24 Окт 12 ТРЕЩИНЫ В БЕТОНЕ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕССЫ КОРРОЗИИ АРМАТУРЫ

Трешины в бетоне, облегчая доступ внешней среды к поверхности арматуры, способствуют возникновению и развитию коррозии. Практи­чески лишь в предварительно напряженных конструкциях и элементах можно обеспечить работу бетона без раскрытия поперечных трещин. Что касается конструкций с обычным армированием, то вопрос может стоять только о допустимом раскрытии трещин, и чем меньше оно, тем больше требуется стали. Таким образом, от ширины принимаемого при расчете раскрытия трещин зависит металлоемкость и стоимость конст­рукции. Поэтому при проектировании естественно стремление принять максимальное его значение. Одним из ограничивающих эту тенденцию факторов является необходимость обеспечить долговечность и надеж­ность конструкции в эксплуатации, особенно при воздействии агрессив­ных сред, вызывающих коррозию арматуры в зоне трещин. С развитием норм проектирования вопрос о допустимом раскрытии трещин по условию сохранности арматуры решается все более дифференцированно в зависимости от двух основных факторов: вида и диаметра арматуры, с одной стороны, и характера и степени агрессивности среды - с другой.

Описанный ранее механизм защитного действия бетона нуждается в уточнении в случае наличия в нем трещин. Опыт и исследования пока-
зілішют, чи) и месте пересечения арматуры трещинами, образующимися и растяну юн юпе бетона, сталь может подвергаться коррозии. Коррозия начинается тем раньше и развивается тем быстрее, чем агрессивнее среда и шире раскрытие трещины при прочих равных условиях. Однако при разумных ограничениях обоих факторов коррозия заіухает, не достиг­нув опасной дня конструкции степени. Степень же опасности коррозии арматуры в трещине, очевидно, зависит от особенностей арматуры - попе­речного сечения стержней и характера ее корролюши. і о ікчкiv.-hiih.

Влияние сечения нет нужды доказывать, поскольку ясно, что при оди­наковой глубине поражения относительная потеря сечения тонкого стержня больше, чем толстого. Коррозионное поведение арматуры крат­ко изложено выше и заставляет с тем большим опасением относиться к раскрытию треїлин в бетоне, чем выше прочность арматуры, особенно если она достигнута термическим упрочнением типа "закалк-1 + низкий отпуск".

Начало коррозия арматуры и і ретине бегопа связано е лок шыюн денассивациеи ее в результате нарушения контакта стали с бетоном и изменения условий, при которых обеспечивается стабильность пассиви­рующих сталь пленок. Как и в бетоне без трещин, депассивация стали происходит в результате либо понижения степени щелочности жидкой фазы у поверхности арматуры, либо накопления активирующих ионов, в частности, хлоридов.

Проницаемость трещин для кислых газов и агрессивных ионов намно­го выше, чем бетона без трещин. Так, по данным [10.33], эффектив­ный коэффициент диффузии углекислого газа в трещине бетона шііри - ной 0,2 мм равен коэффициенту диффузии его в воздухе, т. е. 0,14 см /с, что примерно на три порядка выше, чем в бетонах средней плотности (поданным [10.3]).

По-видимому, примерно такое же соотношение должно быть и при пе­реносе активирующих сталь ионов по диффузионному механизму, а при капиллярном всасывании влаги трещинами скорость переноса еще более увеличивается.

Проницаемость трещин не определяется однозначно шириной нх раскрытия на поверхности конструкции. Известно, что вследствие хоро­шего сцепления с бетоном арматуры периодического профиля трещины сужаются по направлению от поверхности конструкции к арматуре тем больше, чем меньше раскрытие трещин на поверхности и чем &эльше растягивающее напряжение в арматуре [10.34]. По "данным Т. П. Вербец - кого, в случае использования арматуры периодического профиля трещи­на раскрытием на поверхности 0,05 мм может не достигнуть арматуры. Вблизи поверхности арматуры она разветвляется на ряд микротрещин, образуя зону разрыхления структуры бетона.

