Снип защитный слой бетона для арматуры: Защитный слой бетона для арматуры, СНИП, толщина и минимальный слой

расстояние от арматуры до края бетона, минимальная толщина по СНиП и максимальная величина слоя в фундаменте

Железобетонные строительные конструкции нуждаются в защитном слое бетона. За такой берется расстояние от края каркаса до монолитной поверхности. Нормативные документы устанавливают минимальное значение данного параметра. Важно, чтобы слой надежно защищал металл от коррозии, если край получит какие-либо механические повреждения.

Что это такое и зачем нужен?

Если металлический каркас железобетонного строения смонтирован верно, то даже на фотографии будет заметно, что прутья не прикасаются к опалубке.

Как правило, пруты для арматуры создаются по ГОСТам и имеют определенный запас прочности, которого хватит для длительной эксплуатации. Однако сталь подвержена воздействию влаги и химвеществ, которые могут привести к коррозии. Чтобы снизить негативное влияние на металлические пруты, можно воспользоваться антикоррозионной обработкой в виде оцинкования и оксидирования. Конечно, эти методы весьма недешевые и не дают полной гарантии от возникновения ржавчины.

Образующаяся пленка на прутах настолько тонкая, что при плохой перевозке или неаккуратной сварке легко повреждается.

Металлический каркас внутри монолитной плиты перекрытия нуждается в максимальной защите от проникновения влаги.

• фиксирование каркаса из стали внутри бетона определенным образом;
• равномерное распределение нагрузки на армирование и бетон;
• защита металлических элементов от влажности, химических веществ и различных негативных воздействий;
• качественная анкеровка стальных прутов в бетонной массе с целью стыковки соседних каркасов или перехода на другой уровень;
• повышение огнеупорности всей конструкции;
• создание качественного основания для того, чтобы в дальнейшем смонтировать допзащиту на участках фундамента, находящихся над землей.

Какой должна быть толщина?

Минимальная и максимальная толщина берется из установленных нормативов. Если не придерживаться указанных значений, то металлические части быстрее поддадутся коррозии. Требования к толщине также учитывают расчетные размерные параметры арматуры, чтобы не допустить роста затрат на стройматериалы. Поэтому важно выбирать данный параметр, руководствуясь СНиП и другой документацией.

Толщина защиты из бетона зависит от целого ряда моментов.

• Величина диаметра и тип металлического прута для арматуры. Как правило, чем больше сечение прута, тем нужно делать защитный слой большей толщины.
• Предполагаемая нагрузка механического характера на фундамент, а точнее ее сила.
• Условия среды, в которых планируется эксплуатировать готовое строение или изделие. К примеру, для основания на влажном грунте важна надежная гидроизоляция. При этом желательно делать толщину слоя максимально возможной по СП.
• Тип железобетонной конструкции. Есть определенные нормы, которые диктуют, каким должен быть слой бетона для каждого отдельного типа.
• Технические условия для эксплуатации.
• Функциональная нагрузка на пруты из металла.

Конечно, все нормативы невозможно найти в одном документе, но можно выделить и собрать воедино ряд основных пунктов по толщине защитного слоя.

• Согласно Строительным нормам и правилам 52–01-2003 (пункт 7.3), бетон должен быть наложен слоем не менее, чем диаметр металлического прута. При этом он не может быть менее 1 сантиметра.
• В СП 50–101-2004 толщина защиты указывается для более конкретных вариантов.
  • Для ленточных и сборных оснований слой должен составлять от 3 сантиметров.
  • Для монолитных желательно подготовить основание с толщиной 10 сантиметров. При этом его можно сделать путем утрамбовки песка или щебенки в виде заполнения, которые затем заливаются стяжкой. При этом минимальная защита для арматуры, лежащей продольно, начинается от 3,5 сантиметров.
  • Для монолитных оснований на подушке из песка и щебня важно положить защитный слой толщиной от 7 сантиметров.
• По своду правил 52–01-2003 защитный слой должен иметь следующие значения.
  • Для конструкций из железобетона, которые располагаются в помещениях, где наблюдается нормальная или пониженная влажность, достаточно защиты с толщиной 2 сантиметра.
  • Для помещений с повышенной влажностью и без специальных защитных мер минимальный слой должен составлять 2,5 см.
  • Для конструкций, находящихся на открытом воздухе без специальных дополнительных мер, понадобится защита в 3 сантиметра.
  • Для железобетона, который будет располагаться в почве, защитный слой должен начинаться от 4 см. Если в данном случае использовать сборные элементы, то можно сократить защиту на 5 миллиметров. Однако важно, чтобы слой был не меньше, чем диаметр арматурного прута.
• Справочное пособие под названием «Проектирование железобетонных конструкций», выпущенное в 1985 году, стало для многих профессионалов настольной книгой. В нем приведены следующие значения.
  • Для фундаментов сборного типа и фундаментных балок защитный слой составляет от 3 см. При этом сечение не играет никакой роли.
  • Для монолитных конструкций с бетонной подготовкой и без нее, но при учете скального грунта, толщина защиты должны быть не менее 3,5 сантиметров.
  • Для монолитных фундаментов без подготовки слой бетона с защитной целью необходимо брать минимум в 7 сантиметров.
  • Для арматуры распределительного, поперечного и конструктивного видов с минимальным размером сечения до 25 см стоит выбирать защиту от 1 сантиметра. При сечении от 25 см слой должен вырасти до 1,5 см.
• В Строительных нормах и правилах 3.03.01–87 указаны отклонения, которые допустимы при определенной толщине слоя защиты из бетона:
  • от полутора сантиметров – на 3 мм;
  • более 1,5 сантиметра – на 5 мм;
  • до 20 сантиметров – на 9 мм.

Как правильно заливать?

Важно понимать, что величина защитного слоя из бетона должна быть заложена еще на стадии, когда фундамент только проектируется. Согласно рекомендациям и ряду требований, которые указаны в нормативах, определяется расстояние до края основания от конца арматуры. Данный параметр обязательно надо внести в план.

Практика показывает, что важно добросовестно подходить к стандартным требованиям. Следует арматурную сетку, а точнее ее нижний уровень, приподнять выше дна котлована на определенную величину. Это нужно для того, чтобы каркас не упирался в подсыпку. Для этого следует воспользоваться подпорками, в роли которых могут выступать полимерные материалы, камень, кирпич или бетон.

Не рекомендуется брать недолговечные материалы, боящиеся влаги, к примеру, дерево.

Еще один важный момент при заливке – равномерное распределение раствора по всей опалубке. Также надо постараться избегать различных неоднородностей и пропусков в бетоне.

Если предстоит работа с тяжеловесным раствором, то стоит подстраховаться, чтобы каркас не сместился. С этой целью его следует качественно зафиксировать в одном положении. Для чего лучше всего подходят специальные фиксаторы, которые часто называются звездочками. Они легко устанавливаются и могут отличаться радиусом.

Как восстановить?

Порой встречается разрушение защитного слоя с оголением, и его приходится частично, а иногда даже полностью восстанавливать. При этом надо учитывать геометрические особенности рабочей поверхности (вертикальная, горизонтальная, с кривыми линиями), поврежденную площадь и условия эксплуатации.

Чаще всего профессионалы с большим опытом пользуются следующими способами, которые позволяют восстановить защитный слой из бетона.

Штукатурные работы

Начинать надо с тщательного очищения поверхности, которая была повреждена. После того как аморфный слой удален, следует провести оштукатуривание раствором из цемента и песка. При этом необходимо использовать присадки, которые повысят устойчивость к влаге, образованию трещин и низким температурам. Когда штукатурка высохнет, можно ее окрасить при помощи красок по бетону.

Оклеивание

Данный способ подразумевает, что на все участки, получившие повреждения, наклеиваются специальные полимерные материалы.

При этом поверхность также необходимо заранее подготовить.

Обетонирование

Предварительная подготовка для восстановления этим способом подразумевает, что сначала надо убрать разрушившийся слой, а затем зачистить арматуру. После этого на поверхность следует нанести бетонный раствор. Причем можно использовать как полимерный, так и общестроительный. Главное, чтобы его прочность соответствовала прочности основания.

Торкетирование

В этом случае для восстановления применяют раствор бетона или цемента, который подается под высоким давлением из специального устройства.

Конечно, предварительно поверхность нужно очистить и подготовить.

О защитном слое бетона для арматуры смотрите в видео.

Защитный слой бетона — назначение и правила укладки — Всё про бетон

• Что такое защитный слой? v
• Как определяется толщина защитного слоя? v
• Фиксаторы защитного слоя v
• Заключение v

Защитный слой бетона необходим для того, чтобы предотвратить коррозию и разрушение армокаркаса. Он укладывается вне зависимости от того, какими прочностными качествами должен обладать фундамент. Сегодня будем говорить о том, что такое защитный слой бетона и для чего он нужен.

Что такое защитный слой?

Это слой раствора, располагающийся между внешними поверхностями бетонных конструкций. Он необходим, чтобы продлить срок службы сооружения. Позволяет обойтись без постоянной диагностики и ремонта. Защитный слой используется для большинства бетонных конструкций — фундаментов, монолитных стен, стяжек и т. д.

Функции, которые выполняет защитный слой бетона для арматуры:

• соединение прутьев с бетоном;
• долгий срок службы конструкции;
• анкеровка арматуры;
• создание внешних соединений;
• защита армокаркаса от разрушения и коррозии;
• сопротивление возгоранию.

Бетон полностью защищает арматуру от внешних негативных воздействий — влаги, огня, мороза.

Как определяется толщина защитного слоя?

Защита каркаса зависит от толщины цементного раствора. Если сделать слишком тонкий слой, то арматура быстро придет в негодность. Начнет разрушаться. Делать слишком толстый слой невыгодно. Он обойдется очень дорого.

Чтобы правильно подобрать толщину защитного слоя, надо руководствоваться такими требованиями:

• Бетон должен полностью защищать арматуру от влаги.
• Должен хорошо крепиться с прутьями.
• Конструкция должна получиться жесткой и надежной.

Толщина определяется также строительными нормативами. В документах должны быть указаны параметры, при которых сооружение будет иметь максимальную продолжительность службы, с учетом нагрузок, которые будут на него оказываться.

К примеру, при использования прутьев диаметром 4-18 мм, надо выбирать толщину защиты в 10-25 мм.

Если говорить об общих случаях заливки защитного слоя, можно выделить такое соотношение:

• для сборных конструкций минимальная толщина составит 30 мм;
• при заливке фундамента и наличии бетонной подушки, толщина будет 35 мм;
• если под фундаментом не будет подушки, тогда 70 мм;
• согласно СНиП, толщина защитного слоя для стен, панелей и плит составляет 20 мм;
• под балками основания — 35 мм;
• под колоннами — 20 мм.

Фиксаторы защитного слоя

Такие приспособления используются по большей части при монолитном строительстве. Крепежи позволяют регулировать зазор между опалубкой и каркасом. Это нужно для правильного размещения арматуры в бетоне, чтобы конструкция получилась жесткой и надежной.

Фиксаторы могут иметь разную форму. Круглые и в виде звездочек используются для вертикальных плоскостей. “Стульчики” и треугольные крепежи подходят для горизонтальных плоскостей.

Заключение

Защитный слой бетона необходим для предотвращения разрушения арматурного каркаса, и соединения всех частей сооружения в единую, связанную конструкцию. Защитный слой бетона продлевает срок службы постройки, укрывая арматуру от влаги, низких температур и механических воздействий.

Защитный слой бетона и его толщина

Назначение защитного слоя бетона говорит само за себя. Остается лишь понять от чего конкретно он защищает. Для справки: главные факторы, от которых приходится защищать – воздействия влаги или воздуха, а также температуры. Все эти факторы приводят к ускоренному разрушению малых и больших строительных конструкций. Защитный слой бетона — это расстояние в миллиметрах от арматурной связки до поверхности. Он выполняет функцию защиты металла в бетоне.

