Защита бетонов от факторов техногенной агрессии

В современном мире почти невозможно добиться того, чтобы здания и сооружения не подвергались влиянию факторов техногенной агрессии.

Бетонные и железобетонные сооружения, как правило, эксплуатируются под открытым небом; в промышленных и технических помещениях они также могут подвергаться различным агрессивным воздействиям.

В таких условиях может происходить так называемая коррозия бетона — постепенное разрушение структуры материала, сопровождающееся прогрессирующим снижением технических характеристик.

Для того, чтобы предотвратить возникновение аварийных ситуаций, используются различные методы защиты бетона от коррозии, которые выбираются в зависимости от разных факторов. Рассмотрим основные методы защиты бетона.

Важно!

Требования к защите от коррозии строительных конструкций при воздействии агрессивных сред с температурой от –70°С до плюс +50°С регулируются СП 28.13330.2017.

Агрессивные влияния на бетон

Внешние воздействия и агрессивные среды классифицируются следующим образом:

1. по физическому состоянию — на газообразные, жидкостные и твердые;
2. в соответствии с интенсивностью воздействия — на не агрессивные, слабоагрессивные, среднеагрессивные, сильноагрессивные;
3. по характеру воздействия, которое они оказывают на бетон — на химические, биологические, механические.

Важно!

Если на конструкцию одновременно воздействуют несколько различных агрессивных сред, то степень воздействия определяют по наиболее агрессивной.

Как определить степень агрессивности сред

Уровень агрессивности сред определяется в соответствии с нормативными документами либо на основании произведенных исследований.

Также следует учитывать, что при повышении температуры эксплуатации на каждые 10°С свыше 20°С, степень агрессивности увеличивается на один уровень.

Для массивных малоармированных конструкций степень агрессивного воздействия уменьшают на один уровень.

При комбинации влияния агрессивных сред и механического воздействия (например, истирания и влажности), степень агрессивного воздействия повышается на один уровень.

Виды коррозии бетона

Существует несколько видов коррозии бетона, каждый из которых обусловлен влиянием тех или иных агрессивных внешних воздействий.

Химическая коррозия

Данный вид коррозии возникает в результате воздействия химических сред. В зависимости от того, какие вещества воздействуют на бетон, химическая коррозия бывает:

1. кислотной;
2. щелочной;
3. солевой.

Важно!

О химической коррозии имеет смысл говорить не только в контексте бетона, который используется при строительстве промышленных предприятий. Природные воды и влага атмосферных осадков могут содержать соли, щелочи, кислоты, что происходит в результате попадания в атмосферу и в водоемы выбросов промышленных предприятий (техногенный фактор).

Растворение гидроксида кальция (выщелачивание)

Гидроксид Са или негашеная известь может попадать в бетон в процессе замеса или обработки бетонных смесей. Впоследствии, при воздействии влажности, гидроксид кальция легко растворяется водой и вымывается из бетона, ослабляя его структуру. На поверхности бетона при этом появляются высолы.

Некоторые факторы усиливают процессы вымывания гидроксида кальция:

1. температура воздуха около +20°С;
2. постоянное воздействие влаги (при этом вымываются также кремнезем, глинозем и оксиды железа, а бетон приобретает рыхлую структуру);
3. большая доля заполнителей, содержащих гидроксид кальция увеличивает интенсивность их вымывания.

Важно!

Вода, при условии постоянного воздействия, для бетона является агрессивной средой.

Кислотная коррозия бетона

Кислотная коррозия обуславливается воздействием кислот. Природные воды могут содержать соляную, серную, азотную и другие минеральные, а также органические кислоты.

Щелочные составляющие бетона вступают в химические реакции нейтрализации с кислотами с образованием легко растворимых солей. Вымывание солей ослабляет и разрыхляет структуру бетона.

Особенно нежелательны реакции с образованием гидросульфоалюминатов, кристаллы которых, в процессе своего роста, приводят к нарастанию внутренних напряжений в бетоне.

Солевая коррозия бетона

Этот вид коррозии может быть спровоцирован неумеренным применением солей в качестве противоморозных добавок. Появляющиеся в итоге гидратированные соединения в условиях высокой влажности могут расширяться, что приводит к появлению трещин в бетоне.

Биокоррозия

Биологическая коррозия бетона вызывается воздействием органических кислот, которые содержатся в продуктах метаболизма разнообразных грибов, плесени, бактерий, мхов, лишайников. Их развитие возможно в результате воздействия влажности на бетон.