257

Первоначально раскрытие трещины с течением времени в зависимости от условий эксплуатации могут уплотняться. В зоне разрыхления струк­туры бетона микротрещииы при благоприятном влажностиом режиме уплотняются продуктами гидратации. То же наблюдается при фильтра­ции воды, не агрессивной или слабоагрессивной к бетону, когда в трещи­не откладываются карбонаты кальция, которые образуются в результа­те реакции между гидроксидом кальция, диффундирующим в полость трещины из бетона и углекислотой, содержащейся в воде. Самоуплот­нению трещины при этом способствуют взвеси — частицы ила, глины, ржавчины — за счет механической кольматации.

В воздушной среде трешнны могут постепенно заполняться частицами аэрозолей и продуктами газовой коррозии бетона, например гипсом при воздействии на конструкцию сернистого газа. По данным [10.33], при значительном засорении трещины раскрытием 0,2 мм ее диффузионная проницаемость для углекислого газа понизилась в три раза. Глубина кар­бонизации бетона в трещине, согласно [10.33], пропорциональна квад­ратному корню из ширины трещины и времени карбонизации. С увели­чением прочности бетона глубина карбонизации его вдоль трещин возрас­тает, что связано с уменьшением поглощающей способности стенок трещин. В определенных условиях возрастающего с течением времени по указанным причинам затруднения диффузии кислого газа в трещине у поверхности арматуры за счет диффузии гидроксида кальция из бетона может восстановиться высокая щелочность норонон нлаги и соответст­венно пассивность стали.

В условиях, не способствующих уплотнению трещин, но благоприят­ных для нейтрализации бетона (например, воздушно-влажная среда, не загрязненная существенно аэрозолями), наблюдается нейтрализация не только стенок трещин, но и бетона в зоне нарушения контакта с армату­рой вдоль ее поверхности. 11о нашим данным, при гладкой арматуре про­тяженность этого участка достигает за два года нескольких сантиметров. В дальнейшем она увеличивается несущественно. В случае арматуры пе­риодического профиля нейтрализация бетона вдоль ее поверхности, как правило, распространяется на значительно меньшее расстояние.

В связи с тем, что карбонизация бетона или диффузия к арматуре активирующих ионов идет тем медленнее, чем меньше раскрытие тре­щин, депассивация стали и начало коррозии арматуры раньше наблюдает­ся в более широких трещинах. Это подтверждают как непосредственные наблюдения, так и измерения потенциалов в частности при периодичес­ком увлажнении образцов с трещинами пресной водой. Начало процесса коррозии совпадает с падением потенциала на 200...300 мВ.

Если в трещину проникают активирующие сталь ионы, пассивность нарушается быстрее, что видно по анодным поляризационным кривым (рис. 10.2), полученным на образцах, которые сразу после образования трещин были погружены в 0,1 к раствор NaCl и спустя 1 сут подверглись поляризации. При этом прямой ход кривых не отличался от хода кривой в образце без трещин. Более пологие кривые обратного хода свидетель­ствуют об облегчении анодного процесса с увеличением раскрытия трещин.

Возникающая разность потенциалов между соседними участками по­верхности арматуры, активной в зоне трещины и пассивной за ее преде­лами, делает возможной работу гальванической микропары. Ее эффек­тивность будет зависеть, очевидно, от электропроводности бетона, т. е. главным образом, его влажности. Естественно, что на активированной поверхности арматуры будут работать и микропары. По-видимому, их относительный вклад в развитие коррозионного поражения арматуры может быть разным в зависимости от влажности и проницаемости бето­на, а также стадии развития коррозии и связи с у плот пением трещин, в частности, продуктами коррозии стали.