Толщина защитного слоя бетона

Для каждого вида железобетонных конструкций достаточно различной толщины защиты. Этот параметр регламентируется нормативными документами, в частности СНИП 52-101-2003 (Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры). Описываются нормы в разделе Железобетонные конструкции. Выделяются четыре основных типоразмера защиты:

• Первый (наименьший) вариант в толщину составляет 20 мм. Он применяется в закрытых помещениях, где уровень влажности не превышает нормируемых показателей.
• Следующий вариант несколько толще – 25 мм. Его используют при аналогичных условиях, но в случае отсутствия дополнительных защитных мероприятий.
• Вариант толщиной 30 мм применяется на открытом воздухе, если не предусмотрено других защитных мероприятий.
• Последний вариант имеет минимальную толщину 40 мм и может применяться в грунтах и в фундаментах при условии бетонной подготовки.

Дополнительный 5-й вариант используется для тех конструкций, которые непосредственно контактирует с грунтом. В таком случае рекомендуемая толщина защиты – 70-75 мм. Но в некоторых источниках упоминается меньшая толщина.

Существуют также особые спецификации для конкретных железобетонных изделий, к примеру, колонн, балок, плит, блоков. Аналогичная ситуация с требованиями для разных типов бетона, например, легкого, тяжелого, ячеистого и т.п.

Защитный слой бетона для арматуры

Под воздействием воздуха и влаги элементы арматуры могут покрыться ржавчиной или коррозией, а под воздействием различных температур могут менять линейные размеры. Защитный слой бетона для арматуры нивелирует их влияние, скрывая арматуру внутри слоя бетона. Чтобы закрепить металлические элементы внутри используются специальные приспособления, которые изготавливаются вручную или промышленным способом. Эти элементы (фиксаторы) могут быть изготовлены из того же бетона с применением вязальной проволоки, пластика или других соответствующих материалов.

Фиксаторы приподнимают на нужную высоту арматуру, обеспечивая необходимую толщину защитному слою.

Подробная статья о видах фиксаторов арматуры читайте в этой статье — фиксаторы Звездочка, Стульчик, Кубик.

Таблица защитного слоя бетона для арматуры:

Измерители защитного слоя бетона

Для измерения толщины защитного слоя в современных условиях применяется специальная электронная аппаратура, которая позволяет обнаружить скрытые элементы. Для ее использования требуются специальные навыки, но ее использование дает возможность провести нужные расчеты, не разрушая конструкции. Помимо основного назначения подобные устройства могут проводить замер глубин залегания арматуры, выявлять свободные от нее участки и сохранять данные для удобного их последующего анализа на ПК. Такие устройства имеют удобную форму и компактные размеры, что позволяет их использовать в любых условиях. Дополнительное и преимущество – работа от аккумуляторов, которые обеспечивают ему мобильность.

Для поиска скрытой в стенах проводки используют специальные устройства — детекторы скрытой проводки.

Измеритель защитного слоя бетона ИПА-МГ4

Приборы ИПА-МГ4 и ИПА-МГ4.01 предназначены для оперативного контроля толщины защитного слоя бетона и расположения стержневой арматуры в железобетонных изделиях и конструкциях магнитным методом по ГОСТ 22904.

Технические характеристики измерителя защитного слоя бетона ИПА-МГ4

Наименование характеристики	ИПА-МГ4	ИПА-МГ4. 01
Контролируемые диаметры арматуры, мм	3…40
Диапазон измерения толщины защитного слоя бетона, мм:    — при диаметре стержней арматуры 3 … 5 мм    — при диаметре стержней арматуры 6 … 10 мм    — при диаметре стержней арматуры 14 … 20 мм    — при диаметре стержней арматуры 22 … 40 мм	3…70 3…90 5…120 5…140
Диапазон определения расположения арматурных стержней, мм:	3…80	3…140
Погрешность измерения толщины защитного слоя бетона hзс , не более, мм	∆h =±(0,05 hзс + 0,5 мм)
Погрешность определения оси арматурного стержня (для всех диаметров), не более, мм	± 10
Объем памяти результатов измерений	200	999
Количество групп индивидуальных градуировочных зависимостей	9
Габаритные размеры,  мм: — блока электронного — преобразователя	175х90х30 160х33х40
Масса с преобразователем, не более, кг	0,72

%d0%b7%d0%b0%d1%89%d0%b8%d1%82%d0%bd%d1%8b%d0%b9%20%d1%81%d0%bb%d0%be%d0%b9%20%d0%b1%d0%b5%d1%82%d0%be%d0%bd%d0%b0 — со всех языков на все языки

Все языкиРусскийАнглийскийИспанский────────Айнский языкАканАлбанскийАлтайскийАрабскийАрагонскийАрмянскийАрумынскийАстурийскийАфрикаансБагобоБаскскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийБурятскийВаллийскийВарайскийВенгерскийВепсскийВерхнелужицкийВьетнамскийГаитянскийГреческийГрузинскийГуараниГэльскийДатскийДолганскийДревнерусский языкИвритИдишИнгушскийИндонезийскийИнупиакИрландскийИсландскийИтальянскийЙорубаКазахскийКарачаевскийКаталанскийКвеньяКечуаКиргизскийКитайскийКлингонскийКомиКомиКорейскийКриКрымскотатарскийКумыкскийКурдскийКхмерскийЛатинскийЛатышскийЛингалаЛитовскийЛюксембургскийМайяМакедонскийМалайскийМаньчжурскийМаориМарийскийМикенскийМокшанскийМонгольскийНауатльНемецкийНидерландскийНогайскийНорвежскийОрокскийОсетинскийОсманскийПалиПапьяментоПенджабскийПерсидскийПольскийПортугальскийРумынский, МолдавскийСанскритСеверносаамскийСербскийСефардскийСилезскийСловацкийСловенскийСуахилиТагальскийТаджикскийТайскийТатарскийТвиТибетскийТофаларскийТувинскийТурецкийТуркменскийУдмуртскийУзбекскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийФарерскийФинскийФранцузскийХиндиХорватскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧеркесскийЧерокиЧеченскийЧешскийЧувашскийШайенскогоШведскийШорскийШумерскийЭвенкийскийЭльзасскийЭрзянскийЭсперантоЭстонскийЮпийскийЯкутскийЯпонский

Все языкиРусскийАнглийскийИспанский────────АймараАйнский языкАлбанскийАлтайскийАрабскийАрмянскийАфрикаансБаскскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийВенгерскийВепсскийВодскийВьетнамскийГаитянскийГалисийскийГреческийГрузинскийДатскийДревнерусский языкИвритИдишИжорскийИнгушскийИндонезийскийИрландскийИсландскийИтальянскийЙорубаКазахскийКарачаевскийКаталанскийКвеньяКечуаКитайскийКлингонскийКорейскийКрымскотатарскийКумыкскийКурдскийКхмерскийЛатинскийЛатышскийЛингалаЛитовскийЛожбанМайяМакедонскийМалайскийМальтийскийМаориМарийскийМокшанскийМонгольскийНемецкийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПалиПапьяментоПенджабскийПерсидскийПольскийПортугальскийПуштуРумынский, МолдавскийСербскийСловацкийСловенскийСуахилиТагальскийТаджикскийТайскийТамильскийТатарскийТурецкийТуркменскийУдмуртскийУзбекскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийФарерскийФинскийФранцузскийХиндиХорватскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧаморроЧерокиЧеченскийЧешскийЧувашскийШведскийШорскийЭвенкийскийЭльзасскийЭрзянскийЭсперантоЭстонскийЯкутскийЯпонский

Защитный слой бетона для арматуры в фундаменте

Арматурный металлопрокат – неотъемлемый элемент любой железобетонной конструкции. Прочный и долговечный, тем не менее, он неустойчив перед влагой, химическими соединениями. Чтобы каркас не ржавел и не разрушался, ему необходима защита в виде бетонной прослойки.

Оглавление:

1. Что представляет собой?
2. Величина слоя
3. Правила монтажа арматуры

Для чего нужен защитный слой?

В соответствии с СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений» и СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» каркас нуждается в защите от неблагоприятного воздействия окружающей среды.

Используемые методики антикоррозионной обработки арматуры (цинкование, оксидирование) не дают 100 % гарантии безопасности от ржавления. Поверхностная пленка не отличается высокой прочностью, к тому же ее толщина не превышает несколько микрон. Достаточно одного сварного шва либо неаккуратной транспортировки, чтобы нарушить ее целостность.

Следует учитывать и тот факт, что бетон почти на 40% состоит из тяжелых наполнителей в виде гравия или щебня. При заливке смеси в опалубку острые грани камней легко царапают цинковый или гальванический слой. Поэтому арматура с антикоррозионным покрытием используется для монтажа открытых каркасов или конструкций.

Арматурный скелет, расположенный в теле плиты или ленты фундамента, должен быть отгорожен от попадания воды, снега, растворителей и других едких жидкостей. Наиболее оптимальным решением является формирование прослойки, которая в нормативных документах получила название «защитный бетонный слой». Под этим словосочетанием подразумевается расстояние от поверхности арматурных стержней до ближайшей грани цементного камня. Такое сочетание обеспечивает:

• Правильную совместную работу всех компонентов железобетонной конструкции (бетон и металл).
• Защиту от коррозии и атмосферных воздействий (включая резкие перепады температуры, пожары и другие).
• Правильную анкеровку арматурных прутьев с возможностью устройства стыков и выводов на другой уровень.

От чего зависит толщина бетонной прослойки?

Защитный слой бетона формируется в обязательном порядке, а на величину его сечения влияют следующие факторы:

1. диаметр стержней. Чем выше этот параметр, тем больше должен быть объем прослойки;

2. условия окружающей среды. К примеру, на заболоченных почвах очень силен так называемый капиллярный подсос внутри бетонного камня, поэтому без должной гидроизоляции фундамент может быстро отсыреть, а арматура – проржаветь. Поэтому защитный слой бетона должен быть максимально допустимым;

3. тип сооружения или изделия. Нормативы дают четкие размеры прослойки для каждого вида, будь то ленточный фундамент или плита перекрытия;

4. условия эксплуатации. Арматура в нагруженных конструкциях подвергается большему риску, чем в ненагруженных. Соответственно просчитывается защитный слой бетона на основании соответствующих санитарных норм и методик расчета;

5. функциональная нагрузка металлических изделий. Дело в том, что арматура может быть рабочей, распределительной или конструктивной.

Соответствующие рекомендации даны в сводах правил и нормативах по устройству и возведению бетонных и железобетонных конструкций. Ниже приведены допустимые величины.

Для сборных систем указанные в таблице 1 значения уменьшаются на 5 мм. Бетон для конструктивного проката заливается в толщине на 5 мм меньше, чем для рабочих узлов.

Особое указание – защитный слой не должен быть меньше диаметра используемой арматуры. Под каркас желателен монтаж закладных элементов. Это могут быть пластиковые фиксаторы, которые удержат стержни в нужном положении, кирпичи или куски бетона.

Техника монтажа арматурного каркаса

Прежде чем приступить к формированию «скелета» в опалубке, следует вспомнить об основных правилах:

1. Нижний уровень не должен соприкасаться с дном траншеи. Поверх песчано-щебневой основы рекомендуется залить бетон тонкий слоем (до 5 см). В сочетании с фиксаторами это обеспечит должную защиту.

2. Каркас не должен соприкасаться с опалубкой, а угловые элементы загибаются или обрезаются таким образом, чтобы между металлом и боковой стенкой оставалось не менее 5 см.

