Гост 31384 2020 защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии: ГОСТ 31384-2017 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования
Как новый ГОСТ 31384 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии» повлияет на работу застройщиков
По мнению специалистов, новый стандарт будет способствовать снижению уровня опасности бетонных и железобетонных конструкций.
Фото: www.geo-comfort.ru
ФАУ «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве», подведомственное Минстрою России, подготовило и утвердило новую версию национального стандарта ГОСТ 31384 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования».
Этот стандарт прошел экспертизу Технического комитета 465 «Строительство», зарегистрирован в Росстандарте, и будет введен в действие 1 марта 2018 года. Им устанавливаются требования, учитываемые при проектировании защиты от коррозии бетонных и железобетонных конструкций в зданиях и сооружениях, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах с температурой от минус 50°С до плюс 50°С.
Документ определяет технические требования к защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций со сроком эксплуатации 50 лет. Для конструкций со сроком эксплуатации 100 лет оценка степени агрессивности повышается на один уровень. Причем данные требования относятся как ко вновь возводимым, так и к реконструируемым объектам.
Проектирование реконструкции зданий и сооружений должно предусматривать анализ коррозионного состояния конструкций и защитных покрытий с учетом вида и степени агрессивности среды. Требования настоящего стандарта следует учитывать при разработке других нормативных документов, технических условий (ТУ), а также при разработке технологической и проектной документации на данные конструкции.
Напомним, что предыдущая версия ГОСТ 31384-2008 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования» введена в действие в 2010 году в качестве межгосударственного стандарта и была подержана большим количеством стран-участниц Евразийского совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ЕАСС).
Как отмечают специалисты, в предыдущей версии стандарта впервые сделана попытка гармонизировать отечественные нормы по защите от коррозии с европейскими нормами. Однако с момента выхода ГОСТ 31384 разработаны и выпускаются новые отечественные и зарубежные материалы, накоплен опыт применения стандарта проектными и строительными организациями, который был обобщен и отражен в новой редакции документа.
«Стандарт будет способствовать снижению уровня опасности бетонных и железобетонных конструкций, улучшению экологической обстановки в зданиях и сооружениях, снижению расходов на ремонтные работы, обеспечению длительной безаварийной эксплуатации зданий и сооружений», говорится в сообщении Минстроя.
Фото: www.fasad-rus.ru
По просьбе портала ЕРЗ выход нового ГОСТа прокомментировал один из ведущих отечественных специалистов в области бетонных и железобетонных конструкций, Главный научный сотрудник НИИ строительной физики, почетный член РААСН Вячеслав ЯРМАКОВСКИЙ (на фото).
«Новая версия стандарта ГОСТ3 1384-2008 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования» не содержит каких-то принципиальных положений, капитально меняющих подход к разработке конструктивных систем зданий и сооружений, — пояснил специалист. — Там присутствует ряд уточнений, меняющих уже устаревшие нормы.
Как отразится выход нового стандарта на повседневной деятельности застройщиков? Думаю, некоторое ужесточение требований, предъявляемых к бетонным и железобетонным конструкциям — в части повышения надежности их эксплуатации, — несомненно, будет присутствовать. И в этом плане деятельность застройщиков, безусловно, усложнится», — резюмировал эксперт.
Другие публикации по теме:
За последнюю неделю в сейсмостойком строительстве сделано больше, чем за иные годы
Застройщик может повысить качество строительства и защитить свои интересы, используя 140 стандартов, разработанных НОСТРОЙ
Александр Антонов: Новый СП 42.13330 по планировке и застройке будет отменен уже через два-три года
RussianGost|Official Regulatory Library — GOST 31384-2017
Protection of concrete and reinforced concrete structures against corrosion. General technical requirements
Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования
Status: Effective — Supersedes. IUS 2-2018
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. В настоящем cтандарте определены технические требования к защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций для срока эксплуатации 50 лет. Для бетонных и железобетонных конструкций со сроком эксплуатации 100 лет и конструкций зданий и сооружений класса КС-3, имеющих повышенный уровень ответственности по ГОСТ 27751, оценка степени агрессивности повышается на один уровень. Если оценка степени агрессивности среды не может быть увеличена (например, для сильноагрессивной среды), защита от коррозии выполняется по специальному проекту. Проектирование реконструкции зданий и сооружений должно предусматривать анализ коррозионного состояния конструкций и защитных покрытий с учетом вида и степени агрессивности среды в новых условиях эксплуатации. Требования настоящего стандарта следует учитывать при разработке других нормативных документов, а также технических условий, по которым изготовляются или возводятся конструкции конкретных видов, для которых устанавливают нормируемые показатели качества, обеспечивающие технологическую и техническую эффективность, а также при разработке технологической и проектной документации на данные конструкции. Требования настоящего стандарта не распространяются на проектирование защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой радиоактивными веществами, а также на проектирование конструкций из специальных бетонов (полимербетонов, бетонополимеров, кислото-, жаростойких бетонов и т. п.)
Choose Language: EnglishGermanItalianFrenchSpanishChineseRussian
Format: Electronic (pdf/doc)
Page Count: 54
Approved: Federal Agency for Technical Regulation and Metrology, 10/5/2017
SKU: RUSS286495
The Product is Contained in the Following Classifiers:
Construction (Max) » Regulations » Documents System of normative documents in construction » 5. Regulatory documents for building structures and products » k.52 Reinforced concrete and concrete structures »
ISO classifier » 91 CONSTRUCTION MATERIALS AND CONSTRUCTION » 91.080 Structures of buildings » 91.080.40 Concrete structures »
National standards » 91 CONSTRUCTION MATERIALS AND CONSTRUCTION » 91.080 Structures of buildings » 91.080.40 Concrete structures »
As a Replacement Of:
GOST 31384-2008: Structural concrete protection against corrosion. General requirements
The Document References:
GOST 10060-2012: Concretes. Methods for the determination of frost-resistance
GOST 10178-85: Portland cement and portland blastfurnace slag cement. Specifications
GOST 10884-94: Thermomechanically hardened steel bars for reinforced concrete constructions. Specifications
GOST 12.3.002-2014: System of labor safety standards Production processes. General safety requirements.
GOST 12.3.005-75: Painting works
GOST 12004-81: Reinforcing-bar steel. Tensile test methods
GOST 21.513-83: System of building documents. Anticorrosive protection of building structures. Working drawings
GOST 22266-2013: Sulphate-resistant cements. Specifications
GOST 23732-2011: Water for concretes and cement mortars Technical specifications.
GOST 24211-2008: Admixtures for concretes and mortars. General specifications
GOST 25485-89: Cellular concretes. Specifications
GOST 25820-2014: Lightweight aggregates concretes. Specifications
GOST 26633-2015: Heavy-weight and sand concretes. Specifications
GOST 27751-2014: Reliability for constructions and foundations. General principles
GOST 30515-2013: Cements. General specifications
GOST 31108-2016: General structural Portland clinker cements. Specifications
GOST 31383-2008: Protection against corrosion of concrete and reinforced concrete constructions. Test methods
GOST 31937-2011: Buildings and constructions. Rules of inspection and of the technical condition
GOST 31938-2012: Fiber-reinforced polymer bar for concrete reinforcement. General specifications
GOST 32016-2012: Products and systems for the protection and repair of concrete structures. General requirements
GOST 32017-2012: Products and systems for the protection and repair of concrete structures. Requirements for systems for concrete protection in the course of repair works
GOST 32496-2013: Fillers porous for light concrete. Specifications
GOST 33290-2015: Paint materials used in building. General specifications
GOST 4245-72: Drinking water. Method for determination of chloride content
GOST 8267-93: Crushed stone and gravel of solid rocks for construction works. Specifications
GOST 8269.0-97: Mauntainous rock road-metal and gravel, industrial waste products for construction works. Methods of physical and mechanical tests
GOST 8269.1-97: Mauntainous rock road-metal and gravel, industrial waste products for construction works Methods clicmical analysis
GOST 8736-2014: Sand for construction works. Specifications
GOST 9.602-2005: Unified system of corrosion and ageing protection. Underground constructions. General requirements for corrosion protection
GOST 969-91: Alumina and high alumina cements. Specifications
GOST R 56592-2015: Mineral Admixtures for Concretes and mortars. General specifications
GOST R 56703-2015: Dry building in-depth waterproofing capillary mixes based on cement binder. Specifications
GOST R 56727-2015: Self-stressing cements. Specifications
GOST R ISO 14040-2010: Environmental management. Life cycle assessment. Principles and framework
GOST R ISO 14041-2000: Environmental management. Life cycle assessment. Goal and scope definition and inventory analysis
GOST R ISO 14042-2001: Environmental management. Life cycle assessment. Life cycle impact assessment
GOST R ISO 14043-2001: Environmental management. Life cycle assessment. Life cycle interpretation
GOST R ISO 14044-2007: Environmental management. Life cycle assessment. Requirements and guidelines
GOST R ISO 14045-2014: Environmental management. Eco-efficiency assessment of product systems. Principles, requirements and guidelines
SNiP 12-03-2001: Labor safety in construction industry
SNiP 12-04-2002: Safety in construction. Part 2. Construction works
SP 121.13330.2012: Aerodromes
SP 128.13330.2016: Aluminium structures
SP 131.13330.2012: Building climatology
SP 2.13130.2012: Fire protection systems. Providing fire protection to facilities (with Amendment No 1)
SP 31.13330.2012: Water supply. Pipelines and portable water treatment plants
SP 41.13330.2012: Concrete and reinforced concrete hydraulic structures
SP 50.13330.2012: Buildings Heat Insulation. Updated living edition of SNiP 23-02-2003
SP 63.13330.2012: Concrete and reinforced concrete structures. General provisions.
