Файл: Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник.pdf

На рис. 56 приведены основные виды арматурной стали.

В СССР и за рубежом ведутся опыты по применению стеклян­ ных нитей в качестве арматуры для бетона. Хорошие результаты дают канаты из стеклянных нитей диаметром 5—6 мм, склеенные и покрытые полиэфирами. Такие канаты имеют предел прочности при разрыве более 1,0 ■ІО9 н/м2.

Применение такой арматуры эффективно в условиях электро­ химической агрессии в конструкциях, к которым предъявляют спе­ циальные требования (немагнитность, диэлектричность и др.). В качестве арматуры иногда применяют древесную рейку, дранку, тростниковый камыш, бамбук.

Рис. 56. Виды арматурной стали:

з — холодно-сплющенная.

§ 64. Коррозия бетона и арматуры в бетоне

Коррозией бетона называют его разрушение, происходящее вслед­ ствие воздействия на него атмосферных, химических и биологи­ ческих факторов. Коррозия бетона происходит главным образом от разрушения в нем цементного камня. Коррозии содействует трещинообразование, вызываемое различными причинами: расшире­ нием цемента при экзотермии, нагреванием солнечными лучами, попеременным увлажением и замораживанием, ударным воздей­ ствием, перенапряжением и пр.

Наиболее распространенный вид коррозии бетона — растворе­ ние выделившегося гидрата окиси кальция. Несмотря на малую относительную растворимость Са(ОН)2 (1,3 мг на 1000 г воды), он постепенно вымывается при фильтрации из бетона водой, в осо­ бенности пресной (дождевой, снеговой и пр.).

Бетоны очень подвержены коррозии под влиянием кислот. Рас­ творяется не только гидрат окиси кальция, но и образовавшийся СаСОз и другие известковые соединения. В результате новые об­ разования либо вымываются водой, либо увеличиваются в объеме и разрушают бетон.

Разрушение гидрата окиси кальция кислотами и некоторыми растворами солей происходит по следующим реакциям:

Са (ОН)2 + H2S04 = CaS04 + 2Н20; Са (ОН), + 2HCI = СаС12 + 2Н20; Са (ОН), + MgCl, = СаС12 + Mg (ОН),.

Образовавшийся по первой реакции в порах цементного камня двуводный гипс расширяется и разрушает его. По второй и тре­ тьей реакциям выделяются легкорастворимые соли хлористого кальция, вымываемые из цементного камня.

Из растворимых солей наиболее разрушительно действуют сернокислые, находящиеся в природных и промышленных водах.

Вредное действие водных растворов сернокислых солей на цементный камень заключается в образовании с трехкальциевым алюминатом гидросульфоалюмината кальция, называемого «це­ ментной бациллой». Гидросульфоалюминат кальция увеличивается в объеме в 2—3 раза и разрушает цементный камень.

Вредное влияние оказывают на цемент воды, содержащие из­ быток свободной углекислоты, так как при действии их на карбо­ нат кальция образуется легкорастворимый бикарбонат кальция:

СаСОз + С 02 + Н 20 = Са (ЫС0 3)2.

К числу вредных добавок для цементного камня относятся те, которые способствуют образованию легкорастворимых веществ (например, сахар, образующий легкорастворимый кальциевый сахарат и др.). Морская вода вредно влияет на бетон из обычного

цемента ввиду возможности обменного образования кальциевых соединений с растворами солей (MgSC>4 и MgCb) легкораствори­ мых соединений. Биологические факторы также вредно влияют на цементный камень. Находящиеся в пресной и соленой водах живые организмы могут разрушать бетон.

Безвредными для бетона можно считать растворы слабых ще­ лочей, аммиака, если они не кристаллизуются при высыхании. Однако бетоны с высоким содержанием алюминатов разрушаются под влиянием сильных оснований и щелочей.

Нефтяные нейтральные продукты на бетон не влияют, и их можно сохранять в бассейнах из цементного бетона. Сернистая нефть является слабоагрессивной средой по отношению к бетонам на портландцементе. Плотный цементный бетон предохраняет сталь от коррозии. Цинк и алюминий разрушаются цементом.

Под влиянием кислой среды в бетоне могут разрушаться за­ полнители из осадочных пород (известняки, доломиты). Под влия­ нием пресной воды могут также выщелачиваться известняковые заполнители.

В условиях воздействия агрессивной среды при выборе цемен­ та для бетона следует руководствоваться следующими положе­ ниями:

для бетона, находящегося в зоне переменного уровня грунто­

стойким пуццолановым портландцементом; хорошую стойкость в сульфатных водах имеют глиноземистые

сульфатированные и глиноземистые шлаковые цементы. Агрессивность водной среды, в которой находятся гидротехни­

альная.

Так как цементный камень обладает основными свойствами, то все кислые воды действуют на бетон агрессивно.

Вода с временной жесткостью менее 6° агрессивна к бетону, приготовленному на портландцементе. Для бетона на шлакопортландском и пуццолановом цементах агрессивной будет вода с временной жесткостью менее 1,5°. Вода, содержащая S04 более

250 мг/л, также агрессивна, если она не содержит значительных концентраций хлоридов. При этом чем больше содержится в воде сульфатов, тем меньше может быть допущено ионов Mg".

Для защиты бетона от коррозии применяют следующие меры в совокупности или раздельно в-зависимости от степени агрессивно­ сти среды:

выбирают для бетона цементы, химически стойкие для задан­ ных условий и к действию многократного замораживания;

подбирают наиболее плотный бетон; вводят в состав бетона небольшие количества одного из уплот­

няющих веществ: алюмината натрия, бентонита, хлористого нат­ рия, хлористого железа, растворимого стекла, кремнийорганических добавок;

выдерживают длительное время на воздухе бетон до частичной карбонизации выделившегося гидрата окиси кальция;

уплотняют поверхность бетона торкретированием, железнением, покрывают битумами, парафином, серным цементом, полимерными

облицовывают бетонную поверхность кислотоупорными плит­ ками, резиной, пластмассами;

гидрофобизируют поверхность бетона (например, раствором ГКЖ-94).

Арматура и бетон не всегда подвергаются коррозии под влия­ нием одних и тех же причин. Часто условия, влияющие на корро­ зию бетона, приводящие к понижению его плотности, содействуют коррозии арматуры. Арматура в бетоне подвергается коррозии в местах с высокой относительной влажностью, при наличии в воз­ духе сернистых газов, хлора, сероводорода и др.

Одной из основных причин коррозии металла в бетоне являют­ ся электрохимические процессы, возникающие из-за неоднород­ ности условий работы металла при неравномерном смачивании поверхности и неравномерной аэрации. Вследствие этого участки металла с более низкими значениями потенциала являются анода­ ми, а с более высокими — катодами. Ионы металла на анодных участках будут переходить в раствор, а на катодных ионы водоро­ да будут восстанавливаться в молекулы. При этом скорость кор­ розии зависит от воздухопроницаемости защитного слоя бетона и наличия в нем трещин.

При высокой влажности, когда все капилляры в бетоне запол­ нены влагой, бетон становится воздухонепроницаемым и арматура коррозии не подвергается. Наличие в воде электролитов усиливает коррозию арматуры по мере повышения их концентрации. Карбо­ низация бетона углекислотой воздуха повышает стойкость бетона против коррозии, но способствует развитию коррозии арматуры. В бетонах, изготовленных с добавкой хлористого кальция в коли­ честве более 2 % от веса цемента, стальная арматура подвергается коррозии. Большие добавки хлористых солей (СаСЬ, NaCl) в