Защита арматуры в трещинах бетона при помощи ингибиторов коррозии
При разработке способов защиты арматуры в зоне трещин следовало учесть необходимость пассивации оголенных участков металла непосредственно в трещинах п в зонах, контактирующих с бетоном по обе стороны от полости трещин.
Электрохимическое состояние поверхности арматурыв зоне трещины бетона изучалось путем снятия анодных поляризационных кривых в потенциодинамическом режиме. Как видно из рис. 1, наличие в цементно-песчаном растворе 40% ННК во много раз увеличивает поляризацию стали. Механизм антикоррозионного действия добавки нитрит — нитрата кальция представляется следующим. Первоначально после образования трещин нитрит-ионы, находящиеся на поверхности стали, затрудняют начало процесса коррозии, что особенно заметно в атмосферных условиях, когда вследствие нейтрализации гидроокиси кальция в пленке влаги величина pH понижается до 9—10 и в зоне трещин возникают благоприятные условия для протекания коррозионного процесса. В присутствии нитрит-ионов коррозия не прекращается полностью, -но заметно замедляется за счет торможения анодного процесса и уменьшения э.д.с. макрогальванической пары дифференциальной щелочности.
Продукты коррозии стали, образующиеся в зоне трещин, сорбируют влагу из окружающей среды и облегчают тем самым диффузию иитрнт-ионов -из объема бетона в при электродную зону, не контактирующую с бетоном.
Кооррозионный процесс протекает не только не участке арматуры непосредственно в трещине, но и распространяется на некоторое расстояние по обе стороны от нее. Для многих конструкций, работающих в средах с повышенными относительной влажностью воздуха и концентрацией углекислого газа, этот процесс начинается и распространяется иа участках с карбонизированным слоем бетона. Поэтому одним из эффективных способов уменьшения коррозии арматуры в зоне трещин может считаться снижение скорости нейтрализации бетона
Оптимальный эффект проявляется при введении добавки в количестве 2—4% массы цемента. Дальнейшее увеличение содержания добавки мало изменяет пористость и водопоглощение.
Значительную роль играет степень заполнения водой капилляров, так как скорость диффузии газа В газе на несколько порядков выше, чем в жидкости.
Проведенные по методике [3] испытания цементно-песчаных образцов на сорбцию паров воды показали повышение равновесной влажности с увеличением содержания ННК в цементно-песчаном растворе независимо от величины относительной влажности воздуха.
Таким образом, применение ННК способствует получению более плотной структуры цементного камня с повышенным содержанием пор диаметром менее 10~7 м, способных сорбировать влагу из воздуха. По этой причине скорость нейтрализации бетона с добавкой должна быть значительно, меньше скорости нейтрализации контрольного образца. Влияние ННК на скорость карбонизации цементного камня определяли на цементно-песчаных образцах размером 40X40X160 мм. Ускоренные испытания проводили в боксе при относительной влажности воздуха <р=78%, /= 18+-22°С, концентрации углекислого газа 11 % и атмосферном давлении.
Результаты подтверждают (рис. 2), что добавка ННК является эффективным замедлителем нейтрализации бетона. Несмотря на это, участки бетона, непосредственно примыкающие к стенкам трещин, хотя я медленнее, чем при отсутствии ННК, ио все же карбонизируются. Поэтому представляет интерес исследование влияния добавки НИК на коррозию арматуры в нейтрализованном -бетоне.
Эффективность добавки ННК была проверена также и лабораторных условиях в синтезированной жидкой среде, содержащей ноны: С1~ — 6%, SO~2—0,18%, РО3— 0,27 %, карбамид — 2 % и др., а также в условиях эксплуатации.
Из результатов испытаний при режиме: 1 ч — увлажнение, 23 ч высушивание при 20:f;2oC (табл. 4, рис. 4) следует, что наличие 4% ННК значительно уменьшает коррозионное поражение арматуры в трещинах бетона. Глубина нейтрализации бетона с добавкой ННК оказалась а 1,5—2 раза меньше, чем у контрольных образцов.
Результаты испытаний железобетонных образцов is атмосфере животноводческого помещения, содержащего газы С02, NH3. H2S, показывают (табл. 5), что в трещинах шириной до 0,5 мм коррозия арматуры при наличии в бетоне ННК не протекает, тогда как в бетоне без добавки имеются коррозионные очаги в зоне трещин шириной от 0,05 мм.
Глубина нейтрализации бетона с добавкой ННК оказалась в среднем в 3 раза меньше, чем контрольного.
Выводы
Добавка в бетон 2—4% нитрит-нитрата кальция (ННК) от массы Цемента обеспечивает эффективное торможение коррозии арматуры в зоне трещин бетона в жидких и в газообразных агрессивных средах.
Добавка ННК способствует образованию в цементном камне пор диаметром менее 10~7 м прн одновременном повышении плотности бетона, что обеспечивает торможение скорости нейтрализации бетона и соответственно — длительную сохранность стальной арматуры.