ление влаги из ячеистого бетона. Например, по данным Б. Ф. Ва-
сильева, в Магнитогорске в доме из безавтоклавного пенобетона
объемного веса /00 800 яа/ле* толщиной 22 см, заключенного
между двумя 4-сантиметровыми бетонными слоями, средняя
весовая влажность пенобетона зимой составляла с южной
стороны 24, с северной 29%. Наибольшая влажность в центре
стены была в первую зиму 50, а через два года 45%, т. е. сни-
зилась очень мало.
По нашим данным, полученным в октябре — ноябре 1957 г.
при обследовании армопенозолобетонных стеновых панелей Лу-
ганской ГРЭС, наличие плотного фактурного слоя с наружной
стороны панелей неблагоприятно отражалось на их влажност-
ном режиме, препятствуя свободному удалению влаги в направ-
лении потока тепла. Фактурный слой создавал определенный
подпор влаги. Весовая влажность пенозолобетона с внутренней
стороны панелей машинного зала находилась в пределах
5,8—17,5%, посередине сечения панели в пределах 17 40,о ю, а
у наружного фактурного слоя 18,4—43,5%.
В машинном зале, где отмечается повышенная влаж^
воздуха, внутренняя поверхность стенового ограждения _
пароизоляционное покрытие из двух слоев краски на с..
135
тона
НИИ
. Поэтому очевидно, в панелях сохраняется влага
в стр ”«те.пЬя»-монтаж..ый перпод.
Аналогичная картина накопления влаги наблюдается в Пп
кпытиях промышленных здании из армированного ячеистого б₽‘
Г По данным В. Е. Соколовича, полученным при обследовГ
кровельного покрытия Щекинской ГРЭС летом 1959 г
ять лет эксплуатации), обнаружена высокая влажност.’
тит из армопенобетона Лыткаринского завода (по ГОСТ
1781—55) В покрытии машинного зала весовая влажность пе-
нобетона под стяжкой составляла 23-27%, а у внутренней по-
верхности около 4%, в покрытии дымососной соответственно
'Т-.ио/ и 4_11%. В плитах покрытия машинного зала отмечена
сплошная коррозия арматуры глубиной до 0,35 лиг (0,7 л(Л[ По
диаметру). • »
Нам пришлось наблюдать случаи инте к ивнои коррозии ар.
матуры в покрытии цеха крупных шлакоблоков одного из мо-
сковских заводов железобетонных изделии. Покрытие цеха
плошадью около 4000 м2 было выполнено из армопенобетонных
плит производства Лыткаринского завода. Плиты были уложе-
ны по прогонам и балкам из сборного железобелоча. По нижней
поверхности плит устроено пароизоляционное покрытие краской
СЖ. сверху по цементной стяжке наклеена рулонная кровля.
Кровля'была сделана почти год спустя после укладки плит.
Все это время плиты подвергались увлажнению атмосферными
осадками. Затем по непросушенным плитам была сделана па-
роизоляция. В местах опирания на балки поверхность плит ос-
тавалась без пароизоляции. В цехе наблюдалась влажность воз-
духа, значительно превышавшая принятую при проектировании
покрытия, она доходила до 95% на уровне покрытия при темпе-
ратуре +12°.
На преобладающей части внутренней поверхности покрытия
в холодное время года наблюдалось образование конденсата.
Это было вызвано плохой работой систем отопления и вентиля-
ции цеха.
По прошествии двух лет эксплуатации здания в отдельных
местах покрытия начал отпадать защитный слой пенобетона, в
других — он отпадал при простукивании плит. В местах наибо-
лее сильных внешних повреждений, а также выборочно по всему
цеху было снято и исследовано 32 плиты. Была отмечена высо-
кая влажность пенобетона, достигавшая в отдельных плитах
30 о, низкое качество пароизоляции с нарушением сплошности
пленки в местах пор на поверхности пенобетона. Арматурные
каркасы из проволоки диаметром 5—6,5 мм покрыты ржавчиной
на 60—95% поверхности рабочих стержней. Глубина коррозион-
ных поражений различна: от долей миллиметра до сквозных.
Последнее было отмечено в 4 плитах из 32. Коррозия имеет
резко выраженный язвенный характер.
Столь интенсивная коррозия арматуры явилась результатом
136
продолжительного увлажнения пенобетонных плит пп
транспортирования, монтажа и эксплуатации ™ время ”х
возка и хранение плит на открытом вХх> дпитеп^™”- Пе₽е‘
ние покрытия без кровельного коврапривЛо "к
влаги в пенобетоне а нанесение пароизоляционного ЛоТпТне
просушенному пенобетону способствовало сохранениюэтого за
паса влаги. Образование конденсата на поверхности покрытия
в холодное время года способствовало дополнительному ув^ж
Приведенные примеры достаточно убедительно показывают
что в ограждающих конструкциях из ячеистого бетона втага
может задерживаться весьма длительное время или даже' на-
капливаться и вызывать интенсивную коррозию арматуры.
Одинаковые по структуре ячеистые бетоны разных видов
весьма значительно различаются по своей химической природе,
которая определяется режимом твердения, составом вяжущих и
заполнителей, а также воздействием окружающей среды.
При рассмотрении влияния вяжущих и добавок на коррозию
арматуры было установлено, что ячеистые бетоны на золах пы-
левидного сжигания углей и сланцев в известной степени агрес-
сивны по отношению к арматуре. Ячеистые бетоны на известко-
вом вяжущем, как будет показано ниже, по своему действию на
арматуру почти не отличаются от бетонов на портландцементе.
Автоклавная обработка ячеистых бетонов лишает их очень
важного для защиты арматуры качества — высокой щелочности,
так как при высокой температуре свободная гидроокись кальция
связывается в гидросиликаты и гидроалюминаты. В автоклав-
ных ячеистых бетонах арматура начинает корродировать сразу
после автоклавной обработки.
В безавтоклавных ячеистых бетонах такого явления не на-
блюдается. Непосредственно после тепловой обработки и в по-
следующий период времени, несмотря на высокую влажное^
изделий, арматура не корродирует (если в бетоне; нет ^Лав-
ных составляющих). Объясняется это тем, чт Р незна-
ком твердении гидроокись кальция связывается лишь в незна
чительной степени и в бетоне сохраняется
смотря на это, нельзя рассчитывать «а длител у ° вРТ0М чт0
арматуры в безавтоклавных ячеистых очень интенсивно
благодаря пористой структуре эти безавтоклавный
карбонизируются. По данным О_ А^енсона^ аль.
газозолобетон объемного веса 950 кг/м имевш (тот
ио показатель концентрации водород - Jippj = gi2), в ес-
же состав после автоклавной озра небом) карбонизировался
тественных условиях (под откры (и н за 2 года
за 6 месяцев на глубину - > гязозолобетона оказался
„а 25 «. pH карбоиизпроваа юго газозоаоое
равным 9.05, т. е. X" существовав»» арматуры в
Рассмотрим сначала условия сущ
ячеистых бетонах без вредных составляющих, т. е. в пено (газо)-
бетоне и пено (газо)силикате. Нами проводилось сравнительное
изучение коррозии арматуры в плотных и ячеистых бетонах
автоклавного твердения [17].
Влияние вида бетона изучалось на цилиндрических образ-
цах с толщиной защитного слоя 2 см. Образцы готовили из
обычного тяжелого бетона, автоклавного песчаного бетона, а
также из автоклавного пенобетона и пеносиликата. Составы бе-
тонов приведены в табл. 32.
Таблица 32
Виды и составы испытанных бетонов
Вид бетона Расход в кг на 1 м3 бетона Водовя- жущее отношение
портланд- цемента извести- пушонки песка песка молотого щебня
Бетон обыкновенный ав- токлавный 275 1 1030 1 — -. 835 0,73
То же, нормального твердения 275 — 1030 — 835 0,73
Бетон песчаный авто- клавный 260 — — 970 570 - -
То же 280 — 1520 — — —
Пенобетон автоклавный у = 600 кг/м3 . . . 285 — — 285 0,4
у= 800 . ... 285 — — — 455 —— 0,38
у = Ю00 , ... 270 —— — 630 — 0,36
Пеносиликат у == 800 кг/м3 —1 185 — 555 — 0,4
Результаты оценки состояния арматуры после нахождения
образцов в камере с температурой воздуха 4 30° и относитель-
ной влажностью 80% (основной режим) при повышенном со-
держании углекислоты и кислорода приведены в табл. 33.
Согласно полученным данным наилучшая сохранность ар-
матуры в указанные сроки испытания наблюдается в обычном
и песчаном автоклавных бетонах без молотого песка, несмотря
на карбонизацию защитного слоя к концу испытания.
Автоклавный песчаный бетон с молотым песком показал
пониженные защитные свойства, и арматура в нем имела кор-
розийные поражения в виде мелких пятен легкой ржавчины
сразу после запаривания. К 6 месяцам ржавчина занимает до
35% поверхности арматуры.
Из ячеистых материалов относительно лучшими защитны-
ми свойствами отличается пенобетон, в котором к 6 месяцам
коррозия занимает 25% поверхности арматуры. После запари-
вания коррозия в пеносиликате распространяется по поверх-
ности арматуры примерно вдвое быстрее, чем в пенобетоне.
Совершенно аналогичное явление наблюдается в автоклав-
ных песчаных бетонах, на примере которых видно также от-
138
Таблица 33
Влияние вида бетона на коррозию арматуры
Вид бетона Результаты осмотра образцов по истечении
1 месяца 3 месяцев 6 месяцев
глубина карбониза- ции бетона в мм степень сохран- ности арматуры в баллах глубина карбони- зации бетона в мм степень сохран- ности в баллах глубина карбони- зации бетона в мм степень сохран- ности арматуры в балдах
Бетон обыкно- венный авто- клавный .... 10 6 10 19,5 10
Бетон песчаный автоклавный с молотым пес- ком 3 8,8 5 8,3 6 6,5
То же, без моло- того песка . 5 9,8 9,5 9,8 20 9,7
Пенобетон у — = 800 кг/м3 . . — 9,9 ——. 8,3 7,5
Пеносиликат у= = 800 кг/м3 . . . — 7,5 — 6 — 5,3
рицательпое влияние на состояние арматуры молотого песка.
Обусловлено это, очевидно, связыванием гидрата окиси кальция
при автоклавной обработке: чем больше активная поверхность
кремнезема, тем более полно проходит связывание и соответст-
венно понижается щелочность бетона.
Влияние плотности, толщины и проницаемости защитного
слоя изучалось на нескольких сериях образцов, изготовленных
из различных бетонов. Испытания проводились при одном ре-
жиме (температура воздуха +30°, влажность 80%, газовая сре-
да с повышенным содержанием кислорода и углекислоты).
В первой серии испытывали образцы тяжелого бетона нор-
мального хранения и автоклавного с расходом цемента 275 кг/м3,
а также пенобетона объемного веса 800 кг/.м3 с таким же при-
мерно расходом цемента. Характеристики составов приведены
в табл. 32. При изготовлении образцов арматура располагалась
вертикально и горизонтально. Толщина защитного слоя была
равна 1; 2 и 3 см.
В табл. 34 приведены результаты испытаний, из которых
следует, что в обычном бетоне нормального хранения за полго-
да не выявилось признаков коррозии арматуры даже при ми-
нимальной толщине защитного слоя (1 см)\ в бетоне того же
состава, но прошедшем автоклавную обработку, незначитель-
ная коррозия арматуры обнаружена только после 6 месяцев
при толщине защитного слоя 1 см, причем в большем разме-
ре у стержней, расположенных горизонтально. В пенобетоне
степень коррозии зависела не столько от толщины защитного
139
Таблииа Зд
Влияние на коррозию арматуры толщины защитного слоя бетона
и положения арматуры при бетонировании
Вид бетона Тол шина защитного слоя бетона в см Степень сохранности арматуры в балО^ при положении арматуры
вертикальном горизонтально ' по истечении ’
сразу по из- готовлении -1 спустя 1 1 месяц спустя | 6 месяцев 1 месяца | 6 Месяцев~
Бетон обыкновен- ный автоклав- 1 2 10 10 10 10 9,9 10 10 10 8.3 10
нын 3 10 10 9,8 10 10
Пенобетон у = 1 9,5 9 4 2,5 1
= 800 кг/мл . . 2 3 10 9,5 9,2 4,7 2,5 9,8 9,5 2,5 4,5
Бетон обыкновен- 1 • 10 10 10 10
ный нормаль- 2 — 10 10 10 10
ного твердения 3 10 10 10 10
слоя, сколько от положения арматурных стержней во время бе-
тонирования. Как правило, горизонтальные стержни корроди-
ровали сильнее, чем вертикальные, причем развитие коррозии
на первых начиналось с их нижней части. Объясняется это обра-
зованием пустот под арматурой при осадке бетонной смеси в про-
цессе ее схватывания. Именно в нижней части образцов скорее
всего будут встречаться участки поверхности арматуры, лишен-
ные защитной пленки цементного теста и создадутся условия
для возникновения коррозийных микропар вследствие диффе-
ренциальной аэрации поверхности арматуры.
Для исключения влияния указанных, а также других слу-
чайных факторов в основных сериях испытаний было принято
вертикальное расположение арматуры.
Вторая серия образцов была изготовлена из пенобетона (со-
став см. в табл. 32) различного объемного веса (600, 800 и
1000 кг/м?) с защитным слоехМ 2 см при горизонтальном распо-
ложении арматуры.
В табл. 35 приведены значения коэффициентов паропрони-
цаемости этих бетонов и глубина карбонизации их за 1 месяц.
Данные о результатах испытания образцов при основном
режиме приведены на рис. 59.
Степень сохранности арматуры в пеносиликате, как показы-
вают результаты наших испытаний, не зависит от его объемного
веса.
Из данных рис. 59 и табл. 35 следует, что с увеличением
объемного веса пенобетона коэффициент паропроницаемости его
несколько уменьшается, а степень развития коррозии возра-
стает.
140
Этот на первый взгляп «
тем. что увеличение объемнпгпРаДОКСальный Факт
стиралось повышением „ ° сса и плотности J °б?ясняется
связывал »засс“™ вро“ "««•
тате снизилась величина пНВНОИ обработки R J10
ve.nnnua г-,,---- [ апмяР^,В водных пленках и В резУль-
повышени^плотЬ
условия сохранности
ности
бетона.
арматуры, несмотря' на
- перед испытанием
-через 3 мео
— через
— через
10
1 нес
6 нес
Рис. 59. Влияние объемного веса ячеистых материалов на сохран-
ность арматуры г
Это подтверждается данными о величине pH материала и
г ij 5иие его кароонизации за 1 месяц, приведенными в табл. 35.
Таблица 35
Характеристика пенобетона
Объемный пес в кг м1 Коэффициент паропроницаемости pH Глубина карбонизации в мм за 1 месяц
___ • 10~2
600 2,04 9,5-10 10-12
800 1,84 9—9,5
1000 1,4 8,5-9 5
Глубина карбонизации, пропорциональная паропроницаемо-
сти материала, характеризует плотность пенобетона. На разви-
тие же коррозии влияет главным образом щелочность среды,
141
зависящая от полноты связывания извести цементного клинке-
ра молотым песком.
Имеет значение, очевидно, также плотность перегородок
между ячейками, так как расход вяжущего на единицу объема
материала перегородок тем больше, чем меньше объемный вес
ячеистого бетона. Это подтверждают данные И. Т. Кудряшова*
приведенные в табл. 36.
Таблица 36
Расход вяжущего на 1 я3 плотного вещества в ячеистых материалах
Материал Расход вяжущего в кг на 1 м* плотного вещества при объемном весе пенобетона в кем*
600 800 1000
Пенобетон 1180 953 760
Пеносиликат . 610 513 428
Результаты определения влияния влажности воздушной сре-
ды на развитие коррозии арматуры в данных материалах при-
водились выше (см. § 4). Из них следует, что в ячеистых бето-
нах коррозия получает максимальное развитие при относитель-
ной влажности воздуха 96%, меньшее при 80% и минимальное
при 60%. Это объясняется, по-видимому, особенностями струк-
туры ячеистых материалов, в которых капиллярная вода, благо-
даря более крупной пористости, появляется при более высокой
влажности воздуха, чем в обычном бетоне, не препятствуя в то
же время доступу кислорода к поверхности арматуры. В связи
с этим для армированных конструкций из ячеистых бетонов осо-
бенно опасно длительное увлажнение.