Наряду с упомянутой макропарой, которую можно назвать парой дифференциальной щелочности, принципиально возможно участие в про­цессе коррозии арматуры в зоне трещин бетона еще двух микропар'

Рис. 10.2. Кривые анодной поляризации (обратный ход) стали к бетоне, погружен ном в 0,1 и NaCI

I — без трещин; 2-е трещинами ширинои 0,1 мм; 3 - то же, 0,2 мм; 4 - то же, 0,4 мм; 5 то же, 0,6 мм; 6 — то же, 1 мм; 7 открытая сталь

Пары градиента напряжения и пары дифференциальной аэрации. В зоне влияния трещины, іде растягивающее усилие целиком воспринимается арматурой, напряжение в ней выше, чем на соседних участках, где сцепление арматуры с бетоном не нарушено и последний воспринимает часть растягивающего усилия. Как известно [10.22], растягивающие усилия способствуют смещению потенциала металла в отрицательную сторону, однако оно измеряется всего несколькими милливольтами, если при растяжении не достигается предел текучести. 11оэюм\, очевнд но, что пара градиента напряжения не имеет практическою значения.

В связи с усиленной аэрацией поверхности арматуры в месте про­хождения трещины этот участок ее может стать катодом по отношению к соседним, т. е. металл преимущественно будет растворяться вблизи трещины.

Очевидно, что решающее значение в развитии коррозии арматуры в зоне трещин имеет пара дифференциальной щелочности как но разности потенциалов, так и по способности действовать в разных условиях увлажнения и аэрации. Пара же дифференциальной аэрации может быть эффективной лишь в случае, если доступ кислорода резко ограничен к поверхности арматуры под бетоном вблизи трещины. Это возможно, когда плотный бетон насыщен водой, а трещина ею не заполнена, т. е. во время высыхания, если конструкция подвержена периодическому увлажнению.

Судя но результатам 10-летних испытаний моделей железобетонных балок [10.33], когда плотность распределения интенсивности коррозии арматуры оказалась не зависящей от наличия и ширины раскрытия тре­щин в бетоне прочностью 25 МПа при экспозиции в городской, промыш­ленной и морской атмосфере, в таких условиях не возникает ограниче­ния катодного процесса диффузией кислорода и, следовательно, малове­роятно образование пар дифференциальной аэрации.

W0 мкА/сн

В общем необходимо признать, что наши представления о деталях механизма коррозии арматуры в третинах бетона носят пока чисго ка­чественный характер. Соответственно очень приблизительно можно су­дить о контролирующих процессах. Несомненно значение омического кошролн, когда из-за недостатка влаги тормозится работа любых макро - н мнкропор Полому при эксплуатации в сухих условиях неї ччі ианий ограничивать ширину раскрытия трещин из опасения коррозии армату­ры. Очевидно также, что при постоянном и полном погружении конст­рукции в воду происходит практически полное катодное торможение коррозионного процесса вследствие значительного ограничения диффу­зии кислорода как в порах бетона, так и в трещинах, заполненных водой.

Исследования Г. П. Вербецкого [10.19] доказали безопасность раскры­тия трещин до 0,5 мм в таких условиях.

Возможности теоретического анализа и прогноза коррозии арматуры в трещинах при эксплуатации конструкций в воздушно-влажных средах и при периодическом или одностороннем увлажнении чрезвычайно огра­ничены. Поэтому в настоящее время такие прогнозы строятся на изуче­нии кинетики коррозионного процесса в целом.

Лабораторные исследования показали, что первоначально арматура в зоне трещин раскрытием более 0,1 мм корродирует бысгрее, чем незащи­щенная сталь, как на воздухе, так и при периодическом увлажнении (рис. 10.3). Большая первоначальная скоросгь коррозии стали в трещи­нах по сравнению с незащищенной кроме влияния макронар объясняет­ся тем, что у поверхности арматуры в зоне трещины бетона дольше сох­раняется влага, чем на открытой поверхности стали. Через 1—2 года кор­розия замедляется и тем больше, чем меньше раскрытие трещин.

В трещинах с малым раскрытием скорость коррозии арматуры стано­вится меньше скорости коррозии незащищенной стали. Это можно объяснить тем, что растущий в стесненных условиях слой ржавчины силь­но уплотняется и начинает существенно ограничивать как анодный, так и катодный процесс на поверхности арматуры в зоне трещин. Подобного не происходит при коррозии незащищенной стали, когда образуется рыхлая ржавчина.

