Прежде всего обратим ваше внимание на Межгосударственный стандарт «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии».
Настоящий стандарт устанавливает требования, учитываемые при проектировании защиты от коррозии бетонных и железобетонных конструкций в зданиях и сооружениях, как вновь возводимых, так и реконструируемых, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах с температурой от минус 70°С до плюс 50°С.
Долговечность — один из важнейших показателей качества строительных конструкций. Ошибочно считать, что бетонные и железобетонные конструкции имеют неограниченную долговечность. Случается, что из-за меняющихся условий эксплуатации и нарушения технологических процессов железобетонные конструкции, запроектированные без учета требований долговечности, могут прийти в аварийное состояние в течение 5—10 лет и ранее. Известны примеры, когда железобетонные конструкции разрушались через 10 лет, а иногда через 3 года.
Факторы, влияющие на долговечность
Внешние факторы
К ним относятся атмосферные осадки, контакт с агрессивными органическими и минеральными средами, морскими и грунтовыми водами, воздействие солнечного света и перепада температур, наличие и величина испытываемых динамических и статических нагрузок. Уровень оказываемого разрушающего воздействия зависит от химического состава агрессивных сред, амплитуды температурного воздействия, величины физических сил, оказывающих механическое воздействие. В большинстве случаев имеет место комплексное воздействие внешних разрушающих факторов, определяющих степень долговечности материала.
Нагрев и охлаждение
Одним из основных деструктивных факторов является температурное воздействие, которое в результате охлаждения и нагрева приводит к сужению и расширению материала. Это создает предпосылки для коррозионных процессов, которые возникают в результате циклов замораживания и оттаивания. Фазовая кристаллизация воды и солей приводит к механическим повреждениям и объемным изменениям структуры. В конечном счете, уровень воздействия, который оказывает нагрев и охлаждение зависит от вида бетона, соотношения и рецептуры смеси, качества примененных при изготовлении заполнителей. Важнейшим критерием качества и долговечности бетона является его морозостойкость, определяющая число допустимых циклов заморозки и оттаивания без потери прочности. С целью повышения морозостойкости бетона находят применение специальные воздухововлекающие добавки.
Механические воздействия
Важно учитывать нагрузки, которые будет испытывать изделие в течение всего срока эксплуатации. Механические нагрузки разделяют на статические, характер которых подразумевает постоянное воздействие и динамические, возникающие в виде кратковременно воздействующих сил изменяющейся амплитуды. Наличие динамических ударов является причиной усадочных деформаций, которые проявляются со временем при наличии значительных нагрузок.
С течением времени истирание и износ являются причиной разрушения целостности бетонных поверхностей. Перегрузки способствуют появлению внутреннего напряжения конструкций, снижающего их долговечность.
Контакт с водой
В течение длительного периода многие бетонные и железобетонные изделия и конструкции эксплуатируются в контакте с водной средой. При этом влага может представлять собой грунтовые, сточные, речные, морские воды. Сезонные осадки в виде дождей и снега также представляют собой один из факторов воздействия на бетон. Для железобетонных изделий, прочность которых усилена за счет арматурного каркаса, контакт с водой может повлечь за собой коррозию металлических стержней. Водонепроницаемость материала зависит от числа доступных макропор в открытом состоянии, которые появляются в процессе испарения избыточной жидкости, а также наличия технологических трещин. Для снижения уровня воздействия бетонов используют специальные присадки, применяют технологию вибролитья, которая позволяет максимально снизить пористость материала и его проницаемость.
Химические факторы
Химическая коррозия бетона наблюдается в результате действия органических соединений, растворов солей, щелочей, кислот и их оксидов в жидком и газообразном состоянии. Динамика деструктивных процессов зависит от степени агрессивности воздействующей среды, минералогического состава строительного материала. Скорость разрушения является функцией от уровня растворимости бетонной поверхности, а именно: ее составных частей, в процессе реакции с раствором. Эффективной методикой для продления срока службы бетона при опасности химической коррозии, является гидроизоляция, которая формируется в виде внешнего покрытия на основе специальных материалов, не вступающих в реакцию с агрессивной средой.
Срок службы
При соблюдении всех правил эксплуатации бетон и изделия, выполненные на его основе, имеют срок службы 50-70 лет. При наличие ошибок в проектировании в части расчета массивности и нагрузочной способности, выбора марки цемента, его параметров, а также при изменении характеристик внешней среды, долговечность бетона может быть снижена, составляя 10-15 лет.
Однако в реальной жизни бетонные сооружения могут разрушаться раньше заявленного срока. Многое в этом вопросе зависит от правильного использования потенциала материала. Его грамотное применение может не только продлить срок эксплуатации бетона, но и сохранить его поверхность в первоначальном виде.
Способы повышения долговечности
В первую очередь, для конструкций, уже подвергшихся деформациям, как способ можно выделить проведение ремонтно-восстановительных работ.
- нагнетание цементных или полимерных составов под принудительным давлением;
- нагнетание цементных или полимерных состав под действием гравитации или капиллярного впитывания;
- грунтовка и шпаклевка усиливаемой поверхности;
- наклеивание лент из композитных материалов.
Данные методы достаточно затратны, трудоемки, и нередко не дают ожидаемых результатов в стадии эксплуатации.
Более надежным способом является усиление конструкции. Методы усиления конструкции зависят от зоны конструкции, которую необходимо усилить, и её вероятной схемы разрушения, но можно выделить общие принципы:
- наращивание усиливаемой зоны;
- установка обойм и рубашек;
- приварка или приклеивание дополнительной арматуры;
- изменение расчетной схемы.
В качестве материалов для усиления применяют как железобетон и сталь, так и неметаллические композитные материалы.
Экскурс в историю
Самым древним объектом, в строительстве которого применялся легкий бетон, считается «храм всех богов» Пантеон, возраст которого превышает 2000 лет. Несмотря на то, что заявленный срок службы железобетонных сооружений составляет всего 150 лет, существуют конструкции аналогичного возраста, хорошо сохранившиеся до наших дней.
*В этой статье использованы материалы статьи « Расчет долговечности железобетонных конструкций» В. П. Селяева («Вестнике Мордовского университета» | 2008 | ¹ 4).
Контакты:
ПРОЖБИ ИНЖИНИРИНГ - производитель и поставщик железобетонных изделий
Телефон: (495)739-98-82
Email: progbi2021@yandex.ru
