Аннотация. В статье представлен анализ отслоения защитного слоя бетона и корродирование арматуры. Рассмотрено протекания процесса карбонизации от влажности окружающей среды. Предложены способы защиты железобетонных .конструкций от протекания процесса карбонизации.
Ключевые слова: железобетон, карбонизация, отслоение.
ANALYSIS OF CARBONATION OF REINFORCED CONCRETE
Abstract. The article presents an analysis of the detachment of the protective layer of concrete and the corrosion of reinforcement. The course of the carbonization process from the humidity of the environment is considered. Methods of protecting reinforced concrete structures from the carbonation process are proposed.
Key words: reinforced concrete, carbonation, exfoliation.
Резкое снижение надежности бетонных конструкций может быть связано с разными факторами, большинство из которых связано с неблагожелательными окружающими условиями. Карбонизация является одной из ключевых причин, по которым происходит не только разрушение внешних защитных слоев бетонных конструкций, но и глубинные процессы деформации. К наиболее опасным последствиям можно отнести растрескивание и отслоения, а также создание условий для развития коррозии. Последнее касается железобетонных конструкций, имеющих в структуре не стеклопластиковую, а традиционную стальную арматуру.
Карбонизация — это химическая реакция гидроксида кальция и гидратированного силиката кальция (в строительных материалах) с углекислым газом в воздухе с образованием нового вещества: известняка (карбонатов кальция). Этот процесс обычно происходит при затвердевании строительных материалов, связанных между собой известью или цементно-известковым раствором. Таким образом достигается требуемая окончательная прочность и, предполагаемое сопротивление.
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 появляется с самого начала создания железобетона и длиться весь жизненный цикл железобетонной конструкции. Гидроксид кальция превращается в его карбонат рH бетона уменьшается с 12 до 9 в результате чего появляется комфортная среда для коррозии арматуры (рис.1).
Основные .этапы .процесса. карбонизации:
1. Диффузия углекислого газа в поры бетона и всасываниевлаги из внешней среды.
2. Реакция и растворение углекислого газа в щелочной поровой жидкости.
3. Нейтрализация Ca(OH)2 полученной кислоты.
Наиболее влияющем элементом на течение данной реакции является влажность окружающего воздуха. В пределах 25-100% минимальная скорость,а наибольшая скорость реакции будет проходить при влажности 50-60%. При малом количестве влаги ее недостаточно для запуска процесса, а при избытке, снижается диффузная проницаемость бетона.
При нормальных условиях коррозия может продвигаться вглубь 4-5 мм ежегодно или оставаться в пассивном состоянии. При оголенных участках процесс ускоряется и достигает 20-30 мм в год.
Определение степени и глубины карбонизации бетона можно осуществить различными методами:
1. Рентгенодифрактометрией;
2. Инфракрасной спектроскопией;
3. Микроскопией;
4. Химическим анализом;
5. Дифференциально-термическим анализом;
6. Электрохимическим методом;
7. Определение с помощью индикаторов.
Каждый из перечисленных методов имеет свои особенности. Зачастую применяются тесты индикаторного типа из-за своей доступности и возможности обследования конструкции непосредственно на строительной площадке.
Бесцветный 0,1% спиртовой раствор фенолфталеина наносится на поверхность разрушенного или отколотого защитного слоя бетона. В процессе взаимодействия раствора с железобетонной конструкцией малиной цвет характеризует наличие щелочной среды (pH>9), а появление бесцветных оттенков свидетельствуют о начале процесса карбонизации (рис.2,3).
Восстановление конструкции происходит следующим образом:
1. Замедление процесса коррозии за счет нанесения на поверхность высоко щелочного раствора, который замедляет или останавливает реакцию;
2. Нанесение. полиуретановых, акриловых и эпоксидных смол, силоксанов и силиконов, которые способствуют снижению способности бетона к влагопоглощению и окислению. (рис. 4);
В случае сильной коррозии, участок конструкции вырубают, заменяя его на новый или усиливают обоймами.
Таким образом, карбонизацию бетона можно замедлить или вообще избежать. Главное вовремя принимать меры по ее устранению и не допустить аварийного состояния здания.