Физическая коррозия бетона

Вызывается как механическими воздействиями (истирание, вибрация), так и циклами «замораживание-оттаивание».

Радиационная коррозия бетона

Радиационное облучение бетонных конструкций приводит к удалению кристаллизованной воды из структуры бетона, что приводит к появлению трещин и снижению прочности материала.

Меры защиты бетона

Основные методы защиты бетона от коррозии подразделяют на первичные, вторичные и специальные.

Для слабоагрессивной среды обычно применяют первичную защиту и, в некоторых случаях, вторичную. Для средне- и сильноагрессивной среды — первичную, вторичную и, при необходимости, специальную.

Мероприятия по защите бетона определяются на предпроектной и проектной стадиях, а также в процессе строительства, реконструкции и непосредственной эксплуатации зданий:

1. На предпроектном этапе, а также во время выполнения изысканий и исследований определяется агрессивность среды, составляются прогнозы по изменению этих условий и оценивается степень воздействия агрессивных факторов.
2. При разработке проекта выбирают материалы (например, те или иные виды цемента) и добавки, разрабатывают меры по снижению проницаемости бетона, выбирают защитные материалы и меры по снижению степени агрессивности среды. В основном, применяют различные добавки для бетона, например, гидрофобизаторы, а также пропитки и другие способы гидроизоляции, кроме того, могут быть запланированы меры по установке вентиляции или очистке сточных вод. Также определяются специальные меры защиты.
3. На стадии строительства либо реконструкции применяют материалы и заполнители с повышенной коррозионной стойкостью, меры эффективного перемешивания, укладки и обработки бетона с целью получения материала высокой плотности, обработку биоцидами, пропитками, отделочными материалами.
4. В процессе эксплуатации применяют меры защиты изделий от увлажнения, наблюдение за состоянием изделия, восстановление антикоррозионной защиты.

Методы первичной защиты

Требования к бетонам, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия агрессивных сред, определяются нормативной документацией.

К мерам первичной защиты бетона относят следующие:

1. Выбор цементов, которые будут устойчивыми к агрессивным средам. Например, если планируется эксплуатация бетона в сульфатсодержащих водах, используются сульфатостойкие или пуццолановые цементы. Также для приготовления бетонов, которые будут эксплуатироваться в агрессивных средах, применяют глиноземистые цементы, портландцементы, шлакопортландцементы, вяжущие низкой водопотребности и безусадочные. Выбор цемента зивисит от типа и физического состояния агрессивных сред.
2. Выбор заполнителей. Обычно в качестве мелкого заполнителя применяется кварцевый песок класса I или пористый песок, а в некоторых случаях — песок класса II; в качестве крупных заполнителей — фракционированный щебень, а также гравий и щебень из гравия марки по дробимости не ниже 800 или щебень из осадочных пород марки по дробимости не ниже 600 и водопоглощением не выше 2%.
3. Применение специальных химических добавок. К ним относят пластификаторы, которые позволяют получить бетоны более высокой плотности (сниженной проницаемости) и снизить при этом затраты на обработку бетона и расход цемента; гидрофобизаторы, обеспечивающие повышение водонепроницаемости и морозостойкости бетона; полипропиленовую и базальтовую фибру, которые снижают усадку и уменьшают истираемость бетона.
4. Разработка конструктивных решений, которые позволяют снизить коррозию бетона и защитить арматуру.

Каталог продукции CEMMIX

CemAqua 5л

Водоотталкивающая добавка для строительных растворов

CemFibra 150гр.

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

Plastix 10л

Пластификатор для бетонов и строительных растворов.

Фибра базальтовая CemFibra R, пакет 1000г.

Базальтовая фибра (из ровинга),  предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

Проверенные химические добавки производства компании CEMMIX обеспечивают нормативную первичную защиту бетонных и железобетонных конструкций в процессе их изготовления:

