Защита бетона от щелочной среды

Обновлено: 25.01.2025

ГОСТ 31384-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования

Цели, основные принципы и основной порядок работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и МСН 1.01-01-96 "Система межгосударственных нормативных документов в строительстве. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона "НИИЖБ" - филиалом Федерального государственного унитарного предприятия "Научно-исследовательский центр "Строительство"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (протокол N 34 от 10 декабря 2008 г.)

Защита бетона от щелочной среды

Министерство регионального развития и строительства

4 Настоящий стандарт учитывает требования европейских норм ЕН 206-1:2000 "Бетон - Часть 1: Общие технические требования, производство и контроль качества", руководящих документов Американского института бетона ACI 222R-01 "Protection of Metals in Concrete Against Corrosion", ACI 222.2R-01 "Corrosion of Prestressing Steels", ACI 222.3R-03 "Design and Construction Practice to Mitigate Corrosion of Reinforcement in Concrete Structures", ACI 301-99 "Specification for Structural Concrete" и ACI 318/318R-02 "Building Code and Commentary", а также Британского стандарта BS 8110-1:1997 "Structural Use of Concrete. Code of Practice for Design and Construction"

6 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 октября 2009 г. N 482-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31384-2008 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2010 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе "Национальные стандарты".

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе "Национальные стандарты", а текст этих изменений - в информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе "Национальные стандарты"

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает 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 70 °С до плюс 50 °С.

В настоящем стандарте определены технические требования к защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций для срока эксплуатации 50 лет. При больших сроках эксплуатации конструкций защита от коррозии должна выполняться по специальным требованиям.

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 (ТУ), по которым изготавливаются или возводятся конструкции конкретных видов, для которых устанавливаются 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, кислото-, жаростойких бетонов и т.п.).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.602-2005 Единая система защиты от коррозии. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 12.3.002-75 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.005-75 Система стандартов безопасности труда. Работы окрасочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 21.513-83 Система проектной документации для строительства. Антикоррозионная защита зданий и сооружений. Рабочие чертежи

ГОСТ 926-82 Эмаль ПФ-133. Технические условия

ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия

ГОСТ 6465-76 Эмали ПФ-115. Технические условия

ГОСТ 6631-74 Эмали марок НЦ-132. Технические условия

ГОСТ 7313-75 Эмали ХВ-785 и лак ХВ-784. Технические условия

ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 9757-90 Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия

ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования

ГОСТ 10060.1-95 Бетоны. Базовый метод определения морозостойкости

ГОСТ 10060.2-95 Бетоны. Ускоренные методы определения морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании

ГОСТ 10834-76 Жидкость гидрофобизирующая 136-41. Технические условия

ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 22266-94 Цементы сульфатостойкие. Технические условия

ГОСТ 23494-79 Грунтовка ХС-059, эмали ХС-759, лак ХС-724. Технические условия

ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Технические условия

ГОСТ 24211-2003 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия

ГОСТ 25485-89 Бетоны ячеистые. Технические условия

ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету

ГОСТ 30333-2007 Паспорт безопасности химической продукции. Общие требования

ГОСТ 30515-97 Цементы. Общие технические условия

СТ СЭВ 4419-83 Защита от коррозии в строительстве. Конструкции строительные. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины в соответствии с СТ СЭВ 4419, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 срок эксплуатации: Период, в течение которого качество бетона в конструкции соответствует проектным требованиям при выполнении правил эксплуатации здания или сооружения.

3.2 среда эксплуатации: Комплекс химических, биологических и физических воздействий, которым подвергается бетон в процессе эксплуатации и которые не учитываются как нагрузка на конструкцию в строительном расчете.

3.3 воздействие окружающей среды: Несиловое воздействие на бетон в конструкции или сооружении, вызванное физическими, химическими, физико-химическими, биологическими или иными проявлениями, приводящими к изменению структуры бетона или состояния арматуры.

3.4 слабая степень агрессивности: Степень агрессивного воздействия на бетонные и железобетонные конструкции, при которой разрушение бетона и/или потеря защитного действия его по отношению к стальной арматуре за 50 лет эксплуатации распространяется на глубину не более 10 мм.

3.5 средняя степень агрессивности: Степень агрессивного воздействия на бетонные и железобетонные конструкции, при которой разрушение бетона и/или потеря защитного действия его по отношению к стальной арматуре за 50 лет эксплуатации распространяется на глубину не более 20 мм.