В широких трещинах и при специфической агрессивности среды это затухание коррозии может носить временный характер, так как проч­ность бетона на растяжение в защитном слое может оказаться недостаточ­ной для воспрриятия растущего давления со стороны слоя ржавчины, произойдет раскалывание и отпадение защитного слоя бетона с после­дующим ускорением коррозии арматуры и распространением ее вдоль стержня. Практически такая опасность тем меньше, чем выше прочность бетона и толще его защитный слой у арматуры [10.15].

Кратковременные испытания не могут служить надежной основой для рекомендаций по допустимому раскрытию трещин и по другой причине. Из данных табл. 10.3 видно, что вероятность возникновения коррозии в трещинах малого раскрытия в короткие сроки может быть очень неболь­шой, однако она существенно возрастает с течением времени.

Что касается интенсивности (глубины) коррозионных поражений, то имеющиеся данные неоднозначны.

Из табл. 10.4 следует, что с увеличением раскрытия трещин от 0,05...0,1 до 0,2 мм средняя глубина поражения арматуры возрастает на 20—150%, а до 0,4—0,6 мм — на 50—300% в зависимости от условий среды.

Сопоставляя данные табл. 10.4 и 10.5, можно утверждать, что в сроки до двух лет преобладает слабое развитие коррозии в трещинах мини­мального раскрытия. Это связано с тем, что коррозия в таких трещинах начинается с запозданием, которое, как следует из табл. 10.5, может достигать в отдельных трещинах и определенных условиях одного и двух лет. С течением времени принципиально картина не меняется. В среднем наблюдается отставание развития коррозии арматуры в трещинах малого раскрытия.

В работе [10.33] установлен существенно важный факг малой зависи­мости средней глубины поражений от ширины раскрытия трещин после

Рис. 10.3. Кинетика коррозии арматуры (глу'З. аіа Язв, мкм) и зоне Ірсщни А - в атмосферных условиях Москвы; б - при периодическом увлажнении образ­цов; 1 - открытый стержень; 2, 3, 4, 5, 6 - ширина трещин (0,7; 0,4; 0,3; 0,2 и 0, J мм соответственно)

Таблица 10.3. Частота появления коррозии арматуры в трещинах разного раскрытия Ширина трещин, мм Число случаев возникновения коррозии, %, в условиях В лаборатории при У = 80% в течение 1 года В цехе при у = = 70—90% в течение 1 года В цехах* при 7 = 70-90% в течение 1 года J 2 лет

TOC \o "1-3" \h \z 0,05 0 30 8 50

0,1 45 40 27 75

0,2 70 90 100 100

0,3 90 - -

0,4 70 100

0,6 100 100

* Атмосфера загрязнена хлористым водородом (0,005—0,07 мг/л) и хлором (0,001-0,07 мг/л).

Таблица 10.4. Соотношение глубины поражения арматуры в трещинах наименьшего и наибольшего раскрытия Раскрытие трещин, мм Соотношение глубины поражения в течение 1 года в условиях В лаборатории при у = 80% Цеха при 7 = 70—90% Наибольшее J среднее Наибольшее ^среднее

0,05 0,1 І і і 1

0,4...0.6 1,9 1,7 2 1,9

Таблица 10.5. Глубина поражения арматуры в зоне трещин бетона

Ширина трещин, Мм

В цехе в сечение

0,05	0	80	0	70	0	0
0,1	60	80	120	120	70	15
0,2	80	120	160	180	100	40
0,3	100	-	-	-	120	20
0,4	100	100	-	-		45
0,6	90	180	-	-		40

При 7 = 80% В течение 1 года

1 года 2 лет

Москвы [Красно­ярска

* Атмосфера загрязнена хлористым водородом (0,005 —0,07 мг/л) и хлором (0,001-0,07 мг/л).

10 лет экспозиции образцов в атмосферных условиях города, промыш­ленного района и морского побережья. Разница имеется лишь в частоте случаев. Она, как и следовало ожидать, меньше в трещинах малого рас­крытия (рис. 10.4). После 10 лет экспозиции почти не увеличился про­цент трещин со средним значением глубины поражения < 0,01 мм по сравнению с таковым при четырехлетнем сроке. Причиной считается постепенное засорение трещин и торможение диффузии С02 в трещину. Встречная диффузия Са (ОН) 2 из глубины бетона останавливает продви­жение фронта карбонизации или даже частично восстанавливает щелоч­ность в карбонизированной зоне. Таким образом, допускается сущест­вование двух типов трещин, в которых карбонизация останавливается, не достигнув арматуры, и в которых глубина карбонизации всегда боль­ше толщины защитного слоя бетона.