3. Верхняя часть формируется в соответствии с требованиями СНиП и СП.

Таким образом, все начинается с подготовки. Дно траншеи засыпается песком и щебнем, утрамбовывается, далее заливается слой цементно-песчаной смеси в 3-5 мм. После того, как бетон застынет, устанавливаются спейсеры, укладывается нижняя горизонтальная часть каркаса (продольная). Монтируются поперечные элементы, которые привязываются или привариваются к рабочей арматуре.

Далее выводятся вертикальные части. При необходимости по бокам тоже выставляются фиксаторы, позволяющие создать защитный слой бетона толщиной не менее 3 см. После скрепления всех узлов формируется следующий уровень из рабочего проката в горизонтальной плоскости. После тщательной фиксации и проверки завершается устройство каркаса креплением верхних поперечных элементов. Можно заливать бетонный раствор и уплотнять его вибратором.

Защитный слой бетона: толщина, основные функции

Для выдержки положительных свойств железобетонных конструкций очень важным критерием является защитный слой бетона, задача которого увеличить несущие особенности и продлить эксплуатационные сроки. Для обеспечения надежной защиты бетонных сооружений следует беспрекословно следовать государственным нормативам, в ином случае отстроенным постройкам грозит фактор саморазрушения.

Назначение: основные функции

Защитный слой бетона — это поверхностный слой цементно-бетонной смеси от края бетона до самого металлического каркаса. Делает конструкцию более устойчивой к таким факторам, как:

• атмосферные осадки;
• грунтовые воды;
• химические реагенты;
• резкие температурные перепады.

Основное назначение защитного слоя бетона:

• Огнеупорное сопротивление сооружения из армированного бетона.
• Качественная фиксация металлического каркаса внутри бетонной плоскости.
• Взаимодействие бетона с металлическими элементами.

Какой должна быть толщина: что учитывается при расчете?

Защитный слой бетона для арматуры в фундаменте или другом конкретном сооружении рассчитывается исходя из примененной толщины бетонного пласта. При слишком тонкой прослойке в конструкциях быстро развиваются процессы коррозии и разрушения, при чрезмерно толстой — увеличивается смета на предполагаемое проведение строительства.

Чтобы отстроенное сооружение было пригодным для длительной эксплуатации, а строительный процесс не превысил материально установленный план важно грамотно рассчитать нужную для каждого конкретного случая толщину защитного слоя. Делать это нужно руководствуясь такими факторами:

• Тип изделия. Отталкиваясь от элемента укрепления. Это балки перекрытия, фундаменты или укрепления плит, панелей.
• Размерные характеристики арматуры. Слой пласта рассчитывается с учетом сечения металлических элементов.
• Механическая нагрузка на армированный материал. Бывают двух типов: напряженной и ненапряженной.
• Факторы окружающей среды. Учитывается место эксплуатации конструкции, находится она на улице, под открытыми солнечными лучами или в помещении, существует ли контакт с водой и чрезмерной влажностью.

Нормативы, определяющие толщину защитных слоев

• СНиП 52—01—2003, пункт 7.3;
• Свод Правил СП 50—101—2004.

Посмотреть «СНиП 52-01-2003» или cкачать в PDF (1.8 MB)

Посмотреть «СП 50-101-2004» или cкачать в PDF (10 MB)

Выбор толщины: примерные расчеты

Классическим примером считается то, что для укрепления монолита всегда используется толщина от края до края бетона на 5,5—6 мм больше, чем для сечения арматурного материала на основе бетонного состава с мелкозернистым наполнителем. Если бетон армируется металлическими элементами, имеющими сечение от 5,5 до 18,5 мм, максимальный защитный слой бетона составляет не более чем 25 мм. Крепление армированного материала осуществляется фиксатором, который в строительстве известен, как «стульчик». В составе специфического модификатора содержатся различные присадки, назначение которых заключается в защите сооружения от негативного влияния окружающей среды. Стульчики-восстановители не имеют свойств деформироваться, саморазрушаться при присутствии таких факторов, как аномально низкие или высокие температуры.

Минимальный защитный слой бетонной смеси для промышленных и других эксплуатируемых помещений рассчитывается из показателей, представленных в таблице:

Толщина защитного слоя бетона также определяется типом используемой арматуры:

• Ненапрягаемый металл. Расстояние до края бетона не менее, чем диаметр сечения арматурного стержня.
• Напрягаемые металлические элементы. В изделиях из железобетонного материала, в местах, которые берут на себя всю силовую нагрузку, толщина предохранительной прослойки достигает не менее 2,5 диаметров.

Разрушение: причины и факторы влияния

Неправильно рассчитанный защитный пласт бетона значительно уменьшает эксплуатационные сроки сооружения и технические характеристики применяемого материала. При эксплуатации ЖБИ и ЖБК действует много негативных факторов, что способствуют разрушению:

• Химические. Из-за негативного воздействия различных химических веществ.
• Физические. К ним относятся перепады температур, периоды замерзания и оттаивания, атмосферные осадки.
• Механические. Силовая нагрузка, такая как удары, истирания, вибрации.

Реконструкция железобетона

Восстановление защитного слоя бетона бывает:

• Частичное. Заделка трещин, надколов.
• Полное. Ремонт верхних ярусов сооружения.

Частичная заделка дефектов — процесс простой, намного сложнее дело обстоит с заменой разрушенной старой прослойки. Инструкция:

1. Определяется толщина пласта. Используется измеритель защитного слоя бетона ИПА-МГ4. Позволяет определить параметры предохранительного пласта.
2. Далее, демонтируется непригодное бетонное покрытие до самого каркаса из металла.
3. Металлические элементы очищаются от ржавчины, мусора и обрабатываются антикоррозийными средствами.
4. Заключительный этап — нанесение свежего состава цементной смеси.

Раствор укладывается послойно, воздушно-сжатым методом. Толщина состава не меньше чем 3 см. Часто свежую смесь наносят на старые поверхности бетонной защитной прослойки. Такие манипуляции проводятся только тогда, когда поверхность нельзя качественно отремонтировать из-за сильных повреждений. Ручной монтаж сооружений проводится агрегатом, имеющим алмазную насадку. Если бетонное изделие в плохом состоянии, используются дополнительные фиксаторы, такие как звездочки, стульчики, треугольники, колесики, стойки и конусы.

Толщина защитного слоя бетона фундамента

Минимальный защитный слой бетона для армирования

В этой статье мы обсудим Минимальный защитный слой бетона для армирования | Прозрачное покрытие для балок, перекрытий, колонн, фундаментов | Крышка для арматуры | Минимальная толщина покрытия.

Бетонное покрытие в железобетоне представляет собой наименьшее расстояние между поверхностью встроенной арматуры и внешней поверхностью бетона (ACI 130).Глубину защитного слоя бетона можно измерить измерителем защитного слоя.

Различные типы бетонных блоков: —

Существуют различные типы облицовочных блоков в зависимости от типа используемого материала:
1. Деревянно-бетонный облицовочный блок
2. Стальной бетонный облицовочный блок
3. ПВХ-блок
4. Цементно-бетонный облицовочный блок
5. Алюминиевый блок
6.Камни

Минимальный защитный слой бетона для армирования:

Ниже приведены спецификации для армирующего покрытия для различных элементов конструкции в различных условиях.

1. На каждом конце арматурного стержня должно быть предусмотрено защитное покрытие толщиной не менее 25 мм или менее чем в два раза больше диаметра стержня.
2. Для продольного арматурного стержня в колонне следует предусматривать защитный слой бетона не менее 40 мм не менее диаметра такого стержня.В случае колонн минимального размера 20 см или менее, у которых арматурные стержни не превышают 12 мм, для армирования следует использовать защитный слой бетона толщиной 25 мм.
3. Для продольной арматуры в балке не менее 30 мм и менее диаметра стержня.
4. Для растягивающей, сжимающей или другой арматуры в плите или стене не менее 15 мм, не менее диаметра такого стержня.
5. Для любой другой арматуры не менее 15 мм, защитный слой бетона не менее диаметра такого стержня.
6. Для фундаментов и других основных конструктивных элементов, в которых бетон укладывается непосредственно на землю, защитный слой до нижней арматуры должен составлять 75 мм. Если бетон заливают на слой тощего бетона, то нижний защитный слой можно уменьшить до 50 мм.
7. Для бетонных поверхностей, подвергающихся воздействию погодных условий или земли после снятия опалубки, таких как подпорные стены, балки, боковые и верхние части фундамента и т. д. покрытие должно быть не менее 50 мм.
8. Должна быть предусмотрена увеличенная толщина покрытия, указанная на чертежах, для поверхностей, подвергающихся воздействию вредных химических веществ (или контактирующих с землей, загрязненной такими химическими веществами), кислоты, щелочи, соленой атмосферы, серы, дыма и т.п.
9. Для конструкций, удерживающих жидкость, минимальное покрытие всей стали должно составлять 40 мм или диаметр основного стержня, в зависимости от того, что больше. При наличии морской воды и масел и вод агрессивного характера крышки должны быть увеличены на 10 мм.
10. Защита арматуры в случае, если бетон подвергается воздействию вредных сред, также может быть обеспечена путем нанесения плотного непроницаемого бетона с одобренными защитными покрытиями. В таком случае дополнительное покрытие, упомянутое в пунктах (b) и (i) выше, может быть уменьшено.
11. Правильное покрытие должно поддерживаться кубиками (блоками) цементного раствора или другими одобренными средствами. Арматура для фундаментов, балок и плит на земляном полотне должна опираться на сборные железобетонные блоки, одобренные EIC. Не допускается использование гальки или камней.
12. Минимальное расстояние в свету между арматурными стержнями должно соответствовать IS:456-2000 или как показано на чертеже.

Полная статья о Минимальное бетонное покрытие для армирования | Прозрачное покрытие для балок, перекрытий, колонн, фундаментов | Крышка для арматуры | Минимальная толщина покрытия.  Благодарим вас за полное прочтение этой статьи на платформе « Гражданское строительство » на английском языке. Если вы считаете этот пост полезным, помогите другим, поделившись им в социальных сетях. Если у вас есть вопросы по статье, пишите в комментариях.

Уведомление Facebook для ЕС! Вам необходимо войти в систему, чтобы просматривать и публиковать комментарии FB!

Размещение арматурной стали| Журнал «Бетонное строительство»

Несмотря на то, что на более крупных проектах металлурги размещают арматурную сталь, большинство подрядчиков размещают некоторую арматуру.Поместить его в нужное место и удерживать его там во время укладки бетона имеет решающее значение для производительности конструкции. Арматура должна быть размещена, как показано на чертежах размещения. Там деталировщик укажет количество стержней, длину стержней, изгибы и позиции.

Крышка

Одной из важных причин правильного размещения арматурной стали является достижение необходимого количества бетонного покрытия — количества бетона между арматурной сталью и поверхностью бетонного элемента. Покрытие является наиболее важным фактором защиты арматурной стали от коррозии. Покрытие также необходимо, чтобы обеспечить достаточное сцепление стали с бетоном для развития его прочности. Требования к минимальному покрытию обычно указаны в спецификациях проекта или показаны на чертежах. Если не указано иное, минимальное покрытие для монолитного бетона указано в Строительном кодексе ACI 318.

Позиционирование

Важно помнить, что конструкция конструкции основана на размещении стали в нужном месте.Неправильное размещение арматурной стали может привести к серьезным разрушениям бетонных конструкций. Например, опускание верхних стержней или подъем нижних стержней на ½ дюйма больше, чем указано для плиты глубиной 6 дюймов, может снизить ее несущую способность на 20%.

