Коррозионная активность грунта к бетону
Определение коррозионной активности грунта к бетону проводится следующим образом: измельчаем в ступке грунт, взятый на анализ, просеиваем через сито 1мм, взвешиваем навеску 50г и добавляем 250г дистиллированной воды, взбалтываем в течение 5мин и фильтруем через фильтр «красная лента».
1. Определение CL. К 25мл фильтрата добавляем 3 – 5 капель 1%-го хромовокислого калия, титруем 0,1N раствором азотнокислого серебра до перехода окраски в бурый цвет:
CL'= a·0,1·200·35,46 (мг/кг),
где а – количество, ушедшее на титрование, мл; 0,1 – нормальность AgNO3.
2. Определение SO 4. Берем 100мл фильтрата, выпариванием до объема ≈70мл, приливаем 10 – 15мл 10%-го раствора хлористого бария, добавляем 2-3 капли соляной кислоты и 5 капель метилоранжа. Раствор оставляем на горячей плитке примерно на три часа, охлаждаем и профильтровываем через фильтр «синяя лента». Промываем фильтр, доливая в него дистиллированной воды примерно 100 – 150мл до отрицательной реакции на CL. Фильтр с осадком помещаем в тигель и пропариваем в печи муфельной при 8000С. Затем взвешиваем на аналитических весах тигель с осадком и рассчитываем по формуле
CL= a·0,4113·5·104 (мг/л),
где а – масса осадка, прокаленного, минус масса фильтра.
По СНиП 2.03.11 – 85 Защита строительных конструкций от коррозии.- Мн.: Минстройархитектуры, 2001. – 68с. Находим показатель агрессивности.
Тема 6: Диагностика железобетонных конструкций. Основные показатели качества железобетона и бетона.
|
|
|
Основной задачей диагностики железобетонных конструкций является определение тех показателей их качество, от которых зависит надежность работы конструкций.
6.1. Основные показатели качества железобетона и бетона
Основные показатели качества железобетона и бетона – это прочность, жесткость и трещиностойкость.
Прочность, жесткость и трещиностойкость ЖБК определяются:
- прочностью и деформативными свойствами бетона;
- геометрическими размерами и формой сечения конструкций;
- прочностью и деформативными свойствами арматуры;
- площадью сечения и положением арматуры;
- сцеплением арматуры и бетоном;
- условиями опирания конструкций;
- наличием дефектов и повреждений.
Наиболее сложной задачей является оценка трещиностойкости и жесткости конструкции, имеющих дефекты и повреждения, при различных нагрузках, в том числе и динамических.
При обследовании бетонных и железобетонных конструкций необходимо руководствоваться темой 3 дисциплины «Проектирование ремонта зданий».
Оценить прочность бетона в эксплуатируемых конструкциях можно разрушающими и неразрушающими методами. При использовании разрушающегометода из конструкции вырубаются образцы для последующих испытаний на прессе. Считается, что этот метод является наиболее достоверным. Однако существуют сомнения в правильности такого суждения:
|
|
|
- механическое воздействие при вырубке образцов на его поверхности вызывает деструкцию образца, что искажает результаты оценки прочности бетона;
- место для вырубки образца часто не соответствует наиболее нагруженной части конструкции;
- количество вырубленных образцов всегда существенно ограничено, что также уменьшает достоверность полученных результатов.
Поэтому для оценки прочности бетона в эксплуатируемых конструкциях предпочтительными являются неразрушающие методы.
Результаты определения прочности бетона всегда имеют неопределенность, которая выражается, например, в виде коэффициентов вариации. Поэтому в интересах любого исследователя- найти способ уменьшения степени неопределенности получаемого при измерении результата. С этой целью используются следующие приемы:
- увеличение количества измерений;
- минимизация дисперсии ошибки прибора (как правило, это выражается в уточнении тарировочной кривой или применении более точного прибора, а также способа измерения);
|
|
|
- применение двух или более способов измерения одной и той же величины.
Одним из наиболее характерных дефектов бетонных и железобетонных конструкций являются трещины. В соответствии с требованиями СНБ 5.09.01-02 предельно допустимая ширина раскрытия трещин в условиях агрессивной среды колеблется от асчс ≤ 0,1мм до асчс ≤ 0,4мм. Для первой категории трещиностойкости образование трещин не допускается. Следует различать трещины, появление которых вызвано напряжениями, появившимися в ж. б. к. в процессе изготовления, транспортировки и монтажа и трещины, обусловленные эксплуатационными нагрузками и воздействием окружающей среды.
