Поговорим о выборе и применении антикоррозионных материалов для бетона

Thread Content

Поговорим о выборе и применении антикоррозионных материалов для бетона. По мере того как условия использования бетона становятся всё более разнообразными, а уровень промышленного загрязнения растёт, воздействие окружающей среды на бетонные конструкции становится всё более значительным. Как правило, коррозионное разрушение бетонных конструкций включает в себя коррозионное разрушение самого бетона и коррозионное разрушение арматуры, находящейся внутри него. Поскольку коррозия бетона и арматуры, находящейся внутри него, способствует друг другу, для увеличения срока службы бетонных конструкций необходимо одновременно заботиться о защите как бетона, так и арматуры. При этом выбор и применение материалов, предотвращающих коррозию, играют чрезвычайно важную роль и требуют особого внимания. 1. Защита бетона от коррозии. В бетоне имеется множество пузырьков воздуха и капилляров, что способствует проникновению химических веществ. Чтобы повысить его долговечность, можно сосредоточиться на улучшении степени плотности самого бетона и на изоляции от внешних воздействий. С одной стороны, необходимо выбирать качественные материалы, определять соответствующие пропорции, повышать уровень строительства, увеличивать толщину бетона, а также добавлять в него добавки, такие как снижающие водность вещества, вещества, способствующие образованию пузырьков воздуха, и водонепроницаемые средства, чтобы улучшить водонепроницаемость бетона. В настоящее время появились новые виды бетона, которые получаются путем замены цемента большим количеством высокоэффективных добавок или же традиционного цемента на высокоэффективные гидротвердеющие материалы (пластифицированный цемент, цемент с низкой потребностью в воде). Бетон, полученный таким образом, обладает высокой прочностью, низким уровнем сжатия и высокой стойкостью к химическому воздействию. Бетон с стальными волокнами: добавление стальных волокон в бетон позволяет значительно повысить его прочность на изгиб, прочность на растяжение и усталостную прочность, что придает бетону, являющемуся крошащимся материалом, хорошие пластические свойства. Если диаметр стальных волокон составляет 0,175 мм, а их длина — 6 мм, при содержании стальных волокон в бетоне (по объему) 6%, прочность бетона на сжатие может увеличиться на 37,5%. Бетон с увеличенным сроком службы: при давлении воды 0,5 по сравнению с обычным бетоном, при добавлении производных дигликольных эфиров, степень сухого сжатия такого бетона составляет 50–60% от значения для обычного бетона. Скорость карбонизации может быть снижена примерно в 3 раза по сравнению с обычным бетоном; проникновение хлорид-ионов снижается в 4 раза. Это позволяет эффективно контролировать проникновение соляной и азотной кислот в бетон, тем самым замедляя процессы коррозии арматуры. Таким образом, процессы карбонизации бетона и коррозии арматуры замедляются более чем в 10 раз. В настоящее время в Японии уже создан бетон, срок службы которого может достигать 500 лет и более. С другой стороны, экономичным и простым в применении способом является изоляция бетона от окружающих его коррозионных сред путем нанесения на поверхность бетонных конструкций защитного слоя. Его основная цель — повысить способность бетона противостоять проникновению углекислого газа, улучшить его стойкость к проникновению хлоридов, а также повысить водоотталкивающие свойства поверхности бетона. Вариантов выбора покрытий для закрытия поверхности довольно много, и большинство из них соответствуют требованиям. Покрытия для поверхности бетона отличаются от защитных покрытий для обычной стали; особенно различаются требования к основному слою покрытия. В настоящее время наиболее часто используемыми покрытиями являются эпоксидные покрытия. Некоторые жидкие эпоксидные смолы имеют достаточно низкую молекулярную массу и способность к смачиванию бетона, что позволяет им проникать вглубь поверхности. При использовании растворителей, способствующих хорошему смачиванию поверхности бетона, эпоксидная смола вступает в реакцию после проникновения в поверхность, что увеличивает прочность этой области. В настоящее время эпоксидные краски широко используются для покрытия поверхностей бетона благодаря своей стойкости к щелочам, совместимости с бетоном и высокой адгезии к нему. При использовании разбавляющего грунтовочного слоя можно дополнительно повысить проникновение краски в поверхность бетона и усилить её адгезию к нему. Виниловые краски. Эти краски устойчивы как к кислотам, так и к щелочам; к тому же они обладают отличной упругостью и прочностью. Это отличные краски для бетона. Из-за высокого молекулярного веса и высокой вязкости виниловых красок при их нанесении необходимо сначала нанести разбавляющий грунтовочный слой. Нанесение винилового разбавителя-основы позволяет краске лучше проникать в поверхность основания. Хотя это и не дает такого уровня проникновения, как у жидкой эпоксидной смолы, тем не менее это способствует **улучшению адгезии виниловой краски к поверхности**. Благодаря быстрой скорости высыхания, последующее нанесение краски можно выполнить в течение нескольких минут. Асфальтные краски бывают двух видов: краски на основе угольного асфальта обладают