Коррозия стальных элементов, используемых в строительстве, значительно изменяет их свойства и влияет на общую прочность. Прочность определяется несколькими факторами, такими как условия окружающей среды и свойства, присущие материалу. Двумя основными механическими свойствами конструкционной стали, определяющими ее долговечность и прочность, являются прочность на сжатие и растяжение.
Прочность на растяжение определяет предел прочности стали при растяжении, в то время как прочность на сжатие – это способность стали выдерживать сжимающую нагрузку.
Эта статья дает представление о том, как коррозия влияет на прочность при растяжении конструкционной и арматурной стали в строительстве.
Понимание прочности при растяжении на атомарном уровне
Для понимания влияния коррозии изучаются свойства конструкционной стали и арматурных стержней. Изучается взаимодействие между свойствами стали и влиянием коррозии:
Кристаллическая решетка стали показывает количество атомов и их расположение. На уровне зерен кристаллическая структура стали состоит из нескольких отдельных решеток. Зерна на этом уровне имеют различные размеры и наблюдаются на микроскопическом уровне.
Однако сталь может иметь несовершенные решетки, в которых некоторые атомы отсутствуют или заменены другими атомами, что называется дефектом замещения. Эти атомы также могут иногда застревать в решетке, что известно как междоузельный дефект.
Все эти дефекты влияют на свойства стали и возникают в результате легирования, механических или термических процессов. Эти дефекты называются точечными и не наблюдаются на уровне зерен. Кристаллические дефекты могут вызвать деформацию и распространение трещин, которые, в свою очередь, приводят к остаточным и внутренним напряжениям. Как точечные, так и кристаллические дефекты способствуют увеличению скорости коррозии.
Двумя основными причинами коррозии арматурной стали являются хлор и двуокись углерода. Они разрушают пассивный слой стальной арматуры и увеличивают скорость коррозии. Скорость коррозии возрастает с увеличением дефектов на уровне их решетки, как объяснялось ранее.
В случае железобетонной конструкции продукты коррозии занимают больше места, чем исходные атомы в стальной арматуре. С увеличением коррозии пространство вокруг арматуры начинает расширяться. Это расширение приводит к образованию трещин, так как бетон слабеет при растяжении.
Коррозия конструкций из РСС
Со временем эти трещины могут выйти на поверхность бетона. Образование трещин прокладывает четкий путь от арматуры к поверхности бетона. Коррозия на поверхности бетона медленно проходит этот путь и достигает арматуры, что приводит к коррозии арматуры.
Влияние коррозии на прочность при растяжении
Коррозия – это химическая или электрохимическая деградация металлов. Она вызывается реакцией металлов с окружающей средой в присутствии кислорода и электролита, которые способствуют реакции.
Влияние коррозии на прочность стали на разрыв можно объяснить, рассмотрев два распространенных типа коррозии, а именно: равномерную коррозию и точечную коррозию.
При равномерной коррозии коррозия равномерно распространяется по всей поверхности части стали. Это оказывает прямое влияние на снижение структурной прочности стали. Равномерная коррозия уменьшает толщину и вес стального листа или балки. При расчете напряжения для данной нагрузки для нового сечения получается уменьшенное значение.
Равномерная коррозия в стальных конструкциях
Питтинговая коррозия – это высоко локализованная коррозия, при которой небольшое разрушение защитного слоя приводит к образованию ямы. Это приводит к локализованной коррозии.
Питтинговая коррозия в стальных трубах
В некоторых исследованиях указывается следующая зависимость между прочностью на растяжение и коррозией:
Коррозия существует в различных формах конструктивных элементов. Поэтому важно изучить различные случаи, чтобы понять и предложить подходящее средство во избежание несчастных случаев.
Часто задаваемые вопросы
Каков эффект коррозии бетона на атомном уровне?
Двумя основными причинами коррозии арматурной стали являются хлор и двуокись углерода. Они разрушают пассивный слой стальной арматуры и увеличивают скорость коррозии. Скорость коррозии возрастает с увеличением несовершенства уровня их решетки, как уже объяснялось ранее.
В случае железобетонной конструкции продукты коррозии занимают больше места, чем исходные атомы в стальной арматуре. С увеличением коррозии пространство вокруг арматуры начинает расширяться. Это расширение приводит к образованию трещин, так как бетон слабеет при растяжении.
Какова взаимосвязь между коррозией и прочностью на растяжение бетонных конструкций?
Некоторые исследования показывают следующую зависимость между прочностью на разрыв и коррозией:
1. С уменьшением толщины элемента вследствие коррозии прочность на разрыв постепенно снижается.
2. Коррозия снижает номинальную прочность на растяжение.
3. Точечная коррозия снижает несущую способность элемента в 2,5 раза больше, чем равномерная коррозия.
3. Коррозия стали снижает пластичность и увеличивает хрупкость стали.
4. Коррозия играет важную роль в снижении пластичности стали.
5. Коррозия также приводит к концентрации напряжений в стали, что снижает общую несущую способность.
Как коррозия влияет на пластичность бетонных конструкций?
Коррозия стали снижает ее пластичность и увеличивает хрупкость. Она изменяет режим разрушения стали с вязкого на хрупкое разрушение, что является сравнительно опасным.
9 видов коррозии
Как измерить коррозию арматуры в бетонных конструкциях?
Методы обработки арматуры для защиты от коррозии
Читайте далее:- Пластичность строительных конструкций для сейсмостойкого проектирования.
- Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.
- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- Различные формы коррозии в стальных мостах.
- Как бороться с коррозией стальной арматуры в бетоне?.
- Как предотвратить коррозию арматуры на стройплощадке?.
- Какие существуют методы ремонта трещин в бетоне?.