Основные виды коррозии бетона при экспертизе промышленной безопасности

Основные виды коррозии бетона при экспертизе промышленной безопасности Зубко О. В.1, Выдрин В. Н.2

1 Зубко Ольга Викторовна / Zubko Olga Viktorovna - эксперт по промышленной безопасности, производственно-коммерческий директор;

2Выдрин Владимир Николаевич / Vydrin Vladimir Nikolaevish - эксперт по промышленной

безопасности, директор,

ООО «ВВЗ», г. Тула

Аннотация: рассматриваются вопросы коррозии бетона при проведении

экспертизы промышленной безопасности.

Ключевые слова: коррозия, бетон, арматура, дефекты, экспертиза промышленной безопасности.

Значительную часть конструкций обследуемых зданий и сооружений по ГОСТ 31937-2011 [2] на опасных производственных объектах, при проведении экспертизы промышленной безопасности на основании требований статьи 13 Федерального закона РФ от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1], образуют железобетонные с длительным сроком эксплуатации. Их старение, преждевременное разрушение, утрата ими герметичности, несущей способности могут привести к угрозе безопасности. До 50-х годов прошлого века в большинстве промышленных зданий применялся монолитный железобетон, который характеризуется жесткими соединениями конструкций, в 60-е годы стали применяться малоразмерные сборные элементы в качестве плит покрытия, которые к настоящему времени почти полностью утратили свои эксплуатационные качества. В дальнейшем появился типовой сборный железобетон с шарнирными схемами соединения отдельных элементов в узлах. Отдельные дефекты и повреждения таких конструкций чаще вызывают обрушение в зданиях, чем конструкции из монолитного железобетона, обладающие в значительно большей мере способностью к перераспределению усилий вследствие повышенной статической неопределимости и жесткости узлов [6]. От проблем с коррозией железобетонных конструкций страдает большое количество зданий и сооружений, расположенных на опасных объектах. На стойкость железобетонных конструкций оказывают значительные воздействия агрессивные среды. Агрессивные среды по физическому состоянию разделяются на газообразные, твердые и жидкие. Степень воздействия агрессивных сред на конструкции определяется: для газообразных сред видом и концентрацией газов (группа газов) и температурно-влажностным режимом помещений или зоной влажности территории; для жидких сред наличием и концентрацией агрессивных агентов, температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхности конструкции; для твердых сред (соли, аэрозоли, пыль, грунты) дисперсностью, растворимостью в воде, гигроскопичностью, температурновлажностным режимом помещений или зоной влажности [6]. Значительное влияние на скорость коррозии бетона в агрессивных средах может оказывать и температура среды. В настоящее время этот фактор должным образом в нормах не учитывается [7]. Руководствуясь СП 63.13330.2012 [4], СП 28.13330.2012 [5], ГОСТ 31384 -2008 [3], в каждом конкретном случае, в зависимости от конкретных условий, устанавливается степень агрессивности среды.

Основные встречающиеся виды коррозии:

Коррозия в твердых средах. К агрессивным твердым средам относят грунты различного состава, соли, в частности минеральные удобрения, другие химические продукты, находящиеся в твердом состоянии. Основные признаки агрессивности твердых сред по отношению к бетону: растворимость в воде, гигроскопичность,

66

способность в растворенном состоянии реагировать с компонентами цементного камня или кристаллизироваться в порах бетона.

Повреждение бетона при замораживании и оттаивании. Повреждение бетона при замораживании и оттаивании развивается вследствие изменения объема отдельных фаз и структурных элементов бетона. Увеличение объема воды при переходе в лед, различие в коэффициентах линейного расширения продуктов гидратации цемента, клинкерных зерен и зерен мелкого и крупного заполнителя создают предпосылки для появления внутренних напряжений в бетоне при замораживании и оттаивании. Тот факт, что разрушение резко ускоряется при замораживании бетона, насыщенного водой, а введение в структуру бетона определенного количества мелких воздушных пор сильно повышает морозостойкость, свидетельствует о решающей роли замораживания воды в порах бетона. Существенным является то, что температура замерзания воды зависит от размера вмещающих ее пор и капилляров; чем меньше размер пор, тем при более низкой температуре вода переходит в лед [7].

Этот вид повреждений встречается достаточно часто, а именно во многих случаях, когда бетон подвергается систематическому воздействию воды или растворов солей и мороза. Ремонт конструкций, подверженных морозной деструкции, затруднен. Ф. И. Ивановым в своих работах было показано, что при небольшой степени морозного повреждения бетона в дальнейшем в теплый период года возможно самозалечивание микротрещин и восстановление прочности. Однако при образовании макротрещин самопроизвольное восстановление прочности бетона невозможно. В отдельных случаях можно упрочнить бетон пропиткой низковязкими мономерами с последующей полимеризацией [8].

