Экспертное исследование железобетонных конструкций. Коррозия стального армирования

Железобетонные конструкции играют важную роль в инфраструктуре страны. Они используются для строительства домов, мостов, дорог, аэропортов и других объектов. Однако, со временем бетон может подвергаться различным воздействиям, что может приводить к его постепенному разрушению. Актуальность работы обусловлена массовостью применения железобетона в современном строительстве и важностью обеспечения безопасности строительных конструкций. Экспертиза позволяет своевременно выявить процесс разрушения и принять меры по предотвращению аварийных ситуаций и сохранению надежности зданий и сооружений.

Экспертиза железобетонных конструкций – это комплекс мероприятий, направленных на проверку геометрических, механических и технологических параметров конструкций из железобетона. Это позволяет определить текущее состояние конструкций, выявить причины их дефектов и предложить меры по их устранению. Экспертиза может проводиться в рамках текущего технического обслуживания, при подготовке ремонтных работ, при приёмке и контроле монолитных работ, либо при возникновении судебного спора. Чаще всего экспертиза железобетонных конструкций проводится в следующих случаях:

• При подготовке капитального ремонта зданий и сооружений;
• При приёмке и контроле качества монолитных работ;
• При подозрении на наличие дефектов;
• При изменении условий эксплуатации конструкций;
• В результате возникновения аварийных ситуаций;
• При обнаружении коррозии арматуры.

Коррозия арматуры в железобетонных конструкциях – это серьезная проблема, которая может привести к разрушению зданий и сооружений, а также к опасности для жизни и здоровья людей. Ржавеющая арматура расширяется, вызывая трещины в железобетоне, что уменьшает прочность и надежность конструкции. Есть четыре вида ржавчины согласно рекомендациям по применению в железобетонных конструкциях арматуры, покрытой ржавчиной.

1. Лёгкий налёт ржавчины, не изменяющего общий цвет стали и не изменяющий вес арматуры и ее свойства. Допустимо использование арматурного проката в любых монолитных работах без дополнительной обработки стали.
2. Плотная ржавчина на поверхности стержня, которую можно легко удалить с помощью ветоши или специальных металлических щеток. Такая ржавчина полностью удаляема при вибрации в бетоне конструкции. При этом сечение арматурного стержня после обработки от ржавчины не уменьшается.
3. Локальная поверхностная ржавчина, вызванная попаданием воды, не изменяющая площадь сечения арматуры и легко удаляемая простейшими средствами
4. Ржавчина, вызванная значительной поверхностной коррозией стали. После удаления такой ржавчины на поверхности остаются следы язвенной коррозии, и рабочая площадь сечения арматуры определённо уменьшается [1].

Согласно рекомендациям, арматура с первыми тремя видами коррозии может применяться в железобетоне без обработки.

Рис.

В железобетонных конструкциях стальное армирование закрыто от воздействия агрессивных сред, воды и воздуха защитным слоем бетона [2]. К тому же, стальная арматура, попадая в тело цементного бетона полностью прекращает коррозию. Но при разрушении защитного слоя, вследствие физического, химического или физико-химического воздействия, стальное армирование оголяется и начинается процесс коррозии. Объем оксидов железа увеличивается, растягивающее усилие в бетоне достигает своего предела и каменный материал теряет прочность и разрушается.

Как правило, экспертиза железобетонных конструкций, разрушившихся из-за коррозии арматуры, предполагает комплексную оценку всех элементов конструкции.

Основные методы исследования включают в себя визуальный осмотр, измерение толщины бетона, оценку состояния арматуры и проведение химического анализа.

Визуальный осмотр позволяет выявить нарушения целостности бетона, такие как трещины и шероховатости. Также визуальным осмотром можно определить наличие вышедшей наружу коррозии арматуры, которая обычно характеризуется появлением ржавых пятен и облезлым бетоном.

Измерение толщины бетона. Значительное уменьшение толщины бетонного слоя может указывать на наличие коррозии арматуры. Для измерения толщины бетона применяются такие методы, как ультразвуковой и электромагнитный.

Оценка состояния арматуры проводится с помощью методов неразрушающего контроля. Для этого применяются методы, такие как магнитный дефектоскоп, электромагнитный контроль и радиография. Они позволяют определить степень коррозии арматуры и ее доли в конструкции.

Одним из самых важных этапов является отбор образцов для лабораторных исследований. В данном случае эксперты берут образцы арматуры и бетона, чтобы проанализировать их химический состав и свойства. Это позволяет определить уровень коррозии арматуры и ее состояние. Химический анализ образцов бетона позволяет выявить наличие агрессивных сред в составе бетона, таких как хлориды или сернистые соединения, которые могут способствовать коррозии арматуры.

После проведения всех необходимых исследований составляется экспертное заключение о состоянии коррозии железобетона.

Методы защиты арматуры от коррозии включают в себя различные техники и материалы. Вот несколько наиболее распространенных методов:

1. Покрытие арматуры – чаще всего это поверхностное покрытие: лакокрасочные материалы, эпоксидная смола, преобразователь ржавчины. Этот метод предотвращает проникновение влаги и кислорода к металлической поверхности, тем самым защищая арматуру от образования ржавчины. Сюда же можно добавить и покрытие арматуры раствором ортофосфорной кислоты непосредственно перед монолитными работами. В результате химической реакции (4Fe + 3H3PO4 → FeHPO4 + Fe2(PO4)2 + 4H2) образуются гидроортофосфат железа (II), ортофосфат железа (II) и водород. А фосфаты могут служить ингибиторами коррозии.
2. Использование адгезива-ингибитора: Этот метод включает нанесение на поверхность арматуры химического ингибитора коррозии. Адгезив-ингибитор создает слой на поверхности, который препятствует проникновению влаги и кислорода к металлу, тем самым предотвращая образование ржавчины.
3. Электрохимическая защита: Один из наиболее эффективных методов защиты арматуры от коррозии – это использование электрохимической защиты. Этот метод включает подключение арматуры к току постоянного напряжения, что позволяет создать защитное электрическое поле вокруг арматуры. Это поле препятствует реакции окисления металла и защищает арматуру от коррозии.
4. Модификация бетона: Еще один метод защиты арматуры от коррозии – это использование бетона, модифицированного смесями, содержащими ингибиторы коррозии. Эти ингибиторы добавляются в смесь бетона и образуют защитный слой на поверхности арматуры, предотвращающий проникновение влаги и кислорода к металлу.
5. Правильная установка и закрепление арматуры – один из самых очевидных методов. Соблюдение проектного размещения и размеров поможет добиться правильной толщины защитного слоя.