{{{Причины возникновения солевой коррозии железобетонных элементов конструкции
Бердибаев Марс Жанабаевич, докторант
Институт механики и сейсмостойкости сооружений имени М. Т. Уразбаева Академии наук Республики Узбекистан (г. Ташкент, Узбекистан)
Намозов Шохнур Зухриддин угли, ассистент;
Хуррамов Асрор Чориевич, студент магистратуры
Эгамбердиев Ихтиёр Бахтиёр угли, студент магистратуры
Ташкентский государственный транспортный университет (Узбекистан)
В статье перечислены причины возникновения коррозии в железобетонных конструкциях при эксплуатации мостовых сооружений. Изучено влияние коррозии на несущую способность железобетонных конструкций.
Ключевые слова: бетон, железобетон, мостовые сооружения, солевая коррозия, несущий способность, физико-химическая коррозия
Основным материалом для строительства мостов в Республике является железобетон. Из железобетона возводят мостовые сооружения всех видов и систем во всех регионах страны из-за его несомненных достоинств: прочности, долговечности и относительной дешевизне. Однако негативным фактором является коррозия.
Коррозия представляет собой разъедание строительных материалов под влиянием физических, химических и биологических факторов при контакте с окружающей средой. Коррозийным разъеданием подвергаются многие строительные материалы, в том числе и бетон. Бетон имеет в своем составе наименее прочный компонент — это цементный камень [1].
Бетон в процессе эксплуатации испытывает разнообразные физические воздействия. Особенно опасны знакопеременные нагрузки. К ним, в частности, относятся: попеременное замораживание и оттаивание, нагрев и охлаждение, увлажнение, высушивание и др. Деструкция начинается с шелушения поверхности бетонного изделия и постепенно распространяется вглубь, хотя могут появляться и глубокие трещины. Кроме физических воздействий на бетон влияет и химически активная среда. В зависимости от имеющихся в атмосфере соединений хлора, серы, сероводорода, углерода, которые вступая в реакцию с водой, образуют вредные для бетонов среды — хлоридную, сульфатную, кислотную. Такие среды способствуют коррозии.
Коррозия бетона возникает под воздействием следующих обстоятельств, от которых зависит скорость разрушения транспортных сооружений: умение поверхности бетонного раствора противодействовать веществам; пористость материала; вещества, находящиеся в грунтах, подземных водах, атмосферных осадках; капиллярность.
Главная составляющая бетона — это его пористость, которая определяет количество пор и наличие плотности в структуре материала. От пористости бетона зависит возможность влагопоглощения конструкции при таянии снежных масс или других атмосферных осадков. Материал со значительным количеством пор подвластен большей возможности разрушения в результате физико-химической коррозии. Поэтому защита бетона от коррозии должна начинаться на начальном этапе постройки транспортных сооружений, ведь все виды коррозии бетона приводят к разрушению сооружений.
Коррозия бетонных и железобетонных конструкций проявляется появлением на поверхности высолов и следов шелушения.
Высолообразование является настоящим бичом для производителей бетонных изделий и смесей. Белый налет портит вид декоративных элементов из бетона, и даже часто «переползает» на элементы, контактирующие с бетоном или раствором. При этом зачастую этот налет очень сложно удалить. При попытке его смыть он возникает снова и снова, иногда даже более интенсивно, чем перед попыткой его удаления. Более того, зачастую застарелые высолы просто не поддаются смывке водой.
Основной причиной преждевременного обветшания и разрушения конструкций из бетона– это проникновение грунтовой и атмосферной влаги внутрь материалов конструкций. Именно вода относится к наиболее распространенным и агрессивным факторам, влияющим на материалы в период эксплуатации строительных конструкций. Вода содействует снижению прочности большинства материалов, образованию трещин, микроорганизмов, развития коррозионных процессов в бетонах и т. п.
Хлоридная коррозия в бетонах обусловлена миграцией ионов Cl через области повышенной проницаемости: микротрещины, капилляры и открытые поры. Факторами, влияющими на отношение Cl/ОН, являются концентрация ОН и интенсивность поглощения твердой фазой ионов Cl. Концентрация ОН зависит от содержания щелочных элементов в цементе и часто бывает ниже в композиционном цементе [2]. Хлор частично связывается в C 3 A CaCl 2 10H 2 O, но его большая часть остается в водном поровом растворе.
Сульфатная коррозия — это такой вид коррозии цементного камня, который возникает от действия содержащихся в воде сернокислых соединений: СаSO 4 , Na 2 SO 4 , MgSO 4 . Оксиды серы присутствуют в атмосфере промышленных центров из-за работы заводов. Характерным для них является то, что в результате химических реакций образуются новые устойчивые соединения, которые остаются в цементном камне и объем которых превышает исходный объем твердой фазы [3].
Цементный камень имеет щелочную реакцию, и активно взаимодействует с кислотными средами и кислыми солями. Это способствует кислотной коррозии бетона. Портландцемент является нестойким к действию кислот материалом, и наиболее сильное действие на него оказывают слабые (однопроцентные) растворы серной, соляной или азотной кислот. Негативное действие таких растворов начинает проявляться уже при рН=6. Кислоты реагирует с Са(ОН) 2 и гидросиликатами кальция. В результате такого взаимодействия образуются растворимые в воде соли, которые вымываются из тела бетона, образуя поры.
Разрушение конструкционного материала в результате воздействия грунтовых вод обусловлено не только физическим вымыванием гидроксида кальция, но и накоплением в материале солей. Водно-солевая коррозия (особенно от действия хлоридов и сульфатов) приводит к образованию новых сильно гидратированных солевых структур сложного состава, существенно увеличивающих кристаллизационное давление.
Для изучения влияния коррозии на несущую способность железобетонных конструкций, проведены обследования мостовых сооружений, которой приведены в рис. 1–2.
Осуществленный анализ влияния коррозионных повреждений на изменение силового сопротивления конструкций показал (рис.1–2), что эти повреждения существенно влияют на несущую способность, эксплуатационную пригодность и уровень конструктивной безопасности железобетонных сооружений.
Рис. 1. Коррозия бетона по причине солевой агрессии
Рис. 2. Дефекты конструкций опор по причине солевой агрессии
Таким образом, применительно к реальным сооружениям это особенно актуально, постольку поскольку, именно они особенно подвержены агрессивным внешним воздействиям и отказ таких сооружений по причине коррозионных повреждений, может иметь большие экономические и внеэкономические последствия. Коррозия бетона и арматуры в конструкциях опор мостовых сооружений приводит к значительному сокращению срока службы мостовых сооружений. Вопросы защиты конструкций опор от солевой агрессии в настоящее время недостаточно изучены и исследования в этом направлении являются актуальными.
Литература:
- Васильев А. И. Оценка технического состояния мостовых сооружений. М. 2017.
- Саидов Д. Х., Умаров У. Х. Влияние минерально-химических добавок на коррозионностойкость цементных бетонов с применением промышленных. Инженерный вестник Дона, № 2. 2017.
- Овчинников И. Г., Инамов P. P., Гарибов Р. Б. Прочность и долговечность железобетонных элементов конструкций в условиях сульфатной агрессии. Изд-во Саратовского университета, 2001 г.
