Причины разрушения железобетонных конструкций

Причинами разрушения бетона являются:

Механические - высокая механическая нагрузка - статическая, динамическая, износ. Конечно, ничего вечного нет, но чаще всего механическое разрушение является следствием низкого качества бетона, или бетона, несоответствующего проектным требованиям.

Замораживание - оттаивание. Вода, при замерзании в порах бетона, увеличивается в объеме на 7%. Возникающие напряжения с течением времени и разрушают бетон.

Собственно, коррозия бетона, то есть разрушение структуры цементного камня.

1. Коррозия, вызывающая в первую очередь разрушение бетона.

2. Коррозия, вызывающая в первую очередь коррозию арматуры и вследствие этого разрушение бетона.

3. Наиболее общая причина разрушения бетона - карбонизация. Будучи пористым, бетон хорошо впитывает углекислый газ (СО2), кислород и влагу, присутствующее в атмосфере. Способность бетона впитывать не влияет на прочность самой бетонной структуры, но оказывает пагубное воздействие на арматуру, которая при повреждении бетона попадают в кислотную среду.

Известь, образующаяся при гидратации цемента, создает в бетоне щелочную среду, с высоким показателем Рh (12-14). Стальная арматура выпускается химически пассивной и защищенной от щелочей нереактивной пленкой (пассивационным слоем) оксидированного железа, что в некоторой степени защищает арматуру от окисления. В пассивационный слой, покрывающий стальную арматуру в бетоне, проникает углекислый газ. Известь нейтрализуется путем образования карбоната кальция, который снижает показатель Рh, что приводит к коррозии стали.

СО2+Са(ОН)2 ® СаСО3+Н2О

Ржавчина, формирующаяся при окислении стальной арматуры, увеличивает ее объем, повышает «внутреннее» давление и приводит к разломам бетона и оголению арматуры. Оголенные стальные прутья разрушаются еще стремительнее, что приводит к быстрому изнашиванию бетона.

Воздействие сульфатов

Воздействие солей серной кислоты может также привести к разрушению бетонных конструкций.

Сульфаты вступают в реакцию с другими химическими компонентами, образующими мел, эттрингиды и таумаситы, в соответствии со следующими химическими реакциями:

Са(ОН)2+SО4 = +2Н2О®СаSО4*2Н2О+2OH

CaO*Al2O3*6H2O + 3 (CaSO4*2H2O) + 26H2O®3СаО*Al2O3*CaSO4*32H2O (эттрингиды)

CaO*SiO2*H2O + Ca(OH)2 + CO2 + 11H2O + CaSO4*2H2O®

CаCO3*CaSO4*CaSiO3*15H2O (таумаситы)

Образование этих продуктов внутри структуры бетона приводит к увеличению объема, что влечет за собой образование трещин в бетоне и последующего разлома конструкции. Конструкция становится нестабильной.

Воздействие хлоридов

Другой важной причиной разрушения бетона являются ионы хлоридов, которые соединяются с солями морской воды и солями, использующимися для борьбы с наледью на дорогах. Хлориды могут находиться и в самом бетоне, попадая туда с загрязненными материалами, которые использовались в создании конструкции.

Хлориды коррозируют на прутьях арматуры, разрушая пассивационный слой оксидированного железа, что приводит к дальнейшему окислению.

Поваренная соль приводит к вступлению щелочей в реакцию с аморфным кварцем с последующим образованием щелочного силиката, который увеличивается в объеме под воздействием атмосферной влаги, являясь причиной образования трещин, в которых будут заметны типичные белые подтеки.

Соль, разрушает как стальную арматуру, так и сам бетон, который содержит такие реактивные компоненты, как аморфный кварц. Разрушения, вызванные хлоридом кальция, способствуют ускорению коррозии арматуры. Соли, вступая в реакцию с гидратом кальция, находящимся в бетоне, образуют оксидированный гидрат кальция с последующим увеличением объема.

СаCl2 + Ca(OH)2 + H2O®СаО*CaCl2*2Н2О

Циклы мороз-оттепель

Вода является катализатором для всех агрессивных компонентов и описанных химических реакций. Поэтому очень важно понимать всю важность гидроизоляции бетона. Влага может стать причиной серьезных повреждений, проникая сквозь поры бетона. Изменения состояния молекул воды, происходящие во время оттепелей и заморозков с образованием льда способны увеличить объем приблизительно на 9%. Возникающее давление приводит к образованию трещин и разломов в бетоне. Эффективным способом помогающим контролировать процесс расширения (образование льда или оксидированного кальция) могут быть микроскопические пузырьки воздуха, которые обеспечат проветривание и уменьшают воздействие кристаллов льда на структуру бетона изнутри.

Подавляющее число строителей знает только то, что бетон набирать прочность 28 дней и все! Но они забыли, что бетон может набирать прочность только во влажной среде. Поэтому, особенно в первые дни после замеса, необходимо максимально удерживать воду в бетоне. Это может быть рассыпание по поверхности бетона и периодическое увлажнение песка или опилок, укрытие полиэтиленовой пленкой или обработка специальным пленкообразующим составом. Чем бетон прочнее, тем меньше в нем пор, тем эффективнее он сопротивляется агрессивному внешнему воздействию. Агрессивное вещество будет воздействовать только с поверхности, а не в толще бетона. Лечить бетон, особенно на действующих объектах и при невозможности вывести данный объект из эксплуатации, достаточно тяжело и дорого.