С увеличением раскрытия трещин растет и частота случаев экстремаль­ных значений глубины поражения (рис. 10.5) арматуры периодического профиля диаметром 8 мм при защитном слое бетона толшиной 2,5...3,5 см в балках, расположенных снизу во всех местах экспозиции. Автор исследования [10.33] считает, что следует ограничивать лишь % трещин с интенсивной коррозией. При этом он учитывает 2 критерия: по первому коррозия не должна приводить к недопустимому снижению ме­ханических характеристик арматуры, по второму — вызывать образова­ния трещин в бетоне вдоль арматурных стержней.

Средняя глубина поражения, мкм, в условиях

В атмосфере в тече­ние 1 года

Цеха при 7: = 70...90%

Представляется недостаточно обоснованной принятая при этом крити­ческая средняя интенсивность коррозии 0,01 мм. По первому критерию зта величина не может быть однозначной: она будет существенно боль­шей для горячекатаной стержневой ненаирягаемой арматуры и тем боль­шей, чем толще стержень. По второму критерию также нельзя ожидать однозначности этой величины — имеется очень много опытных данных, свидетельствующих, что при значительно большей глубине поражения арматуры в зоне трещины признаков появления продольных трещин в бетоне не было.

Рис. 10.4. Зависимость коррозионного пора­жения арматуры глубиной более 0,01 мм H От ширины трещин Ь

А - средние значения И; б — % общего чис­ла трещин Pch > 0,01 мм; в - ширина тре­щин, мм (цифры у кривых - толщина защитного слоя бетона, см)

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИСПЫТАНИЙ, годы

W

Рис. 10.6. Развитие коррозии армату­ры в зоне трещин бетона при перио­дическом увлажнении пресной водой. Ветои без добавок

В целом пока мы не располагаем достаточным количеством убеди­тельных данных, чтобы пересмотреть обоснованный в работе [10.19] подход к допустимому раскрытию трещин, который базируется на зату­хающем характере коррозии арматуры при ограниченном раскрытии тре­щин, учитывает особенности коррозионного поведения разных видов арматуры и характер агрессивности среды.

Г П. Вербецким [10.4] выполнены многолетние (более Шлет) иссле­дования закономерностей коррозии арматуры при периодическом увлажнении с частотой 100 циклов в год образцов с трещинами разной ширины раскрытия из бетонов различной проницаемости (В/Ц = 0,5 и 0,75), включая бетоны с добавками ингибитора коррозии стали нитрит - нитрата кальция (ННК).

На рис. 10.6 показано развитие коррозии арматуры в трещинах в ука­занном режиме увлажнения неагрессивной водопроводной водой. Каж­дая точка — среднеарифметическое значение из 4...8 экспериментальных данных. Как видно, при раскрытии трещин менее 0,2 мм коррозия после 2 лет перестает развиваться при максимальной глубине поражения 0,2 мм. При раскрытии трещин более 1 мм коррозия после 9 лет ирч глубине 1 мм продолжает развиваться со скоростью, практически равнг а скорости коррозии необетонированных стержней.

Зависимости (обобщенные) глубины поражения стержней от ширины трещин приведены на рис. 10.7. Из этих кривых следует, что только при раскрытии трещин свыше 1 мм прекращается возрастание интенсивности поражения с шириной трещины.

Г. П. Вербецким из этих и других экспериментов сделаны следующие выводы:

1. Коррозия арматуры возникает во всех трешинах раскрытием более 0,05 мм после некоторой продолжительности испытаний с вероятностью возрастающей с увеличением раскрытия.

2. Существует некоторое зависящее от агрессивности воды и режима ее воздействия пороговое раскрытие трещин, сверх которого коррозия арматуры не затухает и развивается, как коррозия незащищенной стали. Такое раскрытие, с учетом коэффициента запаса, может рассматриваться как один из критериев опасности трещины.

