Системы защиты железобетонных конструкций
Целью создания системы защиты является продление срока службы конструкции и уменьшение количества будущих ремонтов и скорости разрушения железобетонных конструкций.
Защитные системы состоят из материалов и методов, которые обеспечивают следующие защитные свойства:
При выборе защитной системы учитываются следующие факторы:
1. Стоимость жизненного цикла сравнивается для различных систем защиты, применимых в конкретной ситуации. Система защиты с наименьшей первоначальной стоимостью может оказаться самой дорогой, если добавить затраты на будущие ремонты в течение прогнозируемого срока службы конструкции.
2. Если система защиты имеет опыт эксплуатации, то уверенность в ее использовании возрастает.
3. Внешний вид иногда может быть важным фактором при выборе системы.
4. Во время установки защитной системы необходимо проводить тщательный контроль, испытания и визуальные наблюдения.
5. При выборе защитной системы необходимо учитывать уровень шума и пыли, обращение, использование и утилизацию опасных химических веществ, а также выход паров в воздух. Кроме того, необходимо соблюдать местное экологическое законодательство.
6. Необходимо изучить сцепление новой защитной системы, нанесенной на существующую конструкцию или ранее использованный ремонтный материал.
7. Необходимо учитывать ожидаемый срок службы системы в зависимости от воздействия преобладающих атмосферных условий.
8. Не должно быть никаких серьезных медицинских проблем для работающих людей и вероятности поломки во время ремонтных работ.
Факторы, определяющие необходимость защитной системы
Необходимо оценить факторы, влияющие на эффективность выполненного ремонта и системы защиты. Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных факторов, которые должны быть рассмотрены в проекте ремонта и защиты.
a) Бетон низкого качества или недостаточное покрытие: Ухудшенный бетон, имеющий чрезмерное количество внутренних трещин, внутренних пустот, недостаточное уплотнение, неадекватную систему воздушных пустот или другие некачественные условия, может вызвать коррозию арматурной стали и разрушение конструкции.
Некачественная часть бетона удаляется во время ремонта. Правильно подобранная система защиты может повысить долговечность бетона низкого качества, улучшить характеристики хорошего бетона и продлить срок службы любого ремонта.
b) Неправильно расположенная арматурная сталь: Во время ремонта/установки защитной системы на неправильно расположенную сталь на концах, углах, крюках и стержнях, имеющих меньшее покрытие бетоном, наносятся дополнительные материалы или покрытия. Катодная защита, извлечение хлоридов и добавки ингибиторов коррозии в ремонтные материалы также могут быть полезны для предотвращения или задержки будущей коррозии.
c) Проникновение воды: Вода может проникать в бетон под действием гидростатического давления, давления паров влаги, капиллярного действия и дождя. Движение воды внутри бетона может происходить из-за трещин, пористости бетона, отсутствия воздуха, дефектов конструкции, неправильно спроектированных или функционирующих швов.
Эта влага вызывает коррозию арматуры, повреждения от замерзания и оттаивания, утечку во внутреннюю часть конструкции и возможные структурные повреждения. При проектировании системы защиты стараются уменьшить движение воды и непосредственно контролировать ржавление стали.
d) Карбонизация: Карбонизация – это снижение защитной щелочности бетона, вызванное поглощением углекислого газа и влаги. В обычном бетоне арматурная сталь защищена естественной высокой щелочностью (pH выше 12) бетона вокруг арматуры.
Вокруг арматурной стали образуется защитный оксидный слой, который помогает предотвратить коррозию арматурной стали в присутствии высокой щелочности. Поглощение углекислого газа и воды в бетоне приводит к снижению полезной щелочности бетона в результате процесса, называемого карбонизацией.
Вероятность коррозии значительно возрастает, если pH падает ниже 10. Стержни, расположенные близко к наружной поверхности, подвержены воздействию карбонизации и не защищены от коррозии.