3.6 сильная степень агрессивности: Степень агрессивного воздействия на бетонные и железобетонные конструкции, при которой разрушение бетона и/или потеря защитного действия его по отношению к стальной арматуре за 50 лет эксплуатации распространяется на глубину 20 мм и более.

4 Общие положения

4.1 Технические решения по защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций, а также элементов их сопряжений должны быть самостоятельной частью проектов зданий и сооружений. В сложных случаях разработку проектов защиты следует выполнять с привлечением специализированных организаций и с учетом требований ГОСТ 21.513.

4.2 Для предотвращения коррозионного разрушения бетонов и железобетонов и конструкций могут быть предусмотрены следующие виды защиты:

1) первичная, заключающаяся в выборе конструктивных решений, материала конструкции или в создании его структуры с тем, чтобы обеспечить стойкость этой конструкции при эксплуатации в соответствующей агрессивной среде;

2) вторичная, заключающаяся в нанесении защитного покрытия, пропитке и применении других мер, которые ограничивают или исключают воздействие агрессивной среды на бетонные и железобетонные конструкции;

3) специальная, заключающаяся в осуществлении технических мероприятий, не упомянутых в перечислениях 1) и 2), но позволяющих защитить бетонные и железобетонные конструкции и материалы от коррозии.

4.3 К мерам первичной защиты относятся:

1) применение бетонов, стойких к воздействию агрессивной среды;

2) применение добавок, повышающих коррозионную стойкость бетонов и их защитную способность по отношению к стальной арматуре, стальным закладным деталям и соединительным элементам;

3) снижение проницаемости бетонов;

4) соблюдение дополнительных расчетных и конструктивных требований при проектировании бетонных и железобетонных конструкций.

Защита бетона от щелочной среды

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ЗАЩИТЕ ОТ КОРРОЗИИ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Составитель инж. Б.Г.Олимпиев

УТВЕРЖДЕНЫ Главным инженером Союзтехэнерго Г.Г.Яковлевым 26 января 1982 г.

В Рекомендациях рассмотрены практически все виды коррозии железобетонных конструкций водоподготовительных установок тепловых электростанций. Дана их классификация и отличительные особенности. Рассмотрены и классифицированы некоторые методы защиты конструкций водоподготовительных установок. Приведены составы, характерные особенности, способы изготовления и нанесения защитных покрытий. Предложены конкретные антикоррозионные покрытия для защиты железобетонных конструкций.

Рекомендации предназначены для персонала служб эксплуатации зданий и сооружений энергопредприятий и энергоуправлений Минэнерго СССР и специализированных организаций, выполняющих обследование и ремонт строительных конструкций тепловых электростанций.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В процессе эксплуатации строительных конструкций водоподготовительной установки ВПУ наблюдаются случаи коррозионного разрушения железобетонных конструкций. Эти явления вызваны либо отклонениями от проекта при производстве защиты или изготовлении и монтаже этих конструкций, либо ошибками при их проектировании, либо неправильной их эксплуатацией.

1.2. Настоящие рекомендации помогут эксплуатационному и ремонтному персоналу оценить фактическое состояние конструкции, точно определить вид, причину возникновения и развития того или иного коррозионного процесса и выбрать наиболее эффективный способ защиты.

2. КОРРОЗИЯ БЕТОНА

Коррозия бетона - это сложный физико-химический процесс взаимодействия его составляющих с внешней средой и образование вследствие этого нежелательных соединений, иногда и их внутреннее перемещение, что чаще всего вызывает снижение прочности бетона или его полное разрушение.

В зависимости от свойств агрессивной среды - газообразной и водной - коррозия может протекать по трем основным направлениям, в соответствии с которыми различаются четыре основных вида коррозии бетона (табл.1).

Классификация процессов коррозии бетона

Растворяющаяся способность воды

Растворение гидрата окиси кальция и гидролиз гидросиликатов и других минералов цементного камня

Растворение, усиленное химическими реакциями (взаимодействие цементного камня с кислотами и кислыми солями)

Содержание ионов водорода

Растворение минералов цементного камня, усиленное действием кислот

То же, сопровождающееся обменными реакциями с солями; в первую очередь c солями магния

Образование в структуре бетона новых веществ с увеличением объема (коррозия кристаллизации)

Образование гидросульфо-
алюмината кальция со значительным увеличением объема

Содержание сульфатов при одновременном содержании хлоридов

Образование водного гипса с тем же эффектом

Высокое содержание солей при наличии испаряющейся поверхности

Накопление в порах бетона солей, способных переходить в другие кристаллогидратные формы с изменением объема

Разрушение контактов заполнителя с цементным камнем

Прохождение постоянного электрического тока

Электролиз компонентов цементного камня с разрушением контактов

2.1. Коррозия выщелачивания

Под выщелачиванием понимают процесс растворения и выноса гидроокиси кальция Са(ОН) из тела бетона фильтрующейся через его толщину водой.