Очень существенным выводом из данной работы явилось то,
что в связи с большой пористостью и проницаемостью ячеистых
бетонов увеличение толщины защитного слоя у арматуры, рас-
хода вяжущего и объемного веса не приводит к сколько-нибудь
значительному повышению защитных свойств этих материа-
лов.
В другой серии испытаний ячеистых бетонов выяснялось
влияние на развитие коррозии арматуры вида вяжущего, расхо-
да вяжущего, объемного веса, введения добавки замедлителя
коррозии — нитрита натрия. Испытание производилось в тер-
могигростатической камере при температуре 30° и относитель-
ной влажности воздуха 80%.
Результаты испытания приведены в табл. 37 и 38. Анализи-
руя цифры, можно сделать следующие заключения.
По средним показателям за шесть месяцев скорость корро-
зии арматуры в пеносиликате в 2,5 раза меньше, чем в пено-
142
Таблица 37
Результаты испытания защитных свойств автоклавного пенобетона
при относительной влажности воздуха 80%
Характеристика материала Срок испыта- ния в ме- сяцах Пло- щадь корро- зии в % Наибольшая глубина кор- розии в % Потеря веса в е Скорость кор- розии в час Интенсивность коррозии У В1М2час
объемный вес в л'г/л? расход- вяжуще- ГО В AS/AC3 коэффици- ент возду- хопрони- цаемости •ИР
800 220 0,52 0 7 39 0,065
1 65 75 0,067 —
6 87 70 0,098 0,0114 0,013
800 270 0,295 0 35 -- — -
1 55 62 0,028 —— - —
6 67 ПО 0,115 0,013 0,02
800 320 0,0732 0 4 65 0,063 1 -
1 20 65 0,034 —
6 50 44 0,054 0,0065 0,013
1000 270 0,0224 0 4 30 0,06 в ——
1 88 106 0,075 —- —-
6 80 56 0,075 0,0087 0,011
800* 270 — 6 0 0 —- —
Среднее за 6 месяцев 71 70 0,086 0,0099 0,014
♦ С добавкой 2% нитрита натрия
бетоне, а интенсивность (за счет значительно меньшей площа-
ди коррозии) в 6 раз больше.
Четкой зависимости показателей коррозии от расхода вяжу-
щего, так же как и объемного веса, не наблюдается. В пено-
бетоне увеличение расхода цемента приводит к некоторому со-
кращению площади и глубины коррозии. При добавке замед-
лителя коррозии — нитрита натрия в количестве 2% отвеса вяжу-
щего в течение шести месяцев испытания коррозии арматуры не
обнаружено.
Несмотря на некоторую нечеткость цифровых данных по по-
тере веса и глубине коррозии в разные сроки (что можно объ-
яснить неоднородностью материала и недостаточным числом
образцов-близнецов), очевидно, что процесс коррозии арма
туры в данных ячеистых бетонах в некоторых случаях со' ВРД
мелем замедляется. Этот вывод совпадает с г0Л
следований, проведенных И. Я- Ривлин [18] и В. К. аю [ •
Весьма различная воздухопроницаемость пене ет
разцов (табл. 37) не оказывает заметного влияния
тел и коррозии. На основании этого можно сделать
143
Таблица 33
Результаты испытания защитных свойств автоклавного пеносиликата
при относительной влажности воздуха 80%
Характеристика материалов Срок нс- Площадь Наиболь- шая глу- бина кор- розии в мк Потеря Скорость коррозии в г м2 час Интенсив- ность кор- розни в е и'час
объемный вес I расход ' вяжущего 11Ы 1 <1НИЯ в месяцах коррозии В % веса в г
в кг м* в кг л’
0 0 - -» WII 1
800 150 1 5 62 0,029 —
6 5 -— — — — _
0 2 52 0,056 - ~ — . _
800 175 1 15 36 0,04 — » 1 —
6 17 64 0,036 0,0042 0,025
0 0 -— — — —
800 200 1 5 50 0,02 — * -
6 2 100 0,034 0,004 0,2
0 1 16 0,048 —
1000 150 1 20 52 0,04 — ——
6 20 26 0,034 0,004 0,02
800* 175 6 0 — — —
Среднее за 6 месяцев 11 83 0,035 0,0041 0,082
* С добавкой 2 % нитрита натрия
в ячеистых материалах скорость диффузии кислорода не лими-
тирует коррозийный процесс.
По-видимому, понижение щелочности бетона в результате
автоклавной обработки делает расход вяжущего второстепен-
ным фактором, т. е. даже при наибольшем расходе степень ще-
лочности слишком мала для пассивации поверхности арматуры,
так же как мала плотность. Ни та, ни другая не лимитируют
процесс коррозии.
Наши данные по коррозии арматуры в пенобетоне естествен-
ного твердения показывают, что до 1 месяца, пока бетон имеет
высокую щелочность, коррозия арматуры не возникает, несмо-
тря на пористость бетона. После 6 месяцев, когда вследствие
глубокой карбонизации щелочность резко упала, коррозия до-
стигает примерно того же уровня, что и в автоклавном пенобе-
тоне.
Для уточнения полученных нами ранее данных [17] о влия-
нии относительной влажности воздуха на развитие коррозии
арматуры в ячеистых бетонах была изготовлена серия образ-
цов объемного веса 800 ке/л? с расходом цемента в пенобетоне
270 кг!м? и извести в пеносиликате 175 /сг/ж3. Результаты ше-
стимесячных испытаний (см. табл. 4 и 5) свидетельствуют о
том, что при изменении относительной влажности воздуха от
144
40 ДО 80% скорость коррозии апма
вается примерно в 3 раза, а в пенпЛУРЫ в пен°бетонй
кость коррозии практически не п™ ЛИКате в 2 раза V еличи’
Резко усиливается коррозия"°^’Шается- Р ’ Интенс«*-
воздуха. близкой к насыщению (95%^Н°СИТельной влажна
коррозии возрастает „ 3 “ ТрХ^'”06™"' «S
влажности, а в пеносиликате coofSr 'Р°сти ПР« М ной
этом скорость и интенсивность ko?SГ"0 в 5 раз. При
чем в пенобетоне. Ррозии в пеносиликате ниже
Таким образом, подтвердились получение
ные о резком усилении процесса коппДм„ ами Ранее Дан-
армированных ячеистых бетонов в воз™,Л -При нахо»Дении
влажности. воздушной среде высокой
Результаты испытания в течение 1 гол г
бетонов с арматурой при периодическом увл°ажн₽«„“ Ячеистых
водой и воздушной сушке (на балансирной yC*=rfПреСН0Й
денные в табл. 39, показывают, что эти vtnnnuo о приве’
же опасными для арматуры в пеносиликате каТи^™™'
влажность воздуха: интенсивность коррозии за 6 месяцев Хи
в 3 раза выше, чем при воздушно-влажном режиме
Для арматуры в пенобетоне более опасными оказались ус-
ловия воздушно-влажные. По-видимому, вследствие более пооч
кого удерживания пленочной воды материалами на цементном
вяжущем, чем на известково-песчаном (о чем свидетельствуют
данные И. >1. Ривлин), в первых диффузия кислорода к поверх-
ности металла тормозится при насыщении пор водой.
В той же таблице имеются данные о замедляющем действии
добавки нитрита натрия. Оно оказалось в данных условиях
меньшим, чем в воздушно-влажных. В пенобетоне нитрит на-
трия вызвал увеличение интенсивности коррозии за счет кон-
центрации ее на меньшей площади. Это обстоятельство еще раз
свидетельствует об опасности использования нитрита натрия
для замедления коррозии арматуры путем введения его в бетон.
Исследования коррозии арматуры в ячеистых автоклавных
материалах на песке позволяют сделать следующие выводы.
Автоклавная обработка ячеистых бетонов с молотым песком
лишает бетон основного защитного свойства — высокой щелоч-
ности. Вследствие большой пористости ячеистых бетонов их про-
ницаемость, которая зависит от расхода вяжущего и объемного
веса бетона, находится выше тех значений, при которых она
может влиять на скорость коррозии. Поэтому при
них внешних условиях коррозия арматуры в яченсть* pP3K0
развивается практически вне зависимости от их с „ дна.
усиливает коррозию высокая влажность воздуш Л н0’пен0.
логично действует периодическое увлажненн » ом бетонс
силиката. Процесс коррозии арматуры пязования трещин
постепенно замедляется, по-видимому» Д Р
в защитном слое.
145
10—2871
Таблица 39
Результаты испытания на коррозию арматуры в автоклавных бетонах
в условиях периодического увлажнения (на балансирной установке)
Вид матери- ала Характеристика бетона Срок испы- тания в ме- сяцах Площадь кор- розии в % Глубина кор розни в мм Потеря веса в г Скорость коррозии в г)м* час Интенсив- - кость корро- зии в гм2 час
Пенобетон Расход цемента 270 кг/м3 6 40 156 0,017 0,002 0,005
у = 800 кг/м3 12 100 182 0,1145 0,0067 0,0067
9 То же, с добавкой 6 10 91 0,0487 0,0056 0,055
нитрита натрия 12 25 119 0,1197 0,007 0,0028
Пеносили- кат Расход извести 175 кг/м3 6 35 184 0,2274 0,0264 0,075
у = 800 кг/м3 12 96 202 0,2525 0,0147 0,0153
То же • То же, с добавкой 6 15 56 0,0607 0,007 0,047
нитрита натрия 12 80 88 0,0867 0,005 0,0062
Силикатный Цемент—6%; 6 100 143 0,2321 0,027 0,027
бетон известь — 6%; 12 100 170 0,2863 0,0166 0,0166
То же песок молотый— 33%; песок речной— 55 % То же, с добав- 6 15 43 0,007 0.008 0,053
кой нитрита 12 100 103 0,1199 0,007 0,007
натрия
Замедлитель коррозии — нитрит натрия, вводимый в бетон-
ную смесь в количестве 2% ог веса вяжущего, при хранении
образцов в воздушной среде с относительной влажностью до
80% обеспечивает полную защиту арматуры, но при периоди-
ческом увлажнении не защищает от коррозии.
В другой нашей работе, проведенной совместно с А. Т. Бара-
новым и Л. М. Розенфельдом при участии В. Г. Батракова, изу-
чались вопросы коррозии и защиты арматуры в конструкциях
из пенобетонов на основе золы [129], поскольку при эксплуата-
ции таких конструкций наблюдается интенсивная коррозия ар-
матуры.
Образцы пенозолобетона готовили на смеси молотой и не-
молотой золы ТЭЦ. В качестве вяжущих применяли: портланд-
цемент марки 400 Воскресенского завода, известь и гипсовый
камень. Образцы-призмы 5X5X15 см с помещенным внутрь
стержнем запаривали в автоклаве при режиме: 5+4 часа + есте-
ственный спуск.
146
Часть образцов была освидетечьстп™
но после запаривания, причем бк>п! ана неп°средствРН
стержнях коррозия появляется сразу пор °ТМечено- что на
ботки. ра3у п°сле автоклавной обра.
После 3 и 12-месячного хранения пКп
пературой 30° и относительной влажностРЛ>Ц°В В камере с тем-
зафиксировано развитие коррозии аомат nl ДуХа 80% бь'ло
3 месяцам коррозии было подвержено 95-стержне''- К
причем глубина отдельных язв достигала 185_9чл П°ВерЛности-
ду несколько возросла потеря веса nnU,..„ и мк- к 1 го-
™ замедлилась. Четкого е’,’ с°с“с““ “РР™Ч”’"га‘'-
развитие коррозии арматуры выявить не удалось рбетона ,,а
одно: состав пенозолобетона не является оснпвнм ’ Несомненно
ющим фактором коррозийного процесса М контролнРУ-
Вид примененной золы также не оказал заметного влияния
на ход процесса коррозии арматуры, несмотря на различное со
держание серы в золе. Влияние вида пенообразователя также
не выявилось сколько-нибудь заметным образом. Абсолютные
показатели коррозии в пенозолобетоне получились очень высо-
кими. Глубина коррозии на 1 год достигала 440 мк. По-видимо-
му, решающее значение имеет высокая водоудерживающая спо-
собность зол, заставляющая вводить в замес значительно боль-
ше воды, чем требуется для пенобетона примерно такого же
объемного веса, и увеличивающая его сорбционную влаж-
ность.
В опытах выявилось резкое увеличение скорости коррозии
арматуры в пенозолобетоне (см. § 4) при высокой относитель-
ной влажности воздуха (95%). Она оказалась примерно в 10
раз большей, чем при влажности 80%. Было установлено также,
что даже при низкой относительной влажности воздуха (50%)
коррозия арматуры в пенозолобетоне не прекращается, хотя
и очень замедляется. *
Автоклавная обработка существенно понижает защитные
свойства пенозолобетона, что видно хотя бы из результатов из
мерения величины водородного показателя (pH) водных вь
жек из порошка пенозолобетона. Снижение р с ‘ а.
личину порядка 1—2 единиц, свободная окись к
" о7рйц™ьное влияние автоклавной обработки
ется при сравнении приведенных выше д • образцах
результатами испытания на коррозж обоазцах непосредст-
безавтоклавного пенозолобетона. В э коррозии. В
пенно после изготовления совеРшеннО 10ВНЯХ, в каких храни-
дальнейшем при хранении в тех же } \ DD03Hn наблюдалась
лись образцы автоклавного твердею ' объяснить только
в значительно меньшей степени, чт пенозоло-
большей щелочностью i._
бетон быстро карбонизируется, и
«I ------ -------------------
пенобетона этого вида. Однако пенозоло-
как только процесс карбони-
147
10*
Таблица 49
Результаты испытаний на коррозию арматуры в пенозолобетоне
Вид обработки бетона Электропотен- циал в мв на 12-е сутки Состояние арматуры после 6 месяцев хранения ""
наиболь- шая глу- бина кор- розии в мк площадь коррозии з % потеря веса в г скорость коррозии в гм2 час интенсив- ность кор- розии В е м2 час
Пропаривание Пропаривания и кар- 659 9 20 — —
бонизация . • • * 672 52 85 0,0088 0,0001 0,0001
Запаривание . Запаривание и кар- 632 20 25 0,0171 0,0019 0,0075
бонизация . • • • 662 34 91,6 0,0196 0,0021 0,0024
зации достигнет поверхности арматуры, коррозия будет идти
не менее интенсивно, чем в автоклавном пенобетоне.
В табл. 40 приведены результаты испытания защитных
свойств пенозолобетона состава 1 : 2 на белгородском цементе
марки 400 и золе ТЭЦ № 11; расход цемента 250 кг/л«3, В/Д=
=0,6, объемный вес 800 кг/м3. Спустя 6 месяцев хранения образ-
цов в камере с температурой 30° и относительной влажностью
80% арматура корродировала независимо от режима твердения
бетона. Образцы, не подвергавшиеся предварительной карбо-
низации, в процессе испытания полностью карбонизировались.
По-видимому, в результате естественной карбонизации свой-
ства неавтоклавного пенозолобетона практически сравнялись
со свойствами автоклавного и искусственно карбонизированно-
го пенозолобетона. Это положение подтверждается результата*
ми измерения потенциалов арматуры, которые во всех случаях
оказались высокими. В предварительно карбонизированных об-
разцах они выше, чем в некарбонизированных.
Особенности ячеистых бетонов таковы, что практически во
всех случаях требуется активная защита арматуры в них. Дело
в том, что эти бетоны применяются почти исключительно в
ограждающих конструкциях, где даже при нормальном влажно-
стном режиме помещений возможно накопление влаги вслед-
ствие ее конденсации в порах при миграции пара под действи-
ем градиента температуры в ограждении.