лучшей водостойкостью и химической стойкостью, в то время как краски на основе нефтяного асфальта имеют лучшую устойчивость к погодным воздействиям и свету. Оба вида широко используются для покрытия бетона. Обычно в качестве основного слоя используется асфальтная краска с низкой вязкостью, а затем — асфальтная краска с высокой вязкостью в качестве верхнего слоя для предотвращения проникновения воды. Краска на основе коксового асфальта с толстым слоем имеет отличные свойства для защиты бетона от химического воздействия и поглощения влаги, а также способствует снижению сопротивления потока в бетонных трубах. Краска на основе хлорированного каучука обладает стойкостью к воде и химическим веществам, а также необходимой адгезией и устойчивостью к износу, характерными для красок для бетона. Поскольку это краска на основе растворителей, скорость высыхания у неё относительно высока. При высокой влажности покрытие остается неповрежденным. Поскольку хлорированный каучук неустойчив к растительным и животным маслам, его нельзя использовать в качестве краски для канализационных труб или их изоляции. В последние годы, благодаря развитию технологий покрытий, было создано множество новых видов бетонных защитных покрытий. Например, модифицированные силиконовые краски: при воздействии щелочей алкоксигруппы в них реагируют с водой в бетоне, образуя силанолгруппы. Затем происходит дегидратация и конденсация, в результате чего на поверхности бетона формируется неполярный гидрофобный слой, обеспечивающий хорошую защиту от коррозии и воды. Краска с стеклянными чешуйками и резиной с высокой стойкостью к коррозии ； Порошковые краски с хорошими экологическими характеристиками и т. д. 2. Выбор и применение материалов для защиты арматуры от коррозии. Для борьбы с коррозией арматуры, помимо изменения её материала — например, использования арматуры, устойчивой к коррозии, или нержавеющей арматуры, — можно также применять следующие меры: ингибиторы коррозии для арматуры. Ингибиторы коррозии — это химические вещества, которые добавляются в бетон с целью предотвращения или замедления коррозии арматуры. Они могут использоваться как в виде веществ, прямо добавляемых в бетон, так и в виде средств, наносимых на поверхность бетона; при этом они проникают в бетон и действуют на поверхности арматуры. В зависимости от механизма действия ингибиторы коррозии делятся на анодные, катодные и смешанные. Анодный тип предполагает формирование пассивирующей пленки на поверхности стали; часто используются нитриты ； Катодные ингибиторы ржавчины препятствуют или замедляют катодные процессы путем адсорбции или образования пленки ； Смешанные ингибиторы ржавчины — это класс веществ, которые одновременно подавляют анодные и катодные реакции. Добавление антикоррозионного средства для арматуры замедляет момент начала ржавчины на арматуре, а также снижает скорость её развития. В настоящее время антикоррозионные средства для арматуры серии RI производства нашей страны успешно используются более чем в сотне проектов. Арматура с покрытием и арматура с защитным слоем. Арматура с покрытием — это в основном арматура, покрытая цинком; благодаря тому, что потенциал цинка ниже, чем у железа, обеспечивается катодная защита арматуры. Арматура с покрытием — это арматура, на поверхность которой наносится покрытие для разделения её от коррозионных веществ. В США, Японии, Канаде и других странах нанесение на поверхность арматуры эпоксидной порошковой краски стало стандартной практикой. Однако с целью снижения производственных затрат в нашей стране чаще используется метод нанесения эпоксидной краски с высоким содержанием твердых веществ прямо на стройплощадке. Методы испытаний и критерии оценки коррозии арматуры в бетоне могут соответствовать стандарту GBJ82 «Методы испытаний долгосрочных характеристик и долговечности обычного бетона», однако для отбора защитных покрытий для арматуры в настоящее время в стране отсутствуют подходящие методы и стандарты. Технология катодной защиты. Катодная защита – это электрохимический метод, снижающий скорость коррозии арматуры. Применение катодной защиты к бетонным конструкциям в воде или во влажной почве довольно просто ； В атмосфере бетон обладает высоким электрическим сопротивлением, поэтому материалы анода и способы его укладки становятся ключевыми проблемами. В настоящее время разработаны следующие успешно применяемые вспомогательные аноды: электропроводящий бетон, канальные аноды, кабельные аноды, электропроводящие покрытия, аноды с распределенной сеткой и т. д. Предпосылкой для применения катодной защиты к конструкциям является то, что все арматурные стержни в бетоне должны быть электрически соединены между собой; в противном случае может возникнуть коррозия под действием паразитных токов. Для катодной защиты необходимо строго контролировать диапазон потенциала защиты, чтобы предотвратить выделение водорода, приводящее к снижению силы сцепления и возникновению водородной коррозии. Для эффективного решения проблемы коррозии бетонных конструкций необходимо комплексно применять различные средства защиты, а также постоянно совершенствовать использование новых материалов и технологий, а также контролировать процесс строительства, чтобы обеспечить желаемую долговечность бетонных конструкций.