Цемент с добавлением ингибиторов используется для строительства прочных бетонных конструкций для увеличения срока службы.
Образование трещин в бетонной конструкции происходит из-за коррозии арматуры внутри бетона. Это происходит из-за поверхностного окисления железного стержня в оксид железа под воздействием диффундирующего кислорода и влаги в бетоне.
В местах, где содержание хлоридов в грунтовых водах выше, происходит реакция карбонизации, что приводит к снижению щелочности. Вследствие этого скорость коррозии стальной арматуры увеличивается, и в конечном итоге образуются трещины. Добавляя в бетонную смесь ингибиторы, можно предотвратить коррозию стальной арматуры.
- Скорость коррозии стали:
Две основные причины коррозии в бетоне
При первом производстве бетон является высокощелочным материалом (диапазон pH 12-13). Встроенная сталь защищена пассивным оксидным слоем, который поддерживается высокой щелочностью на поверхности стали.
При определенных воздействиях и условиях естественная пассивирующая защита стали разрушается. В присутствии влаги и кислорода возникает коррозия.
Карбонизация бетона:
Наиболее распространенной причиной потери пассивирующей щелочности является карбонизация – процесс, при котором атмосферный ди-оксид углерода и ди-оксид серы, присутствующие в извести, реагируют с растворимым щелочным гидроксидом кальция в бетоне и превращаются в растворимый карбонат кальция и сульфат кальция.
Щелочность цементной матрицы снижается, и ее пассивирующая способность постепенно теряется по направлению от поверхности вглубь.
Как только бетон, контактирующий с армированной сталью, карбонизируется, сталь больше не защищена. В присутствии влаги и кислорода коррозия неизбежна.
Хлориды в бетоне:
Концентрация хлоридов, необходимая для развития коррозии заделанной арматуры, зависит от pH бетона. В щелочном свежем бетоне для развития коррозии требуется более высокая концентрация хлоридов. Когда щелочность снижается из-за процесса карбонизации, даже небольшая концентрация хлоридов может вызвать коррозию арматуры в бетоне.
Процесс коррозии в бетонных конструкциях
Продукты коррозии стали (оксиды или гидроксиды железа) занимают гораздо больший объем, чем сталь (в 4-12 раз больше). Это увеличение объема оказывает большое расширяющее давление внутри бетона, что приводит к образованию трещин.
Будучи электрохимическим процессом, коррозия стали в бетоне требует наличия электролита. Бетон полон мелких пор, содержащих влагу, и поэтому является эффективным электролитом. Между анодом и катодом протекает небольшой электрический ток, при этом коррозионная активность (образование ржавчины) происходит на аноде. Когда INHIBITORS достигает арматурной стали, он образует защитный слой, который защищает сталь как на аноде, так и на катоде.
Скорость коррозии стали:
СВОЙСТВА
ЦЕМЕНТ
ЦЕМЕНТ + ИНГИБИТОР
Скорость коррозии (мм/год)
0.0191
0.0029
Предотвращение коррозии в бетоне с помощью ингибиторов
Когда ингибитор попадает на поверхность стальной арматуры, он образует защитный слой, который предотвращает коррозию железа под воздействием влаги и других ионов, таких как хлорид. Срок службы стальной арматуры увеличивается в пять раз, что подтверждается экспериментом по снижению веса.
Ингибитор не изменяет свойств бетона, таких как прочность и время схватывания, но увеличивает срок службы бетона. Химическая природа ингибитора не меняется со временем. Это свойство помогает увеличить срок службы бетона.
СРАВНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК:
S.No.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЦЕМЕНТ + ИНГИБИТОРЫ
1.
Прочность на сжатие (Н/мм2)
На кубиках раствора согласно
IS 1489 (часть I):1991
3 дня
7 дней
16.000
17.750
16.500
19.830
2.
28-дневная прочность на сжатие
на бетонных кубиках (Н/мм2)
38.70
3.
Прочность на растяжение (Н/мм2}
(Согласно IS 269: 195)
1.240
1.260
4.
Консистенция при проникновении на 33 мм
(в соответствии с IS269:1952)
.328
.290
5.
Время схватывания (минуты)
[В соответствии с IS 1489 (часть I): 1991]
Время начального схватывания (мт)
Время окончательного схватывания (мт)
149
345
135
330
АНТИКОРРОЗИЙНЫЕ СВОЙСТВА БЕТОНА (ЧЕРЕЗ 3 ГОДА):
ТЕХНИКА
ПАРАМЕТР КОРРОЗИИ
ДОБАВЛЕННЫЙ ХЛОРИД В ПРОМИЛЛЕ
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Импеданс
Сопротивление переноса заряда (Rct) (К-ом)
10,000
5.2
37
7
Из табличной колонки следует, что коррозионная стойкость бетона значительно ниже, чем у бетона с добавлением ингибитора.
То же самое показано в графическом изображении ниже;
СРАВНЕНИЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ:
- Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.
- Методы защиты от коррозии для подводных свай.
- Катодная защита железобетонных конструкций.
- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- Роль хлорида кальция в бетоне.
- Характеристики воды – физические, химические и биологические.
- 6 основных причин повреждения бетона.