§ 16. ЗАЩИТА АРМАТУРЫ В ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНАХ
Рассмотренные выше особенности структуры и химизма яче-
истых бетонов, а также случаи серьезных повреждений арми-
рованных конструкций из этих бетонов в результате развития
коррозии арматуры убедительно доказывают необходимость
специальных мероприятий по ее защите. Эти мероприятия мо
148
гут осуществляться ПО двум ОСНОВНЫМ Hann,»
защита ячеистого бетона от увлажнения к Иям’ Первое -
на поверхность арматуры защитных покоыти?Р°е ~ НаН(*енне
ванием конструкций. покрытии перед бетониро-
Выше было показано, что в настоящее впрмо
ми приемами невозможно добиться сушегтХНОлогически-
защитных свойств ячеистых бетонов по отнлшр Н°Г° улУчшения
Не имеют решающего значения ни вид и ко™ И*° К аРМатУРе.
(цемента или извести), ни объемный вес 6™^™° вяжУЩего
твердения. Т0На> ни режим
Изучение действия добавок — замедпитеп₽й
истых бетонах было проведено нами в течёни₽ Кн°ррозии в Яче*
в Центральной лаборатории коррозии НИИ бе™^^,0ЛЬКИх лет
тона АСиА СССР1. бетона и «елезобе-
Выше, в § 8, приводились частично данные испытаний обваз
цов ячеистых бетонов, в состав которых с целью предохранения
от коррозии арматуры вводили нитрит натрия, который в поел
шествующих испытаниях показал себя наилучшим замедлите-
лем коррозии в бетоне. Эти данные показали зависимость
действия указанной добавки от условий хранения образцов
В частности, при периодическом увлажнении образцов нитрит
натрия в сос.аве бетона не оказал достаточного защитного
действия.
В табл. 41 приводятся результаты годичных испытаний об-
разцов из пеносиликата с арматурой. Состав пеносиликата
1 :3,2, расход извести 180 кг/м3, В/В=0,43, объемный вес
800 кг/м3.
Аналогичным испытаниям подвергались образцы автоклав-
ного пенобетона.
Методика изготовления образцов описана в предыдущем па-
раграфе. Нитрит натрия вводили с водой затворения. Данные
испытания показывают, что в автоклавном пенобетоне с рас-
ходом цемента 300 кг/м3 в условиях сухого помещения, а также
в камере с относительной влажностью 60% и температурой 30
в течение года коррозии арматуры не наблюдается как в бето-
не с добавкой, так и без добавки нитрита «атрия в автоклав*
ном же пеносиликате с расходом извести 180 кг/.и арма ур
корродирует даже в сухом помещении. „оп,ипй иПЯжно-
ПРИ ........... образно. а
ZXi'X- «орроз» арма-
У₽До6авка нитрата натрия пРе'“ра"””те°Тв ”Е"х мак-
туру как в пенобетоне, так и в пенос впажн0Го цеха,
ной камеры и не предохраняет в услов ‘ - коррозии было
Защитное действие различных замедлителей корр
В работе принимала участие инж. Н. А. Шашкина
149
Таблица 41
Результаты испытаний на коррозию арматуры в автоклавном пеносиликате
Добавка Режим хранения Глубина коррозии в мк Площадь коррозии в % Потеря веса в г Скорость кор- розии в г м* час Интенсив- ность кор- розии в гм.1 час
Без добавки
То же
Нитрит нат-
рия 2 % от
веса изве-
сти
То же
Относительная влаж-
ность 95 % и тем-
пература 30э
Комнатные условия
Производственное по-
мещение с высо-
кой влажностью воз-
духа
Относительная влаж-
ность 95 % и тем-
пература 30э
Комнатные условия
Производственное по-
мещение с высокой
влажностью воздуха
469
128
305
0
0
495
100 0,175 0,0096 0,0096
33 0,0351 0,0019 0,0058
100 0,266 0,0146 0,0146
0 — —
0
100 0,2891 0,0159 0,0159
проверено нами при изучении вопросов коррозии и защиты ар-
матуры в ячеистых золобетонах. Опробовали добавки некото-
рых замедлителей коррозии, которые вводили в бетон, а также
покрытия арматуры цементно-казеиновой суспензией с этими
ингибиторами.
Испытание образцов, приготовленных из пенозолобетона .с
добавкой нитрита натрия в количестве 2% от веса цемента (со-
став в %: цемент — 20, молотая зола — 42, немолотая зола —
38, объемный вес 800 кг)л?), в камере с температурой 30° и от-
носительной влажностью 80% (табл. 42) показало, что указан-
ная добавка не только не затормозила коррозионный процесс,
но даже несколько ускорила развитие коррозии, особенно в
глубину. Это подтверждает известное положение о том, что
если замедлитель коррозии анодного типа введен в количестве,
недостаточном для полного торможения коррозии, то она стано-
вится более интенсивной.
Защитное покрытие арматуры цементно-казеиновой суспен-
зией с нитритом натрия в этих условиях себя полностью оправ-
дало— признаков коррозии не наблюдалось за все 12 месяцев
испытания. Такое покрытие может быть рекомендовано для за-
щиты арматуры в пенозолобетоне при повышенной влажности
воздушной среды. Однако вопрос о применении армированных
конструкций из ячеистых бетонов в среде повышенной агрес-
сивности еще нельзя считать окончательно решенным.
150
, Т а б л и ц а 49
Влияние добавки нитрита натрия и защитного помпы™
арматуры в автоклавном пенозолпщ.™ ™Я на К0РР°’ию
Способ зашиты арматуры в образцах Срок испыта- ния в месяцах Глубина коррозии в мк Площадь коррозии в % Потеря веса в г Скорость коррозии в г м2 час Интенсив- ность кор- розии в г л3 час
Контрольные, без за- щитных мероприятии 0 3 13 84 9 98 0,013 0,185 0,0406 0,0447 0,0355
12 108 100 0,647 0,0355
Добавка нитрита натрия 0 21 3 0,0161
в бетон (2%) 3 1 о 264 100 0,189 0,0415 0,0415
Цементно-казеиновое 12 322 100 0,718 0,0394 О’, 0394
покрытие с нитритом натрия 12 0 0 0 —
зарубежной ]—
ячеистых бетонов защищают путем навесе-
практике арматуру конструк-
Известно, что в
ций из автоклавных
ния на поверхность сеток и каркасов защитных покрытий. Так,
на заводах фирм «Итонг» и «Сипорекс» (Швеция) применяется
защитное покрытие типа цементно-казеиновой суспензии. Про-
цесс нанесения покрытия механизирован. Пакет плоских арма-
турных сеток, подвешенных к траверсе, при помощи тельфер:
погружают в ванну с суспензией, затем вынимают, встряхива-
ют вибратором, укрепленным на траверсе, и транспортируют к
месту сушки. Для сушки пакеты вешают на крючки сушильных
устройств. Во время транспортирования арматурных сеток
суспензию в ванне перемешивают механической самоходной
мешалкой, перемещающейся вдоль ванны. Для изделий из га-
зобетона арматурные сетки покрывают одним слоем суспензии,
из газосиликата — двумя.
В Польше для защиты арматурных изделии из
ячеистых бетонов применяют два вида покрытии [М J. р
вый состав входит 100 вес. ч. цемента и 38—40 вес. ч. в ,
второй— 100 вес. ч. цемента, 5 вес. ч. казеина и
Некоторые указания о составах защитных
арматуры железобетонных конструкции встР^а содержат
СТР4ИНОЙ литературе [132, 133. 134] Все
Цемент и органическое клеящее вещество, к р
необходимую прочность покрытия при высыха - одолжн.
В канадском патенте [133] r^PKH^
тельность сушки покрытия должна быть р ния цемента,
бы оно успело высохнуть до наступления и твердение
При этом условии будут обеспечены схв< клеящее вещество
покрытия совместно с бетоном. Органическ^ достаточную
замедляет схватывание цемента и о
прочность покрытия, необходимую для сохранности полученной
пленки при транспортировании и укладке в форму арматурно-
го каркаса, а также в процессе бетонирования.
Значительный интерес представило изучение электрического
потенциала стали в ячеистых бетонах, в том числе с добавк.
ми замедлителей коррозии и защитными покрытиями арматуры
Образцы для испытаний на коррозию и для измерения по-
тенциалов готовились размером 5X5X15 см с шлифованным
арматурным стержнем из Ст. 5 диаметром 8 и длиной 80 мм.
Образцы подверглись нормальному твердению, пропариванию
и автоклавной обработке, а также карбонизации.
Потенциал арматуры измеряли при помощи потенциометра
П-4 и насыщенного каломельного электрода. Для создания из-
мерительной цепи образцы помещали в ванну с водой. Испы-
тание образцов на коррозию арматуры производилось в термо-
гигростатической камере при температуре 30° и относительной
влажности 80%.
Табл. 43 иллюстрирует влияние, оказываемое на состояние
арматуры защитными покрытиями из цементно-казеиновой су-
спензии с добавкой замедлителей коррозии. Арматурные стерж-
ни, защищенные покрытиями, оказались нетронутыми коррозией
через шесть месяцев хранения образцов пенозолобетона в тех же
условиях, в которых незащищенные стержни прокорродировали.
Таблица 43
Результаты испытаний защитных цементно-казеиновых покрытий
арматуры в пенозолобетоне
Вид обработки бетона Добавка замедлителя в состав покрытия в % от веса цемента Потенциал ар- матуры в мв через 12 суток испытания Состояние арматурных стержней через А мес. хранения
Запаривание Запаривание и кар- бонизация Запаривание Запаривание и кар- бонизация Запаривание Запаривание и кар- бонизация Без покрытия Хромат бария—20 То же Нитрит натрия—20 То же Бензоаг натрия— 20 То же 632 342 328 319 326 249 Все стержни ржавые Чистые 9 Один стержень с тон- кой пленкой ржав- чины около торца. Остальные стер- жни чистые Чистые
Электрический потенциал защищенных стержней значитель-
но более положителен, чем незащищенных, причем карбонизация
пенобетона не влияет на величину потенциала арматуры под по-
крытием, т. е. не изменяет защитных свойств покрытия.
152
< :уш • шной разницы в защитных свойствах покрытий с
различными замедлителями коррозии не ощущается Р
Таким образом, было установлено, что хорошую хотя и и₽
абсолютно надежную, защиту арматуры в ячеистых бетонах
можно получить путем использования защитных покрытий типа
нементно-казеинового.
Дальнейшее изучение вопроса определялось трудностями, воз-
никшими при внедрении этого защитного покрытия на Курахов-
ском заводе строительных материалов.
При изучении свойств цементно-казеиновой водной суспензии
было установлено, что она обладает некоторыми особенностями,
снижающими ее достоинства как защитного покрытия. Прежде
всего, суспензия подвержена расслаиванию в результате осаж-
дения тяжелых частиц цемента на дно сосуда, в котором она
находится. Седиментация происходит довольно быстро, и для
сохранения однородности смеси необходимо часто и энергично
ее перемешивать.
Кроме того, срок существования жидкого цементно-казеино-
вого состава ограничен вследствие процессов гидратации и
схватывания цемента. Правда, казеин замедляет схватывание
цемента и значительно отодвигает сроки схватывания жидкого
состава, но не настолько, чтобы это не влияло на технологию
нанесения покрытия. Наконец, высушенное покрытие хрупко и
легко повреждается при ударах.
Учитывая ограниченность защитного действия покрытий на
основе цементно-казеиновой суспензии и указанные технологи-
ческие недостатки, выявляли составы с наилучшими свойства-
ми а также изучали защитные свойства ряда других покры.ии,
1 Для более быстрого получения результатов была принята
ускоренная* методика коррозийных испытаний на образцах ар-
матуры без бетона. На образцы арматуры из холоднотянутой
УГ L , ш шетпом 4 юн наносили защитное покрытие путем
погружения1 их в суспензию, консистенция которой обеспечивала
погружен у Посте высушивания стержни с по-
толщину пленки известковой водой, и
крытиямп "°“™“"“”ь стержней подвергалась карбонизации
^атмосфере ^лгЩкйсяого S’np» Да»»» ‘
Для того чтобы сделать Ус^вия
часть образков ‘» «че,и,е
1 раз в сутки в течение 1 хранили во влажной камере
23 пае. Кроме того «»’» “X” »оТв.,аж»ое™ 95%. Оставь-
„ри температуре 30 и отно ературой 60° и относитель-
ные образцы хранили в камере с те р
ной влажностью 80 •>. омического сопротивления зашит-
Производились "3J^^ соли. а также ста-
ных пленок в 3 А-ном Раст [ покрытием по отношению к
ционарного потенциала стали
11—2871
Таблица 44
Продолжительность защитного действия цемснтно-казеиновых
(20:1) покрытий с нитритом натрия при испытании периодическим
увлажнением в 3%-ном растворе поваренной соли
Добавка нитрита натрия в % от веса цемента Вия обработки стер- жней с покрытием Сопро- тивление через 6 суток в ом Потенциал в мв Время появле- ния кор- розии в сутках Площадь коррозии через 10 суток в %
через 1 сутки через 6 суток
Без добавки Запаривание 31 461 558 4 100
То же Запаривание и кар- 19 422 541 5 100
бонизация
2 Запаривание 20 379 547 5 80
2 Запаривание и кар- 21 393 533 7 25
бонизация
5 Запаривание 13 405 517 7 33
5 Запаривание и кар- 19 346 565 6 5
бонизация
10 Запаривание 34 227 494 7 5
10 Запаривание и кар- 3U 218 468 7 3
бонизация
20 Запаривание 24 236 515 4 40
20 Запаривание и кар- 23 243 528 4 45
бонизация
насыщенному каломельному электроду. Их значения, приведен-
ные в табл. 44. свидетельствуют о высокой проницаемости
покрытий, а также о быстром сдвиге потенциала в сторону
отрицательных значений. Это значит, что в растворе хлористого
натрия пассивирующее действие покрытия непродолжительно.
Помещенные в той же таблице показатели, характеризующие
развитие коррозии (время появления и площадь поверхности
покрытия, поврежденного коррозией), в основном согласуются
со значениями потенциала арматуры.
Первые признаки коррозии появлялись в виде мелких точек
.ржавчины, проступающей через покрытие. Количество и разме-
ры точек быстро увеличивались.
Если судить по этому испытанию, то среди всех составов
выделяются покрытия, содержащие 10% нитрита натрия. Покры-
тия без нитрита или с малыми добавками его имеют худшие
защитные свойства. Ухудшение качества покрытия при 20%-ной
добавке нитрита натрия можно объяснить тем, что происходит
относительно более быстрое и неравномерное вымывание нитри-
та из тонкой пленки и проникание в нее хлористого натрия. Это
приводит к интенсивной точечной коррозии.
Чтобы свести к минимуму диффузию солей в защитных плен-
ках, были проведены испытания в воздушно-влажной среде.
J эразцы располагали горизонтально, концы их опирались на
вырезы в деревянных рамочках. Как и в предыдущем случае,
154
первыми признаками коррозии служили отдельные точки пи™
чины на поверхности покрытий. ржав-
Далее коррозия развивалась преимущественно с гонцов к ее
редине. У отдельных образцов при очень сильной коррозии на
концах стержней на середине защитное покрытие сохранялось
без каких-либо признаков коррозии. Это явление можно объяс-
нить, с одной стороны, тем, что при нанесении покрытия чащс
всего возникают дефекты именно на торцовых участках образ-
цов, где в то же время в результате механической обработки
имеются местные напряжения в металле. С другой стороны,
условия опирания стержней благоприятствуют большему увлаж-
нению их торцовых частей.
При испытании во влажной и горячей камерах периодически
фиксировали степень поражения коррозией стержней, защищен-
ных покрытиями. Отмечаются три характерные стадии развития
коррозии: I—появление ржавых точек на поверхности покры-
тия; II — появление ржавых пятен, единичных трещин и отко-
лов покрытия; III — развитие отколов, трещин и образование
отслоений покрытия.
Из табл. 45, в которой приведены сроки развития коррозии
образцов до указанных стадий, можно сделать следующие вы-
воды.
