27. Методы оценки коррозионной стойкости и способы прогнозирования долговечности. Коэффициент коррозионной стойкости.

Начиная с 1887 впервые, обнаружены повреждения бетона в сульфатных средах. Испытание на коррозионную стойкость длятся 3-5 лет.

1903 г. Анстетт предложил метод испытания на сульфатостойкость. Он измельчал затвердевший цементный камень, смешивал с двуводным гипсом 1:1. Полученную смесь дополнительно измельчал, прессовал из нее цилиндры и помещал их в воду. Затем через 1, 29, 90 суток доставал их и измерял расширение образцов. Если расширение 1,25%, то образцы прошли испытание. Этот метод не учитывает реальные составы бетона и состав агрессивной среды.

Методика Москвина- метод порошков

Исследуемый порошок цемента помещали в специальную установку, где через слой порошка пропускали агрессивный раствор; затем раствор подвергали химическому анализу. О скорости коррозии судили по количеству выщелоченных оксидов из цементного порошка или по количеству продуктов коррозии. Слабое взаимодействие цементного порошка с агрессивной средой яв-ся без условно гарантией высокой стойкость материала. Но интенсивное взаимодействие порошка и агрессивного раствора не всегда свидетельствует о низкой стойкости данного материала. Т.к. скорость коррозии зависит не только от химического состава цемента, но и от структурных характеристик материала, пористости, вида пор, составов поровой жидкости и т.п. поэтому результаты испытаний отличаются от реальных процессов коррозии.

Метод Кинда - метод малых образцов.

Образцы призмы 113см. Заполнитель - крупный песок, чтобы придать образцам повышенную пористость. Благодаря этому агрессивные растворы быстрее проникают вглубь образцов, быстрее его разрушают, что позволяет ускорить сроки испытаний. Недостатки этого метода малые призмы не позволяют испытывать бетонную смесь с круп. заполнителем, который более адекватно отражает реальный состав бетонной смеси.

Способы ускоренных испытаний

1) применяют образцы малых размеров 113см, 222см 2,52,510см

2)повышают проницаемость образцов (за счет увеличения количества песка)

3) применение высоко концентрированных агрессивных сред.

Применение этих методы требует большой осторожности т.к. они могут искажать процесс коррозии, из-за того, что может, меняется механизм коррозии. Эти методы в основном используют для сравнительной оценки стойкости материалов, но не для прогнозирования долговечности.

Современные методы

Для прогнозирования испытаний изготавливают образцы стандартных размеров (4416см, 2,5 2,5 100см) помещают в агрессивный раствор с концентрацией 1,3,5%. Часть образцов такого же состава твердеет в воде (контрольные образцы). Раствор обновляют 1 раз в месяц. Образцы извлекают из агрессивного раствора через 1,3,6,9,12,24,36 месяца. Испытывают на прочность при изгибе, сжатии, определяют пористость, расширение и др. Основным показатель коррозионной стойкости - коэффициент стойкости:

КС= R - прочности образцов в агрессивной среде; R - прочность образцов водного хранения.

Если через год КС=1 - материал стойкий; если КС<0,8 - материал не стойкий.

С помощью КС удобно давать сравнив сравнительную оценку различным материалам т.е. определять какой материал более стоек, а какой менее стоек. Но КС не дает ответа на вопрос, как долго должен материал прослужить в данной среде. Прогнозировать по КС не возможно. КС зависит от размеров образцов.

Надо знать закон, по которому меняются 2-3 важных показателя степени коррозии. Они должны меняться монотонно.

Такими показателями могут быть: глубина проникновения агрессивного агента, количество выщелоченной извести и накопившихся продуктов коррозии, расширение. Применение прочности для прогнозирования не возможно, т.к. прочность материала в агрессивных средах меняется не монотонно, а скачкообразно.

Для прогнозирования надо знать кинетику процессов коррозии.

Все процессы коррозии строительных материалов описываются 5 видами кинетических кривых:

1 -процесс идет с ускорением,

2-с экстенсивным торможением

3-с интенсивным торможением

4-с постоянной скоростью,

5-с полным затуханием через некоторое время.

Кривая 1 описывает процесс идущий с ускорением, что может быть вызвано интенсивным растрескиванием материала и обнажением новых поверхностей. Такой вид коррозии может наблюдаться в сильно агрессивных средах. Кривые 2и3 характеризуют процесс коррозии идущий с затуханием. Это может быть вызвано накоплением нерастворимых продуктов коррозии на поверхности материала, который препятствует проникновению агрессивных агентов в цементный камень. Кривая 2 характеризует процесс коррозии экстенсивным торможением, т.е. когда удельное сопротивление единичного слоя продукта коррозии не меняется во времени, т.е. плотность продуктов коррозии не меняется, а сопротивление слоя возрастает только за счет толщины. Кривая 3 характеризует коррозии с интенсивным торможением за счет уплотнения слоя продуктов коррозии. В реальных условиях чаще всего встречаются процессы коррозии идущие с постоянной скоростью без образования не растворимых продуктов на поверхности материала. Кривая 5 характеризует процесс коррозии с полным затухание через некоторое время.

РАХИМБАЕВ Ш. М.

/x=(/x)₀+к₁x (1) при экстенсивным торможении

/x=(/x)₀+к₂ (2) при интенсивным торможении

 - время взаимодействия цементного камня с агрессивной средой.

x - монотонно возрастающий показатель степени коррозионного повреждения (глубина проникновения агрессивного агента, количество выщелоченной извести, количество накопившихся продуктов коррозии, расширений и т.д.).

(/x)₀ - величина обратная начальной скорости процесса коррозии.

к₁, к₂-коэффициенты торможения коррозии в результате накопления на поверхности материала нерастворимого осадка.

Рассмотрим, как пользоваться данными уравнениями для расчета и прогнозирования коррозионного повреждения.

1)В начале получаем экспериментальные данные по изменению какого-либо показателя коррозии во времени. Допустим в течение времени определим глубину проникновения агрессивной среды в цементный камень. Полученные данные можно приставить в виде таблицы.

, сут.	90	180	270	360
l ,мм	2	3	4	4,5
/l сут/мин	45	60	67.5	80

2)потом надо найти значения /l

3)необходимо выбрать уравнение 1 или 2. Если делать расчет на компьютере, то выбор уравнения осуществляется по коэффициенту корреляции, где коэффициент больше, то уравнение и выбираем. Если расчет выполняется в ручную, то по экспериментальные данным надо построить график и визуально определить по какому механизму идет коррозия, с экстенсивным или интенсивным торможением:

4)строим график в координатах:

/l=f(l) для уравнения1;

/l=f() -уравнения 2.

Для построения используют экспериментальные расчетные данные из следующих таблиц.

/l

Сут/мин

/l

Сут/мин

Их строят чтобы найти кинетические const коррозии: начальную скорость коррозии, коэффициенты торможения (U = 1000). К и К - коэффициенты торможения.

Отрезок, отсекаемый прямой, на оси ординат, есть величина обратная скорости процесса коррозии.

u₀=1/(/l)₀

чтобы найти коэффициент торможения К и К необходимо найти тангенс угла наклона образуемого прямой с осью абсцисс. По уравнению один мы можем сделать следующий прогноз:

(1)

=[(/x)₀+к₁x]x

Таким образом, при помощи уравнения мы можем определить время, через которое степень коррозионного повреждения достигнет заданного значения.

(2)

x=

используя последнее уравнение, можем рассчитать степень коррозионного повреждения за любой промежуток времени.