Размещение арматуры поверх слоя свежего бетона, а затем заливка сверху еще не является приемлемым методом позиционирования. Вы должны использовать опоры из арматурных стержней, которые сделаны из стальной проволоки, сборного железобетона или пластика. Стулья и опоры доступны разной высоты для поддержки арматурных стержней определенного размера и положения. Как правило, пластиковые аксессуары дешевле, чем металлические опоры. Готовое справочное руководство по арматурной стали Института арматурной стали или классическое руководство «Размещение арматурных стержней» содержит три таблицы, которые показывают большинство доступных в настоящее время опор из различных материалов и описывают ситуации, в которых каждая из них наиболее эффективно используется.

Простого размещения стержней на опорах недостаточно. Арматурная сталь должна быть закреплена для предотвращения смещения во время строительных работ и укладки бетона. Обычно это делается с помощью вязальной проволоки. Вязальная проволока поставляется в бухтах по 3 или 4 фунта. Провода помещаются в держатель для проводов или катушка подвешивается к ремню рабочего для удобства доступа. Обычно используется проволока 16½ – или черная, мягкая, отожженная проволока калибра 16, хотя для более тяжелой арматуры может потребоваться проволока калибра 15 или 14, чтобы удерживать арматурный стержень в правильном положении. В армирующей промышленности используются различные типы стяжек (в основном это скрутки проволоки для соединения пересекающихся стержней), от стяжек-защелок до стяжек-сегментов. В документе CRSI «Размещение арматурных стержней» показаны типы стяжек и описаны ситуации, в которых каждый из них используется наиболее эффективно.

Для связывания стержней с эпоксидным покрытием используйте стяжки из ПВХ (доступны в компании American Wire Tie). Также доступны запатентованные стяжки с защелками, такие как стяжка арматуры Speed-Clip от Con-Tie Inc. Это простое устройство, которое вручную прикрепляет арматуру параллельно или под любым углом.Никаких инструментов не требуется.

При связывании стержней нет необходимости связывать каждое пересечение — обычно достаточно каждого четвертого или пятого. Помните, что стяжка не добавляет прочности конструкции, поэтому ее необходимо использовать только тогда, когда сталь может сместиться во время укладки бетона. Следите за тем, чтобы концы вязальной проволоки не касались поверхности бетона, где они могут заржаветь. Для предварительно собранных матов или арматурной стали свяжите достаточное количество пересечений, чтобы сделать сборку достаточно жесткой для размещения — обычно каждое пересечение снаружи и каждое другое в середине мата.Прихваточная сварка пересечений обычно не допускается, поскольку она уменьшает поперечное сечение стержней.

Допуски при размещении
Хотя стержни должны располагаться как можно ближе к указанной позиции, всегда будут небольшие отклонения. Допуски на положение арматуры, определенные ACI 117, «Допуски для бетонных конструкций и материалов», показаны в таблице. Помните, что это означает: допуск, согласно ACI 117, представляет собой допустимое отклонение от заданного размера, другими словами, насколько далеко арматурный стержень на самом деле от того, что показано на чертежах.Так, например, если расстояние в свету между внешней стороной арматурного стержня и поверхностью бетонной балки шириной 6 дюймов указано равным 2 дюймам, допуск позволяет, чтобы оно было не менее l 5/8 дюйма.
Допуск на положение продольных стержней довольно большой — ±3 дюйма. Это потому, что точное положение не так критично, пока сохраняется надлежащее покрытие и включено указанное количество стержней.

При размещении арматуры следует помнить следующее:

• Опоры для стержней не предназначены для поддержки строительного оборудования, такого как бетононасосы, тележки или лазерные стяжки.
• Расстояние между опорами стержней зависит от размера поддерживаемого арматурного стержня. Например, для односторонней сплошной плиты с термоусадочными стержнями № 5 высокие стулья используются на расстоянии 4 фута от центра; для баров № 4 стульчики для кормления должны быть размещены на расстоянии 3 фута от центра.
• Укладка арматуры на слои свежего бетона или регулировка положения стержней или арматуры из сварной проволоки во время укладки бетона не допускается. Опрометчивая практика в строительстве плит размещения арматуры на земляном полотне и вытягивания ее вверх во время укладки бетона называется «зацеплением». ”
• Распорки для вертикального бетона (строительство стен) традиционно были необязательными. Распорки боковых опалубок включают гвозди с двойной головкой, сборные железобетонные блоки (доби) и запатентованные цельнопластиковые формы.
• Сварщик, бригадир слесарей, подрядчик и инспектор несут ответственность за правильность размещения арматурных стержней в бетонных конструкциях.
• Отклонение от указанного положения: В перекрытиях и стенах, кроме хомутов и связей ±3 дюйма.Хомуты: высота балки в дюймах, деленная на 12. Анкеры: ширина колонны в дюймах, деленная на 12.

Стандартная практика для предприятий по производству арматурного стержня из нержавеющей стали (ANSI/CRSI–IPG4.1)

Толщина защитного слоя бетона — обзор

8.2 Влияние переработанных материалов в бетоне на коррозию арматурной стали

Считается, что арматурные стальные стержни в бетоне защищены за счет образования адгезионной и пассивной оксидной пленки в условиях высокой щелочности, создаваемых цементом. увлажнение.Однако любое воздействие, вызывающее уменьшение содержания свободной извести в водном растворе в порах бетона, как в случае карбонизации бетона углекислым газом воздуха, может снизить эффективность бетона как защитной среды арматурных стержней и, таким образом, может способствуют коррозии стальной арматуры. Таким же образом можно предположить, что добавление к бетону любого побочного продукта, проявляющего пуццолановую активность, например летучей золы, может специфически снизить защиту железа от коррозии, вызванную снижением pH вследствие пуццолановой реакции с гидролизной известью.

С другой стороны, добавление летучей золы в бетон в качестве побочного продукта, особенно без снижения содержания цемента, повышает долговечность бетона благодаря эффекту наполнения за счет образования дополнительных гидратов силиката кальция и алюмината кальция, вызванных пуццолановой реакцией, которая уменьшает пористость бетона и, следовательно, его проницаемость для агрессивных агентов, вызывающих коррозию, таких как углекислый газ. На самом деле следует учитывать, что в бетоне хорошего качества, должным образом уплотненном и отвержденном, коррозия не может быть проблемой.Только в некачественных пористых бетонах или при наличии бетонного покрытия малой толщины коррозия может стать проблемой.

Поэтому, чтобы оценить влияние добавок пуццолановых побочных продуктов на явления коррозии стальной арматуры, давайте рассмотрим изменения, вызванные добавлением летучей золы в процесс карбонизации бетона (Branca et al., 1992), как коррозию. показатель.

Можно утверждать, что проницаемость для двуокиси углерода увеличивается с увеличением соотношения вода/цемент, т. е. за счет увеличения пористости бетона, так что при использовании летучей золы вместо цемента может происходить более быстрый процесс карбонизации.Это связано с большей начальной пористостью бетонов на основе летучей золы, вызванной более высоким фактическим водоцементным отношением и меньшим количеством доступной гидролизной извести (Gonzales et al. , 1983). Наоборот, при добавлении летучей золы без снижения содержания цемента можно наблюдать снижение скорости проникновения углекислого газа из-за пуццолановой реакции и эффекта наполнения, что приводит к уменьшению пористости.

Электрохимические измерения показывают, что любой процесс, который может снизить щелочность бетона, такой как процесс карбонизации или пуццолановая реакция из-за присутствия летучей золы, является необходимым, но недостаточным условием для ускорения коррозии железобетона.Например, коррозия арматуры, по-видимому, сильно зависит от проницаемости бетона, а затем от пористости бетона. В результате некоторый риск коррозии может возникнуть только при добавлении летучей золы вместо цемента при относительно высоком соотношении вода/цемент. В этом случае добавки летучей золы делают бетон, особенно в раннем возрасте, более проницаемым и пористым, чем соответствующий бетон на портландцементе.

Кроме того, когда побочные продукты, не обладающие пуццолановой активностью, добавляются в бетонную смесь в качестве наполнителя или замены мелкого заполнителя, не происходит изменения условий пассивности стальной арматуры, поскольку их добавление не изменяет щелочную среду в бетоне, в то время как делая его микроструктуру более плотной, а затем менее проницаемой для проникновения агрессивных агентов.

Трещины, вызванные нагрузкой, усадкой, ползучестью и термическим напряжением, или в сборном железобетоне механическим ударом или напряжением изгиба во время транспортировки и монтажа, уменьшают срок службы железобетонных конструкций при воздействии хлоридной агрессии, например, в морской среде или морозный климат, требующий обработки противогололедной солью (Francois et al., 1998).

В этих случаях арматура из оцинкованной стали может использоваться в качестве превентивного метода для замедления коррозии стали и продления срока службы конструкций, главным образом в результате образования плотного пассивного слоя, стойкого к воздействию хлоридов при более высоких уровнях концентрации, чем в случай голой стали (Swamy, 1990; Yeomans, 1994; Fratesi et al., 1996). Формированию плотного защитного пассивного слоя на арматуре из оцинкованной стали, по-видимому, способствует менее щелочная среда в растворе пор бетона (Андраде и др., 1983; Масиас и Андраде, 1983, 1987a; Андраде и Масиас, 1988). Возникновение может быть достигнуто добавлением летучей золы в бетон в качестве мелкого заполнителя или замены цемента из-за его пуццолановой активности.

Таким образом, влияние летучей золы на коррозионное поведение арматуры из оцинкованной стали в образцах бетона с трещинами, подвергавшихся воздействию циклов влажный-сухой в водном растворе хлорида, также отслеживалось с помощью электрохимических измерений (Fratesi et al., 2002). В этом исследовании бетонные образцы были усилены стальными пластинами вместо стержней по двум причинам: пластина позволяет контролировать растрескивание бетонного образца, останавливая распространение трещины и позволяя регулировать ширину трещины, и значительно ускоряет процесс коррозии из-за гораздо более высокое отношение катодной площади к анодной. Основные результаты этого исследования представлены на рисунках 8.1 и 8.2.

Рисунок 8.1. Влияние добавления летучей золы на потенциал свободной коррозии (верхнее значение) и скорость коррозии (нижнее значение) оцинкованной стали, встроенной в растрескавшийся бетон с различным водоцементным отношением (выше, 0. 80, слева; и ниже, 0,45, справа) в зависимости от количества циклов влажный-сухой в 10% водном растворе NaCl.

Рисунок 8.2. Металлографический вид поперечного сечения оцинкованной стали, встроенной в бетон с трещинами, с В/Ц = 0,80 после воздействия агрессивных циклов влажный-сухой, в отсутствие (слева) и в присутствии (справа) летучей золы.

Данные, представленные на рисунке 8.1, ясно показывают, что использование летучей золы в качестве частичной замены либо цемента, либо заполнителя повышает коррозионную стойкость арматуры из оцинкованной стали в бетоне с трещинами, подвергающемся воздействию агрессивных сред.В частности, добавление пуццолановой золы даже при наличии трещин в бетоне снижает контролируемую скорость коррозии в очень пористых бетонах, таких как изготовленные с соотношением В/Ц = 0,80, до значений, сравнимых со значениями, полученными в бетонах хорошего качества. , такие как изготовленные с соотношением В/Ц = 0,45, для которых положительный эффект оказывается скрытым. Другими словами, летучая зола нейтрализует вредное воздействие, по крайней мере с точки зрения коррозии, большой пористости цементной матрицы.

Кроме того, рисунок 8.2 показано, что использование арматуры из оцинкованной стали в зольном бетоне не только обеспечивает сочетание технических и экологических преимуществ, получаемых от использования как гальванизации стали, так и добавления золы-уноса в бетон, но может дополнительно обеспечить полезный синергетический эффект благодаря пуццолановому активность, способствующая образованию на оцинкованной арматуре плотного защитно-пассивного слоя, сохраняющего устойчивость даже при наличии трещин в бетоне.

