Новый неразрушающий метод контроля степени коррозии стальной арматуры
С помощью прибора ИСКА проведены длительные лабораторные исследования, как самого метода, так и коррозионного состояния стальной арматуры, причем для контроля использовался обычный и самый точный весовой метод.
Зависимость «показания прибора — степень коррозии арматуры» исследовалась на бетонных образцах-призмах 50Х3ОХ100 мм, армированных предварительно взвешенными стержнями из сигали различных марок и диаметров. Призмы обрабатывались раствором КС1 до достижения заданной степени коррозии арматуры в большом, практически вероятнам диапазоне поражения.
В процессе исследования построены тарировочные зависимости для арматуры различных видов, марок стали и толщины защитного слоя бетона применительно к реальным железобетонным конструкциям.
Метод исследования с помощью прибора ИСКА обладает несомненными преимуществами перед всеми известными: позволяет в 5—7 раз сократить количество образцов, улавливать начальный, не фиксируемый никакими иными методами, эффект коррозий, прослеживать за кинетикой процесса, оценивать не только интегральные потери, но и степень язвeei-io.ro поражения.
Производственный вариант предлагаемого метода апробирован на объектах комбината «Белорускалий» при систематических обследованиях сооружений. Комплект датчиков (плоские, угловой) позволил исследовать железобетонные конструкции любой формы.
На рис. 3 приведен пример результатов обследования с помощью углового датчика железобетонной колонны, армированной стержнями 022 мм из стали Сто при толщине защитного слоя бетона 35 мм. Техника измерений проста: на поверхность конструкции накладывался датчик и продвигался с шагом, равным длине датчика вдоль рабочей арматуры. Показания прибора давали дифференцированную степень коррозии. Поочередно зондировались «все стержни.
Близкое к граням расположение хомутов и, следовательно, более высокая степень их коррозии создавали дополнительный фон. Снятые показания зондирования хомутов между стержнями вычитались из показания в месте сопряжения с рабочей арматурой, таким образом определялось действительное поражение арматуры. Затем по тарировочным графикам показания прибора переводились в весовые потери арматуры (мг/см2) и строились эпюры степени коррозии -стержней.
Для более детального исследования можно использовать портативный одноточечный самописец, позволяющий дифференцировать коррозионное поражение арматуры по всей длине железобетонной конструкции на минимальной базе.
После анализа эпюр можно оценить роль ряда конструктивных и эксплуатационных факторов, в частности параметров армирования и защитного слоя, ориентации конструкции по отношению к источникам агрессии и вообще степень агрессивности, влаго-и воздухообмена в обеспечении коррозионной стойкости. Например, стержни 3 и 4 у грани, обращенной к оборудованию, пр-окорродиро- вали до 370 мг/см2, в то -время как с противоположной стороны у грани, обращенной к стене, степень коррозии стержней 1 и 2 доходила до 160 мг/ем2.
На рис. 4 представлен пример массового обследования с помощью ИСКА-72 коррозионного состояния арматуры железобетонных колонн сечением 40X60 см в сетке 12X6 м, армированных четырьмя стержнями 0 28 мм из стали Ст5 при толщине защитного слоя 35 мм. Вдоль цеха проходят д,ве транспортерные ленты, с которых в бункера выгружается теплый влажный КО. Концентрация аэрозоля в помещении доходит до 350 мг/м3, а относительная влажность воздуха составляет в среднем около 85%. Такие условия относятся к категории высокоагресеивных.
После обследования каждой колонны на ось ординат эпюры наносились максимальные значения степени коррозии рабочей арматуры. Поражение резко дифференнрровано в различных — продольных и поперечных — осях цеха. Параллельные исследования температуры, относительной влажности, концентрации аэрозоля, интенсивности воздушных потоков в течение года в разных точках помещения позволило объяснить это явление. Например, колонны по оси А ориентированы на юго-запад, и для них характерна большая степень коррозии ввиду более интенсивного массообмеиа, чем по оси В. Степень коррозии в осях В-9, В-11, В-12, В-13, В-14 не превышает 20 мг/см2, очевидно, из-за усиленной вентиляции этого участка помещения: аэрозоль меньше оседает на гранях конструкций.
Такая методика исследования позволяет оценивать состояние железобетонных конструкций в целом, устанавливать места необходимого вскрытия бетона для локального ремонта арматуры, наметить мероприятия по восстановлению конструкции в целом, а кроме того дает материал для многочисленных научных изысканий.
Обследовав с помощью ИСКА-72 свыше 500 колонн, 86 балок, 122 плиты перекрытия объектов комбината Белорус- калий, лаборатория выдала строителям рекомендации по каждой конструкции. После подобных исследований других объектов были систематизированы температурно-влажностные условия эксплуатации в среде аэрозоля КС1 и KCHNaCl с позиций коррозионной долговечности железобетонных конструкций.
Отмечено, в частности, что при средней относительной влажности в пределах 65—70% коррозия арматуры в нормально плотном бетоне не наблюдается лишь ори толщине защитного слоя 35 мм и более, а в бетоне повышенной плотности — ори 25 м.м.
Широкие возможности ЧРФ как инструмента для исследования коррозии арматуры в лаборатории и на производстве очевидны, высокая производительность натурных исследований (на одну плиту двое операторов затрачивают не более 15 мин) позволяет проводить работы систематически и оперативно. Следует подчеркнуть, что широко используемые сейчас визуальные методы и избирательное зондирование не дают объективной информации. В жестких условиях эксплуатации, например на химических предприятиях, регулярный контроль с помощью ИСКА позволит избежать аварийных ситуаций.
Предложенный метод совершенствуется. В развитие прибора ИСКА-72 разработан и испытывается модифицированный ИСКА-73 (см. рис. 1), позволяющий параллельно определять толщину защитного слоя бетона. Для этого в схему введен дополнительный генератор, работающий на, частоте 8 кГц, т/е. в области, где продукты коррозии практически не влияют на показания прибора.
Выводы
Разработан и освоен в лаборатории и ira производстве частотный разностно- ферромагнитный (ЧРФ) неразрушающий метод количественной оценки степени коррозии стальной арматуры железобетонных конструкций, в основу которого положено различие ферромагнитных свойств стали и продуктов ее коррозии.
Метод позволяет с помощью созданных для измерений приборов ИСКА оперативно и с достаточной точностью контролировать коррозионное состояние арматуры, определять вид и интенсивность поражения; приборы применимы для массового исследования железобетонных конструкций.