Наиболее опасно, когда вода фильтруется через тело бетона под напором. В зависимости от жесткости фильтрующейся воды и интенсивности фильтрации процесс выщелачивания развивается в одном или двух направлениях.

При сильно фильтрующемся бетоне и постоянном притоке воды фильтрация идет с незатухающей скоростью, что резко снижает плотность бетона, а следовательно, и его прочность.

При бетонах нормальной плотности, высокой временной жесткости фильтрующейся воды, медленном ее поступлении к открытой поверхности конструкции и т.п. в бетоне часто происходит постепенное затухание процесса фильтрации ввиду явлений самоуплотнения бетона и отложения в его порах мельчайших взвешенных в воде минеральных частиц (кальматации пор). Этот процесс (направление) не представляет опасности для устойчивости конструкции, но снижает защитные свойства бетона по отношению к арматуре.

Характерные признаки коррозии выщелачивания - образование белых потеков, хлопьев или сталактитов на внутренней, не соприкасающейся с водой поверхности бетона.

На оборудовании ВПУ этот вид коррозии чаще всего наблюдается с наружной стороны железобетонных емкостей, предназначенных для хранения химических реагентов при разрушении или повреждении внутренней химической изоляции.

2.2. Взаимодействие цементного камня с кислотами и кислыми солями

Между кислотами и кислыми солями, содержащимися в агрессивной среде, и цементным камнем протекают химические реакции, в результате которых образуются легкорастворимые соли и аморфные малорастворимые продукты. И те и другие не обладают вяжущей способностью, нарушается сцепление между компонентами бетона, последний становится рыхлым, теряет свою прочность.

Состояние водных растворов (кислый, нейтральный, щелочной) оценивается через концентрацию ионов водорода с помощью водородного показателя рН.

Оценка степени кислотности или щелочности (значение рН) водных растворов имеет большое значение для распознания вида, направления и скорости коррозионных процессов, а также при оценке степени агрессивности природных вод, содержащих кислоты и кислые соли.

Особенность воздействия отдельных кислот на обычный бетон состоит в том, что они образуют с гидратом окиси кальция (в свободном виде или в виде силикатов и алюминатов) цементного камня кальциевые соли, различные по растворимости и свойствам. Поэтому стойкость обычного бетона в кислотах зависит от степени растворимости этих солей.

Например, сульфаты и особенно хлористый кальций, образующиеся при воздействии на цементный камень соответственно серной и соляной кислот, рыхлые, нестойкие и легко вымываемые водой продукты, значительно ослабляют бетон и способствуют его быстрому разрушению.

Визуально пораженный кислотами бетон имеет шероховатую и рыхлую структуру вследствие потери вяжущих свойств, чаще всего бурого или грязно-белого цвета. Наружные поверхности конструкций шелушатся и отслаиваются от основной массы бетона кусками или лещадками.

Практически степень и глубину поражения бетона кислыми (и другими) средами определяют с помощью индикаторов - веществ, меняющих свой цвет в зависимости от относительной концентрации ионов Н и ОН. Например, индикатор лакмус окрашивается при избытке Н (т.е. в кислой среде) в красный цвет, при избытке ОН (т.е. в щелочной среде) - в синий и в нейтральной среде имеет фиолетовую окраску. Из других индикаторов чаще всего используют фенолфталеин и метилоранж.

С помощью специального набора различных индикаторов можно весьма точно определить значение рН среды.

На ВПУ очень часто интенсивной кислотной коррозии подвергаются конструкции подвальных помещений, увлажняемые агрессивными сточными водами через разрушенные или поврежденные участки водоотводящих каналов, лотков и приямков и при повышении уровня агрессивных грунтовых вод. На каркас кислоты попадают при утечке их из баков кислотных растворов, через неплотности фланцевых соединений трубопроводов и при производстве работ. Сильной кислотной коррозии подвергаются также полы насосных и реагентных отделений.