Таблица 45
Продолжительность защитного действия цементно-казеиновых
(20 : 1) покрытий с нитритом натрия при испытании во влажной камере
Добавка нитрита натрия в % от веса цемента Bui обработки стержне? с покрытием Срок в нсде1ях. oasoi зни до стали» 1 I Н тня [
Без добавки То же 2 2 5 5 10 10 15 15 20 20 Запаривание Запаривание и карбо- низация Запаривание Запаривание и карбо- низация Запаривание Запаривание и кароо- низация Запаривание Запаривание и кар »о- низация Запаривание Запаривание и кар ю низация Запаривание Запаривание и карбо- низация 6 3 12 27 27 12 27 12 3 3 27 27 15 4 15
корро-
III
27
15
27
высоким за-
Покрытия
щитным действием, чем без него
нитритом натрия количество до-
155
12—2871
бавки нитрита в состав цементно-казеиновой суспензии нахо-
дится в пределах 5—15%. Влияние карбонизации покрытия не
проявляется достаточно определенным образом.
Необходимо отметить, что тонкие цементно-казеиновые плен-
ки в покрытиях нс поддаются полной карбонизации даже в те-
чение нескольких суток пребывания в атмосфере углекислого
газа. При снятии таких пленок их внутренние слои показы-
вают щелочную реакцию на пробу фенолфталеином. Видимо,
цементно-казеиновый камень обладает высокой плотностью,
а проницаемость покрытий обусловливается наличием крупных
дефектов в виде микротрещин и сквозных пор, которые обнару-
живаются по появлению первых точечных коррозийных образо-
ваний на поверхности покрытия.
Многочисленные опыты по проверке величины сцепления ар-
матуры с ячеистым бетоном показали, что защитные покрытия
на основе цементно-казеиновой суспензии не снижают практи-
чески величины сцепления по сравнению с контрольными (неза-
щищенными) образцами. Однако важно знать, как влияет на
свойства покрытия, в частности на величину сцепления арма-
туры с бетоном, продолжительность выдержки суспензии до
нанесения на арматуру, а также режим сушки покрытия.
Проверялось покрытие из 100 вес. ч. цемента, 5 вес. ч. ка-
зеинового клея и 40 вес. ч. воды. Образцы изготовляли из пено-
бетона состава 1 : 1,5, В/Ц = 0,4 с объемным весом 800 кг/м3.
Данные, приведенные в табл. 46, показывают, что ускорен-
ная сушка покрытий при повышенной температуре и обдуве
воздухом не изменяет прочности и адгезии покрытия, т. е. не
влияет на величину сцепления бетона с арматурой.
Таблица 46
Влияние режима сушки цементно-казсинового покрытия на сцепление
арматуры с автоклавным пенобетоном
Условия сушки Сцепление в кг,'см?
температура продолжительность
60° с обдувом 20 МИН. 13,6
100° 20 . 18,8
25 2 часа 13,6
30° во влажной камере 24 . 27,8
6ОЭ в камере с относи-
тельной влажностью
80" 24 . * 15,4
^Вызревание покрытия в камере с относительной влажностью
80% при температуре 60° приводит к небольшому увеличению
сцепления Вызревание покрытия в течение 24 час. во влажной
кам» ре при температуре 30° увеличивает сцепление вдвое.
15G
Последнее находился в противоречии с нашим представь
нием о том, что наилучшее сцепление арматуры с бетоном через
обмазку осуществляется при одновременной гидратации немей
та в обмазке и оетоне. Возможно, что продолжительность суш-
ки не следует ограничивать. Однако для крупного поточного
производства это обстоятельство не имеет значения. Здесь
безусловно, необходимо применять ускоренную сушку, которая
не ухудшает сцепления арматуры с бетоном.
В табл. 47 приведены данные, свидетельствующие о том, что
длительная выдержка цементно-казеиновой суспензии до ее на-
несения на арматуру приводит к снижению сцепления армату-
ры с бетоном. При выдержке до двух суток это понижение ш
существенно. Семидневное выдерживание при нулевой темпе-
ратуре вызывает резкое ухудшение сцепления. По-видимому, не
следует стремиться к увеличению продолжительности исполь-
зования цементно-казеиновой суспензии, так как это требует
значительного усложнения оборудования за счет включения в
его состав холодильной установки и в то же время не гаранти-
рует хорошего сцепления арматуры с бетоном. Гораздо более
правильным будет создание такого оборудования, которое позво-
лит наносить цементно-казеиновое покрытие с быстрым исполь-
зованием жидкого состава в течение нескольких часов.
Таблица 47
Влияние режима сушки цементно-казеинового покрытия на сцепление
арматуры с автоклавным пенобетоном _____
Условия выдержки _ Сцепление в ле еле* 19 15,7 17,3 5.6
температура в град. 22 0 0 0 продолжительность 2 часа 1 сутки 2 суток 7 ;
Наряду с дальнейшим
защитных пассивирующих
изолирующих покрытий с
зеина, улучшения технологических
составов и механически.. __ ”
изучением и усовершенствованием
покрытий производились изыскания
целью отказа от дефицитного ка-
«шм, улучшспми 1слпм,.^«______СВОЙСТВ ЖИДКИХ^ ЗЗШИТНЫХ
составов и механических свойств защитных покрытии.
Известные ранее попытки применения лаковых и битумных
пленок для защиты арматуры были неудачны
что эти пленки, как правило, i:r
автоклавной обработки.
Мы поставили перед собой задачу
| — — Л п А I Т и -
телей в тугоплавкие сорта битума, j
польском опыте. В Польше применяют
стоящую из I
ми по той причине,
не выдерживали температуры
................... ц]-----------у — добиться устойчивости
пленок в этих условиях путем введения тонкомолотых наполни-
'--------------------------------. Мы располагали данными о
______________ , якут холодную мастику, со-
1 части природного битума и 1 части золы-уноса с
157
12
электрофильтров ТЭЦ с удельной поверхностью 4—5 тыс. см2/г
по Блейну. Смесь разводят толуолом до консистенции сметаны,
наносят на арматуру путем погружения каркасов. При этом
обеспечивается величина сцепления арматуры с бетоном не менее
15 кг/см2.
Нами были взяты отечественные материалы: битум марки V
и рубракс, в качестве наполнителей — молотый песок и зола, в
качестве растворителя — толуол. Покрытие наносили на прово-
лочные стержни диаметром 4—5 мм путем погружения их в хо-
лодную мастику. После высушивания пленки и заливки стерж-
ней пенобетоном с объемным весом 800 кг/л/3, образцы запари-
вали в автоклаве при давлении 8 ат. Испытание на сцепление
производилось путем выдергивания арматурного стержня, испы-
тание на коррозию арматуры — периодическим увлажнением
образцов. Кроме того, изучали проницаемость защитных пленок
путем измерения их электросопротивления в среде электролита
(3%-ного раствора поваренной соли).
После первых опытов мы убедились, что покрытия из рас-
творов битума и рубракса без наполнителя не выдерживают
температуры автоклавной обработки, расплавляются и впиты-
ваются в бетон. Добавка тонкомолотого наполнителя в количе-
стве 2 вес. ч. на 1 вес. ч. битума существенно не изменяет поло-
жения. Лишь добавка наполнителя в количестве 4 и более вес. ч.
обеспечивает сохранность защитной пленки после автоклава
и приемлемую величину сцепления арматуры с бетоном.
Все примененные композиции обеспечили более высокое
сцепление по сравнению со сцеплением арматуры без покрытия.
Составы на основе битума дали лучшее сцепление, чем на осно-
ве рубракса, что, по-видимому, следует объяснить большей эла-
стичностью рубракса. На этом основании в дальнейших опытах
мы отказались от рубракса и остановились на битуме марки V.
Пришлось отказаться также ог состава 1 :8, покрытие из кото-
рого, как показывает табл. 48, отличается высокой проница-
емостью.
Из той же таблицы следует, что наибольшим омическим со
противлением обладают покрытия из чистого горячего битума
или рубракса. Немного уступают им покрытия из холодных рас-
творов. Введение в холодные растворы тонкомолотого наполни-
теля в совокупности с автоклавной обработкой существенно
снижает сопротивление покрытия, т. е. увеличивает его прони-
цаемость для влаги и электролитов. В пенобетоне эти защитные
покрытия имеют несколько более высокое сопротивление. Со-
противления составов 1:4 и 1:6 довольно близки по своим зна-
чениям, в то время как сопротивление состава I : 8 во много раз
меньше.
Значения стационарного потенциала стали под покрытиями
на основе битума находятся в области активного состояния по-
верхности металла, т. с. подтверждают, что действие этих по-
158
Омиче Состав битум марки V 1 I 1 I 1 1 •ское сопр под по мастики в с рубракс । ** 1 1 1 I 1 1 отивление крытием е ее. ч. молотый песок — 4 4 6 6 Я 8 4 4 6 6 8 8 защитных 1 3%-ном р; Показатели испы сопротивле- ние в ом 1810 1 243 290 1 350 38 4 400 71 84 39430 3 580 72) 358 192 310 41 127 покрытий и астворе пов; на 6 сутки гания потенциал* в ЛИ 571 587 585 544 585 543 579 616 585 571 612 600 559 641 579 । Таблица 48 потенциал арматуры бренной соли Примечание Без растворителя растворителем ь пенобетоне То же Без растворителя С растворителем В пенобетоне То же 9
i: По отношению к каломельному электроду.
** Без автоклавной обработки.
крытий отлично от действия
цементно-казеинового, которое
пассивирует поверхность металла, имеющую в этом случае бо-
лее положительный потенциал.
Для предварительной проверки защитных свойств покрытий
на основе битума, покрытия наносили на арматурные стержни
из чистой холоднотянутой проволоки диаметром 4—5 ля и дли-
ной 100 мм путем погружения их в мастику. После высушива-
ния в течение 24 час. при комнатной температуре часть^ защи-
щенных стержней помешали в мелкий песок, увлажненный насы-
щенным раствором гидрата окиси кальция, и запаривали, осле
or песка и вместе с незапаренными
м испытаниям путем хранения в каме-
Л I) постоянная температура 30 и относи-
95% (влажная камера); 2) пеР110?”’о
- • подъем температуры до 60 при
относительной влажности 80% с п0СледУ^*и^|2СТ^папяо ка-
комнатной температуры и - - .
мера).
Состояние образцов оценивали по
и 50 приведены данные i___
этого стержни очищали
подвергали коррозийным
рах при двух режимах- 1
тельная влажность Г
1 раз в с)тки в течение 8 час
конденсацией паров (горячая ка-
JUeHllDa.... по внешнему виду. ЕJ табл।. 49
наблюдений, соответствующие трем
159
т а б л и ц а 4
Продолжительность защитного действия покрытий из холодных битум
мастик при испытании во влажной камере1 У НЫх
Расход наполнителя на 1 вес. ч. битума Срок в неделях развития коррозии до ста UHI
песок молотый цемент I 1 11 111
4 16 -
6 4 16 -—-
46 — 4 6 8
1 Образцы не подвергались запариванию.
Таблица 50
Продолжительность защитного действия покрытий из холодных битумных
мастик при испытании в горячей камере
Расход наполнителя на 1 вес. ч. битума Вид обработки стержней Срок в неделях развития розни до стадии Кор-
с покрытием
песок моло* цемент I 11 III
ты и
— 4 Без запаривания 4 16 — . -
— 4 Запаривание 5 16 •
— 6 Без запаривания 4 16 -—-
— 6 Запаривание 4 16 -—-
4 — Без запаривания 2 4 16
4 — Запаривание 2 3 10
6 - Без запаривания 1 2 8
6 — Запаривание 1 2 6
дням развития коррозии: I—проступание точек ржавчины
сквозь покрытие; II — появление ржавых пятен и единичных от-
колов покрытия; III—развитие отколов, образование трещин и
отслоений покрытия.
Полученные результаты позволяют сделать следующие вы-
воды.
Покрытия с цементом отличаются лучшими защитными свой-
ствами, чем покрытия с песком. Однако ни одно из покрытий не
защитило полностью арматуру от коррозии.
Запаривание ухудшает защитные свойства покрытий с пес-
ком.
Положительную роль цемента в битумном покрытии, види-
мо, можно объяснить тем, что под влиянием проникающей в по-
ры покрытия влаги происходит гидратация зерен клинкера и
уплотнение пор новообразованиями. В покрытиях же с песком
через поры к поверхности арматуры проникают агрессивные
агенты уже в процессе запаривания. Поэтому автоклавная об-
работка понижает защитную способность этих покрытий.
160
Сделанные предположения подтверждаются данными
бЛ 51 в которой представлены результаты испытаний арма-
TVDbi В образцах из пенобетона состава 1:1,5 при ВЩ = 0,4 с
бъемным весом 800 кг/м3, марки 80—90. Из таблицы видно,
°° цемент не только улучшает защитные свойства покрытия,
чт0 существенно повышает величину сцепления арматуры с бе-
Н° Эти же данные показывают, что в пенобетоне покрытия
п«шпе защищают арматуру, чем без пенобетона. Наилучший
У пьтат по защите и сцеплению показывает мастика из битума
^цементом, взятых в соотношении 1:6.
Таблица 51
Результаты испытаний арматуры с покрытиями из холодных битумных
мастик на сцепление с автоклавным пенобетоном и коррозию
Расход наполнителя на 1 вес. ч. битума Сцепление в кг, см1 Степень коррозии в баллах1 Характер коррозии
молотый песок цемент
Контрольные без по- крытия 18,6 9,6 1 Сплошная неравномер- ная
1 — 15,9 2 ' Легкий налет
6 — 12,2 0
— 4 19,4 0,3 1 Несколько небольши 1 пятен
— 6 22 0
1 Все образцы подвергались в течение 3 месяцев периодическому увлажнению по 1 часу
в сутки.
тельства,
ций 1
На основании этих данных можно считать, что битумно-це-
ментные мастики обладают практически достаточными защит-
ными свойствами, так как основное их действие должно быть
рассчитано на сравнительно непродолжительный период строи-
. когда возможно значительное увлажнение конструк-
ций. В нормальных же эксплуатационных условиях ячеистый
бетон должен иметь такую влажность, которая не вызовет раз-
вития коррозии при наличии защитного покрытия на арматуре.
Кроме экспериментов в Центральной лаборатории коррозии
НИПЖБ, при нашем участии были поставлены опыты с защит-
ными покрытиями на основе битума в лаборатории Курахов-
ского завода стройматериалов. Испытания, проводившиеся^ те-
чение 8 месяцев, помогли выявить хорошие защитные свойства
отдельных составов.
Здесь были использованы: битум марки V, в качестве напол-
нителей — молотая зола-унос и портландцемент, в качестве рас-
творителя— бензин II сорта. Защитное покрытие наносили пу-
тем погружения сварных сеток из холоднотянутой проволоки
диаметром 5 мм в перемешанную мастику и последующей суш-
161
ки в течение 16—20 час. Затем сетки заливали производствен-
ным составом пенозолобетон.з с объемным весом 850—900 кг!м?
в формах 40X30X10 см при толщине защитного слоя 30—
40 мм. Образцы хранили в условиях периодического увлажне-
ния. Величину сцепления устанавливали путем выдавливания
арматурного стержня, забетонированного вертикально в центре
образца-куба с ребром 10 см.
Результаты опытов, приведенные в табл. 52, показывают, что
композиции битума марки V с цементом хорошо защищают ар-
матуру. При этом сцепление арматуры с бетоном оказывается
более высоким, чем у незащищенных стержней и стержней с
цементно-казеиновым покрытием
Таблица 52
Результаты испытаний защитных покрытий на Кураховском заводе
строительных материалов
Расход составляющих на 1 вес. ч. битума Сцепление f Состояние арматуры после испытания в течение
бензин зола унос цемент i месяцев 8 месяцев
Контрольные без покрытия 19,1 Язвенная коррозия на СО—100"о поверхности
1.85 1,87 —• 11,5 Налет ржавчины на 80—85% поверх- пссти Слой ржавчины на 80% поверхности
1,62 — 4 17 Коррозии нет Налет ’на 3% по- верхности
1,8 J 4 12,7 Налет в местах сварки Налет на 6% по- верхности
1,8 — 6 20,7 Мелкие точки Налет на 3% по- верхности
При осмотре извлеченных из пенобетона стержней обнару-
живается, что покрытие частично остается на металле, частично
на бетоне. Граница между покрытием и бетоном четкая, что
свидетельствует об отсутствии расплавления битума и впитыва-
ния его пенобетоном.
