Методы защиты стальной арматуры от коррозии в бетоне

31 октября 2013

арматура для бетонаАрболит или бетоны на основе местных материалов на пористых заполнителях с использованием зол и шлаков ТЭЦ не только не защищают стальную арматуру, соединительные и закладные детали от коррозии, но и сами часто являются коррозионно-активными по отношению к металлу.

Основной причиной этого в бетонах на гипсосодержащих вяжущих (гипс, ГЦПВ, известково-шлаковые, перлито-известковые и др.) является пониженная щелочность неотвердевшего бетона и наличие активаторов коррозии стали - сульфат-ионов.

Учитывая небольшую растворимость гипса, даже незначительное содержание его в составе вяжущего насыщает поровую влагу бетона сульфат-ионами в количестве, превышающем критическое значение. Коррозия стали в указанных бетонах в атмосфере с относительной влажностью воздуха 75-80% может достигать 500 г/м2 в год. Снижение ее до 60-70% уменьшает годовую коррозию до 100-150 г/м2.

В арболите сталь корродирует вследствие отсутствия сплошного контакта поверхности металла с цементным камнем (в поризованном арболите также не удается достичь плотного контакта) и пониженного значения рН жидкой фазы (за счет действия экстрактивных веществ древесины). Коррозионный процесс протекает независимо от вида химических добавок - интенсификаторов твердения арболита. При этом скорость коррозии стали в присутствии хлорсодержащих добавок в несколько раз выше, чем в арболите, не содержащем хлористые соли. Увеличение влажности арболита также резко ускоряет этот процесс. Так, в арболите с влажностью 15% в присутствии добавок коррозия стали за год составляет почти 400 г/м2, а при влажности 10% - 120 г/м2.

Сталь начинает корродировать в конструкционно-теплоизоляционных бетонах на пористых заполнителях при недостаточной щелочности жидкого бетона и при высокой межзерновой пустотности (более 4-5 %). В карбонизированном бетоне с влажностью более 2-2,5 % по массе коррозия стали интенсивно развивается и увеличивается с ростом влажности и межзерновой пустотности материала. Коррозионные потери стали могут достигать более 100 г/м2 в год.

Результаты научных исследований позволили внедрить новые методы защиты стальной арматуры. В бетонах, не изолированных от воздействия кислых газов (например, однослойные панели), арматуру можно защитить путем введения в бетонную смесь ингибиторов коррозии (нитрита натрия, нитрит-нитрата кальция) в количестве 2-3% от массы цемента. При этом межзерновая пустотность бетона должна быть не более 3%. В случае повышенных ее значений рекомендовано наносить на поверхность арматуры защитные цементно-латексные и цементно-битумные обмазки.

Наиболее эффективным способом защиты арматуры в бетонах на основе гипсосодержащих вяжущих и в арболите является использование покрытий на основе дивинилстирольного термоэластопласта, шпатлевки и эпоксидно-каменноугольного состава. А достичь изоляции закладных и соединительных деталей можно металлическими (цинковыми или алюминиевыми) покрытиями.

Коррозия алюминиевых покрытий
в бетоне, несмотря на ее затухающий характер, представляет значительную величину, особенно в присутствии сульфато-натриевых добавок. Уже через несколько месяцев толщина таких покрытий снижается на 60-70 мкм. Необходимая коррозионная стойкость их в контакте с бетоном (в том числе с химическими добавками) обеспечивается только после пропитки покрытий органическими составами, например, раствором солидола в минеральном масле в соотношении 1:3.

Исследование стойкости металлических покрытий в контакте с арболитом показало, что цинковые покрытия непригодны для защиты закладных и крепежных деталей независимо от вида применяемых химических добавок - интенсификаторов твердения арболита. Экстрактивные вещества из древесного заполнителя, в первую очередь органические кислоты, отрицательно влияют на стойкость покрытий из цинка. Происходит их интенсивное разрушение с образованием рыхлых продуктов коррозии.

В контакте с бетоном на основе гипсосодержащих вяжущих (гипс, ГЦПВ, ГИШВ и др) цинковые покрытия также разрушаются с большой скоростью, особенно в бетонах на однокомпонентном гипсовом вяжущем. Так, при испытании образцов в атмосфере с влажностью воздуха 85-90 % за год произошло снижение толщины цинка до 30 мкм. Причем торможения коррозии к этому сроку не наблюдалось.

Алюминиевые покрытия в бетонах на всех указанных выше вяжущих показывают удовлетворительную стойкость. Уже после семи суток испытаний коррозия алюминия не возрастала после отметки 2 мкм.

Таким образом, для защиты от коррозии стальных и соединительных деталей, контактирующих с бетоном на основе портландцементов и их разновидностей, в том числе с химическими добавками - ускорителями твердения, допускаются цинковые металлизационные покрытия толщиной 120-150 мкм. Алюминиевые покрытия толщиной 130-200 мкм в этих условиях можно применять только после пропитки их органическими составами - раствором солидола в минеральном масле или смазкой ПВК, МОПЛ-2, НГ-224.

В условиях контактирования с арболитом и бетоном на гипсосодержащих вяжущих стальные детали должны быть изолированы исключительно алюминиевыми покрытиями.

Для защиты гибких связей трехслойных панелей цинковые покрытия разрешается использовать, если утеплителем служит пенополиуретан или пенополистирол. В других случаях применяются алюминиевые покрытия