Методы защиты стальной арматуры от коррозии в бетоне
Арболит 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