Защитные лакокрасочные покрытия для бетонных конструкций
Лакокрасочные покрытия применяются для защиты железобетонных конструкций от воздействия кислых агрессивных газов при высокой относительной влажности воздуха. В результате взаимодействия этих факторов с составляющими бетона в конструкциях развивается коррозия II и III видов.
Лакокрасочные покрытия практически изолируют бетой от воздействия агрессивной среды.
Агрессивная среда воздействует на пленку защитного покрытия и, если оно является стойким, нанесено качественно, за ним осуществляется правильный уход (своевременный ремонт и возобновление), то срок службы конструкции будет значительно увеличен
Степень изоляции конструкции от воздействия внешней агрессивной среды определяется системой выбранного защитного покрытия. А необходимость выбираемого защитного покрытия зависит от стойкости бетона.
Одним из наиболее быстрых и надежных способов оценки стойкости материала при действии на него различных агрессивных сред является метод определения скорости коррозии бетона, разработанный в НИИЖБе. По этому методу скорость коррозии цементного камня, раствора или бетона определяется при постоянной концентрации агрессивных растворов н при постоянстве величины поверхности раздела фаз (материала и среды) [I]. Снижение концентрации агрессивного раствора в процессе испытания допускается не более чем на 5-8%.
Скорость коррозии определяется по разности концентрации агрессивных ионов в пересчете на СаО, отнесенной к определенному времени н единице поверхности образца или 1 г цемента.
Кислые газы, проникая во влагу в бетоне, образуют растворы кислот различных концентраций, вступающих во взаимодействие с цементным камнем.
Скорость коррозия различных бетонов, определенная указанным методом, при действии на бетоны растворов НС весьма различна (рис. 1). Скорость коррозии ячеистых бетонов, особенно пенобетона, в первые сутки очень велика, далее резко снижается и через 15—20 сут. устанавливается характерная для каждою вида бетона величина, уменьшенная по сравнению с первоначальной за счет образования на поверхности цементного камня защитной пленки, состоящей из продуктов взаимодействия цементного камня и агрессивной среды.
Скорость коррозии незащищенных бетонов после уменьшения се до установившихся величин можно сравнить с расчетном допустимой величиной скорости коррозии, не снижающей долговечности конструкций.
Для обеспечения срока службы конструкции из обычного и плотного легкого бетона в течение 50 лет, при определении скорости коррозии бетона по вышеприведенной методике, допустимой скоростью коррозии является 0,04 мг СаО см сутки.
Как видно из графика (см. рис. I), скорость коррозии через 20 суток для всех видов бетона равна 2—4 сутки, т. е. значительно выше допустимом.
В том случае, когда определяется скорость коррозии бе тона, необходимо учитывать объемную концентрацию цемента, т. е. количество цемента в единице объема. Количество цемента или поверхность соприкосновения цементного камня с агрессивной средой уменьшаются либо за счет различных заполнителей, либо за счет пор и капилляров. Очевидно, следует учитывать не только скорость коррозии, но и глубину разрушения с поверхности соприкосновения с агрессивном сретон в равные промежутки времени.
Глубина коррозии зависит от плотности бетона, у ячеистых бетонов она примерно в 10 раз выше, чем у обычного плотного бетона.
Таким образом, При необходимости использования легких ячеистых бетонов в агрессивных средах для них следует разрабатывать особенно надежные защитные системы покрытий. Для этого необходимо обеспечить хорошую адгезию покрытия путем изыскания специальных грунтов, а также стойкость и трещиностойкость покрытия выбором стойкого к агрессивной среде и эластичного состава, разработать способ нанесения покрытия, определить необходимую его толщину и т. д.
Наиболее трудоемким является изучение непроницаемости системы покрытия при воздействии агрессивной среды.
Оптимально разработанная система покрытия, нанесенного на хорошо подготовленную поверхность с тщательным соблюдением технологии, является практически непроницаемой защитой иа срок службы покрытия в определенных условиях эксплуатации
Однако все полимерные покрытия обладают большей или меньшей величиной диффузионной проницаемости, которая со временем изменяется.
Для изучения диффузионной проницаемости защитных лакокрасочных покрытий нами использовалась методика, нaработанная НИИЖБ. С ее помощью в сравнительно короткие сроки можно получить характеристику кинетики диффузии растворов через пленку испытуемого покрытия, нанесенного на бетон, но изменению электропроводности бетонного образца под покрытием. Кривые изменения электропроводности бетона под покрытием показывают, имеет ли изучаемое покрытие сквозные дефекты (неприкрашенные участки), паропронициемость и, следовательно, высокую проницаемость, или оно практически диффузионно непроницаемо.
Диффузионная пронициаемость лакокрасочных покрытий зависит от вида пленкообразующего материала в лакокрасочном составе, дисперсности и количества пигмента в нем, системы покрытия и метода его нанесения.
Зависимость диффузионной проницаемости различных по толщине и числу слоев систем покрытий на основе перхлорвиниловон эмали ХСЭ-23. нанесенных на обычный плотный бетон, показана на рис. 2. Как видно из рисунка, практически диффузионно непроницаемым является покрытие, нанесенное по слою грунта (при общей толщине 150— 200 мк).
На рис. 3 показано, какое влияние оказывает первый грунтовочный слой системы защитного покрытия на скорость коррозии пенобетона. В первые 15 суток скорость коррозии значительно снижается даже за счет наличия этого подготовительного слоя покрытия, по-видимому, в связи с уменьшением реакционной поверхности. Однако после 25 сут. разница в скоростях коррозии уменьшается. Это, вероятно, объясняется высокой проницаемостью грунтовочного слоя покрытия.
Методом определения диффузионной проницаемости исследовалось изменение защитных свойств системы покрытия иа основе перхлорвиниловой эмали (ХСЭ-14), нанесенной на бетон разного вида. Данные, приведенные на рис. 4, показывают, что при толщине покрытия в 200 мк пенобетон и газобетон, керамзитобетон или обычный цементно-песчаный раствор (1:3) были защищены весьма надежно. Покрытие работает одинаково хорошо вне зависимости от вида бетона.
Однако при оценке стойкости защищаемой конструкции должна приниматься во внимание ее долговечность без лакокрасочных покрытий. В случае несвоевременного ремонта и восстановления покрытия может иметь место непосредственный контакт материала с агрессивной средой, что обязательно приводит к развитию процессов коррозии.