SP 72.13330.2016: Protection of buildings, facilities and structures against corrosion
SP 34.13330.2012: Automobile roads. Updated living edition of SNIP 2.05.02-85
SP 35.13330.2011: Bridges and pipes. Updated living edition of SNiP 2.05.03-84
The Document is Referenced By:
GOST 26633-2015: Heavy-weight and sand concretes. Specifications
GOST R 57992-2017: Trunk pipeline transport of oil and oil products. Cast iron ballast units. General specifications
GOST R 57993-2017: Trunk pipeline transport of oil and oil products. Concrete ballast units. General specifications
GOST R 58284-2018: Oil and gas industry. Marine field facilities and pipelines. General Requirements for Corrosion Protection
GOST R 58323-2018: Reinforced concrete pipes for trenchless laying of engineering networks. Technical conditions
ODM 218.3.070-2016: Guidelines on formulation of self-compacting concrete with prescribed waterproof properties for bored piles
PNST 309-2018: Roads are public. Bridges and pipes road. Technical requirements
SP 109.13330.2012: Cold storage units
SP 229.1325800.2014: Reinforced concrete structures of underground and utility systems. Protection against corrosion
SP 340.1325800.2017: Reinforced concrete and concrete structures of cooling towers. Design rules
SP 369.1325800.2017: Fixed offshore platforms. Design principles
SP 43.13330.2012: Structures for industrial installations
GOST 25592-2019: Ashes and slag mixtures of thermal power plants for concrete. Technical conditions
GOST R 58411-2019: Flexible concrete slabs. Technical specifications
GOST R 58895-2020: Concrete is chemically resistant. Specifications
GOST R 58896-2020: Concrete is chemically resistant. Test methods
RB 155-20: Safety Guide for the Use of Atomic Energy «Recommendations on the Procedure, Volume, Methods and Means of Control of Radioactive Waste to Confirm its Compliance with the Acceptance Criteria for Disposal»
SP 349.1325800.2017: Concrete and reinforced concrete structures. Rules of structural reinforcement and repair
SP 412.1325800.2018: The construction of foundations of high-rise buildings and structures. Work Rules
SP 435.1325800.2018: Monolithic concrete and reinforced concrete structures. Rules for the production and acceptance of work
SP 81.13330.2017: The reclamation systems and construction
|
Customers Who Viewed This Item Also Viewed:
|
YOUR ORDERING MADE EASY!
RussianGost.com is an industry-leading company with stringent quality control standards and our dedication to precision, reliability and accuracy are some of the reasons why some of the world’s largest companies trust us to provide their national regulatory framework and for translations of critical, challenging, and sensitive information.
Our niche specialty is the localization of national regulatory databases involving: technical norms, standards, and regulations; government laws, codes, and resolutions; as well as RF agency codes, requirements, and Instructions.
We maintain a database of over 220,000 normative documents in English and other languages for the following 12 countries: Armenia, Azerbaijan, Belarus, Kazakhstan, Kyrgyzstan, Moldova, Mongolia, Russia, Tajikistan, Turkmenistan, Ukraine, and Uzbekistan.
Placing Your Order
Please select your chosen document, proceed to the ‘checkout page’ and select the form of payment of your choice. We accept all major credit cards and bank wire transfers. We also accept PayPal and Google Checkout for your convenience. Please contact us for any additional arrangements (Contract agreements, PO, etc.).
Once an order is placed it will be verified and processed within a few hours up to a rare maximum of 24 hours.
For items in stock, the document/web link is e-mailed to you so that you can download and save it for your records.
For items out of stock (third party supply) you will be notified as to which items will require additional time to fulfil. We normally supply such items in less than three days.
Once an order is placed you will receive a receipt/invoice that can be filed for reporting and accounting purposes. This receipt can be easily saved and printed for your records.
Your Order Best Quality and Authenticity Guarantee
Your order is provided in electronic format (usually an Adobe Acrobat or MS Word).
We always guarantee the best quality for all of our products. If for any reason whatsoever you are not satisfied, we can conduct a completely FREE revision and edit of products you have purchased. Additionally we provide FREE regulatory updates if, for instance, the document has a newer version at the date of purchase.
We guarantee authenticity. Each document in English is verified against the original and official version. We only use official regulatory sources to make sure you have the most recent version of the document, all from reliable official sources.
XI конференция АНТИКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА-2020 — сборник докладов и каталог
%PDF-1.6 % 578 0 obj > endobj 795 0 obj > endobj 437 0 obj > endobj 575 0 obj >stream 2021-02-27T22:46:14+04:002020-03-22T23:45:33+03:002021-02-27T22:46:14+04:00PScript5.dll Version 5.2.2application/pdf
Моделирование катодной защиты ЖБИ для размещения и сохранности трубопроводов ЖКХ в COMSOL Multiphysics | Архив С.О.К. | 2019
Введение
При анализе коррозионных процессов трубопроводов подземных коммуникаций жилищно-коммунального хозяйства (трубопроводов отопления, водоснабжения, канализации) наблюдаются не только известные и хорошо изученные виды коррозии стальных труб [1, 2], но и менее знакомые явления, например, механоэлектрохимическое влияние на локальное усиление коррозии отдельных участков труб [3–5]. Как было отмечено, трубопроводы в грунте, помимо внутреннего давления от транспортируемой жидкости или газа, испытывают также дополнительное напряжение от продольных или поперечных перемещений прилегающего к ним грунта.
В связи с этим весьма важной коррозионной защитой трубопроводов подземных коммуникаций ЖКХ можно считать размещение их в соответствующих герметичных лотках, коробах и коллекторах, надёжно защищающих от механических воздействий и от влияния погодных факторов и почвенной влаги [4].
Современная отрасль жилищно-коммунального хозяйства отличается развитыми инженерными коммуникациями с уложенными в них водопроводными и газовыми трубами, кабелями электрических и коммуникационных сетей. При эксплуатации они должны соответствовать определённым требованиям:
- защите от проникновения влаги;
- защите от различного рода механических воздействий;
- надёжности и долговечности при эксплуатации;
- простоте обслуживания;
- доступности утилизации в конце жизненного цикла.
Кроме того, при прокладке коммуникаций ЖКХ важной задачей является сохранение целостности ландшафтного образа территории. Поэтому при выполнении подобных работ широко используются унифицированные строительные элементы в виде различных защитных изделий для наземных и подземных инженерных сетей. Наряду с железобетонными лотками, коробами и коллекторами, в инженерных сетях ЖКХ находят применение полимерные и композитные подобные изделия. Им в настоящее время даже отдают предпочтение как более лёгким и дешё- вым. Однако они не всегда соответствуют жёстким экологическим требованиям, в том числе требованиям утилизации. Так, на данный момент утилизируется лишь небольшая часть всех существующих изделий этого вида, отслуживших свой срок. Развитие же сферы рециклинга проходит медленно, несмотря на её актуальность, что связано со сложностью технологии сборки и переработки подобных отходов, отличающихся широким разнообразием свойств и, соответственно, затратами на проведение переработки. В то время как переработка железобетона — это хорошо отработанная технология, практически не влияющая на чистоту окружающей среды и позволяющая получать вторичный строительный материал (например, щебень) путём дробления подобных изделий, завершивших свой жизненный цикл.