Барьерные покрытия могут обеспечить защиту от будущей карбонизации там, где бетонное покрытие недостаточно. В противном случае для защиты стали от будущей коррозии может быть использована система катодной защиты или повторное прокаливание бетона.
e) Анодное кольцо (эффект ореола): Этот эффект возникает, когда существующая арматура выходит из материнского бетона в ремонтный раствор или новый бетон. Это приводит к увеличению разности электрических потенциалов на линии связи между новым и материнским бетоном.
Анодное кольцо или эффект ореола – это разрушение, которое происходит из-за ускоренной коррозии арматуры в материнском бетоне сразу за границей ремонта. Коррозия возникает на аноде, обычно в материнском бетоне, поскольку электроны притягиваются к катодной части арматуры в незагрязненном ремонтном материале.
Накопление ржавчины создает большое внутреннее давление на поверхности арматуры, что приводит к отколу бетона. Присутствие хлоридов ускоряет этот процесс.
Барьерные покрытия на арматурной стали включают эпоксидные смолы, латексные суспензии или покрытия с высоким содержанием цинка, которые могут частично помочь контролировать коррозионную активность; но существуют проблемы с применением в полевых условиях. Катодная защита, хлоридная экстракция и гальванические аноды также могут быть использованы для защиты стали от коррозии. Однако необходимо учитывать экономические аспекты этих решений.
f) Трещины: Ремонт трещин обычно является первым шагом в любом ремонте или защите. Вода, присутствующая в трещинах, может привести к коррозии и проблемам замерзания и оттаивания в холодном климате. Перед проведением ремонтных работ необходимо выяснить причину появления трещины.
Структурные трещины должны быть отремонтированы таким образом, чтобы передача нагрузки могла происходить через трещину. Для обеспечения герметизации трещины используется инъекция эпоксидной смолы. Активные трещины, особенно те, которые вызваны тепловыми изменениями при наружном воздействии, должны быть отремонтированы, чтобы обеспечить возможность будущих перемещений.
Трещины, активные для теплового движения, могут быть отремонтированы путем обеспечения правильно спроектированных швов расширения / сужения. Использование конопатки, химических затирок, эластомерных покрытий и эпоксидных смол с высоким удлинением позволяет устранить подвижные трещины. Ремонт активных трещин на наружных поверхностях может быть затруднен.
Большинство материалов, используемых для ремонта трещин, чувствительны к температуре и не могут быть установлены при температуре ниже 4 °C. Также желательно проводить ремонт, когда трещина близка к максимальной ширине, поскольку большинство гибких материалов, используемых для ремонта активных трещин, лучше работают на сжатие, чем на растяжение.
g) Хлорид/химическое воздействие: Проникновение химических или солевых растворов через бетон способствует коррозии заделанной стали. Химическое воздействие кислот, щелочей и сульфатов также может оказывать пагубное влияние на бетон. Для минимизации проникновения химических веществ в бетон обычно используются барьерные системы защиты.
h) Поверхностная эрозия: Эрозия бетона на поверхности является основной проблемой для плотин, водосбросов и других береговых сооружений, а также для мостовых настилов, пандусов, парковочных настилов, промышленных полов и других конструкций, несущих движение.
Как правило, в меньшей степени, она также может вызывать беспокойство на зданиях, подверженных воздействию кислотных дождей и суровых погодных условий. Накладки на бетон, упрочнители поверхности, герметики или другие виды обработки часто используются для повышения устойчивости поверхности к эрозии.
Читать далее:
Как защитить фундаментные конструкции от воздействия грунтов и грунтовых вод?
Как бороться с коррозией стальной арматуры в бетоне?
Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита
- Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.
- Какие существуют методы ремонта трещин в бетоне?.
- Эпоксидные полы: Виды, процесс укладки и преимущества.
- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- Ремонт и восстановление бетонных конструкций при разрушениях и дефектах бетона.
- Как отремонтировать трещины в бетоне с помощью эпоксидной смолы?.
- Как предотвратить коррозию арматуры на стройплощадке?.