2.3. Коррозия кристаллизации

Под коррозией кристаллизации понимают механическое разрушение неметаллических строительных материалов (в частности, бетонных и железобетонных конструкций) от внутренних напряжений, возникающих при увеличении объема твердой фазы материалов, вследствие отложения продуктов коррозии, замерзания вод или кристаллизации солей в порах.

2.3.1. Сульфатная коррозия

Особый вид коррозии возникает при действии на бетон природных вод, содержащих сульфаты. В бетоне под действием агрессивных вод, содержащих сульфаты - сернокислые соединения (CaSО, NаSO, MgSO и др.), разрушение проявляется в виде разбухания и искривления конструктивных элементов. В этом случае не только не происходит удаления составляющих из объема цементного камня, а наоборот, в результате химических реакций между ним и веществами, поступающими из внешней среды, образуются новые соединения, объем которых превышает объем твердой фазы компонентов цементного камня. Типичный пример такой коррозии - образование "цементной бациллы" - гидросульфоалюмината кальция. Гидросульфоалюминаты кальция занимают объем, в два с половиной раза больший, чем исходный алюминат кальция. В результате появляются внутренние напряжения, которые могут превысить предел прочности бетона при растяжении и тем самым вызвать появление трещин.

Результатом этого вида коррозии иногда бывают образования на поверхности бетона пузырей - явление местного расслаивания. Оно состоит в том, что от бетона начинают отскакивать плоские круглые осколки.

Наиболее интенсивно процесс коррозии идет при наличии сернокислого магния (MgSO) или другой соли магния.

Особенность воздействия растворов солей магния на цементный камень - их химическое взаимодействие не только с известью, но и с гидроалюминатами и гидросиликатами, составляющими структуру цементного камня, что приводит к увеличению объема и сильному трещинообразованию. Низкая плотность бетона, наличие трещин, пустот, могут привести к быстрому разрушению бетона при этом виде коррозии.

На ВПУ в строительных конструкциях сульфатная коррозия чаще всего развивается совместно с коррозией выщелачивания.

Сильным разрушениям от этого вида коррозии подвергаются полы помещения мерников кислоты и щелочи, складов хранения реагентов.

2.3.2. Кристаллизация солей в порах бетона

При постоянном воздействии на бетон и железобетон, имеющих открытую испаряющую поверхность, минерализованных растворов в порах бетона накапливаются и кристаллизуются соли. В дальнейшем они переходят из безводной или маловодной формы в кристаллогидраты с высоким содержанием воды и увеличением объема, что создает значительное кристаллизационное давление.

Например, накопление хлористого натрия в порах бетона в дальнейшем приводит к образованию двуводного кристаллогидрата (NaCl·2HO), занимающего объем, в 2-3 раза больший, чем безводная соль. Следовательно, в бетоне достаточно содержания 43,5% соли от объема его пор, чтобы появилась возможность развития напряжений.

На ВПУ накопление растворов солей происходит в основном за счет капиллярного подсоса и испарения воды на внутренних поверхностях строительных конструкций помещений солевого хозяйства.

Вода считается агрессивной по этому виду коррозии, если содержание, растворимых солей в ней превышает 10 г/л для бетона нормальной плотности, 20 г/л для бетона повышенной плотности и 50 г/л для бетона особо плотного.

2.3.3. Щелочная коррозия

Этот вид коррозии, возникающий в результате взаимодействия заполнителей со щелочными металлами или их солями, исследован сравнительно недавно.

Причиной разрушения являются процессы, происходящие в зоне контакта поверхности заполнителя из некоторых пород и щелочей, содержащихся в цементе, введенных в состав бетона при затворении или при увлажнении бетона в процессе эксплуатации щелочными растворами.

Разрушениям были подвержены бетоны, в которых в качестве заполнителя были применены породы, содержащие аморфный кремнезем и прежде всего опал, а также халцедон, кремний, вулканическое стекло и т.д.

Разрушение характеризуется увеличением объема бетона в результате процессов, возникающих при взаимодействии кремнезема заполнителя и щелочей цемента, дополнительно введенных при затворении или при увлажнении щелочами.

Природа процесса разрушения полностью не выяснена, но можно предположить, что происходит набухание гелевой составляющей цементного камня; возможно и развитие осмотического давления в порах [1, 2] .