К трещинам, появившемся в доэксплуатационный, относятся: усадочные технологического происхождения, возникшие в сборных ж. б. э. в процессе изготовления, доля которых в общем количестве дефектов в сборных ж. б. к. достигает 60%; в сборных ж. б. э. силового происхождения, вызванные неправильным складированием, транспортировкой и монтажом, при которых конструкции подверглись силовым воздействиям от собственного веса по схемам, не предусмотренным краном.
|
|
|
Трещины, появившиеся в эксплуатационный период, делится: на возникшие в результате температурных деформаций из-за нарушений требований устройства температурных швов или неправильности расчета статически неопределимой системы на температурные воздействия; вызванные неравномерностью осадок грунтового основания; обусловленные силовыми воздействиями.
Трещины силового характера необходимо анализировать с точки зрения НДС Ж. Б. К. Так в изгибаемых элементах, работающих по балочной схеме, возникают трещины вследствие появления растягивающих напряжений в зоне действия максимальных изгибающих моментов и трещины, вызванные главными растягивающими напряжениями в зоне действия существенных перерезывающих
сил и изгибающих моментов (рис. 6.1)
Ширину раскрытия трещин замеряют в местах максимального раскрытия и на уровне растянутой арматуры. Протяженность трещин измеряют с помощью миллиметровой линейки. Замер производят с помощью МПБ – 2 или стального щупа с 8ю или 16и лепестками.
Рисунок 6.1. Характерные трещины в изгибаемых Ж.Б.Э., работающих по балочной схеме: 1 – нормальные трещины в зоне максимального изгибающего момента; 2 – наклонные трещины в зоне максимальной поперечной силы; 3 – трещины и раздробление бетона в сжатой зоне элемента.
Наблюдение за развитием трещин во времени ведут с помощью маяков. Маяки устанавливают в местах наибольшего раскрытия трещин и всех концах. Маяки бывают гипсовые, стеклянные или металлические. Данные о маяках с их маркировкой и временем установки заносят в специальный журнал.
Глубину трещин можно определить с помощью игл и тонких проволочных прутков, ультразвуковым импульсным методом.
, … (6.1)
где V – скорость ультразвука в ненарушенном бетоне;
t и t1 – время распространения ультразвукового сигнала на базе Х см собственно на участке без трещин и с трещиной.
Для случаев, когда измерение ширины раскрытия силовых трещин на уровне арматуры изгибаемых элементов d scre затруднительно, допускается вычислять ее по формуле
где 
αmaxcre – ширина трещины на поверхности в месте максимального раскрытия;
h – высота элемента;
с – толщина защитного слоя бетона.
Дефекты в виде трещин и отслоения бетона вдоль арматуры Ж.Б.Э. могут быть вызваны и коррозионным разрушением арматуры. Необходимо обращать внимание на трещины, обнаруженные на опорных участках у торцов Ж.Б.К. Трещины у торцов предварительно напряженных элементов, ориентированные вдоль арматуры, указывают на нарушение анкеровки арматуры (рис.6.2).
Рисунок 6.2. Трещины в опорной части предварительно напряженного элемента:
1 – при нарушении анкеровки напряженной арматуры;
2 – при недостаточности косвенного армирования сечения на действие усилия обжатия.
В процессе предварительного обследования часто возникает необходимость оценки ориентировочной прочности бетона (см.таб. 4.2) и арматурной стали. Для предварительной оценки прочности арматуры по ее внешнему виду можно воспользоваться таблицей 6.1, в которой приведены наименьшие значения пределов текучести арматурных сталей. В конструкциях, возведенных в период до 1938г., могла применяться арматура гладкого профиля Ст.1; Ст2; и Ст.0, для которых предел текучести устанавливался как среднее арифметическое значение по результатам испытаний трех – пяти образцов. При этом расчет прочности железобетонных конструкций производится по методу допускаемых напряжений.