Минимальный защитный слой бетона для армирования

🕑 Время чтения: 1 минута

Бетонное покрытие для армирования требуется для защиты арматуры от коррозии и обеспечения огнестойкости.Толщина покрытия зависит от условий окружающей среды и типа элемента конструкции. Минимальная толщина защитного слоя арматуры указана на чертежах или должна быть получена из соответствующих сводов правил.

Минимальный защитный слой бетона для армирования Ниже приведены характеристики арматурного покрытия для различных элементов конструкции в различных условиях. а) На каждом конце арматурного стержня должно быть предусмотрено защитное покрытие толщиной не менее 25 мм или менее чем в два раза больше диаметра стержня.б) Для продольного арматурного стержня в колонне следует предусматривать защитный слой бетона не менее 40 мм и не менее диаметра такого стержня. В случае колонн минимального размера 20 см или менее, у которых арматурные стержни не превышают 12 мм, для армирования следует использовать защитный слой бетона толщиной 25 мм. в) для продольной арматуры в балке не менее 30 мм и менее диаметра стержня. г) для растягивающей, сжимающей или другой арматуры в плите или стене не менее 15 мм, не менее диаметра такого стержня.д) Для любой другой арматуры не менее 15 мм, защитный слой бетона не менее диаметра такого стержня. f) Для фундаментов и других основных конструктивных элементов, в которых бетон укладывается непосредственно на землю, защитный слой до нижней арматуры должен составлять 75 мм. Если бетон заливают на слой тощего бетона, то нижний защитный слой можно уменьшить до 50 мм. g) Для бетонных поверхностей, подвергающихся воздействию погодных условий или земли после снятия опалубки, таких как подпорные стены, балки, боковые и верхние части фундамента и т. д.покрытие должно быть не менее 50 мм. з) Должна быть предусмотрена увеличенная толщина покрытия, как указано на чертежах, для поверхностей, подвергающихся воздействию вредных химических веществ (или контактирующих с землей, загрязненной такими химическими веществами), кислотой, щелочью, соленой атмосферой, серой, дымом и т.п. i) Для конструкций, удерживающих жидкость, минимальное покрытие всей стали должно составлять 40 мм или диаметр основного стержня, в зависимости от того, что больше. При наличии морской воды и масел и вод агрессивного характера крышки должны быть увеличены на 10 мм.j) Защита арматуры в случае, если бетон подвергается воздействию вредных сред, также может быть обеспечена за счет плотного непроницаемого бетона с одобренными защитными покрытиями. В таком случае дополнительное покрытие, упомянутое в пунктах (b) и (i) выше, может быть уменьшено. k) Правильное покрытие должно поддерживаться кубиками (блоками) цементного раствора или другими утвержденными средствами. Арматура для фундаментов, балок и плит на земляном полотне должна опираться на сборные железобетонные блоки, одобренные EIC. Не допускается использование гальки или камней.l) Минимальное расстояние в свету между арматурными стержнями должно соответствовать IS:456-2000 или как показано на чертеже.

Арматурная сталь — Buildipedia

Методы и материалы

Арматурные стержни (арматура), используемые в конструкционном и архитектурном бетоне, изготавливаются из углеродистой стали с высоким пределом текучести, например, приблизительно 60 000 фунтов на квадратный дюйм. Используемые стали также пластичны и поэтому легко поглощают большее количество энергии при деформации. Арматура обычно круглая, с площадью поперечного сечения от 0.от 1 до 4,0 дюймов2 и весит от 0,4 до 14 фунтов/фут. Каждый номер размера арматуры соответствует диаметру 1/8 дюйма, например, стержень № 3 имеет диаметр 3/8 дюйма, а стержень № 8 имеет диаметр 1 дюйм.

Арматура изготавливается путем заливки расплавленной стали в разливочные машины и пропускания ее через ряд стендов для формовки стали в стержни. Штриховка (также называемая «деформацией»), которая образуется на поверхности арматурного стержня в процессе производства, способствует передаче нагрузки от бетона к стали.

Арматурная сталь имеет опознавательные знаки и маркировочные знаки между ребрами. Двумя системами являются «Система чисел» и «Система линий», и они обозначают класс.

ACI ДОПУСТИМЫЙ РЕЗУЛЬТАТ И ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ДЛЯ ОБЫЧНОЙ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ
РАЗМЕРЫ ПРУТКА	СОРТ	ПРЕДЕЛ ТЕКУЧЕСТИ (PSI)	ПРЕВОСХОДНАЯ ПРОЧНОСТЬ (пси)	ТИП СТАЛИ	ASTM СПЕЦИФИКАЦИЯ
Меньшие размеры	40	40 000	70 000	S (заготовка) A (ось)	А-615 А-617
#3 через #18	60	60 000	90 000	S или А	А-615 или А-617
№11, №14 и №18	75	75 000	100 000	С	А-615

Наиболее часто используемой арматурой является новая заготовка, ASTM A-615, тип S, класс 60.

Коэффициенты теплового расширения бетона и углеродистой стали одинаковы, поэтому внутренние напряжения, возникающие при расширениях и сжатиях, сведены к минимуму. Поверхность арматурного стержня обычно шероховатая или гофрированная для улучшения сцепления между бетоном и сталью. Когда цемент затвердевает, он соответствует топографии стальной поверхности, и напряжение эффективно передается между двумя материалами. Среда, в которой содержится сталь, обычно щелочная.В этих условиях на поверхности арматуры образуется пассивный оксидный слой, который предотвращает дальнейшую коррозию.

Более эффективным способом предотвращения коррозии арматуры в агрессивных средах является формирование тонкого защитного покрытия на поверхности стали. Нанесение слоя металлического цинка на стальную поверхность является примером такого покрытия, и этот процесс известен как цинкование.

Один из процессов цинкования, горячее цинкование погружением, требует, чтобы арматурный стержень погружался в расплавленный цинк для формирования поверхностного сплава в виде прочно прилипающего покрытия. Другой подход заключается в электрохимическом осаждении цинка на стальную подложку. Арматурный стержень можно разрезать или согнуть до или после цинкования, практически не влияя на прочность на растяжение, удлинение или требования к нагрузке стали. Оцинкованная арматурная сталь доказала свою экономичность и обеспечивает надежную защиту от коррозии в различных условиях. Он легко изготавливается и легко транспортируется, обрабатывается и устанавливается.

Альтернативное защитное покрытие получают с использованием эпоксидной смолы.Для эпоксидного покрытия арматуры порошкообразную смолу смешивают с наполнителями, пигментами и агентами, регулирующими текучесть. Затем его напыляют на стальную арматуру, которая была очищена, поверхность которой стала шероховатой и нагрета примерно до 450°F. Частицы распылителя приобретают электрический заряд и притягиваются к стали. Здесь частицы смеси смол плавятся и связываются со сталью, приспосабливаясь к топографии поверхности стержня в виде тонкой сшитой полимерной пленки. После нанесения покрытие отверждается в течение примерно 30 секунд, а затем охлаждается воздухом или водой.Во время этого процесса обычно покрывают арматуру длиной 40-60 футов, а затем материал с эпоксидным покрытием можно разрезать или согнуть в соответствии с требованиями проекта.

Экологические соображения

Погодные условия на строительной площадке не повлияют на арматуру, однако перед использованием материал следует хранить в чистом, сухом месте. Почва, масло или жир могут изменить сцепление бетона с арматурой. Таким образом, армирование должно содержаться в чистоте, насколько это практически возможно.

Основы дизайна

Конструкция и размер армирующей конструкции должны соответствовать местным строительным нормам и правилам и должным образом использовать прочность двух материалов, т. е. стали и бетона. Конструкция должна быть конструктивной и экономичной. Затраты на рабочую силу на месте могут быть значительными, поэтому важно спланировать детали установки армирования. В план должны быть включены необходимые опоры, связи, нахлесты и другие аксессуары. Армирующие материалы дороже бетона, и может быть компромисс между количеством арматуры и объемом используемого бетона.Однако важно отметить, что механическое разрушение бетонного элемента может произойти, если недостаточно армирующего материала или если расстояние между арматурными стержнями слишком велико.

Обозначение арматурной стали обычно заносят в Таблицу Армирования на строительных чертежах, чтобы исключить любую двусмысленность в обозначениях. Например, обозначение № 4 на 12 дюймов по наружной оси, T&B, EW относится к использованию арматурного стержня номер 4, расположенного на расстоянии 12 дюймов от центра, на верхней и нижней сторонах и ориентированного как в продольном, так и в поперечном направлениях.

Бетонное покрытие может защитить арматурный стержень от агрессивных сред, а также обеспечить достаточную анкеровку для предотвращения скольжения под нагрузкой. Глубина этого бетонного покрытия зависит от окружающей среды, которой подвергается конструкция. В Соединенных Штатах ACI рекомендует различную глубину защитного слоя бетона для защиты арматуры в зависимости от конструкции и воздействия. Ниже приведены рекомендации (из Строительного кодекса штата Огайо) по защите арматуры бетоном:

.

МИНИМАЛЬНОЕ БЕТОННОЕ ПОКРЫТИЕ
БЕТОН	МИНИМАЛЬНАЯ КРЫШКА (ДЮЙМЫ)
Бетон, залитый и постоянно контактирующий с землей.	3
Бетон, подверженный воздействию земли или погодных условий. От №6 до №18 бар №5 бар, провод W31 или D31 и меньше	2 1,5
Бетон, не подвергающийся воздействию погодных условий и не контактирующий с землей, плиты, стены и балки. Стержни №14 и №18 Стержни №11 и меньше Балки и колонны: первичная арматура, связи, хомуты и спирали Обечайки, фальцованные пластинчатые элементы: #6 бар и больше #5 бар, проволока W31 или D31 и меньше	1. 5 .75 1,5 .75 .50

Изгиб арматурного стержня для образования крюка под углом 90° или 180° может увеличить прочность анкеровки арматурной стали в бетонном элементе.

Препараты

Выбор армирующих материалов и конструкция конструкции указываются в строительных чертежах вместе с деталями установки. Арматурный стержень должен быть четко промаркирован и храниться в чистом и сухом месте, если он уже находится на объекте.

Полевые проверки прилегающих поверхностей, таких как опалубка и пароизоляция, должны быть завершены до укладки арматурной стали.

Приложения и установки

Как правило, стыки арматуры должны иметь нахлест 30 диаметров (15 дюймов для арматурного стержня №4). Проконсультируйтесь со специалистом по проектированию относительно конкретных требований к сращиванию. Армирующая стальная плита обычно устанавливается на стулья и соединяется проволокой. Вертикальная арматура обычно крепится к шпалам и может образовывать с бетоном сетку.

Другие соображения

Железобетон, подвергающийся воздействию влаги и циклов замораживания/оттаивания, может треснуть и расколоться, обнажая арматурные стержни. Это ослабляет конструкцию и со временем может привести ее в негодность. Поврежденный бетон должен быть немедленно отремонтирован с помощью соответствующих продуктов, а источник влаги должен быть устранен до начала ремонта.

Стандарты и нормы

• Глава 19 Международного строительного кодекса ICC устанавливает минимальные стандарты проектирования арматуры в бетоне.
• Арматурная сталь и железобетон должны соответствовать требованиям ACI 318 и ACI 318, раздел 3.5., которые опубликованы ACI как Требования строительных норм и правил для конструкционного бетона (ACI 318-05) и Комментарий (ACI 318R-05) и могут быть приобретены в МУС.
• Сварка арматурных стержней должна соответствовать AWS D 1. 4.
• Стандарты ASTM для холоднокатаных стержней из углеродистой стали (A108-99)
• Стандартные деформированные стальные стержни для армирования бетона (A184/A184M-05)
• Арматура с эпоксидным покрытием (A775/A775M)
• Оцинкованная (гальванизированная) арматура (A767)

Соленая вода и коррозия железобетона – цементная добавка.co.uk

Как часто мы слышим о 100-летнем расчетном сроке службы, напр. для моста, однако капитальный ремонт конструкции требуется еще до того, как сооружению исполнится 30 лет, а достижение 100-летнего возраста без огромных затрат на ремонт, намного превышающих первоначальную стоимость сооружения, — это, наверное, просто мечта.

