По сути, существует два основных процесса коррозии, которым может подвергнуться стальная арматура для железобетона: окисление и сама коррозия.
Под окислением понимают воздействие, вызванное реакцией газ-металл, с образованием оксидной плёнки. Этот тип коррозии протекает чрезвычайно медленно при комнатной температуре и не вызывает существенного разрушения металлических поверхностей, если только в атмосфере нет чрезвычайно агрессивных газов.
Это явление возникает, преимущественно, при производстве стальной проволоки и прутков. На выходе из прокатного стана при температуре около 900°С сталь вступает в сильную реакцию окисления с окружающим воздухом. Плёнка, образующаяся на поверхности стержней, плотна, однородна и плохо проницаема и может даже служить относительной защитой арматуры от последующей влажной коррозии преимущественно электрохимического характера.
Прежде, чем сталь подвергнется холодной вытяжке, для улучшения её свойств эту плёнку, называемую прокатной окалиной, необходимо удалить с помощью физических или химических процессов, таких как кислотное травление.
Первоначальная плёнка заменяется другой, состоящей из фосфата цинка или гидроксида кальция, которые используются в процессе в качестве смазок и могут, как и первая, слабо защищать сталь от влажной коррозии. Поскольку это не основное явление коррозии в традиционных конструкциях, оно не будет далее изучаться в данной работе.
Под самой коррозией понимают воздействие преимущественно электрохимической природы, происходящее в водной среде. Коррозия возникает, когда на поверхности стальных проволок или стержней образуется плёнка электролита.
Эта плёнка возникает из-за присутствия влаги в бетоне, за исключением особых и очень редких ситуаций, таких как внутри теплиц или под действием высоких температур (> 80°C), а также в средах с низкой относительной влажностью (относительная влажность < 50 %). Этот тип коррозии также является причиной воздействия, которому подвергается арматура до её использования, пока она ещё хранится на строительной площадке. Это тип коррозии, о котором инженеры-строители должны знать и о котором следует беспокоиться. Лучше и проще предотвратить это, чем пытаться исправить после того, как процесс уже начался.
Хотя в коррозионный процесс всегда вмешиваются химические реакции и кристаллизация сложной природы, ниже будет представлена упрощённая модель явления электрохимической атаки, которая служит объяснением большинства проблем и даёт основные инструменты для их предотвращения.
Коррозия в водных средах
Механизм коррозии стали в бетоне электрохимический, как и большинство коррозионных реакций в присутствии воды или влажной среды (относительная влажность > 60%).
Эта коррозия приводит к образованию оксидов/гидроксидов железа, красноватых, порошкообразных и пористых продуктов коррозии, называемых ржавчиной, и возникает только при следующих условиях:
- должен быть электролит;
- должна быть разность потенциалов;
- должен быть кислород;
- могут быть агрессивные агенты.
Роль бетонного покрытия
Одним из больших преимуществ железобетона является то, что он по своей природе и при правильном исполнении может защитить арматуру от коррозии. Эта защита основана на предотвращении образования электрохимических ячеек посредством физической защиты и химической защиты.
Физическая защита. Хорошее покрытие арматуры бетоном высокой плотности, без «гнёзд», с достаточным и однородным содержанием раствора гарантирует, благодаря непроницаемости, защиту стали от воздействия внешних агрессивных агентов.
Эти агенты могут содержаться в атмосфере, сточных водах, морской воде, промышленных водах, органических отходах и так далее. Он также не должен содержать внутренние агрессивные агенты или элементы, возможно, использованные при его приготовлении из-за абсолютного невежества ответственных лиц под страхом потери или даже недостижения этой физической способности защиты от воздействия окружающей среды.
Химическая защита. В сильнощелочной среде образуется защитный слой или плёнка пассивного характера. Щёлочность бетона обусловлена реакциями гидратации силикатов кальция (C3S и C2S), которые выделяют определённый процент Ca(OH)2, который может достигать около 25% (~100 кг/м3 бетона) от общей массы бетона. Соединения-гидраты, присутствующие в пасте. Это сильное основание (Ca(OH)2) растворяется в воде и заполняет поры и капилляры бетона, придавая ему щелочной характер. Гидроксид кальция имеет pH около 12,6 (при комнатной температуре), что обеспечивает пассивацию стали.
Коррозионный потенциал железа в бетоне может изменяться от + 0,1 до -0,4 В, в зависимости от проницаемости и характеристик бетона при температуре 25°С.
Таким образом, функция бетонного покрытия заключается в защите этого слоя или защитной плёнки арматуры от механических повреждений и в то же время в сохранении её устойчивости.
Можно сказать, что пассивирующая плёнка состоит из феррата кальция, образующегося в результате сочетания поверхностной ржавчины (Fe(OH)3) с гидроксидом кальция (Ca(OH)2).
Итак, защиту стали в бетоне можно обеспечить:
Во-первых, повышением его коррозионного потенциала в любой среде с pH > 2, так чтобы оказаться в области пассивации (анодные ингибиторы);
Во-вторых, снижением его коррозионного потенциала для перехода в область невосприимчивости (катодная защита). Это поддерживает среду с pH выше 10,5 и ниже 13, что является естественной средой, обеспечиваемой бетоном, при условии, что он однороден и компактен.
ВИДЕО:
При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!
Планирование котлована под фундамент