Железобетон широко известен как долговечный материал, в большинстве случаев не нуждающийся в защите от воздействий внешней среды. Однако системное изучение стойкости железобетонных конструкций в различных условиях эксплуатации показало, что наиболее часто встречающиеся повреждения железобетона связаны с развитием коррозионных процессов в арматуре, и в настоящее время всё ещё не существует простых и надёжных методов защиты арматуры железобетонных изделий от коррозии.
Под коррозией стальной арматуры подразумевается процесс постепенного разрушения поверхности арматурного стержня в результате постоянного химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. При этом разрушается не только сам стержень арматуры, но и бетон по причине образования трещин и отслоения защитного слоя бетона (рис. 1).
В начальный момент коррозии стержня арматуры чаще всего наблюдается равномерное распределение ржавчины по его поверхности, объём её неуклонно растёт, что приводит к появлению микротрещин в прилегающей зоне бетона (рис. 1а). Со временем процесс коррозии ускоряется, количество микротрещин увеличивается (рис. 1б). На последней стадии трещины выходят на поверхность изделия и бетон разрушается (рис. 1в).
В то же время стальная арматура в бетоне в нормальных условиях хорошо защищена от коррозии благодаря электрохимической пассивации стали, которая является следствием щёлочности бетона.
Водородный показатель pH бетона обычно превышает 12,5. При таких высоких значениях pH образуется микроскопической толщины пассивационный слой окисла железа на поверхности стали, то есть плёнка пассивационного слоя, которая предотвращает разрушение стали. Реальная эксплуатация железобетонных изделий (ЖБИ) не всегда проходит в нормальных условиях. Это и избыточная влажность окружающей среды (грунта, воздуха), и загрязнение их поверхностей, и несоблюдение требований монтажных работ, которые приводят к появлению сколов на торцевых сторонах изделия, частичному оголению арматуры и другим дефектам. Отсюда и низкая их долговечность, и большие затраты на ремонт и замену ЖБИ в системе ЖКХ. Всё это негативно отражается на сохранности и надёжности функционирования инженерных коммуникаций, помещённых в них.
По вопросам коррозии арматуры в бетоне выполнено не так много работ, по сравнению с исследованиями катодной защиты подземных трубопроводов, главным образом магистральных нефтегазовых трубопроводов, где катодная защита металла достигается электрическим соединением с проложенным вблизи защищаемого трубопровода металлическим анодом, например, в виде отрезка трубы (называемым «жертвенным анодом») посредством тока от внешнего источника. В этом случае анод с течением времени разрушается, сохраняя защищаемый трубопровод от коррозии. Подобные мероприятия трудоёмкие и весьма затратные.
Возможен и второй путь катодной защиты металла — использование так называемого «гальванического эффекта». В этом случае необходима электролитическая связь между защищаемым металлом и анодом, в качестве которого часто применяются алюминий и цинк, обладающие бóльшим электрическим потенциалом по сравнению с железом.
Железобетонные изделия подземных коммуникаций ЖКХ, исходя из условий эксплуатации, практически всегда содержат физически связанную капиллярную воду, которая как раз и служит электролитом, то есть проводником зарядов при протекании коррозионных процессов метала в бетоне. Его же можно использовать и для защиты металла от коррозии.
В настоящее время для исследования коррозионных явлений стали в бетоне существуют теоретически обоснованные подходы [6–8], однако реальные условия эксплуатации ЖБИ требуют учёта множества ещё недостаточно изученных факторов при оценке работоспособности этого вида изделий. Для подобных исследований можно использовать программное обеспечение COMSOL Multiphysics, которое предназначено для численного моделирования научных и инженерных задач. Ниже приводится одно из подобных решений на основе численного моделирования коррозионного процесса стальной арматуры ЖБИ, применяемых в ЖКХ [9, 10].
За основу взята известная методика так называемой «катодной защиты» (Cathode Protection, СР) металлических изделий в грунте, являющаяся также общей стратегией замедления коррозии стальной арматуры в бетонных конструкциях [9]. Учтены особенности структуры и эксплуатации ЖБИ, применяемых в ЖКХ, возможности переноса результатов модельного исследования на реальные конструкции изделий. Принятая модель состоит из ячейки (рис. 2), отражающей все электрохимические процессы коррозии в реальных условиях работы ЖБИ. Ячейка в виде сечения элемента ЖБИ включает стержень арматуры в бетоне и цинковые аноды, расположенные справа и слева от неё, которые в данном случае могут быть выполнены методом напыления. Бетон представляет собой пористый материал, а водная среда в нём действует как электролит. Аноды и стальная поверхность арматуры электрически соединены через потенциал электролита.
Многие бетоны для изделий ЖКХ могут иметь пористость до 60%. Уровень насыщения пор в модели принят для изучения в пределах 0,2–0,8, что обеспечивает движение ионов и газов процесса коррозии и определяет зависимость коррозии арматуры от содержания влаги в бетоне. Тем самым отражена практическая широта применения ЖБИ во влажной воздушной и грунтовой среде.
Исследована возможность снижения коррозии арматуры ЖБИ путём использования катодной поляризации. В частности, одна из разновидностей катодной защиты (так называемая «протекторная защита») достигается присоединением к защищаемому металлу более активного металла (протектора). В данном случае проверяется возможность использования менее дорогостоящего метода катодной защиты — изготовление протектора путём технологии напыления на бетон анода из металлического цинка, электрический потенциал которого больше потенциала материала арматуры. При возникновении разности потенциалов между арматурой и протектором разрушается протектор (анод), в результате чего арматура сохраняется от коррозии.
Использовался интерфейс The Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck [9], который учитывает распределение токов в диффузионной среде при протекании электрохимических реакций. Экспериментально показано, что электропроводность электролита зависит от уровня насыщения пор бетона, а кинетика электродов стального стержня описывается как реакция восстановления кислорода на поверхности стали в соответствии с законом Фарадея.
Результатом исследования являются основные зависимости коррозионного процесса стали в бетоне. На рис. 3а показаны распределение потенциала электролита бетона и линии плотности тока для уровня насыщения пор 0,8 модели изделия. Потенциал электролита вблизи анодов равен 0,65 В, с левой и правой сторон модели одинаков вследствие симметрии ячейки, а вблизи поверхности стержня арматуры равен 0,25 В. Таким образом, для токов электрохимических реакций между анодом и катодом выстроился путь движения зарядов. В то же время величина защитного потенциала для крупных промышленных объектов принимается примерно 0,85 В, а величина защитной плотности тока — 0,4 мА/м², причём эти значения создаются с помощью тока от внешнего источника [1].
Изменение цветного фона потенциала электролита бетона (от красного к синему) показывает некоторое ослабление его сверху и снизу от стержня арматуры, в то время как левая и правая стороны стержня арматуры защищены от коррозии лучше. Для выравнивания защищённости верхней и нижней сторон стержня арматуры можно рекомендовать размещение анодов и с этих сторон модели.
Можно отметить, что для защиты от коррозии реальных железобетонных изделий данным методом необходимо создать им аналогичные условия и определить с помощью приборов достаточность потенциала электролита.
На рис. 3б показана концентрация кислорода в электролите для уровня насыщения пор 0,8. Концентрация очень низкая вблизи арматуры, что указывает на то, что скорость коррозии будет минимальна. Скорость коррозии прямо пропорциональна концентрации кислорода, что отвечает механизму диффузионной кинетики с ограниченным массообменом для этого уровня насыщения пор. А в соответствии с законом Фарадея количество вещества, участвующего в электрохимической реакции, прямо пропорционально количеству прошедшего электричества. Это показывает, что снижение скорости движения коррозионной среды понижает процесс разрушения металла при его катодной защите.
Важным фактором коррозионного процесса арматуры является потенциал электрода, влияющий на окисление металла. На рис. 4а показан потенциал электрода для различных уровней насыщения пор в двух характерных точках поверхности модели арматуры — передней и средней (в силу симметрии значения для левой и правой и для верхней и нижней точек попарно равны). Видно, что потенциал электрода значительно падает при достижении уровня насыщения пор 0,65. Известно, что при насыщении бетона влагой диффузия кислорода на катодных участках сильно замедляется. Поэтому процесс коррозии арматуры практически останавливается при высокой влажности воздуха.
Однако это справедливо лишь для плотного бетона. В недостаточно плотном бетоне многочисленные крупные сквозные поры не закрываются влагой, кислород продолжает свободно поступать к поверхности арматуры, и процесс коррозии вновь начинает расти. Появление кислорода на металле приводит к его окислению, поэтому дальнейшее поступление кислорода уже проходит на окисленной поверхности. Однако окисные плёнки хрупкие и могут разрушаться. Таким образом, кислород является одновременно стимулятором и ингибитором. С одной стороны, он способствует образованию защитной окисной плёнки, то есть уменьшает коррозию, с другой — повышает скорость коррозии в точках, начавших корродировать (коррозионных центрах).
