Несмотря на то, что бетон является одним из самых прочных строительных и отделочных материалов на земле, можно найти множество примеров, когда поверхность бетонных изделий разрушается под воздействием определенных сил – это могут быть как неблагоприятные внешние факторы или условия эксплуатации, так и высокие динамические нагрузки. Также разрушение поверхности бетона напрямую зависит от качества самого бетона - и поэтому, чтобы предотвратить повреждение бетона при эксплуатации, необходимо очень тщательно подбирать соответствующие компоненты для смеси и строго соблюдать все положения технологического регламента. Ниже мы постараемся подробнее раскрыть основные причины разрушения поверхности бетона, а также рассмотрим некоторые возможные способы их предотвращения.
Основные причины разрушения поверхности бетона
Можно выделить несколько основных причин разрушения бетонной поверхности – химические, физические и механические.
1. Воздействие химических факторов
Как правило, химическое воздействие на поверхность и структуру бетона ставят на первое место в списке причин, приводящих к разрушению бетонной поверхности. Эти разрушения возникают, прежде всего, за счет влияния факторов внешней среды, а также за счет химических взаимодействий компонентов бетонной смеси, в процессе которых образуются хлориды, щелочи и сульфаты, влияющие на структуру бетона.
Рассмотрим эти причины более подробно.
А) Ионы хлорида могут неблагоприятно воздействовать на арматуру железобетона, приводя к точечной коррозии, которая в свою очередь может привести к потере прочности и разрушению всей бетонной конструкции. Такие проблемы могут возникнуть, если в бетоне присутствует хлорид кальция для сокращения времени твердения бетона, что в итоге приводит к выщелачиванию гидроксида кальция и возникновению коррозии.
Попадание на поверхность или в саму структуру бетона соленой морской воды или антиобледенителей может также привести к разрушению хлоридами. Например, при строительстве здания больницы королевы Елизаветы в Кота-Кинабалу, Малайзия, использовался немытый морской песок, что привело к высокому содержанию хлоридов в бетоне, которые за короткий промежуток разрушили структуру железобетонного здания.
Б) Воздействие щелочей на бетон и его поверхность приводит к так называемому выщелачиванию – процессу вымывания цементного камня, приводящему к разрушению структуры бетона.
В) Воздействие сульфатов на поверхность бетона также приводит к химическим реакциям в цементе, вызывающим ослабление цементного вяжущего вещества. Это, к примеру, может происходить за счет добавления гипса в некоторые виды цемента, приводящее к появлению эттрингита, который является причиной разрушения бетонной поверхности.
Г) Воздействие карбоната кальция также приводит к разрушению бетона. Это происходит за счет химической реакции углекислого газа и частиц извести, приводящей к появлению карбоната кальция (карбонизация). При этом в бетоне уменьшается уровень щелочной среды, что в свою очередь приводит к сильной коррозии арматуры за счет воздействия кислорода и влаги. В этих местах бетон начинает отслаиваться и разрушаться.
2. Физические причины разрушения бетона
Физические факторы, так же как и химические могут играть заметную роль в разрушении поверхности бетона. К физическим факторам можно отнести замораживание и оттаивание, термические повреждения при воздействии высоких температур, а также усадку бетона. Давайте рассмотрим эти факторы подробнее.
А) Давно уже доказано, что, чем больше циклов замораживания и оттаивания выдерживает бетон, тем меньше вероятность повреждения поверхностной и внутренней структуры данного бетона. Изделия, произведенные из морозостойкого бетона, могут, как минимум, без проблем пережить несколько десятков зим. И тем не менее, довольно часто можно увидеть картину, когда поверхность бетона после нескольких лет эксплуатации начинает покрываться многочисленными трещинами, увеличивающимися с каждым годом. Возникает это из-за микропористости бетона, состоящей из капилляров, в которые проникает вода. При замерзании вода расширяет эти капилляры и возникают трещины, увеличивающиеся с каждым годом эксплуатации.
Б) Структура и поверхность бетонных изделий и конструкций также может разрушаться при воздействии высоких температур. Например, при пожаре железобетонные конструкции могут сильно деформироваться и отслаиваться из-за разного коэффициента расширения бетона и арматуры. Кроме того при пожаре бетон может подвергаться воздействию различных газов и жидкостей, которые также могут разрушать его структуру. Во время пожара в туннеле под Ла-Маншем в 1996 году были повреждены несколько сотен метров бетонных конструкций.
В) Усадка бетона может также приводить к разрушению бетонных изделий и их поверхностей. Усадка бывает пластической и гигрометрической.
Первый вариант усадки возникает на начальной стадии твердения бетона (так называемой пластичной стадии), когда из бетона достаточно быстро выделяется влага и возникают микротрещины в структуре и на поверхности бетона.
Гигрометрическая усадка может происходить в первые несколько месяцев уже после того, как бетон набрал достаточную прочность. Такую усадку можно минимизировать, добавляя при замесе пластифицирующие добавки, как, например, суперпластификатор, тем самым уменьшая содержание воды в бетоне.
3. Механические воздействия, приводящие к разрушению бетонной поверхности.
И, наконец, рассмотрим механические факторы, непосредственно влияющие на разрушение бетонной поверхности. К таким факторам можно отнести различные вибрации и удары (например, движение транспортных средств по бетонному мосту), которые приводят к разрушению кромок на стыках бетонных конструкций. Кроме того поверхность бетона может подвергаться истиранию – механическому износу посредством пешеходных или колесных нагрузок.
Как предотвратить разрушение бетона?
Итак, выше мы рассмотрели основные причины разрушения бетонной поверхности. Для того, чтобы увеличить сроки эксплуатации бетонных изделий и конструкций, в каждом конкретном случае необходимо принимать соответствующие меры для устранения причин их разрушения, а также защищать поверхность бетона. И одним из самых простых и эффективных способов увеличения ресурса бетонных изделий является применение технологии производства высокопрочных и морозостойких изделий с использованием суперпластификатора. Таким образом можно уменьшить содержание воды в бетоне, что приведет к уменьшению усадки бетонных изделий и увеличению их морозостойкости. Кроме того очень важно подбирать соответствующее сырье для минимизации различных деформаций и разрушений в бетоне – портландцемент следует использовать без добавок, песок должен быть мытый и вода также должна быть без примесей.
В наших последующих статьях мы подробнее рассмотрим различные методы защиты поверхности бетона от всех типов разрушений, перечисленных выше.
Ставьте "лайк", если вам понравилась наша статья и подписывайтесь на наш канал, посвященный различным темам, связанным с производством высокопрочных декоративных бетонных изделий.
