24 Окт 12 ПРОГНОЗ СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В АТМОСФЕРНЫХ УСЛОВИЯХ

Составление надежного прогноза состояния во времени как основы для стадии проектирования строительных конструкций ввиду большого числа влияющих факторов практически невозможно. Продоч. ктпель - ность жизни существующих строительных конструкций може і быть оценена на основе исследований конструкций при соответствующих издержках относительно точно.

Прогноз состояния во времени при расчете строительных конструк­ций. В концепции расчета железобетонных конструкций минимальные значения толщины защитного слоя установлены из предположения защитного действия на арматуру щелочной среды бетона во все время жизни конструкции. Исходят из того, что это обеспечивается назначе­нием защитного слоя определенного качества, т. е. толщины и плотности. Трещины, которые неизбежно появляются в железобетонных элементах при обычной толщине защитного слоя и имеют ширину раскрытия 0,15...0,3 мм, при достаточном качестве защитного слоя бетона, как правило, не уменьшают обычных сроков службы[10].

Вследствие несоответствующего состава бетона, неполного уплотне­ния, недостаточного ухода за бетоном или уменьшения толщины защит­ного слоя без достаточного его качества, пассивирующее действие бетона по отношению к арматуре даже в отсутствие трещин может быть утраче­но уже через короткое время.

На рис. 8.14 схематически показано влияние состава бетона на защиту арматуры от коррозии. Можно видеть многообразие влияющих парамет­ров. Это, естественно, так как бетон является гетерогенным строитель­ным материалом. Для прогноза состояния необходимы, кроме того, данные об условиях среды (температура, относительная влажность воздуха и содержание в нем вредных веществ) у поверхности бетона (микроклимат), которые могут иметь большие и несистематические колебания во времени.

В [8.16] стаїистнческими методами рассчитано время службы арми­рованной бетонной плиты как наружной строительной детали. На рис. 8.15 даны средние значения и статистическое распределение ее дол­говечности для двух различных толщин защитного слоя. Поскольку стандартное отклонение для долговечности очень велико, прогноз стой­кости может быть дан лишь для сравнительно больших периодов време­ни, в которых с большой вероятностью находится эта величина.

Прогноз стойкости для возведенных строительных конструкций. Как уже упоминалось, коррозия стали в бетоне, по Тутти [8.18], может под­разделяться на фазу от изготовлении строительной детали до денассива - ции стальной поверхности вследствие карбонизации или действии хлори­дов и следующую, собственно фазу разрушения. Поскольку вследствие карбонизации и действия хлоридов развиваются существенно различные коррозионные процессы, необходимо сначала определить, имеются ли в бетоне хлориды.

Строительные детали, не подвергающиеся действию хлоридов. В строительных деталях, не подвергающихся действию хлоридов, депасси - вация поверхности стали начинается только за счет карбонизации бето-

Параметры состава бетона

ВЛИЯЮЩИЕ Параметры

Влияющие факторы

V

Водоцемент­ное отношение в/ц		Распределение пор по разме - рам, структура пор, Проницаемость		Диффузионное сопротивление по отношению Сог Dc0z
\у/	\\ 1 \ \ /

Содержание цемента

Чувствитель­ность x условиям твердения

Вид цемента

Рекреацион - Ная способность Длясо2,.с

> резерв щелочей

Заполнитель

/

Реакционная способность

Добавки _______

1С1-

Содержание влаги

Критическое содержание CV/OH'

Рис. 8.14. Влияние состава бетона на показатели защиты арматуры от коррозии

Защитный слой 15 мм. (і-34г

100 ВРЕМЯ. ГОДЫ

Доступ кислорода к поверхности стали

Потенциал

U электрическая i проводимость

Рис. 8.16. Зависимость критичес- критическое отношение с>7Цемент

Кого, вызывающего коррозию со­держания хлоридов от влажности и качества защитного слоя бетона

/

I

На. Глубина карбонизации в сооружении определяется относительно просто с помощью соответствующего раствора индикатора. С помощьк закона корня из времени можно, исходя из возраста конструкции к мо­менту измерения и глубины карбонизации, рассчитать время, за которое фронт карбонизации достигнет арматуры. Для такой оценки закон кор­ня из времени обычно достаточно точен.

Согласно этому закону, следует, что, например, при глубине карбони­зации 10 мм после 15 лет при толщине защитного слоя 20 мм можно ожидать депассивацию арматуры через 20г/102 ■ 15 = 60 лет. Имея в ви­ду влажные условия, показатель степени 2 может быть увеличен. Более точно определить показатель степени можно, если известна глубина кар­бонизации для двух возрастов конструкции.

До момента депассивации поверхности стали коррозия арматуры на­чаться не может. Скорость коррозии стали, начавшейся после депассива­ции стальной поверхности, зависит в основном от условий среды (влаж­ность, температура) и качества (плотности) бетона. При постоянно водо - насыщенном и сухом состоянии строительных конструкций, вследствие отсутствия кислорода или отсутствия влаги, коррозии не наступает. Пр; относительной влажности 80...95% и особенно при переменных влажност - ных условиях коррозия имеет наибольшую скорость. По [8.18], скорость разрушения металла составляет около 50 мкм в год. Более точ­ная оценка развития коррозии может быть сделана только путем обсле­дований сооружений. Наблюдения за явлением коррозии в течение дли­тельного времени позволят оценить дальнейшее развитие коррозионного состояния арматуры.

ПЛОХОЕ КАЧЕСТВО

ВЛАЖНОСТЬ

Строительные конструкции при воздействии хлоридов. Период време­ни, в течение которого хлориды проникают до арматуры и достигают критического, вызывающего коррозию, содержания, может быть нример-
но определен как и при карбонизации, по закону корня из времени (см. гл. 7). В настоящее время еще нет надежных данных о критическом со­держании хлоридов, которое зависит от многих влияющих факторов и может быть оценено лишь грубо. Рис. 8.16 показывает зависимость кри­тического содержания хлоридов от условия среды и качества бетона.

Скорость коррозии, начавшейся после депассивации поверхности стали хлоридами, может быть оценена лишь грубо, поскольку она зави­сит от условий среды, содержания хлоридов у поверхности арматуры и состава бетона. Коррозия, вызванная хлоридами, имеет как правило, концентрированный локальный характер, более высокую скорость, чем коррозия вследствие карбонизации. Более надежная оценка скорости коррозии возможна при интенсивном обследовании строительных конст­рукций, если нет необходимости в немедленном ремонте.