Поскольку коррозия арматуры в бетоне является в основном электрохимическим процессом и арматурная сталь неоднородна по структуре, как и контактирующая с ней бетонная среда, создаются все условия для появления на поверхности катода участков, на которых коррозионные процессы протекают быстрее, чем на других, рядом расположенных. Там будет происходить растворение металла, и их называют локальными анодными участками. Катодные и анодные участки чередуются в виде отдельных пятен или точек и имеют микроразмеры, и на поверхности металла, подвергшейся коррозии, их число может быть значительно.
На рис. 4б показаны местные плотности тока для различных уровней насыщения пор. Абсолютная величина плотности тока восстановления кислорода наиболее высока при уровне насыщения пор, равном 0,60–0,65. До этого момента значение плотности увеличивается из-за увеличения тока электролита, но для более высоких уровней насыщения пор плотности тока уменьшаются из-за пониженной диффузии кислорода через окисные плёнки.
Как отмечалось выше, при катодной поляризации в определённом интервале потенциалов на металле будут происходить одновременно два процесса: восстановление кислорода и окисление металла. Пределы эволюции плотности тока локального водорода показаны на рис. 4в. Её рост по абсолютной величине очень ограничен до уровня насыщения пор 0,65, при котором потенциал электрода становится ниже равновесного потенциала (-0,97 В) для эволюции водородной реакции (рис. 4а).
Уменьшение скорости анодной реакции при катодной поляризации эквивалентно уменьшению скорости коррозии. Плотность тока окисления железа показана на рис. 4 г. Видно, что коррозионный ток выше для низких уровней насыщения пор. Это соответствует более высокому потенциалу электрода для низких уровней насыщения пор (рис. 4а). Следует отметить, что при снижении плотности тока величина окисления железа значительно уменьшается, что указывает на эффективность нанесения цинка на бетон для защиты стального арматурного стержня от коррозии.
Данный показатель (рис. 4г) получен для всего диапазона насыщения влагой бетона (0,2–0,8). Линии на графике показывают плотность тока окисления железа в двух характерных точках поверхности стержня арматуры — передней и средней (то есть для попарно равных значений в левой и правой, нижней и верхней точках). Коррозионный ток на уровне насыщения 0,5–0,8 невысокий. Это указывает на работоспособность предложенного метода по катодной защите арматуры железобетонных изделий жилищно-коммунального хозяйства во влажной среде воздуха или грунта.
Заключение
1. Непременным условием повышения надёжности и длительности жизненного цикла трубопроводов подземных коммуникаций ЖКХ можно считать размещение их в соответствующих герметичных лотках, коробах, коллекторах, эффективно защищающих от механических воздействий и от влияния погодных факторов и почвенной влаги.
2. Срок службы самих сооружений железобетонных изделий, предназначенных для защиты подземных коммуникаций, во многом определяется эффективностью защиты металлической арматуры от коррозионных процессов.
3. Перспективной коррозионной защитой арматуры железобетонных изделий может быть протекторная защита, которая для подобных изделий жилищнокоммунального хозяйства, отличающихся умеренными габаритами, достигается, например, изготовлением протектора путём технологии напыления металлического цинка на их поверхности в зоне расположения арматуры.
4. Полученные результаты численного моделирования катодной защиты арматуры ЖБИ с помощью программного обеспечения COMSOL Multiphysics позволяют на основе применения метода подобия переносить их на реальные структуры железобетонных изделий.
5. Поиск оптимальных решений подобных задач для реальных железобетонных изделий жилищно-коммунального хозяйства должен опираться на соответствующие технологии нанесения элементов цинкового анода и регламент контроля параметров коррозионного процесса при их эксплуатации.
Защита арматуры от коррозии в бетоне
Компания Sika предлагает высокоэффективные материалы для защиты арматуры железобетонных конструкций от коррозии.
Способы и материалы Sika для защиты арматуры в бетоне от коррозии
В железобетонных конструкциях коррозионные процессы протекают в силу неустойчивости термодинамической системы «бетон — стальная арматура». Эти процессы возникают самопроизвольно и развиваются в основном на поверхности арматуры, хотя могут проникать и вглубь элементов. Под воздействием коррозии поперечное сечение арматуры уменьшается, продукты коррозионного процесса занимают в бетоне объем, превышающий объем самой арматуры, что приводит к появлению в железобетонных конструкциях трещин.
Основные способы защиты арматуры от коррозии в бетоне:
применение бетона специального состава для улучшения качеств окружающей стальную арматуры среды и исключения или минимизации негативного воздействия соединений, провоцирующих коррозионные процессы;
применение пластифицирующих добавок для уменьшения проницаемости (пористости) бетонного камня, что способствует снижению водоцементного отношения и проницаемости бетона;
добавление в бетонную смесь ингибиторов коррозии ― специальных веществ, прекращающих или замедляющих коррозионное разрушение арматуры;
пассивация арматуры путем создания на поверхности металла оксидной защитной пленки, что может быть выполнено предварительно для защиты арматуры от коррозии перед бетонированием или с помощью вводимых в бетонную смесь пассиваторов. Этот способ позволяет остановить коррозионные процессы в период, который требуется для полного просыхания железобетонной конструкции, и в который происходит самая сильная коррозия металла.
Материалы Sika для защиты стальной арматуры от коррозии в бетоне
Компания Sika предлагает следующие материалы для антикоррозийной защиты арматуры:
однокомпонентный состав на основе цемента Sika MonoTop-910 N Red;
трехкомпонентный состав на эпоксидно-цементной основе SikaTop Armatec-110 EpoCem;
однокомпонентный состав с ингибиторами коррозии Sika FerroGard-903 Plus.
При небольших разрушениях бетонного камня мы рекомендуем применять однокомпонентный состав на основе портландцемента Sika MonoTop-910 N Red. В состав добавлены полимеры, микрокремнезем, специальные добавки. Представляет собой порошок красного цвета, поставляется в мешках весом 25 кг. Легко смешивается с водой и наносится с помощью валика или кисти. Возможно нанесение методом мокрого торкретирования.
Sika MonoTop-910 N Red защищает стальную арматуру от коррозии и повышает адгезию к бетонным поверхностям. Отличается стойкостью к коррозионным средам, проникновению воды и хлоридов, к антиобледенительным солям. Для защиты арматуры от коррозии состав наносят двумя слоями, толщина каждого слоя 2 мм. Расход составляет примерно 4 кг состава для покрытия 2 слоями 1 м² арматуры. Одного мешка хватает для приготовления 14,5 л раствора, смеситель должен работать на низкой скорости. Производится обработка арматуры от ржавчины перед бетонированием, наносят первый слой толщиной 1 мм, через 4-5 часов наносят второй слой такой же толщины.
При высоких динамических нагрузках или воздействии агрессивных сред мы советуем использовать трехкомпонентный состав на эпоксидно-цементной основе SikaTop Armatec-110 EpoCem. Сухая смесь (компонент С) поставляется в мешках весом 16 кг, компоненты A (смола) и B (отвердитель) поставляются в бутыли и канистре весом 1,14 кг и 2,86 кг. Для антикоррозийной защиты требуется примерно 4 кг покрытия для нанесения на 1 м² поверхности слоя толщиной 1 мм. Технология предусматривает нанесение двух слоев. Арматура предварительно должна быть очищена от коррозии, пыли, грязи, масляных пятен ― всего того, что негативно повлияет на адгезию.
Покрытие SikaTop Armatec-110 EpoCem отличается стойкостью к воде и хлоридам, имеет большую прочность на сдвиг, продолжительное время жизни. Для приготовления компоненты A и B предварительно нужно взболтать, затем вылить в емкость и смешивать смесителем с винтовыми лопастями на низкой скорости в течение 30 секунд. После этого в емкость постепенно добавляется сухой порошок (компонент C). Состав надо перемешивать в течение 3 минут, добавление воды запрещено. Наносится покрытие кистью или распылителем.
Для замедления коррозионных процессов мы рекомендуем применять однокомпонентную пропитку с ингибиторами коррозии Sika FerroGard-903 Plus. Состав содержит неорганические и органические соединения, которые после проникновения в бетон создают на поверхности арматуры мономолекулярный защитный слой.
