Приветствую, друзья. На обследовании зданий есть самые часто встречающиеся дефекты конструкций: они стабильно фиксируются практически на любых объектах и один из таких крайне распространенных дефектов мы рассмотрим, чтобы понять природу этого явления и что с этим делать в итоге.
Речь пойдет сегодня о карбонизации бетона. На подавляющее большинство объектов, которые не эксплуатировались и содержат железобетонные несущие элементы приезжаешь и видишь одну и ту же повторяющуюся картину: отслоение защитного слоя бетона и оголение арматуры, которая, при этом исключительно сильно корродирована.
Виноват в этом чаще всего процесс карбонизации бетона, который представляет собой химическую реакцию в бетоне под воздействие углекислого газа и влаги, поглощенных из окружающей среды. Когда этот процесс идет, происходит изменение изначальных свойств материала, а именно понижение щелочного баланса и образование карбоната кальция, откуда и возник термин карбонизация.
Проникает углекислый газ и влага в тело бетона по естественным порам бетона и чем ниже марка бетона тем выше его пористость и тем быстрее данный процесс при благоприятных условиях будет происходить.
Карбонизация начинается сразу же с момента изготовления железобетонной конструкции и длится весь жизненный цикл бетона: гидроксид кальция постепенно превращается в его карбонат. В процессе этой реакции рН бетона снижаются с 12 до 9 в результате чего появляется комфортная среда для коррозии арматуры.
Основные этапы процесса:
- диффузия углекислого газа в поры бетона
- реакция углекислоты со щелочной поровой жидкостью
- нейтрализация Са(OH)2 полученной кислотой
Возникает вопрос почему в одних конструкциях эта реакция идет активно, а в других очень медленно и не влияет на прочность конструкции. Казалось бы, ответ очевиден - во влажных помещениях реакция идет быстрее. Однако не все так просто. В результате экспериментов выявлено, что наиболее благоприятными условиями для течения реакции карбонизации играет влажность и тут наблюдается, что максимальная скорость реакции возникает при влажности окружающей среды 50-60%, а при значениях влажности менее или более этих значений скорость снижается. При минимальных значениях влажности влаги недостаточно для запуска реакции, а при избытке влаги снижается диффузная проницаемость бетона.
Практические данные по скоростям течения и влиянии на бетон дают следующие параметры. При нормальных условиях коррозия может продвигаться вглубь в 4-5мм ежегодно или оставаться в пассивном состоянии. При наличии оголенных участков арматуры процесс прогрессирует и достигает 20-30мм в год.
Как восстанавливать и усилять уже значительно карбонизированную железобетонную конструкцию – это главный вопрос в процессе обследования и реконструкции здания.
Сначала надо замедлить процесс, который активно идет. Для этого в большинстве случаев на бетонную поверхность наносится высокощелочной раствор, который замедляет или останавливает реакцию.
Данный метод не является панацеей и в любом случае сильно карбонизированные и разрушенные участки конструкции подлежат удалению и заменен на новые в виде местных или тотальных усилений обоймами с обетонированием.
В качестве справки:
У карбонизации, как ни странно, есть преимущества. Она меняет свойства бетона в сторону повышения плотности за счет образования карбоната кальция, а также увеличивает водостойкость и газонепроницаемость за счет уменьшения количества пор в теле бетона. Однако, как мы видели выше, все это полезно только для чисто бетонных конструкций без арматуры. При наличии арматуры все позитивные факторы перекрываются коррозией арматуры и отслоением вследствие этого слоев бетона.
Если проектирование для вас не пустой звук и вы хотите быть в курсе последних событий:
- Переходите на наш ютуб канал PRO-Z: Проектирование зданий, там актуально и есть возможность посмотреть друг другу в глаза;
- А если в вас загорелся дух проектировщика, но не хватает знаний, вы можете записаться на наши обучающие курсы, программы и готовые проекты.