3. Вид цемента практически не влияет на интенсивность коррозии арматуры в трещине. Способность бетона защищать арматуру в трещине возрастает со снижением В/Ц.

4. Коррозия арматуры в трещинах в воздушной среде с относительной влажностью, близкой к точке росы, практически та же, что при периоди­ческом увлажнении неагрессивной водой с частотой 100 циклов в п! д.

РАСКРЫТИЕ ТРЕШИН 8 БЕТОНЕ. ММ

Рнс. 10.7. Зависимость глубины пора­жения стержней арматуры от шири­ны раскрытии трещин. Цифры у кри­вых — годы

4 8 12 W

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИСПЫТАНИЙ. ГОДЫ

Рис. 10.8. Развитие коррозии армату­ры в зоне трещин бетона н атмосфе­ре г. Тбилиси

5. При постоянном погружении в непроточную неагрессивную воду за 13 лет коррозии арматуры не обнаружено в трещинах любого раскрытия, что связано, очевидно, с сохранением в глубине трещины повышенного значения рН. В проточной воде интенсивность коррозии выражалась глу­биной 0,2...0,3 мм за 13 лет, т. е. значительно ниже, чем при периодичес­ком увлажнении.

6. В наиболее опасном режиме периодического увлажнения 3%-м раствором хлористого натрия язвенная коррозия в трещингх раскрыти­ем 0,15...0,2 мм за 1,5—2 года достигала глубины 1,2...1,5 мм. В ірещи - нах раскрьпием 0,3 мм за 7 лет язвы достигали глубины 2...3 мм.

Результаты опытов на образцах из бетона с добавкой 0,4 и 2% ННК, хранившихся в атмосферных условиях г. Тбилиси (статистически обра­ботаны данные но 555 трещинам раскрытием 0,05 ... 2 мм), позволили получить уравнение регрессии, по которому построены графические зависимости (рис. 10.8). Из них следует, что коррозия затухает во всех случаях при раскрытии трещин до 1 мм практически полностью предель­но за 13,1 лет (вычисленное значение) .

Серия экспериментов с периодическим увлажнением образцов водой, содержащей ионы хлорида, сульфата и бикарбоната (всего 527 экспери­ментальных точек), позволила получить уравнение регрессии и разрабо­тать методику расчета допустимого раскрытия трещин.'Методика основа­на на вычислении критической ширины, которая затем умножается на ряд коэффициентов:

Кі = 0,5 (отражает разброс реальных значений ширины раскрытия при расчете с 95%-й обеспеченностью) ;

Кг = 0,5 — коэффициент запаса для сооружений I класса капиталь­ности;

К і = 0,5 -0,5 =0,25.

Для сооружений II и III классов величину /Г, рекомендуется умножить на коэффициенты соответственно 1,3 и 1,6.

Из уравнения регрессии можно вычислить максимальную глубину коррозионных язв на арматуре и оценить потерю прочности либо допус­
каемое раскрытие трещины исходя из допустимой глубины поражении арматуры. Г. П. Вербецкий считает полученную регрессию приемлемой также для условий зоны капиллярного подсоса и воздушно-впажной среды.

В. И. Новгородским [10.14] были рассмотрены условия обеспечения сохранности арматуры при кратковременном раскрытии под действием полной нагрузки трещин в бетоне, которые должны закрываться после снижения нагрузки до уровня длительной (2-я категория трещиностой - кости). Такие конструкции обычно армируются высокопрочными ста­лями, склонными нередко к хрупкому коррозионному разрушению. Поэтому условием кратковременного раскрытия трещин для таких кон­струкций является сохранеіше пассивного состояния арматуры, т. е. для газовой среды - ограничение ширины и длительности раскрытия трещин с учетом скорости нейтрализации стенок трещин.

Было предложено [10.3] разделить кислые газы при их действии на бетон на три группы:

I — образующие в бетоне малорастворимые соли кальция (углекис­лый газ, фтористый водород, фтористый кремний, фтористый ангидрид и др.);

II — образующие слаборастворимые юли (сернистый и серный ангид­рид, сероводород);

III — образующие хорошо растворимые гигроскопичные соли: А — активаторы коррозии стали (хлористый водород, хлор, диоксид хлора, пары брома, иода) и Б — не вызывающие коррозии стали в щелочной среде бетона (оксиды. азота, пары азотной кислоты и др.).