Пропитка Sika FerroGard-903 Plus не оказывает влияния на паропроницаемость и продлевает срок службы железобетонной конструкции. Очень экономична при использовании. Готовая к применению пропитка продается в канистрах по 25 кг или бочках весом 220 кг. Наносится валиком, кистью или распылителем. Расход составляет около 0,5 кг/м². На горизонтальные поверхности достаточно нанести 1-2 слоя пропитки, на вертикальные 2-3 слоя.
Оценка старения железобетонных конструкций методом лазерной спектроскопии пробоя продуктов коррозии арматуры
Алексеев С.Н., Иванов Ф.М., Модри С., Шизель П., Долговечность железобетона в агрессивных средах [in Русский], Стройиздат, Москва (1990).
Подольский В.И., Железобетонные опоры троллейбусных сетей. Строительство, эксплуатация и диагностика: Труды ВНИИ железнодорожного транспорта , Интекст, Москва (2007), с.152.
Вазем И.В., Пономарев А.В., В кн .: Материалы Второй Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте» [ на русском языке], Омский государственный университет путей сообщения, Омск (2016), с. 220–225.
Справочник по химии , Vol. 1, Госхимиздат, Москва – Ленинград (1968), с. 103.
ГОСТ 31384-2017. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования , Москва (2018).
Э. Тджабади и Н. Мкето, Trends Anal. Chem. , 118 , 207–222 (2019).
Артикул Google Scholar
A. Dehghan, K. Peterson, G. Riehm, L. H. Bromerchenkel, Constr. Строить. Матер. , 148 , 85–95 (2017).
Артикул Google Scholar
M. Bonta, A. Eitzenberger, S. Burtscher и A. Limbeck, Cem. Concr. Res. , 86 , 78–84 (2016).
Артикул Google Scholar
Лабутин Т.А., Попов А.М., Зайцев С.М., Зоров Н.Б., Белков М.В., Кирис В.В., Райков С.Н., Spectrochim. Acta, Часть B , 99 , 94–100 (2014).
Закускин А.С., Попов А.М., Зайцев С.М., Зоров Н.Б., Бельков М.В., Лабутин Т.А., Журн. Прикл. Спектроск. , 84 , 303–307 (2017) [А. Закускин С., Попов А.М., Зайцев С.М., Зоров Н.Б., Белков М.В., Лабутин Т.А., J. Appl. Spectrosc. , 84 , 319–323 (2017)].
К. Готлиб, С. Миллар, С. Гроте и Г. Вильш, Spectrochim. Acta, Часть B , 134 , 58–68 (2017).
К. Готтлиб, А. Годжани, Т. Волкер, Т. Гюнтер, И. Горнушкин, Г. Вильш и Дж. Ганстер, Spectrochim. Acta, Часть B , 165 , 105772 (2020).
Б. Коннорс, А. Сомерс и Д. Дэй, Appl. Spectrosc. , 70 , 810–815 (2016).
ADS Статья Google Scholar
ГОСТ 12730.4-78 Бетоны. Методы определения параметров пористости .
А.А. Кузнецов, А.С. Брюхова, А.А. Запрудский, К.И. Фомиченко, в: XXVIII Международный научный симпозиум «Метрология и метрологическое обеспечение» , София, Болгария (2018), с. 169–177 .
Зайцев С.М., Попов А.М., Зоров Н.Б., Лабутин Т.А., J. Instrum. , 9 , P06010 (2014).
Артикул Google Scholar
Анализ факторов, влияющих на работу железобетонных конструкций инженерных сооружений под воздействием агрессивной среды
Международная конференция CIBv2019 Гражданское строительство и строительные услуги
IOP Conf.Серия: Материаловедение и инженерия 789 (2020) 012047
IOP Publishing
doi: 10.1088 / 1757-899X / 789/1/012047
2
уменьшение количества бетона по отношению к арматуре, которая начинает корродировать. В результате коррозии
площадь поперечного сечения арматуры уменьшается, а ее сцепление с бетоном нарушается. Все это сказывается на несущей способности железобетонных конструкций.
Отмечены повреждения бетона при действии на него водных растворов кислот или кислых газов, растворов
солей и даже щелочей, некоторых органических соединений.Степень агрессивного воздействия
зависит не только от состава агрессивной среды, но и от условий контакта, скорости и давления
жидкой среды, плотности прилегающего грунта под действием грунтовых вод,
температура окружающей среды, силовые нагрузки, напряженное состояние материала конструкций
и другие факторы. Практически все эффекты, возникающие при участии агрессивных твердых веществ и газов
, можно отнести к синергетическим, так как присутствие воды необходимо для химической реакции
при нормальных условиях.Все кислые газы, действующие на бетонные конструкции, вместе с CO2. В большинстве случаев усовершенствованным процессом является карбонизация бетона, которая начинается с изготовления конструкции
, тогда как специфические кислые газы начинают действовать, как правило, только после начала эксплуатации
здания. Воздействие газов на бетон вызывает его нейтрализацию, и образующиеся соли
проникают глубоко в бетон со скоростью, зависящей от их растворимости, проницаемости и влажности [4].
Характер основных деструктивных процессов представлен в таблице 1.
Таблица 1. Типичные случаи взаимодействия конструкции с окружающей средой.
Окружающая среда Воздействие на окружающую среду
условия Преобладающие процессы в бетоне
Воздух-влажный Свободный поток
Давление
Нейтрализация
То же, ускоренное
Воздух-влажное, с присутствием
растворов солей, кислот и т. Д. . и
с прямым периодическим увлажнением
Безнапорный
Давление
Увеличение количества вводимых
агрессивных компонентов или продуктов из
взаимодействие с цементным камнем, нейтрализация,
диффузия агрессивных ионов
Те же процессы, ускоренные + выщелачивание
Водное с присутствием
растворов солей, кислот и т. Д.
Безнапорный
Напорный
Диффузия агрессивных ионов
То же выщелачивание
3. Математическая модель коррозии бетона
Для оценки коррозионного повреждения бетона в железобетонных конструкциях инженерных
конструкций используются следующие показатели Можно использовать: глубину повреждения бетона и срок службы.
Очевидно, что конечной целью построения математической модели коррозии L = f (t) является получение
простой формулы, удобной для выполнения инженерных расчетов.Однако почти
всех исследователей при выводе зависимости L = f (t) для упрощения исходят из взаимодействия
итолько двух веществ.