Зола в качестве наполнителя оказалась непригодной, видимо,
ьследствие своей пористости. Кроме того, не удалось ввести ее
в состав мастики в количестве, равноценном количеству цемен-
та, т е. создать прочную структуру пленки, что подтверждается
малой величиной сцепления арматуры с бетоном.
Полученные данные целиком согласуются с приведенными
выше результатами испытания битумных покрытий в централь-
ной лаборатории коррозии.
Замена бензина керосином практически не отразилась на
величине сцепления. Применение состава, в котором на 1 часть
раствора битума в лаке кукерсоль (1:5) брали 4 части молото-
го песка, снизило величину сцепления примерно на 30%. Были
тм
162
поставлены также опыты по проверке ча1,,,,ти„
торых покрытий на основе полимерных хшт1пиЛДеНСТВИЯ неко’
полистирола. Известно, что полистирол' вьщтевает43"”0™
температуры, значительно выше, чем темпепя™? высокие
Поэтому он подходит в качестве основы чатит» . В автоклаве-
арматуры автоклавных изделий. Шпных пленок для
I и . ... Гь лишь изолирующие свойства тенки по
листирола, то при обычном способе ее образования изDa'"n
ров полистирола в летучих растворителях для получения не
проницаемого покрытия потребуется многократное нанесение
его. Такой способ едва ли применим, тем более, что при этом
вряд ли будет получено достаточное сцепление арматуры с бе-
ТОНОМ.
В качестве наполнителя, позволяющего значительно увели-
чить толщину и прочность пленки, были взяты цемент, цемент
с молотым песком, алюминиевая пудра, а также цинковая пыль,
которая сообщает покрытию свойства протектора [134, 135].
Покрытия приготовляли путем смешения наполнителя с
15%-ным раствором полистирола в толуоле. Раствор добавляли
до получения суспензии сметанообразной консистенции, обеспе-
чивавшей толщину пленки на арматуре 0,15—0,2 мм. Покрытые
мастикой арматурные стержни из холоднотянутой проволоки
диаметром 4—5 мм высушивались в течение суток при комнат-
ной температуре. Затем половину из них помещали в мелкий
песок, увлажненный известковой водой, и запаривали. После
этого испытывали образцы, периодически увлажнявших в 3 --ном
растворе поваренной соли по ранее описанной методике.
Оценку защитных свойств покрытий можно сделать по данным
табл. 53.
Несмотря на высокую стойкость большинства покрытий в
сравнении с испытывавшимися в тех же условиях цементно-ка-
зеиповыми покрытиями (табл. 44), отмечается значительно
понижение их защитных свойств в результате автоклавнойi o
работки Особенно резко выражено это у покрытии с•
ниевой пудрой и цинковой пылью, так как эти наш 1 * _ ‘
:кальция при запаривании, ио
свидетельствует разрыхленная структур3
' электродные потенциалы стали под покры
“ '-i обработки потенциал стали под покрыв!
большое отрицательное зна ie
-э-еше большее, что го-
пг1 величина потенциала после
отсутствии протекторного деи-
Значения электродных потенциа*1ОВя„СЛ^10ТПпассиш^
ьрытиями показывают, что они не ок осо0енно с алюмини-
действия на арматуру. Все покрытии. олнр< юшими свои-
свой пудрой, обладают некоторыми электроизол, pj
ко реагируют с гидратом окиси
этом I
автоклава, а также э
тисм. До автоклавной
ем с алюминиевой пудрой имел
иие, а под покрытием с цинковои пылью
ворит об их протекторном действий
запаривания свидетельствует об с-
ствия этих покрытий.
I
крытиями показывают, что они не
Таблица 53
Результаты испытания защитных покрытий на основе полистирола
при периодическом увлажнении 3%-ным раствором поваренной соли
Наполнитель Вид обработки покрытия Сопротив- ление че- рез 6 су- ток в ом Потен- циал че- рез 6 су- ток в мв Срок в неделях раз- вития коррозии ДО стадии
1 11 III
Цемент Сушка 345 589 4 21 -—
9 Запаривание 190 539 6 12 16
Цемент и моло- тый песок (1:2) Сушка 390 581 12 1Э -—-
То же Запаривание 1 730 487 8 12 19
Алюминиевая пудра Сушка 47 900 623 12 21 -—-
То же Запаривание 430 516 9 — 4
Цинковая пыль Сушка 139 987 21 — —
То же Запаривание 95 543 2 — 4
ствами, о чем свидетельствуют значения омического сопротив-
ления.
При более мягких условиях службы, например при увлаж-
нении пресной водой, такие покрытия могут оказаться весьма
эффективными. Покрытие из полистирола с цементом обеспечи-
ло сцепление бетона с арматурой, равное 18,2 кг! см2, против
16,3 кг!см2, полученных без покрытия.
В заключение необходимо привести результаты длительных
испытаний различных защитных покрытий арматуры в ячеистых
бетонах. На коррозию испытывали образцы в виде призм
5X5X15 см со стержнем из холоднотянутой проволоки.
Величину сцепления определяли путем выдергивания стерж-
ня из куба 10X10X10 см; такие образцы не подвергались кор-
розийным испытаниям.
В табл. 54 приведены результаты 15-месячного испытания
различных антикоррозийных покрытий арматуры в автоклавном
пенобетоне при периодическом увлажнении в пресной воде
(1 час —увлажнение, 23 часа —сушка).
Удовлетворительные защитные свойства при достаточной ве-
личине сцепления арматуры с бетоном показали покрытия
в виде холодных битумных мастик, а также из глинобитумной
пасты как в образцах автоклавного твердения, так и в пропа-
ренных.
Полную защиту арматуры обеспечил состав из 1 части би-
тума, 1,5 частей бензина и 6 частей молотого песка. Тот же
результат показал состав из битума, растворенного в лаке ку-
164
1* ^Результаты испытаний^ аитИкоРрмийных g 54
Состав антикоррозий- ного покрытия и вес. ч. Режим обра- ботки бетона Внешний вид покрытия Средняя площадь коррозии II % Характеристика поражений ар. W3TJ рных стержней le.iH’iinia cu9ii‘ 1 leiinw арматура бетоном i Х«? СМ*
Битум V—1 Бензин—1,5 Молотый пе- сок — 6 Битум V—1 J Керосин — 1,5 Молотый пе- сок — 6 Битум V—1 1 । Кукерсоль — 5 J Молотый пе- сок — 4 Битум V—1 1 । Кукерсоль — 5 J1 Молотый пе- сок — 6 Битумно-глинис- тая паста То же Без покрытия Запари- 1 ванне То же В । Пропари- вание Запарива- ние Осталось на пенобетоне и покрывает стержень час- тично Осталось на пенобетоне То же в Сохранилось на стержне , Сохранилось | на стержне на поверх- ности высту- । пают пятна ржавчины 0 5 1 0 0,5 3,5 3 100 | — • и а 4 образца I4t8 чистые 2 образца— | мелкие пятна | по концам I 3 образца 15,9 чистые 3 образца— 1 слабый налет 1 рыжими 1 пятнами 1 - 10,7 1 образец— ' 11,3 пятно на конце Мелкие пятна । 13,4 То же — Слоистая | 16,6 ржавчина
песка. Однако в по-
крпсопь (1 вес. ч.) и 4 вес. частей молотого
следнем случае имела место пониженная величина сиеплснн .
В табл. 55 приведены результаты двух ’’“ы”Хав
течение 15 месяцев защитных n0JjP“T™ ® "„J,, образцов перцо-
вого твердения и пропаренном Др» » ого „атрия все
дическим погружением в 3/о-ныи Ра<- ₽ • автоклавном пено-
виды покрытий как в пропаренном такв^вт°к‘ пареннОм
бетоне (за исключением битУмн?'^’шты арматуры. Вообще
пенобетоне) не обеспечили полной защиты арм; .1
Таблица 55
Результаты испытаний антикоррозийных покрытий в пенобетоне
в течение 15 месяцев
Состав антикоррозийного покрытия в вес. ч. Режим твердения бетона в час. Режим испыта- ния* Площадь корро- зии в % Характер коррозии
Цемент — 100 Казеин —5 Запаривание 6+8+6 1 19 Бурый налет
Нитрит натрия — 10 11 0 ——
Вода — 40 Пропаривание I 3,5 Пятна проходят
34-14+3 сквозь обмазку
11 0 —
Битум V — 1 Запаривание I 54 Интенсивная
6+8+6 сплошная
Цемент — 4 Растворитель — толуол II 0 —
Пропаривание I 0 —
3+14+3 11 0 —-
Битум V — 1 1 Запаривание 1 46,6 Сплошная
Цемент — 6 Растворитель — толуол 6+8+6 II 0 —
Пропаривание I 2,2 —
3+14+3 • П 0
* 1 — периодическое увлажнение в 3% ном растворе хлористого натрия. II—хранение
в камере с относительной влажностью воздуха 80% при температуре 30э.
же в пропаренном бетоне степень защиты гораздо выше, чем в
автоклавном.
Полную защиту арматуры эти покрытия обеспечили в образ-
цах, хранившихся в камере с относительной влажностью возду-
ха 80%.
В Московском филиале института Оргэнергострой кандида-
том техн, наук В. Е. Соколовичем были изучены защитные по-
крытия для арматуры в ячеистых бетонах в виде битумно-гли-
нистых водных эмульсий. Такая эмульсия представляет собой
дисперсию тугоплавких битумов в глинистых растворах, спо-
собную в известных пределах растворяться в воле без видимо-
го расслоения и разрушения, а после высыхания образовывать
плотный водоустойчивый материал. Подробно технология этих
покрытий излагается в инструкции {136]. При этом для приго-
товления паст применяют смесь нефтяных битумов марок БН-111
и БН-V (ГОСТ 1544—52), а также тяжелые покровные и сред-
ние суглинки с добавкой к ним жирных глин в количестве
10—20%. 1
166
Ориентировочный состав битумно-г
веса 1,22—1,25 приводится в табл. 56
о
Состав битумно-глинистых паст в о „ Таблн«а и
_________________________________ь о ПО весу
суглинки
Тяжелые суглинки и тяжелые
пылеватые суглинки с содержа-
нием частиц менее 0,005 мм-—
20-30%.......................
Средние суглинки и средние
пылеватые суглинки с содержа-
нием частиц менее 0,005 лиг—
15—20%.......................
СОСТОЯНИИ)
Битум
Boia
Добавка жир-
ной глины
к суглинку
24—26 1—2 45-50 25-27
23-24 2-4 45-50 2о—2/
Пасту готовят путем перемешивания
смесителе кипящего глинистого раствора
смесью битумов БН-Ш и БН-V, взятых
в механическом пасто-
с нагретой до 160—180°
Битумно-глинистые пасты следует"храПХ°ьНпри положитезь-
нои температуре в любой плотной таре. Для предотвращения
потери влаги поверхность пасты заливают водой слоем 2_3 си
Срок хранения с момента изготовления не должен превышать
3 месяцев. j
Битумно-глинистые пасты перед употреблением разводят
водой до рабочей консистенции (уд. вес 1,14—1,18), при кото-
рой паста должна хорошо смачивать поверхность арматурных
каркасов и образовывать на ней сплошной ровный слой покры-
тия. Толщина слоя после высушивания должна быть в преде-
лах 0,2—0,35 мм.
Покрытие, нанесенное на арматурный каркас, должно быть
высушено. При температуре воздуха около 30° пленка пол-
ностью высыхает за 25—30 мин., при температуре (в сушильных
камерах) 50—70° за 10 мин. Высушенное покрытие не должно
отскакивать от поверхности арматуры при бросании каркасоз.
а также осыпаться при изгибании стержней.
Как и другие описанные ранее защитные покрытия, битум-
но-глинистые эмульсии не обеспечивают абсолютной сохранно-
сти арматуры при суровых условиях службы конструкции.
Однако они отдаляют начало коррозийного процесса и сильно
замедляют его. Поэтому их можно применять для защиты аРма
туры от коррозии при транспортировании и монтаже КОН^ТР-^
ций, когда они, как правило, подвергаются сильному у
нению. и
Битумно-глинистые эмульсии были успешно яптпк1авногэ
производство для защиты арматуры в изделиях
16'
пенозолобетона на Кураховском заводе строительных материа-
лов. Успех внедрения объясняется главным образом тем, что
эти эмульсии почти не подвержены расслаиванию и могут со-
храняться без изменения свойств неделями. Поэтому их наносят
на арматуру путем погружения каркаса в ванну. Как показал
опыт, эти покрытия требуют обязательной сушки при темпера-
туре 50—70°.
Резюмируя изложенное относительно защитных покрытий
арматуры в ячеистых бетонах необходимо отметить, что все
проверенные покрытия практически обладают ограниченной
защитной способностью. Поэтому при использовании этих по-
крытий следует принимать меры против длительного увлажне-
ния конструкций из армированных ячеистых бетонов.
Из числа проверенных в течение продолжительного времени
защитных покрытий для арматуры в ячеистых бетонах наиболее
надежными оказались холодные мастики из битума, бензина и
молотого песка, а также из битума, лака кукерсоль и молотого
песка.
Для успешного внедрения защитных покрытий на заводах
изделий из ячеистых бетонов необходимо разработать надеж-
ные механизированные способы нанесения покрытий на арма-
турные каркасы.
Весьма стойкие защитные покрытия, очевидно, можно по-
лучить из полимерных материалов. Однако и в этом случае
решающую роль будет играть создание специальных установок
для нанесения таких покрытий на арматуру.
Весьма перспективным, на наш взгляд, для покрытия армо-
каркасов будет применение способа окраски в электростатиче-
ском поле. При этом можно использовать лаки, термопластиче-
ские порошки, асфальтовые порошки, а также составы типа
цементно-казеинового, наносимые полусухим способом. Работы
в этом направлении успешно ведутся.
§ 17. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА КОРРОЗИИ АРМАТУРЫ
И ЕЕ ЗАЩИТА В СИЛИКАТНЫХ АВТОКЛАВНЫХ БЕТОНАХ
Основная особенность автоклавных силикатных бетонов,
представляющих собой продукт взаимодействия извести и крем-
незема при высокой температуре (свыше 170°) в среде насы-
щенного пара, заключается в том, что в их составе почти пол-
ностью отсутствует свободный гидрат окиси кальция. Выше
(§ 7) было показано, что такой бетон не может обладать су-
щественными защитными свойствами по отношению к стальной
арматуре. Кроме того, вследствие кристаллической структуры
материала и полного отсутствия гелеобразной составляющей,
имеющейся в цементных бетонах, автоклавные силикатные бе-
тоны отличаются высокой газо- и водопроницаемостью. Следо-
вательно, транспорт влаги и кислорода к поверхности арматуры
168
таких бетонах сильно облегчен по сравнению с обычными бе-
тонами.
Ц Я. Ривлин [18] исследовала развитие коррозии арматуры
в автоклавных силикатных (плотных и ячеистых) бетонах. Были
проведены коррозийные испытания стальных стержней, поме-
шенных в образцы-кубы 7X7X7 см, которые хранились разлит-
ые сроки в разных условиях. Кроме того, проделаны потенцпэ-
Н стоические измерения величины pH водных вытяжек, получея-
Mt х взбалтыванием в бидистилляте и отстаиванием в течение
qcvtok тонкоизмельченных порошков испытуемых материалов.
И -чапаев кинетика водопоглощения и водоотдачи образцов
П3' хяпактеристика их проницаемости. В табл. 57, заимствован-
ич паботы И Я Ривлин [59] и дополненной значениями pH
n0"nnvx поугих ее работ [18, 137], содержатся результаты 6-ме-
гачиык испытаний. Данные таблицы позволяют сделать следую-
щие заключения.
