Почему необходим контроль коррозии арматурных стержней (арматуры)?
Контроль коррозии стальной арматуры необходим для предотвращения повреждения и разрушения бетонных конструкций. Почти 40% разрушений бетонных конструкций происходит из-за коррозии заделанной стальной арматуры.
Причин коррозии арматуры может быть много, но в основном она связана с качеством бетона, окружающей среды и качеством строительной практики. Таким образом, первым шагом в борьбе с коррозией арматуры является обеспечение хорошего качества бетона посредством надлежащей строительной практики. Качество бетонных материалов, методы смешивания, укладки и уплотнения, а также хорошее качество работы могут помочь в борьбе с коррозией арматуры.
Виды трещин в бетоне из-за коррозии арматуры
Хотя контроль качества бетонного строительства может снизить вероятность коррозии, существуют различные методы, с помощью которых можно контролировать коррозию арматурных стержней.
Методы борьбы с коррозией арматуры в бетоне:
1. Арматура с цементно-полимерным композитным покрытием (CPCC)
Арматура с цементно-полимерным покрытием, заделанная в бетон, окружена щелочной средой, поэтому покрытие на основе цемента является более совместимым для борьбы с коррозией арматуры. На арматуру наносится два слоя цементно-полимерного покрытия – грунтовка и герметик.
Продукты, используемые для нанесения цементно-полимерного композитного покрытия на арматуру, следующие:
- раствор для удаления ржавчины
- Щелочной порошок
- Фосфатирующий раствор
- Ингибирующий раствор
- Уплотняющий раствор
Эта система была разработана в основном как заводской/цеховой процесс.
Процесс изготовления арматуры с цементно-полимерным композитным покрытием:
Sl. Нет.
Параметр
Требования
1
Подготовка поверхности или предварительная обработка
Пескоструйная обработка до почти белого металла
2
Нанесение грунтовочного слоя
Наносится в течение четырех часов после предварительной обработки (пескоструйная обработка)
3
Нанесение герметизирующего слоя
Герметик должен быть нанесен в течение 30 минут после нанесения грунтовки. Толщина слоя герметика должна составлять 150+/- 25 микрон.
4
Воздушное отверждение арматуры с покрытием
Арматура с цементно-полимерным покрытием должна быть отверждена на воздухе за шесть часов до использования в работе.
5
Проверка целостности покрытия
Отсутствие дефектов, таких как трещины, выпуклости, шелушение, отсутствие следов ржавчины. Необходимо провести визуальный осмотр.
6
Проверка адгезии покрытия
Арматура с покрытием сгибается под углом 120o вокруг оправки. На внешнем радиусе не должно наблюдаться отслоения или растрескивания покрытия.
7
Укладка арматуры с покрытием
Арматура с покрытием укладывается на буферные материалы.
8
Резка, гибка и сварка арматуры с покрытием
Арматуру с покрытием можно резать и гнуть. Обрезанные концы и сварочная часть арматуры должны быть обработаны тем же составом.
Подход, лежащий в основе разработки этой системы, заключается в том, что основной металл арматуры содержит пи-электроны, которые легко высвобождаются в коррозионной среде, что приводит к окислению железа и, таким образом, образованию оксида железа (II) (ржавчины) в качестве основного сдерживающего фактора. Для предотвращения этого окисления предусмотрено покрытие поверхности, способное взаимодействовать/обнулять высвобожденные электроны.
Кроме того, преднапряжение и арматурная сталь в бетоне в течение срока службы подвергаются воздействию щелочной среды, что обуславливает необходимость нанесения верхнего покрытия, которое должно быть совместимо с грунтовкой и щелочной средой.
2. Арматура с эпоксидным покрытием методом плавления (FBEC)
Арматура с эпоксидным покрытием производится из 100% твердых тонкоизмельченных частиц плавленого порошка. При нагревании эти частицы плавятся и образуют непрерывную липкую пленку. Для арматуры FBEC не предусмотрена пассивирующая грунтовочная пленка. Эпоксидное покрытие, нанесенное методом плавления, создает среду слабости на пути тесной связи между арматурой и щелочным бетоном.
Процесс сварки арматуры с эпоксидным покрытием:
Нет.
Параметр
Требование
1.
Предварительная обработка
(Очистка поверхности)
1. Перед дробеструйной обработкой прутки сначала очищаются от поверхностных загрязнений
таких как масло, смазка и т.д. с помощью химического процесса перед дробеструйной обработкой.
2. Арматурные стержни очищаются дробеструйной или
дробеструйной или пескоструйной обработки до белого или почти белого цвета.
3. Затем очищенные прутки нагреваются с помощью
индукционные нагреватели при заданном уровне температуры около 230°C.
2.
Нанесение покрытия
Горячие прутки затем подаются в камеру для нанесения покрытия, где
эпоксидный порошок распыляется электростатическим способом.