Коррозия в маслах и органических средах. При длительном воздействии минеральных масел установлено, что в этих условиях происходит постепенное снижение прочности бетона. За семь лет испытаний прочность бетона снижалась до 30 % от первоначальной. Снижение прочности объясняется уменьшением прочности контактов срастания гидратированных соединений цементного камня при полном отсутствии гидратации клинкерного фонда цементного камня и самозалечивания. Агрессивное действие технических масел связано также с возможным наличием в них кислот и поверхностно—активных веществ. Нефтепродукты могут оказать агрессивное воздействие на бетон. Степень их агрессивного воздействия увеличивается от неагрессивной до среднеагрессивной в ряду: бензин, керосин, дизельное топливо, сернистый мазут, сернистая нефть. Сильноагрессивное воздействие на бетон оказывают многие органические кислоты: уксусная, лимонная, молочная концентрацией свыше 0,05 г/л, а также жирные водонерастворимые кислоты (каприловая, капроновая и другие).

Биологическая коррозия. Под биологической коррозией понимают процессы, вызванные продуктами жизнедеятельности живых организмов, в первую очередь бактерий и организмов, поселяющихся на поверхности конструкций.

Внутренняя коррозия. К процессам внутренней коррозии бетона отнесены процессы взаимодействия компонентов цементного камня и бетона в присутствии влаги, вызывающие ухудшение технических характеристик бетона [7]. Бетон, подвергшийся внутренней коррозии, практически не поддается восстановлению. Процесс может быть лишь остановлен, если бетон будет высушен и в дальнейшем поддерживаться в сухом состоянии [8].

При проведении обследования при визуальном контроле в соответствии с ГОСТ 31937-2011 [2] устанавливаются нарушения защитных покрытий и облицовок, наличие трещин, расположенных вдоль стержней арматуры и являющихся следствием образования продуктов ее коррозии, отслоение защитного слоя в результате интенсивной коррозии арматуры; следует уделять внимание сохранности арматуры в бетоне. Глубина и степень коррозии бетона защитного слоя железобетонных

67

конструкций определяется по изменению величины щелочности (рН) - коррозия вследствие карбонизации. Массовое повреждение конструкций по указанной причине наблюдается при изготовлении низкомарочных бетонов с повышенным водоцементным отношением и вследствие этого с повышенной проницаемостью для углекислого газа. Весьма распространены случаи коррозии из-за заниженной толщины защитного слоя (скрытый брак). Ремонт поврежденных конструкций включает удаление разрушенного бетона и замену его новым плотным бетоном. При ремонте следует удалить карбонизированный слой бетона. Если глубина карбонизации превышает толщину защитного слоя, то бетон должен быть удален, в том числе и за арматурой. Затем механизированным способом (ручного удаления ржавчины стальной щеткой недостаточно) производят очистку арматуры от ржавчины, при необходимости усиливают арматуру и восстанавливают защитный бетон. Обычно применяют ремонтные составы, обладающие после отверждения малой проницаемостью, что исключает повторную карбонизацию защитного слоя [8].

На основании данных натурных обследований, анализа проектных материалов и экспертной оценки специалистов установлено, что агрессивному воздействию подвергаются в различных отраслях народного хозяйства 15-75 % строительных конструкций зданий и сооружений.

Несмотря на отсутствие недостатка в строительной продукции, акционерные общества, коммерческие организации, порой через посредников, приобретают изделия без гарантии их качества и долговечности, и через 10-15 лет, а то и через 1-2 года эксплуатации зданий и сооружений затраты на их ремонт превышают первоначальную сметную стоимость [9].

Литература

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», принят Государственной Думой 20 июня 1997 года № 116-ФЗ.

2. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.

3. ГОСТ 31384-2008. Защита бетонных и железобетонных конструкций.

4. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции.

5. СП 28.13330.2012. Защита строительных конструкций от коррозии.

6. ОРД 00 000-89. Техническая эксплуатация железобетонных конструкций производственных зданий. Москва, 1993.

7. Степанова В. Ф. Долговечность бетона: Учебное пособие для вузов - М., 2014 г.

8. Розенталь Н. К., Гвоздева А. А. Коррозия и ремонт железобетонных конструкций [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://i-stp.ru/.

9. Степанова В. Ф. Проблемы долговечности бетонных и железобетонных конструкций в современном строительстве [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.stroymat.ru/.

68