В результате изучения методического подхода к определению ресурса
бетона и подготовки предложений по количественной оценке кинетики коррозии
процессов, возникающих при контакте жидкой коррозионной среды с бетоном , на основе анализа характера коррозионных процессов
, в работах отечественных авторов
[1, 5] получены следующие выводы:
установлено, что интенсивность коррозионных процессов определяется интенсивность
проникновения агрессивных компонентов среды в пористую структуру бетона;
перемещение агрессивной среды с внешней поверхности вглубь бетона —
осуществляется под действием гидростатического давления, молекулярной диффузии и капиллярности;
давление внешней среды на открытую поверхность бетона ускоряет этот процесс
:
такая классификация действующих сил, вызывающих движение агрессивной среды в бетоне
, позволяет в стационарных условиях проводить количественные расчеты поток
% PDF-1.3 % 338 0 объект > эндобдж xref 338 255 0000000016 00000 н. 0000005470 00000 н. 0000005570 00000 п. 0000006968 00000 н. 0000007126 00000 н. 0000007210 00000 н. 0000007297 00000 н. 0000007386 00000 п. 0000007487 00000 н. 0000007548 00000 н. 0000007679 00000 н. 0000007740 00000 н. 0000007886 00000 н. 0000007947 00000 н. 0000008064 00000 н. 0000008125 00000 н. 0000008266 00000 н. 0000008327 00000 н. 0000008464 00000 н. 0000008525 00000 н. 0000008642 00000 н. 0000008703 00000 н. 0000008818 00000 н. 0000008879 00000 п. 0000008981 00000 п. 0000009042 00000 н. 0000009167 00000 н. 0000009228 00000 п. 0000009349 00000 п. 0000009410 00000 п. 0000009530 00000 н. 0000009591 00000 н. 0000009702 00000 п. 0000009763 00000 н. 0000009869 00000 п. 0000009929 00000 н. 0000010049 00000 п. 0000010109 00000 п. 0000010222 00000 п. 0000010282 00000 п. 0000010394 00000 п. 0000010454 00000 п. 0000010513 00000 п. 0000010572 00000 п. 0000012648 00000 п. 0000012703 00000 п. 0000012756 00000 п. 0000012811 00000 п. 0000012865 00000 п. 0000012920 00000 п. 0000012975 00000 п. 0000013030 00000 н. 0000013085 00000 п. 0000013140 00000 п. 0000013195 00000 п. 0000013250 00000 п. 0000013305 00000 п. 0000013360 00000 п. 0000013415 00000 п. 0000013470 00000 п. 0000013525 00000 п. 0000013580 00000 п. 0000013635 00000 п. 0000013690 00000 п. 0000013745 00000 п. 0000013800 00000 н. 0000013855 00000 п. 0000013910 00000 п. 0000013965 00000 п. 0000014020 00000 п. 0000014075 00000 п. 0000014130 00000 п. 0000014185 00000 п. 0000014238 00000 п. 0000014293 00000 п. 0000014348 00000 п. 0000014403 00000 п. 0000014458 00000 п. 0000014513 00000 п. 0000014568 00000 п. 0000014623 00000 п. 0000014678 00000 п. 0000014733 00000 п. 0000014788 00000 п. 0000014843 00000 п. 0000014898 00000 п. 0000014953 00000 п. 0000015008 00000 п. 0000015062 00000 п. 0000015117 00000 п. 0000015172 00000 п. 0000015227 00000 п. 0000015282 00000 п. 0000015337 00000 п. 0000015392 00000 п. 0000015447 00000 п. 0000015502 00000 п. 0000015557 00000 п. 0000015611 00000 п. 0000015665 00000 п. 0000015718 00000 п. 0000015773 00000 п. 0000015828 00000 п. 0000015883 00000 п. 0000015938 00000 п. 0000015993 00000 п. 0000016048 00000 н. 0000016103 00000 п. 0000016158 00000 п. 0000016213 00000 п. 0000016268 00000 п. 0000017537 00000 п. 0000017560 00000 п. 0000018898 00000 п. 0000019961 00000 п. 0000020165 00000 п. 0000021223 00000 п. 0000021421 00000 п. 0000021936 00000 п. 0000022394 00000 п. 0000023068 00000 п. 0000023551 00000 п. 0000024090 00000 п. 0000024634 00000 п. 0000025405 00000 п. 0000025859 00000 п. 0000026618 00000 п. 0000027137 00000 п. 0000027969 00000 н. 0000028504 00000 п. 0000029389 00000 п. 0000029945 00000 н. 0000030403 00000 п. 0000031154 00000 п. 0000031624 00000 п. 0000032521 00000 п. 0000032604 00000 п. 0000032692 00000 п. 0000033231 00000 н. 0000033770 00000 п. 0000034005 00000 п. 0000034488 00000 п. 0000035182 00000 п. 0000035677 00000 п. 0000036464 00000 н. 0000037397 00000 п. 0000038306 00000 п. 0000038577 00000 п. 0000039368 00000 п. 0000039456 00000 п. 0000040012 00000 п. 0000040324 00000 п. 0000040770 00000 п. 0000041578 00000 п. 0000042134 00000 п. 0000042592 00000 п. 0000043274 00000 п. 0000043960 00000 п. 0000044520 00000 п. 0000045271 00000 п. 0000046022 00000 п. 0000046728 00000 п. 0000047020 00000 п. 0000047551 00000 п. 0000048078 00000 п. 0000048617 00000 н. 0000049051 00000 н. 0000049725 00000 п. 0000050232 00000 п. 0000050946 00000 п. 0000051412 00000 п. 0000051968 00000 п. 0000052670 00000 п. 0000053360 00000 п. 0000053867 00000 п. 0000054589 00000 п. 0000055397 00000 п. 0000055965 00000 п. 0000056801 00000 п. 0000057308 00000 п. 0000057823 00000 п. 0000058574 00000 п. 0000059398 00000 п. 0000059881 00000 п. 0000060329 00000 п. 0000061259 00000 п. 0000062505 00000 п. 0000064306 00000 п. 0000066425 00000 п. 0000068236 00000 п. 0000069489 00000 п. 0000070414 00000 п. 0000071178 00000 п. 0000072003 00000 п. 0000072920 00000 н. 0000073857 00000 п. 0000075196 00000 п. 0000076767 00000 п. 0000078353 00000 п. 0000079810 00000 п. 0000081365 00000 п. 0000082700 00000 н. 0000083925 00000 п. 0000085073 00000 п. 0000086178 00000 п. 0000087400 00000 п. 0000088713 00000 п. 00000 00000 п. 0000091439 00000 п. 0000092833 00000 п. 0000094248 00000 п. 0000095398 00000 п. 0000096248 00000 п. 0000096620 00000 н. 0000096891 00000 п. 0000097280 00000 п. 0000097719 00000 п. 0000098349 00000 п. 0000099120 00000 н. 0000099996 00000 н. 0000100867 00000 н. 0000101566 00000 н. 0000102166 00000 н. 0000102691 00000 н. 0000103200 00000 н. 0000103709 00000 н. 0000104219 00000 п. 0000104734 00000 н. 0000105270 00000 п. 0000105927 00000 н. 0000106666 00000 н. 0000107423 00000 п. 0000108135 00000 п. 0000108825 00000 н. 0000109552 00000 п. 0000110224 00000 н. 0000110883 00000 н. 0000111454 00000 н. 0000111993 00000 н. 0000112572 00000 н. 0000113176 00000 н. 0000113760 00000 н. 0000114350 00000 н. 0000114965 00000 н. 0000115572 00000 н. 0000116182 00000 н. 0000116786 00000 н. 0000117330 00000 н. 0000117741 00000 н. 0000118091 00000 н. 0000118312 00000 н. 0000119891 00000 н. 0000119970 00000 н. 0000005711 00000 н. 0000006945 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 339 0 объект > эндобдж 340 0 объект IGg; \\ i / 21jKd3s $ C9) / U (/ X * DJh ⻘ SJ t4jn = Lu]) / P -60 / V 1 >> эндобдж 591 0 объект > ручей KM {QRw? * NEWIQ7YXO7rZ7R> Nj6, T> ‘Q.~ РГ ~: \ ɭD5Uyx ? 1 ۖ Μd] «TSCFԋQOY0? P1 * + Ueo) 7 © X EpMp # C չ
Преимущества защиты арматуры с помощью мигрирующих ингибиторов коррозии
Около 40% разрушения бетонных конструкций происходит из-за коррозии встроенной стальной арматуры. По этой причине контроль коррозии стальной арматуры необходим для предотвращения повреждения и разрушения бетонных конструкций.
Коррозия создает долгосрочные проблемы с надежностью железобетонных конструкций. Фактически, это одна из основных проблем, связанных с долговечностью материалов и конструкций.Была проделана большая работа по разработке процесса ингибирования коррозии, чтобы продлить срок службы существующих конструкций и минимизировать коррозионные повреждения в новых конструкциях. Углеродистая сталь — один из наиболее широко используемых конструкционных материалов, несмотря на ее относительно ограниченную коррозионную стойкость. Железо в присутствии кислорода и воды термодинамически нестабильно, что приводит к разрушению его оксидных слоев. Эта коррозия подрывает физическую целостность конструкций, подвергает опасности людей и окружающую среду и требует больших затрат.
Существует множество причин коррозии арматуры, но чаще всего она связана с окружающей средой, качеством бетона и качеством строительных методов. Среди доступных сегодня коммерческих технологий мигрирующие ингибиторы коррозии демонстрируют универсальность в качестве добавок, средств обработки поверхности и программ восстановления. Предыдущие исследования установили преимущества использования мигрирующих ингибиторов коррозии, важность хорошего бетона и важность ингредиентов, используемых для изготовления бетона.
Технология MCI® (Migrating Corrosion Inhibitor ™) защищает арматурный металл в бетоне от коррозии. MCI® значительно продлевает срок службы новых и существующих конструкций за счет упреждающего отсрочки начала коррозии и поддержания низких скоростей после ее начала. Продукты Cortec® MCI® поддерживают структурную целостность, восстанавливают уязвимые конструкции и снижают экологические проблемы. Когда MCI® вступает в контакт с внедренными металлами, он имеет ионное притяжение к нему и образует защитный молекулярный слой.Эта пленка предотвращает дальнейшее взаимодействие коррозионных элементов с арматурой, а также снижает существующую скорость коррозии, значительно продлевая срок службы бетона.Cortec
Технология мигрирующего ингибитора коррозии была разработана для защиты встроенной стальной арматуры / бетонной конструкции. В органических ингибиторах используются соединения, которые действуют, образуя мономолекулярную пленку между металлом и водой. В случае пленкообразующих аминов один конец молекулы является гидрофильным, а другой — гидрофобным.