Разрушение при щелочной коррозии проявляется в виде сетки трещин и белых налетов в этих трещинах. При более значительном поражении бетона наблюдаются изменения состояния породы на контакте с цементным камнем.

На ВПУ щелочной коррозии подвергаются железобетонные перекрытия при попадании на них щелочей из емкостей, утечке щелочей из трубопроводов и т.д.

2.4. Прочие виды коррозии

2.4.1. Влияние минеральных масел на бетон

Под действием минеральных масел прочность бетона постепенно снижается на 20-25%, что связано с изоляцией воды бетона от его составляющих и расклинивающим действием тонких масляных пленок.

Изоляция воды от составляющих бетона возможна после окончательной пропитки бетона маслами, в то время как снижение прочности бетона за счет расклинивающего действия масляных пленок проявляется через довольно продолжительное время.

На ВПУ чаще всего интенсивному замасливанию подвергаются фундаменты насосов из-за неправильной эксплуатации маслопроводов, а машинное масло - достаточно сильная агрессивная среда по отношению к бетону на обычном портландцементе.

2.4.2. Влияние на бетон высоких температур

Под действием высоких температур (более 150 °С) бетон обезвоживается, в конструкциях происходит усадка и температурные деформации, расшатывается структура бетона, понижается модуль упругости (примерно на 30%), снижается сцепление арматуры с бетоном (примерно на 50%) и конструкции разрушаются.

Предельная температуростойкость железобетона составляет: в сжатых элементах 150 °С, в изгибаемых с обычным армированием 100 °С, в предварительно напряженных со стержневым армированием 80 °С и проволочным 60 °С. Длительное воздействие на бетон высоких температур, постоянных и переменных, вызывает в нем различные по физической природе процессы, суммарный эффект которых приводит к постепенному снижению структурной прочности (коррозии) и разрушению бетона.

3. КОРРОЗИЯ АРМАТУРЫ

Под коррозией металлов в общем виде понимают процесс постепенного разрушения металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой.

В железобетонных конструкциях в качестве арматуры применяются стали различных марок, которые в процессе эксплуатации подвергаются различным видам коррозии (табл.2).

Первичные и вторичные методы защиты бетона. Проникающая гидроизоляция бетона

Любые строительные работы должны быть спланированы и проведены таким образом, чтобы получить качественное прочное сооружение, надежно противостоящее различным агрессивным воздействиям среды (осадки, влажность, перепады температур, техногенные факторы (в воздухе и осадках могут присутствовать растворы кислот и щелочей, солей тяжелых металлов и т.д.)).

Каким бы прочным ни был бетон, он имеет определенные слабые места, и при строительстве необходимо это учитывать.

Какие слабые места есть у бетона?

Внешне этот материал выглядит очень прочным; недаром его называют искусственным камнем.

Однако его структура пористая, содержит капилляры, микротрещины, образовавщиеся во время усадки притвердении, и поры от испарившейся влаги замема. Из школьного курса физики мы знаем, что по капиллярам влага легко поднимается и втягивается внутрь, а для бетона этот процесс далеко не безобиден:

1. в условиях влажности повышается активность бактерий, плесени и грибов, продуктами жизнедеятельности которых являются органические кислоты и щелочи, разрушающие бетон;
2. при отрицательных температурах вода замерзает и расширяется, постепенно разрушая бетон;
3. в бетоне, который уже начал подвергаться коррозии, скапливается еще больше влаги, процесс разрушения ускоряется в геометрической прогрессии.

Вот почему необходимо своевременно принять меры по защите бетона от агрессивных воздействий среды.

В каких случаях необходима гидроизоляция

При проектировании строительных работ учитываются следующие факторы:

1. климатические условия региона по СП 131.13330;
2. уровень и направление потока грунтовых вод, их состав, наличие в грунте и подземных водах агрессивных веществ;
3. возможность сезонного повышения грунтовых вод;
4. температурно-влажностные условия внутри и снаружи здания;
5. состав газовой среды;
6. вредные воздействия на конструкцию, которые могут иметь механический, термический, биологический характер.

При реконструкции и ремонте учитываются также причины повреждения конструкции.

Важно!

Влага может поступать в бетонные конструкции не только из грунта, но и из воздуха, от осадков, которые могут быть кислотными или щелочными.