Таблица 6.1 Предел прочности арматурных сталей, определяемый по внешнему виду (максимальная величина для ориентировочной оценки несущей способности конструкций)
| Внешний вид арматуры | Предел прочности стали, МПа | Предел текучести стали по браковочному минимуму, МПа |
| Гладкая в зданиях постройки: до 1938 г. после 1938 г. | ||
| Периодического профиля с рёбрами: Винтового направления образующими «ёлочку» | ||
| Жёсткая из прокатных профилей |
ТЕМА 7 Коррозия бетонных, железобетонных и каменных конструкций,
Методы их защиты. Сущность коррозии бетонных, железобетонных
и каменных конструкций.
7.1 Общие положения.
Основные конструкции зданий и сооружений выполняются из бетона, железобетона или кирпича. Поэтому защита этих конструкций от коррозии и разрушения с целью увеличения их долговечности и поддержания требуемых эксплуатационных качеств имеет важное практическое значение.
По своей структуре искусственные и естественные каменные материалы сходны с бетоном: в основе их лежит вяжущее и заполнитель. Процессы их разрушения и методы защиты экологичны и поэтому могут рассматриваться совместно, чаще применительно к бетону.
Каменные материалы по своей структуре и стойкости к агрессивным средам отличаются от металлов прежде всего высокой пористостью:
бетоны - 10…15%; известняки – 15…30%; керамические изделия – 5…35%. Эта их особенность способствует фильтрации воды, подсосу и конденсации влаги, проникновению агрессивных растворов в конструкцию. Если при этом учесть и другую их особенность – сложный состав, а иногда и конгломератность, то станет ясно, что обеспечение стойкости и долговечности каменных конструкций представляет специфическую и сложную задачу. Чем выше пористость материала и более разнороден его состав, тем ниже его стойкость в агрессивной среде. Именно поэтому такие пористые материалы, как ракушечные, шлакобетон и другие, не применяются в агрессивной среде, и защита бетонных конструкций от коррозии строится на повышении их плотности и водонепроницаемости, с также на изоляции от агрессивной среды.
7.2 Сущность коррозии бетонных, железобетонных и каменных конструкций.
Существует ошибочное мнение, будто прочность бетона в конструкциях всегда повышается благодаря гидротации зёрен цемента. В действительности часто среда, в которой эксплуатируются конструкции, в той или иной степени агрессивно и в сочетании с другими факторами разрушающе действует на бетонные и железобетонные конструкции. Поэтому наростание прочности бетона за счёт гидротации цемента не всегда компенсирует разрушающее действие агрессивной среды (рис. 7.1)
Рисунок 7.1. Изменение прочности бетона в различных средах
1 – фактическое; 2 – теоретическое
Только неагрессивная и непроточная вода при влажности бетона 70 – 90% и температуре 10 – 30 0С способствует дальнейшему упрочнению бетона при гидратации цемента.
Разрушение бетонных конструкций происходит вследствие физико – химических процессов (см. таб.7.1).
Таблица 7.1
| Виды разрушения бетонных и железобетонных конструкций |
| Физико – химическое разрушение - коррозия |
| Физико – механическое разрушение | |||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||
| Выщелачивание цемента
Коррозия I вида | Химические реакции замещения
Коррозия II вида | Кристалли- зация суль- фатов
Коррозия III вида | Переоди- ческое заморажива ние и отта- ивание |
вие производст венных масел и эмульсий | Механичес кие внешние воздействия | ||||||||||||||||
| Коррозия арматуры Коррозия IV вида | Воздействие высоких температур |
Физико-химические процессы, при которых разрушаются бетон и железобетон в условиях агрессивной среды, представляют собой коррозию. В бетонных конструкциях в зависимости от ведущих признаков разрушения коррозия подразделяется на три вида:
I вид – выщелачивание извести из цемента;
II вид – кислотное разрушение;
III вид – сульфатная коррозия, или кристаллизационное разрушение.
В железобетонных конструкциях коррозия может протекать как в бетоне, так и в арматуре – IV вид.
Таким образом, для бетона различают три вида коррозии, а для железобетона – четыре.
Физико-механические разрушения бетонных конструкций происходит также вследствие замораживания и оттаивания в них влаги, расклинивающего действия пролитых на бетон масел и смазок, кристаллизация солей при увлажнении конструкции минерализованными водами и последующего испарения влаги со свободной поверхности конструкций, а также при механических внешних воздействиях.
