УДК 691.32 Павлова Ирина Леонидовна ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический

УДК 691.32
Павлова Ирина Леонидовна
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический
университет имени Гагарина Ю.А.», Россия, Саратов,
к.т.н., доцент кафедры «Строительные материалы и технологии»
Игольников Александр Константинович
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический
университет имени Гагарина Ю.А.», Россия, Саратов,
магистрант
СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ ОТ ДЕЙСТВИЯ АГРЕССИВНЫХ СРЕД
Аннотация. Практически все здания и сооружения из бетона и железобетона
подвергаются воздействию не только эксплуатационных нагрузок, но также и различных
агрессивных сред. Поэтому все монолитные и сборно-монолитные конструкции должны
пройти соответствующую процедуру защиты от агрессивной среды, в которой они в
дальнейшем будут эксплуатироваться.
В статье подробно рассмотрены виды агрессивных сред, способы защиты бетонных
и железобетонных конструкций.
Ключевые слова: коррозия, бетон, железобетон, конструкция, агрессивная среда,
защита.
Pavlova Irina Leonidovna
Federal State-Funded Educational Institution of Higher Education
«Yuri Gagarin State Technical University of Saratov», Russia, Saratov,
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor at the Department
of «Construction Materials and Technology»
Igolnikov Alexander Konstantinovich
Federal State-Funded Educational Institution of Higher Education
«Yuri Gagarin State Technical University of Saratov», Russia, Saratov,
undergraduate
METHODS OF PROTECTION OF CONCRETE
AND REINFORCED CONCRETE STRUCTURES FROM
THE EFFECTS OF AGGRESSIVE MEDIA
Annotation. Almost all the buildings and structures made of concrete and reinforced
concrete exposed not only to operating loads, but also various aggressive environments.
Therefore, all monolithic and precast-monolithic structures must pass an appropriate procedure
for the protection against aggressive environments in which they will continue to be operated.
The article describes how aggressive media types, methods of protection of concrete and
reinforced concrete structures.
Keywords: corrosion, concrete, reinforced concrete, construction, aggressive environment
protection.
Коррозия бетона и железобетона
Высокая коррозионная стойкость бетона – свойство, которое ставит бетон на
порядок выше, чем металлы и другие строительные материалы. Однако опыт эксплуатации
железобетонных конструкций показал, что под действием агрессивных сред (атмосферные
явления, грунтовые воды) они подвергаются интенсивному процессу коррозии, и в
дальнейшем это приводит к разрушению структуры материала и дальнейшей потере
несущей способности конструкций [1].
Классификация агрессивных сред
По физическому состоянию агрессивные среды делятся на три типа: твердые;
жидкие; газообразные.
Жидкие среды могут быть органическими и неорганическими.
У каждого физического состояния своя степень агрессивности воздействия и она
определяется по [2]: для газообразных сред – видом и концентрацией газов (группа газов)
и температурно-влажностным режимом помещений или зоной влажности территории; для
жидких сред – наличием и концентрацией агрессивных агентов, температурой, величиной
напора или скоростью движения жидкости у поверхности конструкции; для твердых сред
(соли, аэрозоли, пыль, грунты) – дисперсностью, растворимостью в воде,
гигроскопичностью, температурно-влажностным режимом помещений или зоной
влажности.
В зависимости от интенсивности агрессивного воздействия на бетонные и
железобетонные конструкции среды делятся на: неагрессивные; слабоагрессивные;
среднеагрессивные; сильноагрессивные.
По характеру воздействия: химические (например, сульфатная, магнезиальная,
кислотная, щелочная и т.п.); биологические (прямое воздействие растений, мхов, грибов,
бактерий; жизнедеятельность микроорганизмов).
Коррозия бетона и железобетона в жидких средах
Бетонные и железобетонные конструкции находятся под постоянным воздействием
жидких сред: грунтовые воды, речные воды (мостовые сооружения).
В жидких средах коррозию бетона и железобетона делят на 3 вида: первый вид коррозия выщелачивания; второй вид - кислотная коррозия; третий вид – солевая
коррозия.