Ежегодно во всем мире тратятся миллиарды фунтов стерлингов на ремонт/замену бетонных конструкций. Многое из этого можно было бы сэкономить, а деньги использовать более продуктивно, если бы эти структуры были построены по-другому.

Причин для этого много, но вот три, на которые следует обратить внимание. Во-первых, заявки на строительство здания превышают ожидаемые или превышают бюджет. Для снижения затрат предлагаются более дешевые варианты, в том числе для антикоррозионной защиты бетона. Во-вторых, «ускоренные» графики и штрафы за несвоевременное завершение ставят под угрозу качество, поскольку срезают углы, что приводит к дефектам, которые в конечном итоге потребуют дорогостоящего ремонта. В-третьих, используются неопробованные или неподходящие продукты, которые впоследствии не работают должным образом в используемой среде.Это может произойти из-за недостатка знаний или ложных предположений. На ум приходит использование высокоглиноземистого цемента и заполнителей, содержащих пирит и кальцинированный доломит.

Там, где бетонные конструкции строятся в потенциально агрессивных средах, владельцы должны крайне осторожно относиться к убеждению использовать продукты, альтернативные тем, которые указаны инженером-строителем, особенно мотивированные ценой. «Едва ли в мире есть что-то, что какой-то человек не может сделать чуть хуже и продать чуть дешевле, и люди, которые покупают только по цене, являются законной добычей этого человека» — Джон Раскин.

В течение многих лет в строительной отрасли шла дискуссия о «оценке стоимости всей жизни», но на практике это было немногим больше, чем болтовня в баре, и те немногие усилия, которые были предприняты, были перечеркнуты вопросом аванса. стоимость капитала.

Есть так много примеров на выбор, особенно мосты и туннели. Ремонт Эландского моста, завершенный в 2005 году после примерно 15 лет эксплуатации и включающий ремонт проржавевших опор пирса в приливной зоне, замену 19 стыков и восстановление стен парапета, стоил: «… в два раза больше (общей) стоимости первоначальной мост по текущим ценам».Приводится цитата руководителя проекта: «Покупай дешево, ремонтируй дорого».

 

 

Если мы серьезно относимся к «устойчивому развитию», нам необходимо решить эту проблему и улучшить работу бетона. Возможно, мы не сможем полностью остановить разрушение бетонных конструкций, но мы можем значительно продлить срок службы таких конструкций с помощью проверенных продуктов, доступных здесь и сейчас.

Бетон может испортиться по разным причинам, и повреждение бетона часто является результатом сочетания факторов.

Вызванная хлоридами коррозия арматуры и других закладных металлов является основной причиной разрушения бетона. При коррозии стали образующаяся ржавчина занимает больший объем, чем сама сталь. Результирующее расширение создает растягивающие напряжения в бетоне, что в конечном итоге может привести к растрескиванию, расслаиванию и отслаиванию. Сульфаты разрушают бетон, реагируя с гидратированными соединениями в затвердевшем цементе. Эти реакции могут вызвать достаточное давление, чтобы разрушить цементное тесто, что приведет к потере сцепления и прочности.

ASR (щелочное воздействие кремнезема), повреждения от замораживания и оттаивания, кислотное воздействие, карбонизация также являются хорошо известными формами ухудшения состояния бетона и преждевременного разрушения.

В железобетоне все распространенные формы серьезного износа возникают в результате проникновения воды. Если бы бетон можно было сохранить сухим по своей природе, большинство проблем с коррозией исчезло бы. Однако очень важно понимать механизмы прохождения воды через бетон. Некоторые ошибочно полагают, что ключевым параметром является «низкая проницаемость».Самый распространенный тест на проницаемость просто измеряет плотность бетона, когда вода под давлением подается на поверхность. Так называемая «проницаемость» определяется глубиной проникновения, которая, в свою очередь, определяется плотностью бетона. Проницаемость, по определению, является мерой потока под внешним давлением и является свойством насыщенных материалов . Обычный бетон хорошего качества противостоит любому заметному потоку воды под давлением, поэтому укрепление или увеличение плотности бетона совершенно не имеет значения.Увеличивая плотность, вы не только не замедляете прохождение воды, но и ускоряете ее за счет капиллярности. Преобладающий механизм движения воды через бетон, простая капиллярная абсорбция, не требует никакого гидростатического давления – чем уже поры в насыщенном бетоне, тем ниже его проницаемость. И наоборот, чем уже поры, тем больше результирующее капиллярное давление и, следовательно, больше глубина и скорость проникновения воды. «Расчет глубины проникновения воды при смачивании показал, что скорость капиллярного впитывания порядка в миллион раз превышает проницаемость» ^*1 .

Мировой опыт за последние 50 лет ясно продемонстрировал, что обычный железобетон, используемый в морской среде, очень подвержен коррозии.

Полевой опыт и передовые исследования показывают и подтверждают, что в открытых для воздуха морских сооружениях, таких как туннели или затопленные подвалы, капиллярная абсорбция является основным механизмом переноса воды и хлоридов. Идея преодоления проблем с коррозией за счет использования более прочного или более плотного бетона с более низкой проницаемостью оказалась контрпродуктивной и усугубила проблему.

Коренной причиной коррозии бетона, вызванной хлоридами, является тот факт, что весь обычный бетон обладает высокой абсорбционной способностью, и скорость абсорбции высока. В условиях намокания и высыхания он безжалостно всасывает и впитывает воду, влагу и содержащиеся соли.

 

 

 

 

 

 

 

В туннеле с движущимся транспортом и вентиляцией будет постоянное движение теплого воздуха. Когда поглощенная морская вода достигает внутренней поверхности туннеля или подвала, она быстро испаряется, позволяя поглощать больше воды, так что будет постоянный поток воды от внешней стороны к внутренней.

Однако соль, содержащаяся в воде, не испаряется, а остается и будет постоянно накапливаться до тех пор, пока ее концентрация на внутренней поверхности армирования не станет достаточной, чтобы разрушить высокую щелочность на границе раздела бетона и арматуры. Теперь все, что требуется для того, чтобы сталь начала корродировать, — это кислород (доступный в подвале) и электролит (вода).

Следует отметить, что можно ожидать удвоения коррозионной реактивности на каждые 10 ⁰ C повышения температуры.

Таким образом, проблема состоит в том, как полностью и эффективно защитить бетонные конструкции, находящиеся под воздействием морского воздуха, или железобетон в зоне приливов или брызг от коррозии, вызванной хлоридами.

С тех пор, как стала очевидной реальность вызываемой хлоридами коррозии железобетона, владельцы, инженеры и проектировщики применили широкий спектр методов для уменьшения проницаемости бетона для воды и хлоридов и тем самым отсрочили или попытались предотвратить коррозию.

Большинство из них были сосредоточены на «уплотнении» с использованием более прочных и/или дополнительных вяжущих материалов, таких как микрокремнезем или доменный шлак, с целью снижения проницаемости бетона и соответствующей диффузии хлоридов. Все они имеют практические ограничения, но ни один из них не решает проблему капиллярной абсорбции.

Повышение прочности на сжатие и/или содержания цемента.  Мехта и Берроуз наблюдают; № «. .Убеждение, что чем выше прочность бетона, тем прочнее будет конструкция, не подтверждается полевым опытом. Бетонные смеси с высокой начальной прочностью более склонны к растрескиванию и быстрее разрушаются в агрессивных средах. Кодексы должны быть изменены, чтобы надлежащим образом подчеркнуть этот момент». ^*4

Увеличение содержания цемента сверх требований конструкции может фактически усугубить проблему коррозии. За пределами оптимального количества, большее количество цемента не уменьшает полезного объема пор и капилляров, но усугубляет термическое и микрорастрескивание и аутогенную усадку и, следовательно, скорость поглощения соленой воды.

Увеличение защитного слоя бетона до стали . При отсутствии бездефектных покрытий или других барьеров защитный слой бетона и его характеристики проницаемости являются единственной защитой, обеспечиваемой закладной арматуре с момента заливки и в течение всего срока службы.Тем не менее, требования к большему покрытию основаны на моделях диффузии хлоридов, которые предполагают условия насыщения, отсутствие абсорбции и отсутствие трещин в бетоне. Ни одно из этих условий не существует в процессе эксплуатации. На практике это делают их противоположности.

В результате во многих странах было увеличено бетонное покрытие стали. В США используется до 100 мм, но без какого-либо соответствующего увеличения «времени до коррозии» (100-мм покрытие во Флориде в мостовых конструкциях). Помимо резкого увеличения веса, стоимости и микротрещиноватости конструкций, это в конечном счете неадекватно, так как наличие трещин и скорость водопоглощения сводят на нет дополнительное покрытие.В каждом месте трещины в поглощающем бетоне защита арматуры отсутствует.

Микрокремнезем. Микрокремнезем обеспечивает более высокую прочность на сжатие при небольших затратах и ​​благоприятно изменяет диффузию при полном отверждении водой. Но на водопоглощение он оказывает незначительное влияние, поэтому свободно впитывает и теряет воду. Без полного отверждения или при наличии микротрещин пары кремнезема могут увеличить абсорбцию. Склонность кремнеземных паров повышать хрупкость бетона увеличивает его склонность к растрескиванию/микротрещинам.Этот риск увеличивается из-за проблем с «липкостью»/удобоукладываемостью при более высоких температурах укладки, что требует чрезмерного количества воды для замеса, что не всегда компенсируется суперпластификаторами.

Цементы из доменных шлаков.  Бетоны, изготовленные из шлаковых цементов, могут обеспечить полезное снижение теплоты гидратации, а также коэффициента диффузии хлоридов, и его использование рекомендуется там, где это целесообразно. Однако шлак не оказывает существенного положительного влияния на абсорбцию, поэтому, как и микрокремнезем, остается предельно уязвимым к абсорбции/десорбции и тем же процессам коррозии, что и бетон без него, в том числе в трещинах.

Использование «ингибиторных» добавок. Нитриты требуют поддержания соотношения нитрит:хлорид выше 1,5:1 для достижения эффекта. Первоначальное воздействие абсорбированных хлоридов приводит к ингибированию анодной активности. Однако на практике ингибитор растворим в воде и всегда растворяется и уносится на испаряющуюся поверхность абсорбированной водой, просачивающейся через бетон, особенно в трещинах. Восстанавливающее соотношение нитрит:хлорид 1,5:1 подавляется постоянно растущим уровнем поглощенных хлоридов.В этом случае коррозия стали происходит с обычной скоростью — некоторые предполагают, что с повышенной скоростью, без каких-либо препятствий или торможения.

Катодная защита или «СР».   CP включает в себя электрическое подключение всех стальных арматурных стержней и подключение всей установки к монитору, который определяет наличие и величину электрического коррозионного тока в устройстве, а затем генерирует равный противоположный ток, чтобы нейтрализовать коррозионный ток. CP не оказывает никакого влияния на какие-либо другие механизмы коррозии, поэтому цементное тесто по-прежнему уязвимо, как и любые другие закладные металлы в конструкции, такие как столбы освещения, рельсы и т. д., которые не связаны с «батареей» КП. CP дорог в установке и, конечно же, требует интенсивного обслуживания с точки зрения контроля генерируемых токов (если генерируются чрезмерные токи, коррозия явно ускоряется).