3.
Отверждение и охлаждение
Прутки с покрытием затем отверждаются и принудительно
охлаждаются путем распыления воды, что позволяет проводить погрузочно-разгрузочные работы и испытания.
4.
Непрерывность покрытия
Проводятся онлайн и офлайн проверки на отпуск, проверка толщины покрытия. Адгезия покрытых прутков также часто проверяется путем сгибания прутка.
5.
Испытание характеристик арматуры
В лаборатории проводятся различные другие испытания, такие как химическая
химическая стойкость, стойкость к коротким брызгам, стойкость в кипящей воде, стойкость к истиранию, стойкость к ударам и т.д. Эти испытания проводятся на каждой партии продукции.
6.
Обработка и штабелирование
Прутки с эпоксидным покрытием требуют прокладки контактов при транспортировке, укладке, перемещении и до завершения бетонирования.
7.
Резка, гибка и сварка
Обрезанные концы, сварные места и повреждения при транспортировке должны быть отремонтированы с помощью специальной жидкой эпоксидной смолы, совместимой с материалом покрытия, согласно спецификации агентства по нанесению покрытия.
Обширное исследование, проведенное на 40 мостах во Флорида Ки в США, показало, что в арматуре FBEC, не имеющей пассивирующего слоя оксида железа (II) и являющейся предшественником коррозии, может легко произойти разрушение. Более высокий коэффициент теплового расширения эпоксидных смол, соединенных плавлением, создает большие тепловые напряжения в эпоксидном покрытии, что приводит к его раннему разрушению.
Таблица: Диаметр оправки для испытаний на изгиб
Диаметр прутка (мм)
Диаметр оправки (мм)
60
80
10
100
12
16
125
18
150
20
22
200
25
28
225
32
280
36
40
400
45
450
50
500
Эпоксидное покрытие наносится на арматуру следующим образом:
3. Коррозионностойкая стальная деформированная арматура (CRSD)
Механизм сопротивления коррозии начинается с образования начального слоя защитного оксида или ржавчины. (Гипооксиды). В отличие от обычной ржавчины на обычной арматуре, ржавчина CRSD является пассивной, упорной и самообновляющейся. Защитный оксид имеет тонкую текстуру, плотно прилегает и является барьером для влаги, кислорода, диоксида углерода, диоксида серы и хлорида, эффективно предотвращая дальнейшую коррозию.
Нагар на обычных стальных прутках представляет собой крупнозернистый чешуйчатый оксид, который не препятствует проникновению влаги или кислорода в нижележащие прутки и продолжению коррозии. Поскольку коррозионная стойкость заложена в химическом составе стали, если пассивный оксидный слой каким-то образом удаляется, то сразу же образуется новый пассивный слой.
Коррозионно-стойкая стальная деформированная арматура – механические свойства
Свойства
IS:1786 Fe500D
CRSD
Напряжение текучести, YS (мин, Н/мм2)
% удлинения
Предельная прочность при растяжении, UTS (мин, Н/мм2)
565
580
Сравнение методов борьбы с коррозией в арматуре:
Сравнение между арматурой с цементно-полимерным композитным покрытием, арматурой с эпоксидным покрытием, соединенной плавлением, и стальной деформированной арматурой, устойчивой к коррозии. Коррозионностойкая стальная деформированная арматура:
Параметры
CPCC
FBEC
Толщина покрытия
175 мм – 300 мм
300 мм – 675 мм
Покрытие не требуется
Тип защиты арматуры
Внешняя
Внутренняя
Предварительная обработка
Требуется предварительная обработка перед нанесением покрытия
Предварительная обработка не требуется
Обработка поверхности
Перед нанесением покрытия поверхность становится немного шероховатой при наличии некоторых повреждений.
Поверхность готового изделия не нарушена и не повреждена.
Температурная обработка
Весь процесс осуществляется при комнатной температуре.
230°C – 400°C
Обработка не требуется
Специальные требования к гибке
Модифицированный диаметр оправки определен индийским стандартом
Такой же, как и у другой арматуры из ТМТ марки Fe 500D
Появление дефектов
Эффект Холлидея
Эффект Холлидея
Нет
Ссылка
Статья: Приянка Гупта, менеджер, Tata Steel Ltd.
Читать далее:
Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита
Измерение коррозии арматуры в бетоне
Защита арматуры от коррозии
Что такое техника армирования в железобетонных конструкциях?
- Что такое арматура? Типы и марки стальной арматуры.
- Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.
- Эпоксидные полы: Виды, процесс укладки и преимущества.
- Герметизирующие составы для бетона – особенности и виды [PDF].
- Как выбрать лучший герметик для бетона? [PDF].
- Какие существуют методы ремонта трещин в бетоне?.
- Как укладывать арматурные прутья в бетон?.