Таблица 57
Данные о коррозии арматуры в автоклавных бетонах
Материал Объемный вес бетона п г/с л? pH Пребывание во влаж- ном воздухе Попеременно в воле н на воздухе
потеря в весе в г а.* час потеря в толщине в мм год потеря в весе в г м9 час потеря в толщине в мм год
Цементный камень Цементно-песчаный 1,98 10,8 0,008 0,009 0,021 0,019 0,034 0,055 0,021 0,038 0.С62
(1:3) бетон . . Силикальцит . . • • 2 9,5 9,5—9,2 0,018
То же, 4-10% мента . . . . це- • • 1.57 •—— 0,015 0,017 0.043 0,049
Пеносиликат (известь гашеная) 0,94 8,94 0,022 0,025 0,071 0,08
То же, +10% мента . . . . це- 1.12 — 0,021 0,023 0,051 0,057
Пеносиликат (известь негашеная) . . . 0,95 8,85 0,019 0,021 0,066 0.074
То же, +10% мента . . . . це- 1,19 — 0,009 0.01 С С29 1 0,03
В условиях попеременного
условиях попеременного увлажнения и высушивания ско-
Р сть коррозии арматуры в силикатных автоклавных материз-
лах В несколько раз выше, чем в цементных. Во влажном воз-
(Относительная влажность 80—90% при температуре 20 —
) это различие значительно слабее.
Добавка цемента повышает защитные свойства силикатных
бетонов.
Защитные свойства материалов в достаточной степени ха-
рактеризуются значениями pH водной вытяжки.
169
II. Я. Ривлин установила, что первоначальная величина pH
силикальцитной массы, равная 12,2/, после запаривания массы
с активностью 16% СаО снижается до 9,51, а с активностью
10% до 9,21. Это снижение объясняется связыванием преобла-
дающей части извести в гидросиликат при запаривании [138].
Сравнение pH цементного камня и рас.вора после автоклав-
ной обработки с приведенным выше значением pH портланд-
цемента [38], равным 12,4, показывает, что при цементном вя-
жущем щелочность бетона в результате автоклавной обработки
снижается меньше, чем при известково-песчаном вяжущем.
Таким образом, pH цементного камня свидетельствует о воз-
можности некоторого пассивирования стали в нем, в остальных
же случаях щелочность явно недостаточна для торможения
процесса коррозии.
Второй причиной интенсивного развития коррозии в авто-
клавных силикатных материалах автор считает быстрое их ув-
лажнение и высыхание, вследствие чего поверхность арматуры
оказывается легко доступной как для влаги так и для кисло-
рода. Бетон на цементном вяжущем имеет меньшее водопоглоще-
ние и дольше сохраняет влажность, благодаря чему существен-
но замедляется скорость диффузии кислорода к арматуре.
Вследствие большой газо- и водопроницаемости и низких
значений pH, как показывают опыты И. Я. Ривлин [137], изме-
нение толщины защитного слоя силикальцита в пределах от 1
до 3 см практически не влияет на скорость коррозии арматуры,
в то время как при цементном вяжущем увеличение толщины
защитного слоя понижает скорость коррозии.
Повышение плотности силикальцита в результате перехода
от изготовления литьем к вибрации (за счет снижения расхода
воды) уменьшает скорость коррозии арматуры примерно вдвое.
Какой-либо закономерной зависимости между скоростью корро-
зии арматуры и активностью силикальцитной массы (в преде-
лах 7—15% свободной окиси кальция) нет. Это понятно, если
учесть, что значения pH мало разнятся и находятся за преде-
лом зависимости скорости коррозии от водородного показатетя
среды.
Установлено, что при употреблении негашеной извести ско-
рость коррозии несколько меньше, чем при гашеной. Некоторое
улучшение защитных свойств силикальцита и пеносиликата до-
стигается добавкой 5—10% цемента.
В отношении тенденции развития коррозийного процесса вэ
времени И. Я. Ривлин установила, чго при хранении во влаж-
ном воздухе скорость коррозии арматуры замедляется как в
цементном растворе, так и в пеносиликате, а при переменном
режиме не наблюдается снижения скорости в течение всего сро-
ка испытания.
И. А. Попов и Л. С. Балквадзе [139], исследуя влияние плот
пости известково-песчаных автоклавных материалов и других
170
условии на коррозию арматуры в них, совершеннп гп
исходят из того, что рассчитывать на дтитепк спРавДеливо
щелочной среды вокруг арматуры нельзя как 6 сохРанен«е
зывания окиси кальция при автоклавной обоаГют^™6 сзя'
последующей карбонизации. Образцы изготавливали Х'ИР"
гированием, вибрированием и литьем; после запалили, Р фу‘
образцов хранили в помещении лаборатории другую- Часть
третью-в переменных условиях и, наконец, четвёртую-в^яг*
творе поваренной соли. 1 ° PdC'
В результате авторы пришли к следующим выводам
Сохранность арматуры в известково-песчаном автоклавном
бетоне может быть обеспечена только при высокой его плот-
ности и использовании при этом молотой негашеной извести
Центрифугированный известково-песчаный бетон по своим за-
щитным свойствам примерно соответствует цементно-песчаномм.
В армированных изделиях из литых масс в условиях перемен-
ной влажности необходима специальная защита арматуры.
В вибрированных известково-песчаных бетонах развитие кор-
розии будет зависеть от достигнутой плотности.
Исследования некоторых вопросов коррозии арматуры в ав-
токлавном силикате и пеносиликате были проведены В. К. Райд-
на [91], который установил, что:
коррозия арматуры начинается в автоклаве;
скорость коррозии замедляется со временем;
добавка нитрита натрия в количестве 0,5% к воде затворения
прекращает коррозию в воздушно-сухих условиях и замедляет
ее при влажном или переменном режиме.
Выше приводился заимствованный из этой работы график
(см. рис. 50). из которого следует также, что в пеносиликате
коррозия меньше, чем в силикате, а замена гашеной извест
на негашеную уменьшает коррозию гтня песчаного
R ИЯ1ПРЙ пяботе 1171 изучались защитные свойства песчаного
L нац и ра I 1 п тате 6-месячных испытании пи-
автоклавного бетона. В Резу^тате ТОЛШИНой 2 с.« при
линдрических образцов с защитным- температуре 30° арма-
относительной влажности воздуха 8 о песка оказалась почти
тура в бетоне на цементе без молотогооказж^
совершенно чистои. В бетоне же на ости арматурного
коррозия распространилась на 35 А поверхни
стержня. _ потокпавном силикатном
Исследование коррозии аРм^Р этапов.
бетоне проводилось нами в нес ._ х 0Пытах не удалось
В связи с тем, что в пРедш^У'Х„е состава бетона на
достаточно определенно установ необходимым провести
его защитные свойства, представилось
эти опыты снова1. содержанием окиси кал
Для бетона применяли известь с со. Н
’ В работе принимал участие И. М. Кра 171
цня 66,26% В виде пушонки, полученной в лаборатории гаше
нием кйпелки с добавкой 30% водьк аше'
Портландцемент—марки 40U Воскресенского завода.
лотый песок характеризовался остатком на сите 4900 отв/см*^
8% на сите 900 отв/см2— 0,5% и удельной поверхностью по То-
варов}’ 5500 см2!г. Немолотый песок — Лыткаринского карьера.
Образцы запаривали при режиме 2 + 8+1 час. Образцы I се-
рии испытывали в термогигростатической камере при темпера-
туре + 30° и относительной влажности 80%. Определяли влияние
следующих факторов: добавки цемента, степени связывания
извести молотым песком; расхода известково-песчаного вяжу-
щего; добавки замедлителя коррозии — нитрита натрия.
Кроме того, часть образцов одного состава испытывали в
условиях различной влажности воздуха в термогигростатиче-
ских камерах. На изготовленных одновременно образцах-плит-
ках 10X10X3 см без арматуры определяли степень воздухо-
проницаемости бетона, которая выражалась (без пересчета на
коэффициент воздухопроницаемости) безразмерной величиной,
обратной времени прохождения через образец постоянного объ-
ема воздуха под действием стационарного напора.
Определяли также pH водных вытяжек из бетонов.
Результаты испытаний приведены в табл. 58—61.
Из данных табл. 58 можно заключить, что в случае хранения
образцов при относительной влажности воздуха 80% и темпера-
туре 30° частичная замена извести цементом не вызывает за-
метного уменьшения коррозии арматуры. Только при полной
замене извести цементом скорость коррозии несколько падает.
С течением времени коррозия замедляется, особенно в бетоне
на цементе.
Какой-либо зависимости показателей коррозии от величины
pH и проницаемости, а последних от состава бетона не обнару-
жено, за исключением того, что при наибольшем рН= 12,12 у
состава на портландцементе скорость коррозии наименьшая.
В табл. 59 приведены аналогичные данные по составам на
известкозо-песчаном вяжущем. Наименьшие показатели глуби-
ны, скорости и интенсивности коррозии наблюдались при соот-
ношении извести и молотого песка 10:2 и 8:4. Эти составы
имеют меньшую воздухопроницаемость; pH закономерно пони-
жается с уменьшением содержания извести, но па коррозию
не влияет.
Данные по влиянию на коррозию расхода смешанного це-
ментно-известкового вяжущего приведены в табл. 60. Увеличе-
ние расхода вяжущего свыше 20% несколько способствует
снижению скорости коррозии, что, по-видимому, объясняется
повышением pH и уменьшением проницаемости бетона при наи-
большем расходе вяжущего.
Результаты испытания на коррозию арматуры в автоклавном
силикатном бетоне состава 6:6:33: 55 (цемент : известь : песок
172
Влияние состава смешанного вяжущего на защитные
песчаного бетона
Таблица 5з
свойства автоклавного
Состав бетона в % Свойства бетона Срок испыта- ния в месяцах 1 1 Площадь кор- розии в % Глубина кор- розии в мк Потеря веса в а Скорость коррозии в г лгЧас Интенсив- ность кор- розии в г м*час
цемент известь песок не- молотый pH воздухо- проница- емость 1/.МИН.
—• 12 88 11,71 0,285 0 6 12 27 99 100 66 66 251 0,09 0,106 0.163 0,0123 0,0089 0,0125 0,0089
3 9 88 11,51 0,218 0 55 29 0,037
6 98 65 0,066 0,0077 0 0079
12 100 100 0,166 0,0091 0,0091
6 5 88 11.5 0.206 0 25 24 0,025
6 92 54 0,124 0,0144 0,0157
12 98 238 0,116 0.0064 0,0064
9 3 88 11,73 0,26 0 19 31 0,024
6 95 84 0,136 0,0158 0,0163
12 100 116 0,353 0.0193 0,0193
12 — 88 12,12 0,242 0 4 65 0,028
6 16 77 0,033 0,038 0,024
12 95 91 0,108 0,0059 0,0062
Таблица 59
Влияние состава известково-песчаного вяжущего на защитные свойства
автоклавного силикатного бетона
Состав бетона в % Свойства бетона Срок испыта- ния в месяцах Площадь кор- розии в % I лубинэ кор- розии в мк Потеря веса в е Скорость кор- розии в е;м*час Интенсив- ность коррозии в г м*ча~
известь песок мо- лотый песок не- молотый pH проница- емость 1/мин.
12 88 11.71 0,285 0 60 50 0,036 —
6 100 330 0,2 0,0232 0,0232
10 2 88 11,17 0,353 0 60 65 0,086 — —
6 96 71 0,087 0,0101 0,0105
8 4 88 11,13 0.353 0 70 125 0,059 —- ——-
6 89 71 0,091 0,0105 0,0118
6 6 88 10,72 0.342 0 35 55 — —•
6 70 104 0,12 0,014 0,02
[ влажности воздуха в
вГ табл? 61. Водородный показатель
молотый: песок крупный)
течение 6 мес. приведены
при различной
- к___ ..г____,__ L
этого бетона 10,2, воздухопроницаемость 0,6.
13—2871
173
Таблица 60
Влияние количества смешанного вяжущего на защитные свойства
автоклавного песчаного бетона
Состав бетона в % Свойства бетона Срок испыта- ния в месяцах Площадь кор- розии в % Глубина кор- розии в мк Потеря веса в г . Скорость коррозии в г/м^час Интен- сивность коор- розии в г м\ас
цемент известь ПССОК ПС’ молотый pH проница- емость 1 мин.
6 6 88 11,43 0,375 0 10 16 0,015 . 1
6 95 75 0,062 0,0072 0,0076
12 100 125 0,169 0,0093 0,0093
10 10 80 11,58 0,429 0 0 0 0
6 55 72 0,057 0,0066 0,0126
12 98 133 0,163 0,0089 0,009
15 15 70 11,61 0,382 0 0 0 0 — . —
6 89 42 0,127 0,0147 0,0155
12 89 235 0,124 0,0068 0,0075
22,5 22,5 55 12,17 0,521 0 0 0 0 - -
6 75 133 0,109 0,0127 0,017
12 55 49 0,022 0,0012 0,0071
Таблица 61
Влияние влажности среды на коррозию арматуры в автоклавном силикатном
бетоне’
Относительная влажность воздуха в % Площадь коррозии ви % Глубина коррозии в мк Потеря веса в г Скорость коррозии в г м^час Интенсивность коррозии в г/м?час
40 45 63 0,05 0,0058 0 013
60 68 41 0,058 0,0049 0,0116
80 95 61 0,075 0,0087 0,0092
95 100 252 0,338 0,0392 0,0392
1 Состав бетона в %: цемент—G, известь—6, песок молотый -33, песок немолотый—55.
Скорость коррозии при повышении относительной влажности
воздуха oi 40 по 80% возрастает незначительно, а интенсивность
ее даже падает ввиду увеличения плошади коррозии. Резко
(в 4—6 раз) повышаются глубина и скорость коррозии при от-
носительной влажности воздуха 95%.
В следующей серии испытаний влияние условий среды про-
верялось по более широкой программе. Результаты, приведен-
ные в табл 62, показывают, что наименьшая скорость коррозии
за 6 месяцев наблюдалась при хранении в воздушно-сухих ус-
ловиях лабораторного помещения. При этом, правда, за счет
174
Таблица fp
Влияние условии хранения на коррозию арматуры в автоклавном силикат™ J
бетоне’ ’
Условия хранения Срок ис пытания о месяцах Площадь коррозии о % Глубина коррозии в мл Потеря веса в г Скорость коррозии в г м-час Интенсив- ность кор- розии в <’ м* час
Относительная влажность 1 40 0 031
воздуха 95°о 6 12 100 100 360 451 0,3321 0,4219 0,0385 0,0385
В эксикаторе над водой 1 30 28 0,0381
без карбонизации 6 12 100 100 268 280 0,1632 0,1722 0,019 0,019
Воздушно-сухие 1 3 23 0,0237 ~
6 12 13 13 73 85 0,0042 0,0005 0,0377
Производственное поме- 6 100 219 0,3027 0,036 0.036
щение с высокой влажное- 12 100 322 0,4263 0,0234 0,0234
тью воздуха *
1 Состав бетона см. в табл. 61
Таблица 63
Влияние условий хранения на коррозию арматуры в автоклавном силикатном
бетоне1
Условия твердения бетона Условия хра нения Срок испыта- ния в месяцах Площадь кор розии в % Глубина кор розии в мл Потеря веса в г Скорость кор- розии в г час Интенсивность коррозии в а час
Авток- Относительная влаж- 0 0 0 0 — —
лав ность воздуха 95 % 1 17 180 0,1104 —
6 100 330 0,4591 0,0532 0.0532
То же V В эксикаторе над во- дой Воздушно-сухие 1 6 1 6 6 53 7 10 65 197 45 58 0,1049 0,0875 0,0279 0,0875 0,0102 0,001 0,0191 0,06
9 Производственное по- 6 97 169 0,5804 0,0675 0,07
Без авто- мешение с высокой влажностью воздуха п л 0
В эксикаторе над во- 6 0 и и V
клава дой •
’Состав бетона см. в табл. 61.
г»
малой площади, пораженной к0РР??ие”'
залась значительной. Примерно в Ра камере с темпера-
розии наблюдалась при хранении оОРаа^ повышенным содер-
турой 30°, относительной влажностью 9а* и пов
малой площади, пораженной
интенсивность ока-
большая скорость кор-
ее
13*
жанисм углекислоты и кислорода. Примерно с такой же
скоростью развивается коррозия в образцах, хранившихся в про-
изводственном помещении с высокой влажностью воздуха.