CP становится неэффективным, когда соединения разорваны, неисправны или ненадежны, и, естественно, поскольку потенциал коррозионных токов варьируется по конструкции, поэтому генерируемый противоток никогда не будет точно одинаковым. Следовательно, всегда существует некоторый коррозионный ток, а также коррозия.

Использование пропитывающих водоотталкивающих средств . Несмотря на практические проблемы применения, использование поверхностных пропиток, наносимых после строительства, таких как силаны, силоксаны и т. д., полезно, особенно для защиты сборных элементов, если они были затоплены в море в раннем возрасте, когда они особенно уязвимы к загрязнению хлоридами ( см. «с» ниже ). Создавая гидрофобную зону на внешнем миллиметровом или двух важнейшем бетонном покрытии, силаны улучшают его устойчивость к соленой воде или, по крайней мере, его часть. Однако для пользователя остается ряд существенных ограничений и практических проблем:

1. Более прочные и плотные бетоны не поглощают силаны выше, скажем, отметки 1–2 мм, оставляя их на поверхности и, следовательно, ограничивая их эффективность.
2. Нецелесообразно наносить жидкую отверждаемую мембрану (предварительно отлитую или на месте), так как это ухудшит последующее нанесение силана. Необходимо длительное отверждение водой.
3. Для надлежащего «связывания» силаны следует наносить после затвердевания бетона и его высыхания до допустимой внутренней влажности.В течение этого времени незащищенный, незрелый бетон очень уязвим к поглощению и загрязнению соленой водой. Исследования Taywood показывают, что из-за эффектов поглощения в раннем/незрелом морском бетоне до 50% хлорида, необходимого для активации стали, попадает внутрь. бетон в течение первых 3-х месяцев выдержки ^*5 . Обработка силаном может помочь защитить «молодые» (не растрескавшиеся) сборные элементы от загрязнения солью во время плавания к месту расположения, но также потребует хранения во дворе и двойной обработки перед отправкой и, вероятно, повлечет за собой значительные затраты.
4. Силаны зависят от 100% правильного и полного покрытия ВСЕХ открытых бетонных поверхностей, в противном случае вода естественным образом впитается через любые необработанные участки, и может начаться коррозия. Доступ к некоторым областям может быть слишком затруднен, чтобы обеспечить покрытие вообще.
5. Трещины и механические повреждения поверхности, возникающие в бетоне после нанесения силана , обеспечивают проход через обработанную силаном поверхность и мгновенный/немедленный доступ внутрь бетона. Нижележащий бетон снова начинает подвергаться коррозии, поскольку через эти дефекты соленая вода поглощается внутренней частью и сталью.
6. Производители силанов заявляют, что повторное применение силанов должно происходить каждые десять лет для поддержания эффективности. В дополнение к экологическим ограничениям объекта, это требование обслуживания приводит к возникновению тех же негативных факторов, что и выше, не говоря уже о текущих расходах.

 

Everdure Caltite — дополнительный ингредиент для проверенной долговечности

Чугун в современном строительстве не используется, так как имеет критический «недостаток».Он хрупкий. Однако добавление небольшого количества углерода (0,2%) дает нам высокую прочность на разрыв — «сталь». Для дополнительного улучшения добавление хрома дает «нержавеющую» сталь и так далее. Everdure Caltite применяет ту же проверенную концепцию к бетону.

Everdure Caltite — это гидрофобный и порозабивающий жидкий ингредиент, который включает ингибитор коррозии и добавляется в бетонную смесь. Он изменяет нормальную капиллярность (всасывающее действие) для производства бетона со сверхнизкой абсорбцией.

Обычный высококачественный бетон не подходит для морских сооружений.Он естественным образом поглощает воду, влагу и любые вредные соли в растворе и обеспечивает все важные электролиты, связывающие анодную и катодную области арматуры ^*2 .

Добавление еще одного ингредиента, Everdure Caltite, в обычный бетон эффективно устраняет этот недостаток, придавая ему свойства со значительными техническими, коммерческими и экологическими преимуществами.

В 2004 году в Университете Данди, Великобритания ^*3 , высококачественные бетонные сегменты, изготовленные с кальцитом и без него, были подвергнуты длительной динамической нагрузке и сильным коррозионным воздействиям при длительном циклировании влажной/сухой соленой воды в специально сконструированной камере (4 x Количество циклов влажный/сухой в день в течение 16 месяцев, что эквивалентно 52 годам пребывания в морской среде).Испытания показали, что включение кальтита замедляет начало коррозии арматуры в 50 раз. Это согласуется с существующими эмпирическими данными об использовании кальтита в морском бетоне.

Военно-морская база Сиберд Карвар, Индия

Бетон

, содержащий Everdure Caltite, использовался в различных частях конструкции для обеспечения гидроизоляции и защиты от коррозии.

 

 

 

 

 

 

 

 

^*1     «Капиллярная абсорбция бетоном» (Бетон, июль/август 1997 г.) Д-р Эндрю Батлер, Лаборатория транспортных исследований

^*2      На фотографиях показаны бетонные опоры для трубопровода, который пересекает солончак в Южной Австралии, где летние температуры могут достигать 40°C.Чтобы представить это в перспективе, уровень сульфатов в грунте на этом участке был измерен на уровне 7,2 г/л, а хлоридов – 53 г/л. Это превышает наихудшие возможные случаи, указанные в специальном обзоре BRE 1 — (DS5 и DC4).

^*3       Коррозионная стойкость бетонных конструкций, модифицированных системой Everdure Caltite, Университет Данди, Шотландия, декабрь 2004 г., д-р Чун К. Ли.

^*4      Строительство прочных конструкций в 20  ^{90 470 веке, Журнал Американского института бетона, март 2001 г., , стр.К. Мета / Р. Берроуз}

 

Размерный эффект при коррозии сильно влияет на прогнозируемый срок службы бетонной инфраструктуры

Размерный эффект вызван неоднородностями на поверхности стали

Наши результаты показывают, что концентрация хлорида, необходимая для инициирования коррозии арматурной стали в бетоне, в значительной степени зависит от размеры исследуемых образцов. Мы предполагаем, что этот размерный эффект может быть объяснен неоднородностями на поверхности стали, а именно пространственной изменчивостью физико-химических условий ТСМ, на которую влияют свойства как арматурной стали, так и бетона.Таким образом, увеличение размера образца увеличивает вероятность наличия условий, способствующих возникновению коррозии при более низких концентрациях хлоридов. Это могут быть зоны особенно подверженной коррозии металлургии стали (например, скопления включений) или зоны, где бетон, прилегающий к стали, обеспечивает низкую защиту от коррозии.

Из экспериментов по локальной коррозии пассивных металлов, таких как нержавеющая сталь в водных растворах, хорошо известно, что инициирование питтинговой коррозии определяется локальными особенностями ( 17 ).В зависимости от наличия или отсутствия определенных предпочтительных мест инициирования в пределах испытуемой поверхности подверженность поверхности образца точечной коррозии будет соответственно выше или ниже. Это было экспериментально подтверждено измерениями потенциала питтинга пассивных сталей в водных растворах хлоридов ( 18 , 19 ) и уже ранее признано Эвансом ( 20 ), который указал, что воспроизводимость экспериментов с небольшими образцами для изучения локальные коррозионные явления могут быть плохими.При исследованиях коррозии в растворах можно разумно предположить, что все неоднородности связаны с металлом, а не с окружающей средой. Однако для стали в бетоне вводится дополнительная пространственная изменчивость из-за неоднородной природы композитного материала бетона. Как недавно резюмировал Ангст и др. . ( 13 ), SCI в инженерных сооружениях может проявлять значительную изменчивость с точки зрения местных свойств, возникающих из-за локального наличия или отсутствия трещин в бетоне, сот, пустот различного происхождения, распорок, стяжек, прокатной окалины, слоев естественной ржавчины. , загрязнения поверхности стали и т. д.Обычно считается, что некоторые из этих характеристик играют роль в возникновении коррозии, например, воздушные пустоты ( 21 ), зоны слива воды ( 22 , 23 ) или щели в прокатной окалине ( 24 ). ). Таким образом, они могут выступать в качестве «слабых мест» (т. е. областей, особенно подверженных коррозии вдоль стальной поверхности).

В настоящем лабораторном исследовании SCI не имел большинства из этих характеристик, ожидаемых от инженерных сооружений. Основными неоднородностями в данной работе были бетонные пустоты при СКН и металлургическая изменчивость (например, включения).Хотя наши результаты показывают, что грубые захваченные воздушные полости в SCI не являются предпочтительными местами для возникновения коррозии, металлургические особенности и аспекты, связанные с геометрией стального стержня (ребра), по-видимому, способствуют возникновению коррозии.

Наблюдение, что грубые воздушные пустоты были безвредны при нынешних условиях воздействия смачивания/высыхания, можно объяснить тем, что они не были заполнены раствором. Даже для бетона, находящегося в постоянном погружении, воздушным пустотам диаметром >0,5 мм, вероятно, потребуется несколько лет или даже десятилетий, чтобы стать насыщенными водой ( 13 , 25 , 26 ). Однако более мелкие воздушные пустоты, например, размером порядка нескольких десятков микрометров (рис. 2D), могли достичь насыщения в течение времени воздействия в этом исследовании до 1,5 лет. Хотя возможную корреляцию между этими небольшими воздушными пустотами и местами зарождения коррозии нельзя было исследовать из-за маскирующего эффекта отложившихся продуктов коррозии, нельзя исключить, что небольшие воздушные пустоты могли способствовать возникновению коррозии в данном исследовании. Наблюдение, что грубые воздушные пустоты (то есть воздушные пустоты, видимые невооруженным глазом) при циклическом воздействии смачивания/высыхания не являются предпочтительными местами для инициирования коррозии, даже при длительном периоде смачивания в несколько месяцев, согласуется с другими недавними экспериментальными результатами. 27 , 28 ).С другой стороны, для водонасыщенного бетона в литературе сообщалось, что инициированию коррозии способствует наличие крупных воздушных пустот в SCI ( 21 ). Также было замечено, что большинство мест инициирования коррозии были расположены между ребрами стальных арматурных стержней (рис. 3А). Хотя это может быть связано с металлургическими недостатками (например, дислокациями решетки, вызванными наклепом и деформацией арматурных стержней во время изготовления), это также может быть связано с различными свойствами бетона в этих областях.Арматурные стальные стержни были ориентированы вертикально во время заливки бетона. Хорн и др. . ( 29 ) показали, что для вертикальных арматурных стальных стержней пористость бетона выше под ребрами по сравнению с объемным бетоном, и что на этих нижних сторонах могут образовываться зазоры из-за скопления сбрасываемой воды. В результате портландит, наличие которого на поверхности стали в бетоне ранее предполагалось как одно из основных антикоррозионных свойств бетона для закладной стали ( 1 ), локально отсутствует в зонах слива воды.Это может объяснить, почему коррозия преимущественно начинается в местах между ребрами. Наконец, кроме того, проникновение хлоридов через защитный слой бетона, вероятно, неоднородно, что приводит к пространственной изменчивости концентрации хлоридов на поверхности стали ( 30 – 33 ). . Таким образом, вероятность достаточно высокой концентрации хлоридов на поверхности стали, соответствующей достаточно низкой стойкости к коррозии, вызванной хлоридами, благодаря обсуждаемым локальным характеристикам при SCI, увеличивается с размером образца.В инженерных сооружениях SCI предположительно более неоднороден по сравнению с SCI лабораторных образцов в настоящей работе ( 13 ). В результате эффект размера может быть еще более выраженным.