Очевидно, для газов I, II и III Б групп инкубационный период корро­зии арматуры в трещине определяется продолжительностью нейтрализа­ции стенок трещины на всю толщину защитного слоя. Для газов группы III А необходимо учитывать, что диффузия активирующих ионов в глубь бетона распространяется быстрее, чем движется фронт нейтрализации.

Исходя из того, что суммарная продолжительность кратковременного раскрытия трещин не должна превышать продолжительности нейтрализа­ции стенок трещины, получено уравнение:

= 0'бкп

Ткр Ги З г.2 С'

С0 °Т £>вкф

Где т0 - реакционная емкость бетона в относительных единицах; х — толщина за­щитного слоя бетона, см; Fig — эффективный коэффициент диффузии кислого газа в бетоне, см2/с; FiB - коэффициент диффузии газа в воздухе, см2/с; аТ - ширина раскрытия трещин, см; с0 - концентрация кислого газа в воздухе в относительных единицах; Л"и коэффициент извилистости стенок трещины; Л'ф — коэффициент формы сечения.

Если известно 7Кр, то, увеличив вдвое толщину защитного слоя, можно допустить 4-кратное увеличение кратковременного раскрытия трещины. Не повышая толщину защитного слоя, можно увеличить рас­крытие трещины, применив более проницаемый бетон. Однако это вы­зовет ускорение нейтрализации бетона между трещинами.

Зависимость глубины карбонизации бетона и стенок трещин от диф­фузионной проницаемости бетона для С02 иллюстрируют кривые на рис. 10.9.

Рис. 10.10. Величина допустимого кратко - нременного раскрытии трещин н конструк­циях нторой категории трсщиностойкости н зависимости от суммарной продолжитель­ности раскрытия ^

3000

Продолжительность кратковременного раскрытия трещин сут

Е 2

Рис. 10.9. Зависимость глубины карбониза­ции от диффузионной проницаемости бе - гона

Ширина раскрытии 0,05 J
Трещин. см
	0,02.
	^^1,01
^карбонизация Л
— стенок трешин-ГГ	Глубина
5=--- __ карбонизации
V Ни і і і і 111іт	Бетона

104 10 W Коэффициент диффузии углекислого газа в бетоне. см2/с

Таблица 10. 6. Кратковременное раскрытие трещин

Категория требований к трещиностойкосги конструкции и (допустимое раскрытие, мм, трещин) при О'к

Сумма лет раскрытия трещин за 50 лет служ­бы конструкции

0,1

10

Ч0"4 см2/с 1 0,2 0,04 2 (0,3)[13] 2 (0,2) 2 (0,1) 2 (0,15) 2 (0,1) 2 (0,05) 2 (0,15) 2 (0,1) 2 (0,05) 2 (0,1) 2 (0,05) 1 (0) 2 (0,1) 2 (0,05) 1 (0) 2 (0,05) 1 (0) 1 (0)

На рис. 10.10 изображены расчетные кривые зависимости допустимой ширины кратковременного раскрытия трещин от его продолжительности для толщины защитного слоя бетона 2,5 см при его реакционной емкос­ти т = 50, концентрации углекислого газа с0 = 0,0003 и коэффициенте диффузии его в воздухе £>в = 0,14 см2 /с.

В. И. Новгородский предлагает ограничивать кратковременное рас­крытие трещин в зависимости от толщины защитного слоя, проницаемос­ти бетона и длительности кратковременной нагрузки (табл. 10.6).

В выполненной с нашим участием в работе С. Г. Васильева были полу­чены результаты, показывающие, что уплотняющая пропитка бетона некоторыми термопластическими продуктами - отходами нефтехими­ческих производств, снижая проницаемость бетона для хлоридов, реэко замедляет коррозию арматуры в трещинах, образующихся и растянутой зоне изгибаемых образцов (см. рис. 10.10).