24 Окт 12 КАТОДНАЯ ЗАЩИТА АРМАТУРЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Катодная защита давно и широко используется применительно к стальным конструкциям, работающим в воде и грунте, т. е. в таких сре­дах, где, с одной стороны, пассивная зашита разного рода изолирующими покрытиями недостаточно надежна и практически неремонтопригодна, а с другой — электропроводность среды обеспечивает наименьшие труднос­ти подвода и распределения защитного тока.

Железобетонные конструкции могут быть запроектированы и изготов­лены так, что в таких же условиях среды при определенных условиях не будут испытывать необходимости в активной электрохимической (ка­тодной) защите стальной арматуры.

Однако трудности получения малопроницаемых для основного депас - сивирующего сталь агента-хлорионов вынуждают прибегать к катодной защите арматуры таких конструкций как железобетонные резервуары и трубопроводы при их прокладке в засоленных грунтах, железобетонные причальные сооружения, основания морских эстакад, нефтедобывающих платформ и т. п. сооружения на шельфе. Одновременно или независимо таким путем досіигаегсн защита арматуры перечисленных и других кон­струкций из железобетона от злектрокоррозии под действием блуждаю­щих токов.

В последние годы возможности, которыми оСладает катодная защита, удалось [9.28J использовать для конструкций вне постоянного действия грунта и воды как среды, т. е. для наземных конструкций. Таковыми оказались, в частности, железобетонные конструкции автодорожного моста в ПИЛ, поврежденные в результате коррозии арматуры под действием солей, главным образом хлоридов [9.34], применяемых как средство против обледенения дорог. Катодную защиту в данном случае удалось осуществить благодаря разработке токопроводящнх материа­лов, которые будучи нанесенными на поверхность бетона, позволяют ре­шить задачу подвода и распределения защитного тока в бетоне, который постоянно или периодически увлажняется, т. е. обладает достаточной электропроводностью.

Первые сведения о применении катодной защиты корродирующей арматуры железобетонных конструкций относятся к 40-м годам [9.33]. В дальнейшем она применялась в разных странах для защиты как пов­режденных коррозией сооружений, так и для вновь строящихся в усло­виях потенциальной хлоридной агрессивности или наличия блуждающих токов.

Суть способа состоит в наложении на арматуру защитного потенциала, при котором она попадает в зону иммунитета (устойчивости) ді.:::рам - мы Пурбэ (см. рис. 8.1), когда железо не растворяется (не ионизирует­ся) в любых агрессивных средах.

Величина защитного потенциала обычно принимается 0,85...1,1 В по отношению к неполяризующемуся медно-сульфатному электроду. При зтом в зависимости от качества бетона и свойств среды для. рунтовых условий величина защитной плотности тока, по литературным данным, составляет 0,4...100 мА/м2.

Неоднократно высказывались опасения относительно возможного снижения сцеплении армаїурьі с бетоном в результате протекания реак­ции в продуктах гидратации минералов клинкера прикатодной зоны це­ментного камня с замещением кальция на натрий и калий, которые в электрическом поле перемещаются к катоду.

Исследования [9.17] показали, что такой механизм действует параду с механизмом упрочнения контактной зоны в результате аналогичной миграции ионов кальция. Выполненные на основании эксперименталь­ных данных расчеты показали, что при защитной плотности тока 0,02 мА/дм2 практической опасности для конструкций эти явлении не вызывают. Тем не менее признано целесообразным ограничивать в на­чальный период токи величиной 5 мА/дм2.

По последним данным [9.22] защитная плотность тока, рекомендуе­мая при проектировании подземных трубопроводов, составляет от 2 до 20 мА/м2. При этом верхний предел относится к трубам без дополни­тельной изоляции, а нижний — к изолированным путем пропитки бетона расплавленным модифицированным петролатумом. В процессе эксплуа­тации защитная плотность тока может быть существенно снижена.

Устройство катодной защиты сооружений требует специальных инже­нерных расчетов, а также опытных специалистов для монтажа и наладки оборудования. При этом необходимы некоторые конструктивные меры, в частности при защите подземных трубопроводов с целью создания их непрерывной электропроводности стальная арматура труб должна быть соединена между собой стальными перемычками определенного сечения.

При осуществлении катодной защиты наземных конструкции важно, учитывая значительное омическое сопротивление бетона, так распреде­лить на поверхности бетона аноды, чтобы потенциал арматуры не выхо­дил за пределы расчетного защитного значения.

Для этого используются разнообразные устойчивые против коррозии токопроводяшис материалы: сетки из платины, углеродных волокон и токопроводящих полимеров, специальные токопроводящие штукатурки на основе коксовой мелочи, графита, токопроводящие краски.

Учитывая, что система катодной защиты требует подготовленных специалистов для проектирования и монтажа, а также специальных мате­риалов и оборудования, службы эксплуатации, се использование должно быть тщательно обосновано технико-экономическими расчетами. Исклю­чение составляют ответственные сооружения в сложных условиях, когда их непрерывная безотказная работа заведомо оправдывает затраты на сложную, но надежную защиту. В качестве таковых можно назвать желе­зобетонные трубопроводы.