C _крит и теория наислабейшего звена Как обсуждалось в предыдущем разделе, коррозия всегда начинается сначала в самом слабом месте открытой стальной поверхности (то есть в месте, наиболее подверженном коррозии). Крупные экземпляры можно рассматривать как комбинацию мелких экземпляров.В данном случае, например, один образец L-типа ( L _exp = 100 см) будет соответствовать комбинации из 10 образцов М-типа ( L _exp = 10 см). В этом гипотетическом образце L-типа концентрация хлорида, при которой должна начаться коррозия, соответствует минимальному значению C _crit из 10 образцов M-типа. Следуя этим рассуждениям, теория наименьшего звена ( 34 ) может позволить предсказать распределение C _crit для различных L _exp , учитывая распределение C _crit для небольших лабораторных образцов. ( 35 ).Чтобы спрогнозировать C _crit образцов L-типа на основе экспериментальных результатов для образцов M-типа, применяется следующее уравнение – вероятности коррозии для серий L и M соответственно [то есть p = P ( C _crit ≤ содержание хлорида)], а k – отношение L _exp из двух рядов (то есть к = 10).График в красной рамке на рис. 1B и красная линия на рис. 1C показывают результат (то есть прогноз C _crit при L _exp = 100 см) с использованием уравнения. 1 и логарифмически нормальное распределение при L _exp = 10 см в качестве входных данных. Это предсказание согласуется с экспериментальными результатами, полученными для L _exp = 100 см.

Таким образом, представленный здесь подход подходит для преобразования значений, определенных для образца определенного размера, в образец другого, большего размера.В конечном счете, применение теории слабого звена к коррозии бетона, вызванной хлоридами, может в значительной степени способствовать успешному переносу лабораторных результатов на инженерные конструкции.

Размерный эффект по сравнению с другими влияющими факторами

Параметрами, которые обычно считаются важными для долговечности железобетона, являются тип цемента (вяжущего) и соотношение вода/вяжущее (вес/б) в бетоне ( 4 , 5 ). Ряд авторов изучали влияние в/б и связующего на С _крит , но общего количественного согласия нет.Это может быть связано в первую очередь с различиями в экспериментальных условиях и методах измерения, используемых в разных исследованиях ( 11 ). ). На основании этих литературных результатов можно оценить, что уменьшение отношения w/b с 0,6 до 0,4 увеличивает C _crit в среднем приблизительно в 1,5 раза (варьируясь в диапазоне приблизительно 1.2 до 2.1). Обратите внимание, что считается, что изменение соотношения w/b с 0,6 до 0,4 существенно влияет на большинство свойств бетона ( 4 , 5 , 41 ). Таким образом, хотя этот диапазон охватывает значительную часть бетонов, используемых на практике, влияние на C _crit представляется умеренным. шлаки являются наиболее изученными минеральными примесями ( 11 ).Тем не менее, данные литературы противоречивы, что означает, что как неблагоприятное ( 39 , 42 , 43 ), так и полезное ( 44 ), а также незначительное ( 9 , 45 ) влияние на Для этих минеральных примесей было зарегистрировано _crit . Что касается замены 30% летучей золы, например, Thomas ( 43 ) и Oh et al . ( 39 ) сообщил об уменьшении C _крит в 0 раз.7, тогда как Schiessl и Breit ( 44 ) обнаружили увеличение C _crit в 1,6 раза, а Alonso et al . ( 45 ) не обнаружили значительного влияния. Наши результаты на рис. 1 показывают, что уменьшение размера образца со 100 до 10 см длины арматуры увеличивает среднее значение C _crit в 1,44 раза; дальнейшее уменьшение размера образца оказывает еще более выраженное влияние на C _crit . Таким образом, эффект размера, наблюдаемый в диапазоне типичных размеров лабораторных образцов и практических структур (см. следующий раздел), можно считать, по крайней мере, сравнимым с влиянием типа цемента и соотношения В/В.Тем не менее, следует отметить, что наши результаты были получены для ограниченного диапазона свойств материала (обычный портландцемент, w/b = 0,5, арматурная сталь, упрочненная наклепом, в «состоянии получения» и т. эти параметры материала могут оказывать влияние на размерный эффект, то есть размерный эффект может быть более или менее выраженным для определенных конфигураций экспериментальных параметров.

Значение для лабораторных испытаний и прогнозирования срока службы

Учитывая относительную важность размера образца по сравнению с другими параметрами, обычно считающимися важными для коррозионных характеристик железобетона, мы считаем, что размер образцов (то есть открытая стальная поверхность области) необходимо уделить больше внимания в будущих исследованиях и в разработке.Длина открытого стального стержня при лабораторных исследованиях коррозии обычно составляет от 5 до 30 см [например, исследования, цитируемые в Angst и др. . ( 11 )]. Это соответствует площадям стальных поверхностей от ~10 до 80 см ² , т. е. гораздо меньшим размерам, чем у конструктивных элементов инженерных сооружений. Это имеет значение как для лабораторных испытаний, так и для применения лабораторных результатов на практике.1) влияет на достоверность экспериментов. Чем меньше размеры образца, тем хуже становится воспроизводимость эксперимента. При определенном L _exp противодействовать этому можно только увеличением числа параллельных образцов. С помощью вероятностных соображений Ангст и др. . ( 35 ) показали, что для достижения разумного уровня достоверности в типичных небольших лабораторных экспериментах может потребоваться более 10 или даже десятков параллельных образцов.Однако количество повторных образцов обычно меньше, обычно от 1 до 5. Это может объяснить, по крайней мере частично, огромный разброс в литературных данных ( 11 ) для C _crit . Еще одно следствие наших выводов. (рис. 1) заключается в том, что результаты мелкомасштабных лабораторных испытаний неприменимы непосредственно к инженерным сооружениям. Несколько исследователей сообщают об относительно высоком критическом значении C в лабораторных экспериментах по сравнению с практическим опытом ( 27 , 37 , 45 – 47 ).Это несоответствие обычно приписывают превосходным свойствам материала лабораторных образцов по сравнению с условиями, достигнутыми на строительных площадках, особенно в отношении макроскопических пустот в бетоне при SCI или неоднородностей состояния стальной поверхности ( 46 ). В качестве альтернативного объяснения более высокой лабораторной C _{критической} по сравнению с инженерными конструкциями мы предлагаем рассматривать размерные эффекты, т. е. учитывать тот факт, что лабораторные образцы, как правило, имеют малые и тип стали, увеличивает C _крит .Эта возможность подчеркивается настоящим наблюдением, что крупные пустоты, которые обычно чаще встречаются в бетонах, произведенных на месте, чем в лабораторных образцах, по-видимому, не оказывают неблагоприятного воздействия на C _crit , по крайней мере, не при смачивании/ условия воздействия сушки. Еще одно значение эффекта размера касается обычных методов и датчиков, используемых для мониторинга коррозии в инженерных сооружениях. Как правило, эти подходы основаны на образцах из углеродистой стали, заглубленных в защитный слой бетона на большую глубину ( 48 – 51 ).Они служат в качестве зондов для обнаружения коррозии, то есть за ними наблюдают до тех пор, пока на зонде на определенной глубине не начнется коррозия. Отсюда экстраполируется время до коррозии конструкционной арматурной стали, находящейся на большей глубине. Площадь поверхности зондов для обнаружения коррозии может варьироваться от доли 1 см ² до ~ 50 см ² ( 48 – 53 ). Таким образом, эти датчики обычно имеют площадь открытой поверхности где-то между сериями S и M в этой работе.В свете представленных здесь результатов ожидается, что эти относительно небольшие датчики потребуют более высоких концентраций хлоридов, чтобы начать коррозию, чем арматурная сталь той же конструкции. Если игнорировать этот факт, прогнозы на основе датчика могут привести к завышению времени до коррозии арматурной стали. Этому можно противодействовать, увеличив количество датчиков на заданной глубине и применив теорию наислабейшего звена для необходимого преобразования относительно размера (уравнение1). Однако другим возможным ограничением некоторых из этих сенсорных систем является то, что тип и поверхность стали не являются репрезентативными для конструкционной арматурной стали.

Наконец, важное следствие наших выводов касается концепции C _crit , которая представляет собой концепцию, описывающую предельное состояние для коррозии. Для успешного применения этой концепции при прогнозировании срока службы инженерных сооружений крайне важно учитывать размерный эффект. В современном состоянии это не так; за последние >60 лет пороговые значения содержания хлоридов в бетоне обычно определялись на лабораторных образцах относительно небольших размеров.Однако если при моделировании срока службы не учитывать размеры образцов, на которых получены результаты, прогнозируемое время до начала коррозии может быть значительно занижено или завышено.

Ряд авторов показали, что модели срока службы сильно чувствительны к C _crit , то есть что даже небольшие неопределенности в C _crit приводят к большим неопределенностям в отношении прогнозируемого времени до коррозии ( 5 , 54 , 55 ).Это можно проиллюстрировать с помощью простого прогноза проникновения хлоридов в бетон, как описано Tang et al. . ( 8 , 56 ), и рассчитав время до коррозии как время, пока прогнозируемая концентрация хлоридов в бетоне не станет равной C _крит . Пример, показанный на рис. S3 показывает это для предполагаемой глубины покрытия 50 мм и использования различных C _crit в соответствии с рис. 1 в качестве входных параметров.При этом среднее время до коррозии составляет ~40 лет для образцов длиной 100 см (L) и ~110 лет для образцов длиной 10 см (M). Так, увеличение C _crit на ~50 % (от μ = 0,80 % хлорида от массы цемента для L до μ = 1,25 % хлорида от массы цемента для M) соответствует увеличению прогнозируемого времени до коррозии. почти в 3 раза (с 40 лет для Л до 110 лет для М). Этот усиливающий эффект связан с тем, что увеличение концентрации хлоридов на данной глубине защитного слоя со временем замедляется, т. е. через несколько десятков лет жизни сооружения требуется значительно больше времени даже для незначительного увеличения концентрация хлора. Для образцов длиной 1 см (S) предсказанное минимальное время до коррозии даже превышает 1000 лет. Таким образом, влияя на C _crit , размерный эффект коррозии стали в бетоне сильно влияет на прогнозируемый срок службы бетонных конструкций. Чтобы сделать необходимый шаг вперед в прогнозировании коррозии арматурной стали в бетоне, дальнейшие исследования должны быть направлены на следующие вопросы: (i) количественная оценка влияния размера на реальные системы (т. е. испытания арматурных стальных стержней, демонстрирующих состояние поверхности, характерное для строительных площадок и встроенных в зрелый бетон, произведенный на месте).Ограничением лабораторных исследований, в том числе и настоящего, является то, что коррозию исследуют в условиях, которые могут не соответствовать условиям инженерных сооружений. Поскольку ожидается, что изменчивость ряда локальных свойств SCI будет более выраженной в инженерных сооружениях по сравнению с лабораторными образцами ( 13 ), эффект размера также может быть более значительным в этих сооружениях. Мы считаем важным экспериментально подтвердить это и количественно оценить размерный эффект для практических условий.(ii) Чтобы учесть размерный эффект при прогнозировании срока службы бетонных конструкций, необходимо объединить материаловедение и проектирование конструкций (механическое поведение). Вероятностные модели срока службы требуют статистического распределения C _crit в качестве входного параметра. Поскольку это зависит от размера (рис. 1), инженеры должны иметь возможность определить длину (размер) арматурного стального стержня, которая имеет значение для различных железобетонных элементов инженерных сооружений, на основе механических соображений ( 35 ).(iii) Наконец, остается много открытых вопросов, касающихся роли SCI в инициировании коррозии. Чтобы усовершенствовать прогностические модели коррозии в бетоне, важно лучше понять относительную важность различных локальных особенностей SCI в контроле инициирования (или торможения) коррозии стали в бетоне.