1-й вид представляет собой постепенное растворение структуры цементного камня
и вымывание растворенных компонентов пресной водой через толщу бетона;
2-й вид обусловлен действием органических и неорганических кислот, щелочей и
некоторых солей (хлорид натрия или магния);
3-й вид обусловлен проникновением в капилляры бетона жидких сред, содержащих
компоненты, образующие с поровой жидкостью или цементным камнем нерастворимые
кристаллические соединения [1].
Коррозия бетона и железобетона при атмосферных условиях
Коррозия в атмосферных условиях – наиболее распространенный вид коррозии.
Она протекает под действием на бетон следующих факторов: атмосферные осадки (дождь,
снег), перепады температур, высокая влажность (более 60 %). Наиболее опасные факторы
– высокая влажность и колебания температуры [1].
Методы защиты бетонных и железобетонных
конструкций от коррозии
Защита конструкций из бетона и железобетона от коррозии заключается в снижении
агрессивности среды, повышении стойкости конструкций, устройстве защитных
покрытий. Часто эти мероприятия применяют комплексно [3].
Агрессивное действие среды может быть уменьшено путем уменьшения уровня
грунтовых вод или отведения их от сооружений при помощи дренажной системы. Дренаж
может быть проложен на определенном расстоянии от сооружения или под его полом.
Снижение агрессивного действия грунтовых вод, загрязненных кислыми
промышленными стоками, осуществляется прокладкой на их пути траншей, заполненных
известняковым камнем. Агрессивное действие парогазовой среды внутри сооружений
может быть уменьшено при помощи усиленной системы вентиляции. Но часто
применение таких методов бывает недостаточно.
Способы защиты бетонных и железобетонных конструкций от действия
агрессивных сред могут быть первичными - изначальное придание бетонным и
железобетонным конструкциям специальных свойств, способствующих повышению
сопротивления воздействиям внешних агрессивных факторов. Вторичные способы защиты
заключаются в ограничении или исключении воздействия внешней агрессивной среды на
железобетонные конструкции.
Первичную защиту можно обеспечить применением водостойких бетонов,
добавлением модификаторов (добавок), снижением проницаемости бетонов.
Водостойкие бетоны – бетоны на основе пластифицированного, пуццоланового,
гидрофобного или сульфатостойкого цемента.
Введение модификаторов значительно увеличивает стойкость бетона к агрессивным
средам, микроорганизмам и снижает коррозию арматурных стержней. Положительное
действие ряда модифицирующих добавок заключается в образовании нерастворимых
соединений, равномерно распределенных в теле бетона. Нерастворимые частицы
заполняют поры и трещины в теле бетона и тем самым создают преграду для удаления
активных веществ. Другие группы добавок снижают агрессивность среды относительно
цементного камня, поглощая или обмениваясь ионами между собой, не изменяя при этом
своей структуры и не увеличиваясь в объеме. Ряд добавок способствует повышению
плотности связей в процессе отверждения. Многие добавки носят комплексный характер и
могут выполнять одновременно несколько функций в бетонных смесях и готовых
конструкциях.
Уменьшить проницаемость бетона возможно при приготовлении бетонной смеси,
путем использования заполнителя из плотных пород, использованием минимального
количества воды с целью получения более плотного цементного камня.
Вторичную защиту можно обеспечить применением лакокрасочных покрытий,
оклеечной и проникающей гидроизоляцией, облицовкой штучными или блочными
материалами, обработкой гидрофобизирующими составами, биоцидами, антисептиками
[3].
Одним из эффективных способов повышения долговечности конструкций,
эксплуатирующихся в агрессивных средах, является поверхностная защита
железобетонных и бетонных конструкций окрасочными составами [4]. Лаки и краски для
защиты бетонных конструкций получают на основе перхлорвиниловых смол, нефтяного
битума. Покрытие для бетона состоит из нескольких слоев – грунтовки, шпаклевки и
самого лакокрасочного слоя.