Эти мигрирующие ингибиторы коррозии могут проникать в существующий бетон и защищать сталь от воздействия хлоридов. Ингибитор мигрирует через капиллярную структуру бетона сначала за счет диффузии жидкости через влагу, которая обычно присутствует в бетоне, затем за счет ее высокого давления пара и, наконец, по волоскам и микротрещинам. Процесс диффузии требует времени, чтобы достичь поверхности арматурного стержня и сформировать защитный слой. Мигрирующие ингибиторы коррозии могут быть добавлены в качестве добавки или могут быть пропитаны поверхностью существующих бетонных конструкций.При поверхностной пропитке диффузия переносит мигрирующие ингибиторы коррозии в более глубокие слои бетона, где они будут препятствовать возникновению коррозии стальной арматуры. Лабораторные испытания показали, что даже в присутствии хлоридов ингибиторы коррозии проникают через поры бетона, защищая арматурный стержень от коррозии.
Параллельное сравнение обработанной и необработанной стальной арматуры. Изображение A (слева) — необработанный бетон, на арматуре обнаружены локальные коррозионные повреждения.На изображении B (справа) показан бетон, обработанный мигрирующими ингибиторами коррозии; арматура здесь не показала никаких коррозионных воздействий. Cortec
Эффективность мигрирующих ингибиторов коррозии изучалась в непрерывных длительных испытаниях на коррозию, все образцы, кроме одного (низкой плотности без обработки), сохранили стабильный защитный слой, который улучшил производительность стальной арматуры в агрессивных средах. Результаты показали, что продукты успешно подавили коррозию арматуры в 3.5% раствор NaCl на время испытания; Защищенные образцы показали среднюю скорость коррозии 0,4 мкА / см2 (менее 0,17 мПа) по сравнению с необработанными образцами, которая составила 5,10 мкА / см2 (2,2 мПа). Согласно этим данным, использование мигрирующих ингибиторов коррозии может увеличить ожидаемый срок службы железобетонной конструкции более чем на 40 лет.
Определение глубины
Во всем мире конструкции используются дольше, чем их первоначальный расчетный срок службы. Техническое обслуживание часто значительно откладывается, что приводит к еще большему ущербу, увеличению стоимости ремонта и сокращению полезного срока службы.Исследования эффективности местного лечения ингибиторами коррозии показали, что этот тип метода смягчения последствий снижает скорость коррозии на 93% или увеличивает ожидаемый срок службы более чем на 15-20 лет. Кроме того, анализ XPS арматуры, встроенной в бетон, местно обработанный ингибиторами коррозии, показал, что ингибитор проникает в поверхности арматуры и образует защитный слой. Однако инженеры-строители или подрядчики часто хотят знать, на какой глубине или как скоро ингибиторы коррозии при местной обработке переместятся с обработанной поверхности в бетонные внутренние части и воспользуются для защиты встроенного арматурного стержня, часто желая получить простой и понятный метод обнаружения.
Одно исследование включало анализ DART-MS на образцах бетона на различной глубине из бетонов, обработанных местными ингибиторами коррозии. Результаты анализа показали, что ингибиторы от обработки поверхности мигрируют внутрь бетона и могут быть обнаружены на глубине до 7,6 см под обработанной поверхностью и используются для защиты от коррозии во встроенной стальной арматуре.
Обработка поверхности может осуществляться в виде герметика, содержащего ингибитор коррозии, или в виде продукта ингибитора коррозии на водной основе.Миграция ингибитора происходит во вновь созданном бетоне и в существующих бетонных конструкциях, что делает лечение мигрирующим ингибитором ценным инструментом в восстановлении нашей стареющей инфраструктуры.
Приложение
Переносные ингибиторы коррозии можно добавлять тремя способами. Это может быть добавка, пропитка поверхности существующих бетонных конструкций или арматура с покрытием, заливанная в бетон. Добавки MCI® лучше всего добавлять с водой в бетонную смесь на заводе. В качестве альтернативы его можно дозировать в грузовик для готовой смеси с помощью портативного дозирующего оборудования.Перед укладкой бетон необходимо тщательно перемешать. Обработку поверхности MCI® можно выполнять с помощью безвоздушного распылителя, валика или кисти.
Нанесение кистью предпочтительнее других методов нанесения, чтобы гарантировать проникновение продукта в поверхность арматурного стержня. При нанесении на арматурный стержень необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать чрезмерного распыления (при распылении) на внутреннюю бетонную поверхность во время ремонта.
Во многих случаях считается период индукции, когда ингибитор должен пройти через поры бетона за время.Бетон с высокой плотностью может препятствовать проникновению агрессивных веществ на поверхность арматурного стержня, а также может препятствовать достижению ингибитором поверхности бетона. Прямое нанесение мигрирующего ингибитора коррозии на поверхность арматурного стержня устранит эту проблему.
Ингибитор MCI® 2020 можно наносить на новый бетон или использовать для восстановления, и он не должен задерживать строительство или увеличивать затраты. Рекомендуется для профилактического обслуживания существующих армированных конструкций, таких как мосты, промышленные полы, подверженные воздействию агрессивных сред (химикаты, антиобледенительные соли, карбонизация, атмосферное воздействие), автостоянки, бетонные опоры, плотины, морские платформы, сваи, столбы, трубы. , опоры, градирни и бетонные конструкции для питьевой воды.Cortec MCI®2020 обеспечивает надежную защиту от коррозии от углекислого газа, хлоридов и других загрязнителей и может перемещаться независимо от ориентации (горизонтальной, вертикальной или надземной) на расстояние до 3 дюймов (8 см) за 30 дней.
Указано в проектах
Мост Крк
Полевое исследование состояния моста Крк показало, что бетон был в основном загрязнен до глубины основной арматуры. После удаления загрязненного слоя бетона очищенный бетон был обработан MCI® 2020 — ингибитором коррозии, наносимым на поверхность Cortec Corporation.Уникальной особенностью MCI®2020 является то, что, если он не находится в прямом контакте с металлами, ингибитор будет мигрировать на значительное расстояние через бетон, обеспечивая защиту. Продукт отвечал всем техническим требованиям проекта и, помимо превосходных характеристик, экономичен и прост в применении.
Мост Пелешац
Один из самых требовательных мостов в мире — не только по сложности строительства, но и по сложности конструкции — 7 887,14 футов.Мост Пелешац протяженностью 2404 м в настоящее время находится в стадии строительства. Чтобы соответствовать основным критериям качественного проектирования, таким как стабильность, долговечность, экономичность и интеграция в окружающую среду, в соответствии с изобретением проект предлагал строительство сверхдозированного моста с интегрированной гибридной структурой, включающей пять центральных пролетов, каждый по 935 футов 285-м) и шесть невысоких пилонов. Дизайнер уделил все внимание обеспечению долговечности на протяжении более 130 лет.
Мост Пелешац, Хорватия Cortec
Cortec MCI® 2018 был указан в этом проекте на этапе проектирования как пропитка на основе силана со свойством мигрирующего ингибитора для защиты от вредного воздействия коррозии, тем самым продлевая срок службы мост.MCI® 2018 — это герметик для бетона на 100% основе силана, содержащий мигрирующие ингибиторы коррозии, который обеспечивает глубокое проникновение в бетон и обеспечивает водоотталкивающие свойства за счет химической реакции с цементным основанием. Он закрывает поверхностные поры, предотвращая проникновение хлоридов, снижает карбонизацию и защищает от попадания ветрового дождя. Обработанные бетонные поверхности полностью пропускают воздух, и их естественная паропроницаемость не нарушается.
После завершения строительства мост Пелешац войдет в пятерку самых крупных и привлекательных мостов Европы, построенных в начале 21 -го века.
Канал Киннет
Агрессивная среда, в которой расположен канал Киннет (Исреал), представляла две серьезные проблемы: во-первых, физическая проблема, вызванная дрейфующей водной эрозией, и, во-вторых, химическая проблема, связанная с агрессивной почвой. Особая проблема строительства возникла из-за литья толстых бетонных элементов в суровых условиях окружающей среды при стремлении достичь 100-летнего срока службы. Проект должен был соответствовать требованиям к уровню воздействия, установленному на XA-3 (агрессивность агрессивных почв) согласно EN 206-1 (уровень воздействия 11 согласно эквивалентному израильскому стандарту IS-118).Метод, основанный на характеристиках, был выбран вместо «Метод расчета ограниченных значений», поскольку он обеспечивает лучшую долговечность без увеличения стоимости проекта.