Факторы, влияющие на коррозию бетонных и железобетонных конструкций, делится на две группы.
1)- факторы, связанные со свойствами внешней среды;
2)- факторы, связанные со свойствами материалов и конструкций.
Коррозия I вида вызывается фильтрацией сквозь толщу бетона мягкой воды, вымывающей его составные части, в частности гидрат окиси кальция СА(ОН)2 – гашеную известь. Этот процесс называется выщелачиванием извести и весьма опасен для бетона, поскольку известь является составляющей почти всех цементов. Так, по химсоставу портландцемент содержит 64-68% извести, 21-24% кремнезема, 4-7% глинозема, по 1-3% окиси железа, магния.
По мере выщелачивания гашеной извести (Са(ОН)2 ) и снижения количества окиси кальция (САО- негашеной извести) в растворе соприкасающимся с цементным …………. , происходит разрушение других гидратов – гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроферритов (рис. 7.2), так как стабильное их существование возможно лишь в растворах гидрата окиси кальция определенной концентрации.
Рисунок 7.2 Схема развития коррозии I вида
Внешним признакам коррозии I вида служат белый налет на поверхности конструкций в месте выхода воды, что и послужило основанием назвать данный вид коррозии «белой смертью» бетона. Налет – это результат выпадения в осадок растворенных в бетоне солей, в частности гидрата окиси кальция и карбоната кальция. При этом гидрат окиси кальция под влиянием углекислого газа воздуха превращается в карбонат кальция:
СА(ОН)2 + СО2 = САСО3 + Н2О,… (7.1)
являющийся стойким соединением, благодаря чему налет предохраняется от разрушения при последующем увлажнении.
Если приток воды очень мал и она испаряется на поверхности бетона, то гидрат окиси кальция остается в толще бетона, уплотняет его и
прекращает фильтрацию; этот процесс называется самозалечиванием бетона.
Коррозия II вида, или химическое разрушение (рис. 7.3), развивается в бетоне при действии на него кислот, солей и щелочей, вступающих в обменные реакции с составными частями цементного камня, в результате чего образуются хорошо растворимые соли. Примером коррозии II вида является коррозия бетона по действиям кислот.
Рис. 7.3 Схема развития коррозии II вида.
Сущность процессов протекающих при коррозии II вида, состоит в следующем. Основным окислом цементного калия является окись кальция. В результате взаимодействия кислоты (серной, соляной, азотной) с гидратом окиси кальция бетон разрушается:
СА(ОН)2 + Н2SО4 (или 2НCI; или НNO3)= САSO4(или САCI2; или СА(NO3)2 + Н2О) (7.2)
Развитие коррозии II вида в толще бетона характеризуется тремя основными зонами (рис. 7.3)
Первая зона – разрушение – характеризуется тем, что агрессивная вода, взаимодействуя с карбонатом, насыщается бикарбонатом СА(НСО3)2 и разрушает цементный камень. Бикарбонат уносится водой, а в конструкции остаются не обладающие вяжущими свойствами окислы железа. По мере развития коррозии эта зона смещается в толщу конструкции и может захватить ее всю.
Вторая зона – уплотнения – характеризуется тем, что вода, насыщенная бикарбонатом кальция и свободным СО2, встречает гидрат окиси кальция; в результате их взаимодействия в осадок выпадает малорастворимый карбонат кальция. Происходит заполнение пор, и бетон уплотняется. В практике встречаются случаи такого «самозалечивания»
Третья зона – выщелачивание извести – характеризуется тем, что вода, лишенная углекислоты, т. е. ставшая неагрессивной, вымывает легкорастворимые частицы бетона.
Конструкция подвергается наибольшему разрушению агрессивной водой, если в них образуется только первая зона.
Размер и характер разрушения конструкции агрессивной водой оцениваются химическим анализом фильтрата. Если в воде, содержащий СО2, после прохождения через бетон обнаруживается гидрат окиси кальция, то считается, что происходит уплотнение бетона и фильтрация будет прекращаться. Если в результате обнаруживается углекислый газ СО2 и бикарбонат Са(НСО3)2, то это означает, что происходит разрушение бетона и фильтрация будет возрастать.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1073; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!