Таким образом, следующие типы сооружений требуют защиты от влаги:

• конструкции, которые непосредственно контактируют с неблагоприятной окружающей средой (наружные стены зданий);
• фундаменты, подвальные и цокольные этажи зданий на влажных грунтах и грунтах с высоким уровнем залегания грунтовых вод;
• производственные и технические помещения, в которых может быть повышенная влажность;
• гидротехнические сооружения;
• бассейны.

Методы защиты бетонных конструкций

Существующие методы защиты бетонных сооружений от влаги делятся на три вида:

1. методы первичной защиты;
2. методы вторичной защиты;
3. специальные меры.

Методы первичной защиты бетона

Первичная защита от коррозии выбирается при проектировании конструкций; именно тогда выбираются конструктивные решения, снижающие воздействие агрессивных факторов и подходящие по свойствам материалы.

Методы первичной защиты направлены на то, чтобы изначально сделать бетон более устойчивым к агрессивным внешним воздействиям. И прежде всего, нужно правильно выбрать тип вяжущего.

Выбор цемента

Для приготовления бетонной смеси рекомендуется использовать следующие типы цементов:

1. портладнцементы;
2. шлакопортландцементы;
3. портландцементы с минеральными добавками;
4. сульфатостойкие цементы;
5. глиноземистые цементы;
6. цементы низкой водопотребности;
7. безусадочные цементы.

Тип цемента выбирается в зависимости от характера агрессивной среды, например:

1. в твердых и газовых агрессивных средах используют портландцементы с минеральными добавками;
2. в жидких агрессивных средах с содержанием сульфатов — сульфатостойкие цементы и шлакопортландцементы;
3. в жидких средах с содержанием хлоридов — шлакопортландцемент, пуццолановый цемент, портландцемент с минеральными добавками.

Важно!

Для применения в условиях агрессивной среды допускаются только бетоны марок выше W6 по водонепроницаемости (самая высокая марка — W20).

Выбор заполнителей

Для конструкций, которые будут эксплуатироваться в агрессивных средах, выбирают следующие типы заполнителей:

1. кварцевый песок класса I или пористый песок, в некоторых случаях песок класса II в качестве мелкого заполнителя;
2. фракционированный щебень, гравий и щебень из гравия марки по дробимости не ниже 800 как крупный заполнитель;
3. щебень из осадочных пород марки по дробимости не ниже 600 и водопоглощением не выше 2%.

Применение добавок в бетонную смесь

Чем меньше в бетоне пор и капилляров и чем меньший диаметр они имеют, тем меньше воды будет попадать в толщу материала. Соответственно, появляется задача сделать структуру бетона более плотной. Для этого используются следующие методы:

1. Снижение водоцементного соотношения. В принципе, для обеспечения протекания реакций гидратации достаточно в/ц, равного 0,3. На практике используется в/ц 0,45–0,55 и выше, чтобы повысить подвижность бетонной смеси. Однако излишки воды, не прореагировав с компонентами цемента, испаряются, оставляя дополнительные поры в толще бетона, что негативно влияет на его плотность.
2. Применение пластификаторов. Эти химические добавки обладают пластифицирующими и водоредуцирующими свойствами. Они позволяют снизить в/ц и при этом увеличить подвижность смеси. В итоге бетонная смесь укладывается плотно, без пустот, количество и диаметр пор сокращаются. Дополнительный плюс — возможность сэкономить до 20% цемента, а также уменьшить расход воды. Благодаря тому, что пластификатор продлевает срок жизни раствора и предотвращает расслаивание, применение этой добавки оправдано и на растворных узлах, и в частном строительстве, когда требуется время для транспортировки смеси либо для не слишком высокого темпа работ, выполняемых вручную.
3. Применение гидрофобизирующих добавок, в том числе, совместно с пластификаторами. Такой метод называется объемной гидрофобизацией, ведь гидрофобность бетона повышается во всем его объеме. Особенно часто объемная гидрофобизация используется при устройстве фундаментов, цоколей и подвалов. Гидрофобизаторы в бетонной смеси вытесняют пузырьки воздуха, а вследствие того, что они более плотно обволакивают частицы цемента, смесь становится более подвижной и укладывается плотнее. В итоге получается водостойкий бетон. Гидрофобизирующие добавки бывают сухие (порошковые), в виде пасты либо жидкие, готовые к работе. Последние легко дозировать и добавлять в воду затворения.
4. Применение фиброволокна с целью уменьшить усадку бетона и избежать образования трещин.
5. Объемная гидрофобизация инъекционным методом. Она может быть сделана уже на готовом изделии. В бетоне просверливают отверстия, в которые вносят гидрофобизатор. Это дорогой, но не такой надежный метод защиты, потому что требует многократной проверки насыщения бетона гидрофобизатором, такая работа проводится только в лабораторных условиях на образцах, отобранных на объекте.

