Около половины строительных конструкций зданий и сооружений в процессе эксплуатации подвергаются агрессивным воздействиям различного вида и интенсивности. Долговечность конструкций из бетона и железобетона обеспечивается согласно СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» первичной защитой (за счет свойств собственно бетона и арматуры), а также вторичной защитой (за счет устройства противокоррозионных покрытий).

Сведения об имеющемся ресурсе противокоррозионных свойств бетона (первичная защита) необходимы для принятия решения об обеспечении заданного срока службы строительных конструкций, особенно тех, которые используются после обследования, а также проведения ремонтных и восстановительных работ.

Для бетона, находящегося в сложной агрессивной среде вводится количественный показатель в виде «меры коррозионного состояния». Под этим термином следует понимать совокупность свойств бетона, подверженных изменению при эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций и определяющих его пригодность в качестве первичной защиты. Мера коррозионного состояния St выражается в виде произведения

; i=1,…,n, (1)

где xit – значение i-го признака на момент обследования (текущее значение xi); xik – значение i-го признака, соответствующее исчерпанию ресурса (пороговое значение xi). Ресурсом по данному параметру считается разность текущего и порогового значения в виде модуля |xit-xik|.

Оценка St в виде (1) имеет следующие свойства. Величина St возрастает (убывает), если хотя бы один из ресурсов, входящих в (1) параметров возрастает (убывает) при неизменности остальных. Оценка St=0 при исчерпании ресурса хотя бы по одному из параметров (xit=xik). Если величина xit выходит за пределы допускаемой области, ограниченной xik, она принимается равной xik.

Главными условиями, которые определяют возможность прогнозирования времени сохранения бетоном свойств первичной защиты, являются следующие:

- время, соответствующее значению St>0, включает эксплуатационный период от начала воздействия до момента обследования Тэ и прогнозируемый период от момента обследования до исчерпания бетоном ресурса по состоянию продолжительностью Тп;

- в обоих периодах при неизменяющихся параметрах эксплуатационной среды скорость исчерпания бетоном ресурса по состоянию принимается постоянной;

- величина Тп существенно зависит от величины израсходованного ресурса по состоянию и тесно связана со значением меры оценки начального состояния бетона строительной конструкции.

Темой работы является прогнозирование продолжительности периода сохранения бетоном защитных свойств и разработка мероприятий по обеспечению срока службы строительных конструкций в эксплуатационной среде.

Метод работы: Для количественной характеристики процессов, протекающих в бетоне строительных конструкций в период их службы, целесообразно использовать комплексную оценку, определяющую его коррозионное состояние в виде ограниченной совокупности изменяющихся во времени свойств, от которых зависит способность бетона выполнять функцию первичной защиты.

Сопротивляемость бетона агрессивным воздействиям зависит от главных свойств, формирующих его проницаемость и реакционную (химическую) активность по отношению к данной среде, например, капиллярного водопоглощения (w) и величины pH водной вытяжки соответственно.

Мера коррозионного состояния (St), согласно “Рекомендациям по обеспечению надежности и долговечности железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений при их реконструкции и восстановлении”, выражается как функция ресурса по модулям каждого из указанных параметров

, (2)

где индексы t и k соответствуют текущему и предельно допустимому значениям w и pH (wk=7%, pHk=11,5). При достижении последних бетон защитного слоя теряет свои защитные свойства (прекращает выполнять функции первичной защиты согласно СНиП 2.03.11-85 “Защита строительных конструкций от коррозии”).

Прогнозирование стойкости бетона выполняют на образцах, отобранных из защитного слоя эксплуатирующихся конструкций при их обследовании. Количество образцов, отбираемых для лабораторных исследований (определение w и pH) составляет не менее трех для каждой генеральной совокупности. Отобранные из конструкций образцы бетона должны иметь массу (в граммах) примерно в 10 раз превышающую наибольший размер крупного заполнителя (в мм).

Для определения капиллярного водопоглощения (w ,%) каждый образец помещают в водопроводную воду на время, соответствующее его полному водопоглощению, вплоть до постоянной массы (m1). Затем каждый образец помещают в сушильный шкаф, где он находится до тех пор, пока его масса не станет постоянной (m2). Величину капиллярного водопоглощения определяют с точностью до 0,1 % по формуле:

(3)

Значение рН водной вытяжки из растворной составляющей бетона определяют электрохимическим способом с помощью рН-метра с точностью до 0,01 единицы. Для этого растворную составляющую бетона измельчают в фарфоровой ступке до размера зерна 0,1 .0,5 мм. Навеску в 2 .3 г заливают 100 мл дистилированной воды и выдерживают в закрытом сосуде в течение 10 мин. Измерения проводят в течение 3 мин после отстаивания при постоянном перемешивании, производя для каждой пробы не менее трех определений рНt.

При вычислении величины So принято, что pHо=12,5. Величина wo в соответствии с таблицей 1 СНиП 2.03.11-85 “Защита строительных конструкций от коррозии” принята равной 5,7% для бетонов марки по водонепроницаемости W4 и 4,7% для бетона марки по водонепроницаемости W6.

Мера коррозионного состояния, соответствующая началу действия внешней среды, составляет

для бетона W4,

для бетона W6.

Прогнозируемый период сохранения бетоном свойств первичной защиты Tп определяют по формуле:

(4)

где Tэ - время (годы) от начала эксплуатации до настоящего обследования,

So - мера коррозионного состояния, соответствующая началу действия эксплуатационной среды, St - характеристика коррозионного состояния на время обследования, вычисленная по формуле (2), K1 – коэффициент, учитывающий изменение степени агрессивности среды после ремонта (табл.1).

Таблица 1 – Значения коэффициента К1 при изменении степени агрессивности эксплуатационной среды