Оклеечная гидроизоляция – один из самых простых способов защиты бетонных и
железобетонных конструкций от коррозии. Материал гидроизоляции производят на основе
нефтяного битума и полимерных и эпоксидных смол.
Проникающие гидроизоляционные материалы состоят из портландцемента высокой
марки, кварцевого песка и химически активных модифицирующих добавок. Широко
применяются следующие составы: Пенетрон, Акватрон, Кальматрон, Стримсмесь,
Гидротекс-В, Осмосил.
К штучным и блочным материалам для защиты бетонных конструкций относят:
кирпич (плитку) кислотоупорный, графитированные блоки.
Гидрофобизирующие составы защищают от атмосферных осадков (дождь, снег) и
применяются во влажном климате. В процессе гидрофобизации бетонных конструкций
используют кремнийорганические полимерные материалы.
Биоциды защищают железобетонные конструкции от биологического разрушения.
Их добавляют в цементный раствор, биоциды достаточно активны, экологичны и
сохраняют свои свойства достаточно долго. Кроме биоцидов, существуют антисептики,
защищающие конструкции от плесени и других микроорганизмов.
Вторичная защита применяется в том случае, если методов первичной защиты
недостаточно.
Также повышение коррозионной стойкости конструкций достигается обработкой их
поверхности торкретированием, силикатизацией, флюатированием, карбонизацией.
Торкретирование - нанесение на поверхность конструкции защитного раствора под
высоким давлением, в результате чего частицы торкрета плотно прилегают к поверхности
защищаемой конструкции, закрывая поры и трещины. Чаще всего в качестве торкрета
используют цементно-песчаную смесь в соотношении 1:3.
Силикатизация. При этом способе защиты от коррозии на поверхность конструкции
наносят жидкое стекло, а после его высыхания наносят раствор хлористого кальция.
Флюатирование – процесс пропитки поверхности конструкции солями
фторсодержащих кислот. Применяется для защиты новых бетонных поверхностей.
Карбонизация поверхностного слоя свежеприготовленного бетона состоит в
превращении гидрата окиси кальция Са(ОН)2 под воздействием углекислого газа в
карбонат кальция Са(СО)3, который более стоек к внешним воздействиям. Карбонизация
может быть естественной и искусственной. При этом повышаются прочность и плотность
бетонов [5].
Процесс защиты бетонных и железобетонных конструкций – один из важнейших
этапов при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений, который
осуществляется с целью повышения срока их эксплуатации с учетом привязки к
географическому месту расположения объектов. Выбор способа защиты должен
производиться на основании технико-экономического сравнения вариантов с учетом
заданного срока службы и минимума приведенных затрат, включающих расходы на
возобновление защиты, текущий и капитальный ремонты конструкций и другие связанные
с эксплуатацией затраты.
ЛИТЕРАТУРА
1. Овчинникова Т.С. Коррозия и антикоррозионная защита железобетонных
мостовых конструкций/ Т.С. Овчинникова, А.Н. Маринин, И.Г. Овчинников // Интернетжурнал «НАУКОВЕДЕНИЕ», сентябрь-октябрь 2014. - Вып. 5 (24). - 25 с.
2. Пособие к СНиП 2.03.11-85 Защита от коррозии бетонных и железобетонных
строительных конструкций. - 91 с.
3. Селяев В.П. Химическое сопротивление и долговечность строительных
материалов, изделий и конструкций: учеб. пособие/ В.П. Селяев, Т.А. Низина, В.Н. Уткин.
- Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2003. - 48 с.
4. Иващенко Ю.Г. Химическая стойкость покрытий на основе бутадиен-стирольного
сополимера /Ю.Г. Иващенко, Н.Н. Фомина// Долговечность строительных материалов,
изделий и конструкций: материалы Всерос. науч.-техн. конф., посвящ. 70-летию заслуж.
деятеля науки РФ, акад. РААСН, д.т.н. проф. В.П. Селяева. - Саранск: Изд-во Мордов. унта, 2014. - С. 47-50.
5. СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии.
Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85. 133 с.