При хранении над водой в эксикаторе, исключающем карбо-
низацию бетона, скорость коррозии вдвое меньше.
Предварительная карбонизация бетона резко усиливает кор-
вочию Скорость коррозии за 6 месяцев испытания оказалась
* в 280 раз большей, чем в
воздушно-сухих услови-
ях.
Аналогичные резуль-
таты, приведенные в
табл. 63, получились при
параллельном испытании
образцов такого же со-
става, но на другой изве-
сти. Все они. за исклю-
чением данных по корро-
зии в эксикаторе, не-
сколько выше, чем в пер-
вом случае. Видимо, раз-
ницу следует объяснить
влиянием извести. Наи-
меньшая интенсивность
коррозии была, как и в
первом случае, в образ-
цах, хранившихся в экси-
каторе, благодаря отсут-
ствию карбонизации и
недостатку кислорода.
В образцах из той же
Рис. 60. Трещины в образцах из ав-
токлавного силикатного бетона, обра-
зовавшиеся в результате развития
коррозии при хранении в производ-
ственном помещении с высокой влаж-
ностью воздуха
бетонной смеси, но не подвергавшихся автоклавной обработке,
за 6 месяцев хранения в эксикаторе над водой коррозии арма-
туры не наблюдалось.
Последнее испытание подтверждает положение, что ухудше-
ние защитных свойств бетона обусловлено автоклавной обра-
боткой.
В табл. 64 приведены данные о состоянии арматуры в сили-
катном автоклавном бетоне, состоявшем из 6% извести. 6% це-
мента, 33% молотого и 55% немолотого песка. Уже после 6 ме-
сяцев нахождения образцов во влажном цехе наблюдается
интенсивная коррозия арматуры. В дальнейшем коррозия про-
грессирует, и к 32 месяцам на отдельных образцах появляются
трещины (рис. 60). В этот период коррозия арматуры сплошная,
толстым слоем Язвы достигают глубины 400—500 /лк.
Нитрит натрия, добавленный при изготовлении образцов, не
оказал защитного действия. Наоборот, получились более глу-
бокие язвы.
176
результаты испытания за ЩИТНЫХ свойств автоклавного си Таблица 64 ЛИкатного
а. о с. <3 0
Особенности состава Особенности твердения бетона Условия хра- нения CJ <у s г —ч О у. * 5 с х 3 о t= 5 х а “ х **
о _ схЕ U = С О. С 3 £§ сГ t- © *j Скоро розни час t « а 5 g*
Без добавки — Относитель- 1 17 180 330 0.1104 0.4591
С добавкой пая влажность воздуха 95% 6 100 0.0532 0,0532
— То же 6 33 0.0119 0.2711 0.435 0,0014
нитрита натрия 12 93 “и 49? 0,0042
То же Предвари- » 6 80 247 0,0149 0,0157
тельная карбо- 0.0505 0,0632
низания
1 Производ- ственное поме- щение с вы- 6 12 32 47 30 100 212 456 507 0.0552 0.1029 0,0064 0.0056 0,0136 0,0059
сокой влаж- ностью возду- ха
Без добавки — То же 6 12 97 100 168 322 0.5804 0.0675 0,07
32 100 430 — —— —
’Состав бетона см. в табл. 61.
В камере с относительной влажностью 95% в первое время
(до 6 месяцев) было заметно сильное замедление коррозии
арматуры в образцах с нитритом натрия. По истечении года
испытания эффект добавки нитрита натрия совершенно исчез.
Как показали длительные испытания, процесс коррозии ар-
матуры в силикатных автоклавных бетонах приводит к образо-
ванию трещин в защитном слое, что подтверждает необходи-
мость в специальной защите арматуры в таких бетонах.
В итоге проведенных испытаний с различными составами
автоклавного силикатного бетона существенных достоинств ка-
кого-либо из них в смысле защиты арматуры от коррозии не
обнаружилось. По-видимому, малая плотность этих бетонов при
изготовлении их из пластичных смесей вибрированием в соче-
тании с пониженной в результате автоклавной обработки ще-
лочностью лишает их значительной части защитных свойств в
отношении арматуры. ппмпниттные
Рекомендуемая в «Технических условиях н р. овлеШ1Ю>
сплошные панели перекрытий и указаниях п сушест-
[140] добавка цемента в количестве не менее 80 кг/м ехшест
венно не меняет положения.
Судя по исследованиям Н. Л. Попова и Л. С. Балквадзе [139],
только очень высокая степень плотности, получаемая при фор-
мовании изделий центрифугированием, может существенно за-
медлить коррозию арматуры в неблагоприятных условиях. ,
Исследования по выявлению закономерностей коррозии ар
матуры и способов ее защиты в автоклавных силикатных его
177
нах были проведены в РОСНИИМС канд. хим. наук Д. Я. Со-
ловей [141]. В результате было установлено, что коррозия, на-
чавшаяся либо в период хранения изделий на открытом складе,
чибо во время автоклавной обработки, постепенно затухает, если
устовия эксплуатации обеспечивают устойчиво сухое состояние
конструкций Было обнаружено заметное влияние плотности
бетона на скорость коррозии арматуры. Бетоны на молотой из-
вести-кипелке получаются более плотными, чем на пушонке.
В бетоне на извести-кипелке с объемным весом в высушенном
состоянии не менее 1800 ка/зг3 при сухом и нормальном режиме
эксплуатации зданий (относительная влажность воздуха не бо-
лее 60%) не наблюдается развития коррозийных поражений
арматуры, появившихся сразу после автоклавной обработки
изделий. В таких условиях, очевидно, отпадает надобность в
защите арматуры.
При повышенной влажности воздуха (от 60 до 75%) про-
цесс коррозии арматуры в таких бетонах развивается в течение
3—6 месяцев, затем скорость коррозии постепенно снижается.
По-видимому, в этом случае арматуру необходимо защищать
от коррозии, не полагаясь на затухающий характер коррозий-
ного процесса.
Безусловно, необходима защита арматуры в таких бетонах
при эксплуатации изделий в условиях высокой влажности (от-
носительная влажность воздуха более 75%). То же самое тре-
буется и при периодическом увлажнении конструкций либо
при резких колебаниях влажности и температуры воздуха.
В плотных силикатных бетонах, изготовленных на извести-
пушонке, коррозия арматуры развивается более интенсивно, чем
в бетонах, изготовленных на извести-кипелке. Это происходит
потому, что первые имеют большую пористость, а также, по
данным Д. Я. Соловей, дефекты структуры в виде расслоения
бетонной смеси вдоль арматуры.
На основании своих опытов Д. Я. Соловей рекомендует для
защиты арматуры в автоклавных силикатных бетонах ряд ме-
роприятий, начиная с введения добавки нитрита натрия (в ко-
личестве 2% от веса вяжущего) в бетон для изделий, предназна-
ченных к эксплуатации в условиях относительной влажности
воздуха до 75%. Нам эта рекомендация представляется недо-
статочной, так как в своих опытах мы наблюдали ограничен-
ность действия нитрита натрия (см. выше) во времени.
Для случаев более высокой влажности воздуха и периоди-
ческого увлажнения конструкций, а также при меньшей плот-
ности бетона рекомендуются защитные покрытия арматуры,
подобные таковым в ячеистом бетоне, в частности цементно-
казеиновое, цементно-поливинилацетатное и цемснтно-полисти-
рольное.
Наши опыты по проверке влияния защитного цементного
покрытия на сцепление арматуры с автоклавным силикатным
178
Таблица 65
„яМЯНис защитных покрытий на сцепление арматуры с автоклавным
Влиян силикатным бетоном
Способ защиты от коррозии
Без зашиты............
I (еменгио-казеиновое покрытие /
интригой натрия . е
Цементное покрытие с нитритом'
натрия.................... н
Сила сцепления ~~ "
после изготовления | через 1 ГОд
в и1 В % в кГ.см* 1 В %
30 10Э 36 100
28,6 95 27 75
26,7 89 30.4 84
бетоном показали (табл. 65), что при выдергивании стержней
сразу после изготовления образцов наблюдается некоторое
снижение величины сцепления как при покрытии с казеином
так и без казеина. После хранения образцов в воздушно-сухих
условиях в течение года сцепление незащищенной арматуры
возрастает, а защищенной практически остается на том же
уровне.
Таким образом, сцепление гладкой арматуры ™т,н,„о -
покрытиями, с автоклавным силикатным бетоном обеспёХ^т'
ся в достаточной мере. мссцечивает-
Л ИТЕРАТУРА
I. Томашов Н. Д., Теория коррозии металлов. Металлургиздат, 1952.
2. Розенфельд И. Л., Замедлители коррозии в нейтральных средах,
изд. АН СССР. 1953.
3. Shalon R., J, Amer. Concr. Inst., v. 30, № 12, 1959.
4. Мещанский H. А., Плотность и стойкость бетонов, Госстрой-
издат, 1951.
5. Москвин В. М„ Коррозия бетона, Госстройиздат, 1952.
6. Кинд В. В., Коррозия цементов и бетона в гидротехнических соору-
жениях, Госэнергоиздат, 1955.
7. Шестоперов С. В., Долговечность бетона, Автотрансиздат, 1954.
8. Дорш К-, Твердение и коррозия цементов, ОНТИ, 1936.
9. Александров И. А-, Коррозия железобетона, «Строительная про-
мышленность» № 1, 193Р.
10. Москвин В. М, Коррозия арматуры в бетоне, «Строительная про-
мышленность» № 12, 1951.
11. Inter m Recommendations to Reduce the Corrosion of Reinforced
Steel in Concrete. Public Works of South Africa, June, 1957.
12. Lewis D. A. and Copenhagen W. J., The South African Indu-
strial Chemist. October, 1957.
13. Shermer C, L., Civil Eng., 1956, v. 26, № 12.
14. Защита от коррозии железобетонных опор контактной сети. Инфор-
мационное письмо № 453 ЦНИИ МПС, М., 1958
15. Артамонов В. С., Коррозия и защита железобетонных конструк-
ций. Труды ВНИИ железнодорожного транспорта, вып. 171, Трапсжелдор-
издат, 1959.
16 Розенфельд И. Л, Атмосферная коррозия металлов, изд. АН
СССР, 1960.
17. Москвин В. М. и Алексеев С. Н., Защита от коррозии арма-
турной стали в бетонах различных видов. Труды НИИ/КБ АСиА СССР.
Исследования в области защиты бетона и других строительных материалов
от коррозии, Гпсстройиздат, 1958.
18. Ривлин Я. Я., О некоторых результатах сравнения коррозии ар-
матуры в силикатных и цементных изделиях автоклавного твердения, Тал-
лин, 1957.
19. PIetta D. J., Amer. Concr. Inst., v. 22, № 7, 1950.
20. Крамской В. А., О коррозии надземных строительных конструкций
в цехах электролиза алюминия. «Промышленное строительство» № 7, I960.
21. Шаламов Н. П., Коррозия строительных конструкций на пред-
приятиях цветной металлургии. Промышленное строительство № 2, 1960.
22. Трин к ер Ь. Д. и Плутенко В. П., Защита от коррозии железо-
бетонных вентиляционных и дымовых труб, работающих в условиях агрес-
сивных газов, ЦБТИ МС РСФСР, М ’959.
23. М о ш а н с к и и Н. А., О строительстве и защите промышленных вы-
тяжных труб, «Промышленное строительство» № 2, 1960.
24. В е д е и к и н С. Г., Атмосферная коррозия и г™ *
фериая коррозия металлов, Металлургиздат, 1961 РЬба с ”ей- Сб. Дтмпг
ф F 25 Эванс Ю Р., Коррозия, пассивность и о Я
лургиздат, М, 1941. ащнта металл
Акимова. Изд.
лаборатория» 1,
коррозии металлов.
•е» Пром-
и проницаемость
заведений МВО
тройиздат, 1955
29 кг» о
И .
Под ред. Г. В.
3. А., «Заводская
ов> Метал-
АН
33. J. Amer. Concr. Inst
ГЧ J У1 V V Ж м _
1
тов опор контактной сети, «Железн
26 Проблемы морской коррозии.
ССС97 Том а ш о в Н. Д. и Титов
ля (1949), № 7, 802 (1951).
4 9Я Акимов Г В.. Теория и методы чсслс
и.и АН СССР. 1945.
В 29. СкраМ1Т95з В Б’ Г* и др’ СтРоительные материалы. Изд. 6
CTP°3Q3С3ту п а ч е н к о П. П., Структурная пористость
житного камня в бетоне. Известия высших учебных
ггГР «Строительство и архитектура» № з, 1958.
oi Строительные нормы и правила, Г осетра”
q9 Friedland R., J- Amer. Concr. v. 22, № 2. 1950 (prac v. 47A
33 J Amer. Concr. Inst., v. 38, № 4, febr. 1942. b
34 Богин H. M., К вопросу о защите от коррозии арматуры фундамен-
ппоо контактной сети, «Железнодорожное строительство» № 4, 1953.
Т0В 35 В г о с а г d Annales de Plnstitut technique du Botiment, 1958, № 126.
36 Г e p ш б e p г О А., Технология бетонных и железобетонных изделий,
ПР°37ТРАрИтаамонов В. С., Защитные
свойства цементов. «Цемент»
2чя^К^а паев 3. Ш., Исследование коррозии стали, защищенной цемент-
ным покрытием в морской воде, сб. «Коррозия металлоконструкций в море»,
БаКяо 1 г^и н з б у р г Ц Г и Кунцевич О. В., Исследование расширяю-
егося цемента в различных условиях твердения. Известия ВНИИГ им. Ве-
денеева, •№ 51, 1954. Батраков В Г., Влияние
U ап»»*»»'- v____
и методы защиты», Госстрой-
40. М о с к в и н В. М., Алексеев С Н
некоторых видов цемента на стойкость бетона u - •• ~....пппе
АСиА СССР, вып. 9, «Коррозия железобетона и Хп„ГУР“ РУДЫ НИИЖБ
издат, 1959. елезооетона и методы защиты», Госстрой-
41. Борок М. М„ Сцепление арматуры с бетонок. ..
цементе, Киев, 1947. ур тоном на шлакопортланд-
“• .оооп’ 19|7> № 27~32.
1933.
1929.
- юв. Л., 1931.
42. Burchartz Н. u n d Bauer О. Stahl и. Eise
43. Gar у. Heft 47 d. D А. f йг Eisbeton, B. 1920.
44. Kruger L., Heft 71 d D A. fill Eisbeton, В
45. 3 а л и г e p P , Железобетон, ОНТИ, M., 1929.
46. Сб. «Новые шлаковые цементы», НИИБетош
47. Ск р а мт а ев Б Г и Ч е р н я в с к и й И. Д, О применении шлако-
портландцемента и шлака в железобетоне, «Цемент» № 5, 1936.
48. Nicol A., Revue des Materiaux de construction et de travaux pub-
lics, Oct. 1952, № 445.
49. Миро in н и ч e н к о И П., Значение серы в доменных гранулиро-
- I I 1 «> » • “ — — —
овый цемент в строительстве
..., серы в домен!
ванных шлаках «Строительная промышленность» № 15. 1930.
50. П у х а л ь с к и и Г В , Известковошлаковый цемент е
Криворожстроя, «Строительная промышленность» № 15, 1937.
51. Малик Л М„ Применение доменных гранулированных шлаков в
железобетоне, «Строительная промышленность» № 11, 1938.
52. Резник В. А., К вопросу армирования пробужденного Р^ТВ°РВ
из доменного гранулированного шлака. «Строительная пр t
№ 8, 1940.
53. Пухальски й Г. В., Доменные
производстве, сб. «Доменные шлаки
УССР, 1956.
отвальные шлаки в строительном
в строительстве», Госстройнздат,
п о коррозии арматуры в железобетоне на граншлаке.