Методы первичной защиты обеспечивают, в том числе, и морозостойкость бетона.

Важно!

В состав бетонной смеси для железобетонных конструкций не рекомендуется вносить хлориды, поскольку они способствуют коррозии металлической арматуры.

Советуем изучить: Гидроизоляция бетона

Методы вторичной защиты

Выбор системы вторичной защиты нудно выполнять по Своду Првил Сп 28.13330-2012 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Если для слабоагрессивной среды, как правило, достаточно методов первичной защиты, в условиях средне- и сильноагрессивной среды применяют первичную и вторичную защиту совместно (и иногда дополнительно — специальную защиту).

К методам вторичной защиты относятся методы, обеспечивающие поверхностную защиту:

1. покрытие мастикой или лакокрасочными материалами; на основе полимерных, битумных материалов и жидкого стекла;
2. штукатурные покрытия;
3. облицовка штучными элементами;
4. оклейка листовыми, пленочными, рулонными материалами;
5. уплотняющая пропитка верхнего слоя;
6. обработка составами проникающего действия (кольматирующие растворы);
7. обработка гидрофобизирующими составами;
8. обработка биоцидами (для предотвращения развития жизнедеятельности бактерий, плесени, грибка).

Выбор метода вторичной защиты производится в зависимости от типа сооружения и характера агрессивной среды.

Технология гидроизоляции стыков и швов

В любой бетонной конструкции обязательно есть швы. Это могут быть конструктивные, усадочные, температурные и другие виды швов, а также стыки в местах соединения отдельных элементов конструкции. Все эти швы и стыки — потенциальные места протечек, поэтому они требуют надежной гидроизоляции, для чего используются следующие методы:

1. нанесение лакокрасочных материалов;
2. использование специальных герметиков для швов;
3. гибкая обмазочная гидроизоляция;
4. промазка проникающим материалом.

Проникающая гидроизоляция для бетона

На сегодняшний день обмазочные и оклеечные методы считаются трудоемкими. Помимо прочего, их эффективность не всегда достаточна: под обмазочным или наклеенным слоем может появляться конденсат, и в итоге разовьется плесень.

Поэтому сейчас в качестве вторичной защиты стараются выбирать пропитки проникающего действия. Они могут работать по-разному:

• вступать в реакцию с верхним слоем бетона, образуя более плотное соединение (кольматирующие добавки);
• образовывать тонкую обволакивающую пленку, которая не мешает бетону «дышать».

Пропитки могут изготавливаться на основе органических или минеральных веществ.

Пропитки на основе органических компонентов

Они изготавливаются на основе эпоксидных смол, акрила, полиуретана. Заполняя поры верхнего слоя бетона, они делают его водонепроницаемым. Их наносят при помощи валиков, кистей или распылением на очищенную от любых загрязнений поверхность.

Срок службы такого покрытия составляет до 15 лет при условии периодического обновления.

Пропитки на основе минеральных (неорганических) компонентов

Это пропитки проникающего действия, которые изготавливаются на основе силиконов.

Их наносят на увлажненную поверхность, благодаря чему запускаются реакции между компонентами пропитки и бетона с образованием особо прочных кристаллических соединений, которые как бы срастаются с бетоном. Таким образом, бетон защищен не только на поверхности, но и на 10–12 см вглубь.

Проникающую гидроизоляцию используют для поверхностей, активно контактирующих с водой, как снаружи, так и внутри конструкций.

Эти пропитки не требуют обновления, наносятся один раз.

Согласно ГОСТ 31357, проникающие гидроизоляционные смеси повышают марку водонепроницаемости бетона не менее, чем на две ступени, а также увеличивают прочность и морозостойкость.

Недостатки проникающей гидроизоляции для бетона

При правильном применении говорить о недостатках проникающей гидроизоляции не приходится. Проблема возникает, когда этим методом начинают пользоваться, как универсальным.

Однако, согласно СП 28.13330, в первую очередь в новом строительстве необходимо применять первичные средства защиты. Вторичные, в том числе, проникающая гидроизоляция используются как дополнительные, если средств первичной защиты недостаточно.