1. Для повышения воднепроницаемости бетона используют также гидрофобизирующие добавки, например, пластификатор и гидрофобизатор CemAqua.
2. Для получения высокоподвижных (до П4) бетонных смесей, снижения трудозатрат на обработку и кладку бетона применяют пластификатор Plastix.
3. Для получения высокоподвижных (до П5) бетонных смесей, снижения трудозатрат на обработку и кладку бетона применяют суперпластификаторы CemPlast и CemBase.
4. Для заливки теплых полов применяется пластифицирующая и упрочняющая добавка CemThermo, которая повышает подвижность, растекаемость строительной смеси. Смесь приобретает гомогенную и плотную структуру. Процесс выравнивания пола осуществляется легче и поверхность бетона получается гладкой.
5. Для выполнения кирпичной или каменной кладки  и оштукатуривания поверхностей применяют CemStone -  комплексная добавка для кладочных и строительных растворов; придает смеси пластичность и улучшает удобоукладываемость. Препятствует расслоению и водоотделению растворной смеси.
6. Для снижения времени производства работ применяется CemFix - ускоритель твердения - комплексная добавка для бетонных и растворных смесей. Обладает комбинированным ускоряющим и пластифицирующим действием.
7. Для выполнения работ при отрицательных температурах применяют комплексные добавки для бетонных и растворных смесей CemFrio и HotIce. Которые обладают комбинированным противоморозным, ускоряющим, пластифицирующим действием.

Возможность применения в смесях полипропиленовую и базальтовую фибру   CEMMIX, которые   уменьшают истираемость бетона, снижают усадку, предотвращает появление усадочных трещин, а также повышает , прочность и ударную вязкость бетона, а небольших элементах, например, бордюрах, позволяет обойтись без металлической арматуры.

Важно!

Общее количество добавок в бетоне не должно превышать 5% от массы цемента. В противном случае требуется проведение исследований.

Методы вторичной защиты бетона

К этим мерам, в основном, относятся мероприятия, которые позволяют физически изолировать конструкцию от агрессивных воздействий. К ним относятся:

1. оклеечная гидроизоляция;
2. мастики;
3. пропитки;
4. биоциды и антисептики;
5. лакокрасочные составы, штукатурные покрытия с особыми свойствами;
6. облицовка.

Специальные методы защиты

Эти меры используются в тех случаях, когда ожидаются какие-либо специфические техногенные воздействия на бетон.

Защита бетона от электрокоррозии

При воздействии на конструкции блуждающих токов используют следующие меры защиты:

1. применение классов бетона по водонепроницаемости не ниже W6;
2. применение добавок для получения бетонов с повышенным электрическим сопротивлением;
3. соблюдение толщины защитного слоя бетона (не менее 20 мм);
4. отказ от стального армирования.

Пожарная безопасность

Для обеспечения пожарной безопасности применяются защитные материалы, которые должны быть проверены на совместимость с другими антикоррозионными мероприятиями.

Используются:

1. огнезащитные составы;
2. огнезащитные покрытия;
3. футеровочные материалы.

Футеровочные материалы — это облицовочные покрытия с теплоизолирующими и огнеупорными свойствами, а также стойкостью к химическим веществам.

Каталог продукции CEMMIX

Plastix 10л

Пластификатор для бетонов и строительных растворов.

Они изготавливаются на основе полимеров, защищают бетоны от ударных нагрузок и абразивного воздействия, обладают высокой эластичностью.

Футеровка используется как специальный метод защиты, к примеру, для доменных печей, горнов, шахт и пр. В этом случае требования к бетону также бывают повышенными — используются бетоны высокой прочности и стойкости. Получить такие бетоны можно только с применением добавок: пластификаторов и суперпластификаторов, позволяющих получить материал высокой плотности и прочности.

Анкерные соединения

Для крепления конструкций и оборудования к бетонному основанию применяют закладные детали. Для их фиксации используют цементные или эпоксидные растворы.

Цементные анкерные составы недорогие и прочные при работе на сжатие.

Важно!

Выбор состава для анкеровки производится в соответствии с проектными расчетами.

Цементные составы, в отличие от эпоксидных, можно применять на влажные основания. Чтобы ускорить процесс отвердевания цементного раствора (который в норме занимает 7–28 дней), применяют ускорители твердения бетона.

Каталог продукции CEMMIX

CemFix 5л

CemFix суперпластификатор. Ускоритель твердения.

Ускоритель твердения CemFix компании Cemmix — это комплексная добавка, обладающая пластифицирующим и ускоряющим твердение действием. Ее состав адаптирован к отечественным цементам.

CemFix увеличивает раннюю прочность бетона на 20–40%, а марочную — на 15–20%, обеспечивает высокую удобоукладываемость, повышение прочности и водонепроницаемости, экономию до 10% цемента, а также защиту арматуры и закладных деталей от коррозии.

Современные меры защиты бетонных изделий и конструкций от агрессивных воздействий природного и техногенного происхождения включают правильный выбор материалов и применение современных добавок для бетона. Один из лидеров в производстве таких добавок — компания Cemmix, которая предоставляет широкий выбор качественных и доступных материалов.