Туннель Kinnet, IsraelCortec
MCI® 2005 был определен и использовался с бетоном C35 / 45, что снижает устойчивость цемента к сульфатам CEM-III / B в соответствии с EN-197-1. MCI®-2005 — это органическая добавка на водной основе, ингибирующая коррозию, для защиты металлической арматуры в бетонных конструкциях. При введении в бетон он образует защитный мономолекулярный слой на металлических поверхностях, препятствующий коррозии.В новом строительстве это количественно определяется увеличением критического порога хлорида и последующим снижением скорости коррозии, когда коррозия действительно начинается. При использовании с ремонтными растворами и растворами он защищает арматуру внутри заплатки и может проникать в ненарушенный бетон, прилегающий к месту ремонта, для защиты уже установленной арматуры. Он был удостоен звания USA Bio Preferred ™. Чтобы подавить коррозию на рычаге арматуры, уменьшить автогенное, пластическое, термическое растрескивание и противостоять воздействию сульфатов, чтобы обеспечить долгосрочную защиту и повысить долговечность, Cortec предоставляет добавки, ингибирующие коррозию, как MCI 2005 и MCI 2005 NS.
Туннель Kinnet, IsraelCortec
Устойчивое строительство стало целью владельцев по всему миру. Несмотря на то, что большое внимание уделяется сокращению использования цемента и минимизации потребления электроэнергии и воды, часто упускается из виду аспект прочности и срока службы окончательной конструкции. Однако это, несомненно, один из ключевых параметров, влияющих на устойчивость конструкции. При использовании мигрирующих ингибиторов коррозии в сильно коррозионных средах конструкции должны иметь более высокую устойчивость к коррозии и, следовательно, большую долговечность.Такая повышенная долговечность будет означать меньшее количество ремонтов, большую структурную целостность и более длительный срок службы — все это приведет к большей устойчивости.
Чтобы заработать определенные баллы LEED, убедитесь, что мигрирующий ингибитор коррозии, который вы хотите использовать, изготовлен из возобновляемого сырья. Они могут стать отличным дополнением к строительным проектам по всему миру, стремящимся соответствовать стандартам устойчивого развития, таким как Estidama Pearl Rating System и BREEAM.
Об авторах
Ивана Липоскак — менеджер по техническим продажам MCI в Cortec Corporation с богатым опытом работы в газовой, нефтяной, буровой и строительной отраслях.Она окончила факультет гражданского строительства Загребского университета, Хорватия, по специальности инженер-строитель и инженер по материаловедению. Последние 17 лет она занималась инженерно-геологическими работами и проектированием коррозии бетона.
Ана Джурага была писателем контента в Cortec Corporation в течение 10 лет. Помимо работы со СМИ, она сотрудничает с инженерами и химиками Cortec в создании информативного технического контента. Она увлечена обучением инженерного сообщества экологически чистым технологиям, предотвращающим коррозию, и многочисленным достижениям в этой области.
Границы | От редакции: Коррозия железобетонных конструкций
Введение и сфера применения
Коррозия железобетонных конструкций в настоящее время является одной из основных проблем, связанных с долговечностью и эксплуатационной пригодностью зданий и сооружений. Контроль коррозии и мониторинг инфраструктуры и строительных конструкций необходимы для гарантии их срока службы. Текущие потребности общества в новых материалах; методы диагностики и компьютерное моделирование могут способствовать повышению коррозионной стойкости, тем самым повышая безопасность и продлевая срок службы железобетонных конструкций.
Устойчивость железобетонных конструкций имеет решающее значение для лучшего социального развития из-за важности структурной безопасности, сохранения окружающей среды и экономики. В развитых странах экономические потери от коррозии из-за технического обслуживания, ремонта и замены существующих конструкций и инфраструктуры составляют до 4% валового внутреннего продукта (ВВП). Стоит отметить, что производство новых материалов не только дорого, но и требует больших затрат энергии, что резко влияет на парниковый эффект из-за выбросов CO 2 .
За последние годы разработка новых технологий, материалов и стратегий защиты от коррозии способствует лучшему пониманию явлений коррозии стали в бетоне. Разработка новых встроенных датчиков в бетон дает огромное преимущество для мониторинга коррозии и оценки рисков железобетонных конструкций. Кроме того, новые локальные электрохимические методы помогают выяснить механизм коррозии. Усилия по лучшему пониманию процесса растрескивания при помощи окружающей среды, сочетающего электрохимические и механические свойства, представляют большой интерес для выяснения коррозии стали в бетоне.Новые тенденции в борьбе с коррозией железобетонных конструкций сосредоточены на использовании арматуры из нержавеющей стали, ингибиторов коррозии, интеллектуальных покрытий, катодной защиты и новых геополимерных вяжущих материалов.
Эта тема исследования «Коррозия железобетонных конструкций» направлена на охват всех основных аспектов коррозии стали в бетоне — от экспериментальных исследований до прогнозного моделирования. Включен широкий спектр исследований, охватывающих очень интересные темы, такие как точечная коррозия, однородная коррозия, коррозионное растрескивание под напряжением, прогнозирование срока службы, электрохимические методы и методы определения характеристик поверхности.
Взносы
Содержание данной темы исследования включает пять различных статей, посвященных коррозии железобетонных конструкций.
Morales et al. изучили фактор точечной коррозии арматуры из углеродистой стали для оценки срока службы предварительно напряженной конструкции в агрессивной среде, сделав вывод, что значение фактора точечной коррозии варьируется от 1,20 до 1,85. Срок службы арматуры может быть значительно сокращен при рабочем напряжении 70% от предельной нагрузки стержня.
Castorena-González et al. предложила новую прогнозирующую модель с использованием функции коррозионного повреждения на основе анализа трехмерного конечно-элементного моделирования (МКЭ) ширины покрывающей трещины на поверхности железобетона. Модель основана на геометрии, глубине свободного покрытия бетона, диаметре стальной арматуры, длине анодной зоны и механических свойствах бетона: модуле упругости, прочности на разрыв и модуле Пуассона. Был сделан вывод, что до стадии зарождения трещины важны свойства материала и геометрический массив; однако на стадиях роста и распространения трещин они становятся менее значительными.
В работе Baltazar-Zamora et al. Было представлено коррозионное поведение гальванизированной стали, залитой в бетон, используемой в инфраструктуре, такой как мосты, здания и тротуары, при контакте с почвой, загрязненной хлоридами.
Tu et al. предложили вычислительный метод для решения задачи мониторинга деградации прочности на разрыв арматуры из стекловолокна (GFRP) в течение срока службы. Было обнаружено, что закон деградации прочности на разрыв, основанный на теории Аррениуса, также применим к модулю упругости.
Монтойя и Нагель представили результаты моделирования капиллярного водопоглощения и переноса хлоридов в строительном растворе с помощью метода конечных элементов. Модель описывает явление поглощения воды в образцах строительных растворов, подвергшихся атмосферной коррозии, с использованием уравнения Ричарда и процесса испарения воды.
Выводы и предостережения
Эта тема исследования «Коррозия железобетонных конструкций» сосредоточена на текущих тенденциях в науке, технике и технологиях коррозии, от фундаментальных до прикладных исследований, таким образом, охватывая темы, связанные с механизмом коррозии и моделированием, а также стратегиями защиты и смягчения последствий.
Таким образом, для прогнозирования коррозионных повреждений и срока службы необходимо разработать новые модели, которые коррелируют ускоренные лабораторные испытания и испытания на коррозию естественным воздействием на месте. Дальнейшие исследования передовых материалов, диагностических инструментов и методов определения характеристик, вместе с моделированием, будут предусматривать многообещающий сценарий для полного понимания механизмов коррозии. Таким образом, новые стратегии будут обеспечивать безопасность и продление срока службы железобетонных конструкций.
Тема исследования «Коррозия железобетонных конструкций» представляет собой сборник научных статей, охватывающих соответствующие темы и текущее состояние дел в этой области. Как приглашенные редакторы, мы надеемся, что эта коллекция оригинальных исследовательских работ и обзоров может быть полезна исследователям, работающим в этой области, способствуя проведению дополнительных исследований, дебатов и дискуссий, которые продолжат проливать свет и устранять пробелы в понимании коррозии и защиты. основы и механизмы стали в бетоне.
Авторские взносы
Все перечисленные авторы внесли существенный, прямой и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее к публикации.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Как приглашенные редакторы, мы хотели бы особенно поблагодарить Джонатана Вуда, специалиста по рецензированию, за его поддержку и активную роль в публикации.Мы также благодарны всему коллективу редакции Frontiers in Materials за ценное сотрудничество. И последнее, но не менее важное: мы хотели бы выразить нашу благодарность всем авторам и рецензентам: без вашей отличной работы было бы невозможно завершить эту исследовательскую тему по коррозии железобетонных конструкций, которая, как мы надеемся, будет интересной. чтение и справочная литература.
.