Также необходимо учитывать ограничения по использованию этого типа гидроизоляции: это старый бетон, выщелоченный, с большими порами, а также любые пористые материалы (кирпич), блочные конструкции.

При выборе методов защиты бетона от агрессивной среды следует учитывать тип конструкции и характер среды, получить грамотную консультацию специалиста и использовать только надежные, проверенные материалы и добавки, например, продукцию компании CEMMIX.

Что происходит с бетоном в щелочной среде?

В цементах щелочи взаимодействуют с кремнеземами, компонентами заполнителей. Этот процесс известен как выщелачивание бетона. Провоцирует постепенную рекристаллизацию и разрушение структуры материала. Обуславливает нарушение упругости, целостности зданий, снижение срока эксплуатации.

Как воздействует щелочная среда?

Реакция между щелочами и заполнителями является сложным диффузионным процессом, не всегда протекает с одинаковой скоростью. Выщелачивание в цементе проявляется в виде неравномерного расширения бетонных поверхностей и появления трещин, что приводит к снижению прочности, долговечности стен и других поверхностей. Трещины имеют вид неправильного узора, шире всего в нижней части конструкции, ближе к земле. Достигают 30—40 мм там, где внутреннее расширение особо велико, однако находятся на поверхности, разрушают бетон неглубоко, разветвляясь на микротрещины.

Нарушение монолитности материала в щелочной среде чревато попаданием внутрь влаги. Воздействие воды на бетон усиливается на морозах и при оттаивании, что ускоряет разрушительные процессы. Изменить ход реакции, снизить негативный эффект взаимодействия щелочей и наполнителей можно несколькими способами:

• Применение химически неактивных веществ-заполнителей.
• Контроль за долей щелочей в цементе.
• Использование стабилизирующих добавок, улучшающих вяжущие свойства цементного раствора, как пуццолан. Введенные пуццолановые материалы вступают в химическое взаимодействие со щелочами до того, как те начинают реагировать с активными компонентами заполнителей.
• Корректировка пористости в растворах и бетонах. Для определения расширения в результате реакции между щелочами и добавками используются воздухововлекающие модификаторы.
• Контроль за уровнем влажности. Химические реакции, разрушающие бетонные конструкции, происходят только в присутствии воды. Ее отсутствие замедляет разрушение даже в случае использования цементов с большим количеством активно реагирующих веществ.

Появление щелочной коррозии

Щелочи присутствуют в смеси в разных видах, при этом, зачастую, химические процессы провоцирует постоянное воздействие воды.

Высокий процент щелочей в цементе, производство высокопрочного бетона, где расход цемента больше обычного, использование реакционноспособных добавок провоцирует химический процесс, известный как щелочная коррозия. Щелочи присутствуют в растворимой и нерастворимой в воде формах. Первые попадают в раствор в виде сульфатов. Вторые — в составе глин, примесей, силикатов. Зачастую процессы выщелачивания запускается при постоянном воздействии воды, которая растворяет кальциевый гидроксид. С вымыванием этого вещества бетон способен терять до 30% своей исходной прочности. Поэтому крайне важно решить эту проблему.

Применяемые способы определения подверженности бетона этому виду разрушений:

1. Петрографический — ASTM C295. Визуальный анализ, оценка материала и заполнителя.
2. ASTM C586. Определение активности карбонатого сырья, используемого в качестве заполнителя, его способность вступать в реакцию.
3. Химические — ASTM C228, ASTM C289. Выявляют реакционную активность кремнеземистых добавок.
4. Метод испытания бетонных образцов-призм. Отражает особенности поведения бетона.

Согласно стандартам низкощелочным признан цемент с процентным содержанием щелочей не выше 0,6.

В докладе на одной из многочисленных конференций, где была представлена работа НИИЖБ, выяснено, что кремнезем и многие другие заполнители не вызывают выщелачивание. Действующий активно в составе бетона кремнезем уменьшает щелочестойкость, поэтому важно знать минералогический состав заполнителя. Рекомендуется использовать плотные известняки или доломиты. С повышением температуры коррозионные процессы значительно ускоряются: кристаллогидраты алюминатов разрушаются первыми, последними — трехкальциевые силикаты.

Читайте также:

  
• Грунтовка не сохнет что делать
  
• Цемент какой марки быстрее твердеет
  
• На сколько ниже делать стяжку под плитку
  
• Ржавеют маяки в штукатурке что делать
  
• Как распилить бревно на блины