с 54’ и Железобетон^, I960, № л а е и к о в Е. С., Поведение стальной
*Бетон В о* же некий Счаных бет0Нов. «Строительные материа-
арматуры в‘ потенциалов арматуры как способ
Лы»№ Ю. 195%ев С. Н.. Измерение потенцижБ д£иД ссср
5о- АЯ1ПИТНЫХ свойств бетона,
оценки заш , --- *
«Коррозия *e--0B
57 аолы ОТ сжигания пылевидного
К »Р Р . “ *,
„ изготовления и теплин 1Уэо.
““ о 'а.
60. Маддисон и. £-сб <(СлаНцезоЛы1ые ма.ериаль и
тельстве в Эстонской . твердения бетона, ОНТИ, М..
« ек « » 8 М- Р
61- М , дерлезобетонных конструкции от кор-
1937-9 указания по зашите арматуры железоб
™у„„ре„и. ,вер«™
МоСКгб ^Технология бетона». Строшида^т, ^^^^ применении
«“’o' в И. Корр»™ „ро—* «-*.
ускорителя хлорис» .........
1938 - - - - -- -
> Н., Измерение потенциалов арматуры как
П«Л свойств бетона, труды НИИЖБ АСиА СССрК
лезобетона и методы защиты», Госстройиздат, 1959 ’
Автоклавная обработка бетонов р
Таллин, 1955
«Строительная промышленность» № 8—9,
‘П55 Swallon Н. Т. S., Civil Eng.. Sept. 1938, № 387, v. XXXIII, p. 343.
66. Пухальский Г В., О химических ускорителях твердения бетона,
«Строительная промышленность» № 2, 1940.
67. Newman A. J., Сопсг- a. Constr Eng.. 1943, v. 38, № 5.
68. П а н ф и л о в а Л. Н. и Козлова Г. А., Влияние хлористого каль-
ция на коррозию стальной арматуры в бетоне. «Бетон и железобетон»
К? 1, 1955
69. Аваков А. И., Бердичевский Г. И, Михайлов К- В.,
Усовершенствование способов изготовления струнобетонных конструкций,
«Строительство» № 4, 1951.
70. Вейц Р. И, О применении 2%-ного раствора хлористого кальция
в струнобетоне, «Строительная промышленность» № 9, 1954.
71. Дмитриев С. А, Исследование обычных и предварительно напря-
женных железобетонных конструкций, Стройиздат, 1949.
72. Evans R. Н., Proceedings of the Inst, of Civil Eng., p. Ill, v. 4,
december 1955, № 3.
73. К а з a p о в и ц к а я Б. А., Теплотехнические свойства бетонов с до-
бавками хлористого кальция, «Бетон и железобетон» № 10, 1959.
74 Ратинов В. Б иДовжикО. И., Защита арматуры от коррозии
в бетоне с добавками хлористого кальция, «Бетон и железобетон» № 2, 1959.
75 Иванов Ф М., Исследование некоторых свойств растворов и бето-
нов с повышенными добавками хлористых солей, «Строительная промышлен-
ность» № 9, 1954.
76. Булгаков В. С., Прочность железобетонных балок, изготовленных
К 9^9543* твеРдеющего на морозе, «Строительная промышленность»
77 Миронов С. А. и Крылов Б. А., Коррозия арматуры в бетоне
с добавками солей, «Бетон и железобетон» № 8. 1955
78. II в а н о в Ф. М. и Овчаров В. И., Дорожный бетон с добавками
хлористых солеи, Автотрансиздат, 1956.
79. Гр а би некий Е К., Холодный бетон и железобетон, Воронеж, 1955.
а в р и н о в и ч Е. В., Способ уменьшения коппо^ни япмятипкт r
------------ ------ *, .
Способ уменьшения коррозии арматуры в
й информации Главлеиин-
солей, твердеющего
of Practice for ^Reinforced Concrete, ConcreteJ Pub’.icatl
материалам для его приготовления.
88. Путилова И. Н., r ’
торы коррозии металлов, Госхимиздат, 1958.
И 89. Москвин В. М. и Алексеев С. Н„ Способы
«» _ ----------------— - - **
бетон» №
<
August 1956.
бетоне с добавками солей. Бюллетень технической
гоадстроя, № 6, 195/.
н 81 Инструкция по применению бетона с пп^
иа морозе (СН 42-59), Госстройиздат,™959 ВКаМИ
82. Baum el A., Zement-Kalk-G’ps, 1959, Juh пи i-> v
83. DIN 1045, Bestimmungen fur Auffunrune' vor R^?'
beton, 1952. g 'on Bau*^n aus Suh,
84. Anweisung fur Mortel und Beton, die Bundesbahn м v
85. J Amer Concr. Inst. v. 27, № 9, Mav iq-c , a‘’n' ‘'\unich. 1947.
86 Scott W. L. and others, Explanatory Han&w/o^n PPn 9ia~936.
or Practice for Reinforced Concrete, Concrete Pub'icat on B, S Coie
87. ГОСТ 4797—56. Бетон гидротехнический. Техннчес'ки» У°«<оп 195э-
_ — Л - . ГТ ПГТ АГГ\ ПППГП'тП П/Wttirv ипчеикне требования к
бЛа..лА3.и_н и Баранник В П. Ингиби-
зионной стойкости арматуры железобетонных конструкций,
xfS 1, 195/. «v-.ic.jo*
” 90. Lewis J- I. М., Civ. Eng. and Public Works Review, v. 51, № 602
August 1956.
91. Рандна В К., Известково-песчаные изделия в строительстве Эс-
тонской ССР, сб. «Передовой опыт строительства Эстонской ССР» Тал-
лин, 1957.
92. Григорьев Е. Г., Поведение арматуры в зольных мелкозернистых
бетонах. Бюллетень технической информации Главленинградстроя, № 6, 1958
93. Н о n i g m a n, Beton und Eisen, 1935, № 13/20.
94. Rein gers, Beton und Eisen, 1935, № 10.
95. Берг О Я., Исследование работы растянутых железобетонных эле-
ментов, Отчет НИИПС НКПС, 1940.
96. ’ Т г еш р е г, J. Amer. Concr. Inst., v. 18, № 10, Juni 1947.
97. Campus, Batir, № 59, Juni 1956.
98. L о s s i e, Concrete and Constructional eng., 1936, v. 31, № 9
99. Нормы и технические условия проектирования бетонных и железо-
бетонных конструкций (НиТУ 123—55).
100 Инструкция по расчету сечений элементов железобетонных конст-
рукций (И 123—55), 1956.
101 Инструкция по защите железобетона и каменной кладки лакокрасоч-
ными и гидоофобизирующими покрытиями, Госстройиздат, 1959.
102. Rosa Е В., Techn. Papers, № 18, 1919.
103. Archambault, Corrosion, № 1, 1947.
104 Gent and Mole, Techn. Papers, F/t 168, 1947.
105 Притула В. А. и Корнфельд И. А., Коррозионные разруше-
ния железобетона блуждающими токами, «Строительная промышленность»
jUp с 1953
106' пригула В. А., Корнфельд И. А. и Симон А. Г., Электро-
коррозия металлических и железобетонных сооружений в цехах электролиза.
Лельд Й'А и Притула В. А., Электрокоррозия железо-
л НИИЖБ АСиА СССР. «Коррозия железобетона н
методы защиты», вып. 15, Госстройиздат, 1960.
108. Указания по защите железобетонных “Ру-кшн. ^Р0^^
цехов от коррозии, вызываемой блуждающими токами (СН 6о о9). Юс
стройиздат, 1960.
109. ГОСТ 5272—50, Коррозия металлов.
НО. Б р а у д е 3. И.,
и пересчете эксплуатируемых
конструкциям
(Н 101-54), Госстройиздат, 1954.
I-' vz к-» • * • • ---
«Химическая промышленность» № 1, 1957.
107. К о р н ф е л ь д И. А. и П р и т у л а В. А., Электрокоррозия железо-
-бетона, сборник трудов НИИЖБ АСиА СССР, «Коррозия железобетона и
- - — ----- men
L/ppwjUZl ----, д
Учет коррозии стали при проектировании новых
inF<ytm«x стальных конструкций. Материалы по стальным
грукциям, вып. 3, Проектстальконструкция, 1958.
111. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий
• Z4 —• 1
183
112. Лыков А. В-, Явления переноса в капиллярно-пористых телах, Гос-
те* теоретизд ат, М., 1954.
113. Технические условия проектирования мостов и труб на железных
дорогах нормальной колеи (ТУМП-56), Трансжелдориздат, 1957.
114. Технические условия на производство и приемку строительных и
монтажных работ. Бетонные и железобетонные работы. (СН 66—59). Гос-
стройиздат, 1959.
115. Консервация деталей летучими ингибиторами. СНХ Челябинского
экономического района, 1959.
116. Технические условия и инструкция по технологии производства
бетонных работ в промышленном и гражданском строительстве (СН 65—59),
Госстройиздат, 1959.
117. Указания по отделке наружных поверхностей изделий из ячеистых
бетонов цементными красками, Госстройиздат, 1961.
118. Москвин В. М., Пемзобетон в железобетоне, «Строитель»
№ 4—5, 1933.
119. Симонов М. 3., Котельные шлаки как заполнители для легкого
железобетона, «Строительная промышленность» № 1, 1939
120. Саакян В. О., О сохранности арматуры в гидротехническом бе-
тоне на литоидной пемзе, сб. «Гидротехнический бетон на литоидной пемзе»,
Изд. АН АрмССР, Ереван, 1958.
121. Симонов М. 3., Инструкция по проектированию и возведению
конструкций и сооружений из легкого железобетона, изд. Тбилисского научно-
исследовательского института сооружений, 1937.
122. Симонов М. 3., Бетон и железобетон на пористых заполнителях,
Госстройиздат, 1955.
123. Кудряшов И. Т., Автоклавные ячеистые бетоны и их применение
в строительстве, Госстройиздат, 1949.
124. Баранов А. Т. иБужевич Г. А., Золобетон, Госстройиздат
1960.
125. Кудряшов И. Т. и Куприянов В. П., Ячеистые бетоны, Гос-
стройиздат, 1959.
126. Фокин К. Ф-, Строительная теплотехника ограждающих частей
зданий, Госстройиздат, 1953.
127. Кал ни на Н. А., Технология изготовления изделий из газобетона,
сб. «Производство и применение в строительстве крупноразмерных конструк-
ций из ячеистых и других легких бетонов», Госстройиздат, 1957
128. Тес л ер П. А., Эксплуатационные качества крупнопанельных жи-
лых домов из автоклавных ячеистых бетонов, сб. «Производство и приме-
нение в строительстве крупноразмерных конструкций из ячеистых и других
легких бетонов», Госстройиздат, 1957.
129. Алексеев С. Н., О защите от коррозии арматуры в ячеистых
бетонах. «Коррозия железобетона и методы защиты». Труды НИИЖБ,
вып. 15, Госстройиздат, 1960.
130. Завадский В. С., Автоклавные газобетоны, Госстройиздат, 1957.
131. Кудряшов И Т., Некоторые вопросы производства автоклавного
ячеистого бетона, «Строительная промышленность» К? 8. 1955
132. Способ производства нержавеющих элементов арматуры для бетона,
Реферативный журнал «Химия» № 8, 14642П, 1955.
133. Способ защиты от коррозии железной и стальной арматуры, Рефе-
ративный журнал «Химия» № 19, 68874П, 1956.
134. На ст и чу к АТ А. и Дринберг А Я., Антикоррозионные грунты
протекторного действия, Труды ЛТП им. Ленсовета, вып 46 «Работы в обла-
сти химии и химической технологии», Госхимиздат, 1958.
135. Sei Is, Erlautcrungen zu den «Technischen Vorschriften fur Rostschutz
von Stahlbauwerkcn» (ROST) der Deutschen Bundesbahn gOltig vom 15 Marz
1957, Stahlbau, 1958, Juni, Bd. 27, № 6.
136. Сокол ob ни В. E., Временная инструкция на приготовление ан-
тикоррозионных битумно-глинистых паст и способ их нанесения на арма-
131
т предназначенные для армирования изделий из ячеистых
турнЫе КОргэнерГ°СиР°Я ^Коррозия арматуры в пеносиликате. Таллин. 1957.
бет°^’ р и в л ин и- Майер А- А., Изучение процесса взаимодействия
138 Ь У т т 'идроокисью кальция при автоклавной обработке. Сборник
ЕреМНезероСнИИМс а^лква дзе Л. С.. К вопросу о коррозии сталь-
трУАоВ Попов Н 7_ в0.пеСчаных автоклавных материалах, сб. <Крупно-
1 «ятУРЫ в иЗВ * пеносиликатные изделия». Стройпздат, 1956.
ной аРм* силикатные ” армосиликатные сплошные панели перекры-
_ <~Л v<**
Оглавление
Стр.
Введение.......................................................... 3
Глава I
Состояние вопроса и сущность процесса коррозии стали в бетоне
§ 1. Основные сведения из теории коррозии металлов................ 6
§ 2. Механизм защитного действия бетона и причины коррозии
стальной арматуры................................................ 13
§ 3. Примеры повреждения железобетонных конструкций корро-
зией арматуры..................................................... 18
Глава II
Основные факторы, влияющие на состояние стальной арматуры
в бетоне
§ 4. Влияние особенностей окружающей среды....................... 32
§ 5. Влияние структуры и состава стали, состояния ее поверхности
и степени напряжения.............................................. 46
§ 6. Влияние особенностей структуры и состава бетона, а также тол-
щины защитного слоя .............................................. 52
§ 7. Влияние вида вяжущего и режима твердения бетона.......... 65
§ 8. Влияние различных добавок, вводимых в бетон.............. 79
§ 9. Влияние трещин в бетоне.................................. 99
§ 10. Влияние электрического тока............................. 104
Глава III
Защита стальной арматуры обычных и предварительно напряженных
железобетонных конструкций
§ 11. Выбор вида конструкций и армирования, назначение толщины
защитного слоя и плотности бетона................................. Ю7
§ 12. Вопросы технологии изготовления железобетонных конструкций 115
§ 13. Основные сведения о защите поверхности железобетонных кон-
струкций ........................................................ 124
185
Глава iv
Защита стальной арматуоы r
И автоклавных «ли7атнадХНЗ Легки*>
§ 14. Защита арматуры в легких бетонах
§ 15. Особенности процесса коррозии япж. ‘ ’
§ 16. Зашита арматуры в ячеистых бетонахТУРЫ
§ 17. Особенности процесса коррозии 8J ‘ ’
катных автоклавных бетонах рматУРи
Литература , . . ,
§
в
и
ячеистых
ячеисть,х бетонах
ее защита в СИЛИ-
130
133
148
168
180
Сергей Николаевич Алексеев
КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА
АРМАТУРЫ В БЕТОНЕ
Страница
$ * $
13
Госстройизоат
Москва, Третьяковский проезд, д. /.
* * ♦
61
Редактор издательства
И. Л. Глезарова
Технический редактор
В. М. Родионова
Корректор f. Г \юоозовская
64
87
Сдано в набор 9. XI1-I46I г. Подписа
но к печати 22. И (96- г Ф <Ю016
Бумага 60x90,;w=5.87? бум. л *1,75
пёч. л. Н,8 уч.-изд. л. Тираж 4 000
экз. Изд Ле VI 662f Зак № 2871
Цена 59 коп. 4-нереплет № 5—Ю коп.
Типография Лб 1 Государственного
издательства литературы по строитель-
ству, архитектуре и строительным ма-
териалам, г. Владимир
93
96
143
146
157
160
Строка
ОПЕЧАТКИ
Напечатано
__________________•
Следует читать
19-Я СНИЗУ
я/
10-я снизу
Таблица 13, 8-я ко-
лонка, 3-я сверху
9-я снизу
18-я снизу
7-я снизу
Таблица 37,
6-я колонка
Таблица 39,
5-я колонка
Таблица 47,
название
Таблица 49,
1-я колонка
Потенциал в е
Н
глубиной
обоих
бензопата
пассированию
В %
в Л1Л1
режима сушки
46
Величина потенци-
ала в в со знаком
минус
ДН
глубокая
своих
бензоата
пассивированию
в я к
в мк
срока выдержки
4
6
Ззк. 2371