2.2 Химическая стойкость арматуры

При изучении химической стойкости стеклянного волокна и стеклопластиков многие исследователи за критерий принимают изменение массы образцов при воздействии агрессивных сред. Для исследования стойкости арматуры такая методика не может быть использована, так как полученные результаты не позволят оценить потери прочности арматуры, т.е. ее работоспособность при восприятии растягивающих напряжений. Также совершенно несостоятельна и методика определения стойкости по измене­нию внешнего вида образцов, т.е. цвета, состояния поверхности и т.д. Наиболее приемлемым критерием при изучении химической стойкости арматуры следует считать прочностной критерий, ко­торый комплексно выражает связь физико-химических и меха­нических свойств материала. Этот критерий при изучении стой­кости арматуры и был принят определяющим.

Для ускорения и облегчения испытаний опытных образцов арматуры Н.А. Мощанским было предложено испытывать корот­кие образцы арматуры на изгиб. Однако, как показали резуль­таты испытаний, разрушение таких образцов происходило из-за нарушения целостности сжатой зоны изгибаемых образцов, что не отражало действительной работы арматуры в конструкциях. В связи с этим прочностные характеристики арматуры следует определять при их испытании на разрыв.

Для уменьшения влияния неоднородности арматуры по длине на разброс опытных данных образцы каждой партии брались из одного мотка арматуры. Длина образцов для испытания при­нималась равной 700 . . . 800 мм. Для обеспечения расположения места разрыва образца между захватами, т.е. в средней рабочей его части, концы испытуемых образцов на 250 мм перед погруже­нием в агрессивные среды усиливались стеклопластиковым жгутом, пропитанным полимерным связующим, с последующей полимеризацией либо покрывались слоем горячего парафина.

Подготовленные образцы стеклопластиковой арматуры перед испытанием (погружением в агрессивную среду) подвергались кондиционированию — выдерживались в течение нескольких суток при постоянном температурно-влажностном режиме (тем­пература 20±2°C, относительная влажность воздуха 65±5%). После кондиционирования для каждой партии арматуры опреде­лялись основные характеристики — объемная масса, содержание связующего, степень полимеризации и водопоглощение. Затем образцы помещались в различные агрессивные среды на 7, 10 сут. на 1, 3, 6, 12, 24 мес. и более. После воздействия агрессивной среды образцы извлекались из растворов, выдерживались на воздухе 10—12 ч и испытывались на прочность при разрыве, при этом определялись модуль упругости и относительное удлинение перед разрывом. Одновременно со стеклопластиковой арматурой воздействию агрессивных сред подвергалась стальная высоко­прочная арматура также диаметром 3 мм.

Характеристики сравнительной стойкости стеклопластиковой и стальной арматуры во времени были получены с помощью сопоставления результатов кратковременных прочностных ис­пытаний образцов арматуры до погружения в агрессивные среды и после длительной выдержки в них.

Проникание растворов агрессивных реагентов к основному рабочему материалу стеклопластиковой арматуры, т.е. к стек­лянному волокну, через полимер происходит по имеющимся в нем трещинам, порам и каналам, а также за счет диффузии реа­гента через полимер. Процесс диффузии молекул жидкости через межмолекулярные дырки в полимере к стеклянному волокну носит замедленный характер и продолжается около 50 .. .60 сут. За этот период происходит заполнение его микродефектов на поверхности стеклянного волокна и наблюдается активное сниже­ние прочности арматуры за счет расклинивающего эффекта жид­кости в трещинах на поверхности стеклянного волокна. В этот период происходит химическое поражение волокна в процессе его взаимодействия с агрессивной средой.

Сниже­ние прочности стальной арматуры происходит значительно актив­нее. Например, в 1 н растворе Н₂S0₄ через 50 . . .60 сут стальная арматура полностью теряет прочность — разрушается, а стеклопластиковая теряет примерно 10%. Прочность стеклопластиковой арматуры под воздействием 1 н раствора H₂SO₄ в течение 300 сут. снижается на 15%, в течение 900 сут — на 20%. В растворе сильви­нита за 50.. 60 сут прочность стальной арматуры практически не снижается, а стеклопластиковой — уменьшается на 5%. В насы­щенном растворе сильвинита остаточная прочность стеклопласти­ковой арматуры через 900 сут составляет 90%, стальная арматура к этому времени разрушается.

Нами было обследовано состояние железобетонных конст­рукций в реальных условиях эксплуатации на заводах синтети­ческих волокон (кислая среда), на комбинатах и складах мине­ральных удобрений (солевая коррозия). В процессе этих обследо­ваний установлено следующее. На заводах синтетических волокон железобетонные конструкции подвергаются воздействию раство­ров серной кислоты различных концентраций, а также сероводо­рода, сероуглерода и сернистого газа. Под воздействием раство­ров серной кислоты происходит разрушение стальной арматуры, а также традиционного цементного бетона.