книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник
.pdf§ 64. Коррозия бетона и арматуры в бетоне
Коррозией бетона называют его разрушение, происходящее вслед ствие воздействия на него атмосферных, химических и биологи ческих факторов. Коррозия бетона происходит главным образом от разрушения в нем цементного камня. Коррозии содействует трещинообразование, вызываемое различными причинами: расшире нием цемента при экзотермии, нагреванием солнечными лучами, попеременным увлажением и замораживанием, ударным воздей ствием, перенапряжением и пр.
Наиболее распространенный вид коррозии бетона — растворе ние выделившегося гидрата окиси кальция. Несмотря на малую относительную растворимость Са(ОН)2 (1,3 мг на 1000 г воды), он постепенно вымывается при фильтрации из бетона водой, в осо бенности пресной (дождевой, снеговой и пр.).
Бетоны очень подвержены коррозии под влиянием кислот. Рас творяется не только гидрат окиси кальция, но и образовавшийся СаСОз и другие известковые соединения. В результате новые об разования либо вымываются водой, либо увеличиваются в объеме и разрушают бетон.
Разрушение гидрата окиси кальция кислотами и некоторыми растворами солей происходит по следующим реакциям:
Са (ОН)2 + H2S04 = CaS04 + 2Н20; Са (ОН), + 2HCI = СаС12 + 2Н20; Са (ОН), + MgCl, = СаС12 + Mg (ОН),.
Образовавшийся по первой реакции в порах цементного камня двуводный гипс расширяется и разрушает его. По второй и тре тьей реакциям выделяются легкорастворимые соли хлористого кальция, вымываемые из цементного камня.
Из растворимых солей наиболее разрушительно действуют сернокислые, находящиеся в природных и промышленных водах.
Вредное действие водных растворов сернокислых солей на цементный камень заключается в образовании с трехкальциевым алюминатом гидросульфоалюмината кальция, называемого «це ментной бациллой». Гидросульфоалюминат кальция увеличивается в объеме в 2—3 раза и разрушает цементный камень.
Вредное влияние оказывают на цемент воды, содержащие из быток свободной углекислоты, так как при действии их на карбо нат кальция образуется легкорастворимый бикарбонат кальция:
СаСОз + С 02 + Н 20 = Са (ЫС0 3)2.
К числу вредных добавок для цементного камня относятся те, которые способствуют образованию легкорастворимых веществ (например, сахар, образующий легкорастворимый кальциевый сахарат и др.). Морская вода вредно влияет на бетон из обычного
цемента ввиду возможности обменного образования кальциевых соединений с растворами солей (MgSC>4 и MgCb) легкораствори мых соединений. Биологические факторы также вредно влияют на цементный камень. Находящиеся в пресной и соленой водах живые организмы могут разрушать бетон.
Безвредными для бетона можно считать растворы слабых ще лочей, аммиака, если они не кристаллизуются при высыхании. Однако бетоны с высоким содержанием алюминатов разрушаются под влиянием сильных оснований и щелочей.
Нефтяные нейтральные продукты на бетон не влияют, и их можно сохранять в бассейнах из цементного бетона. Сернистая нефть является слабоагрессивной средой по отношению к бетонам на портландцементе. Плотный цементный бетон предохраняет сталь от коррозии. Цинк и алюминий разрушаются цементом.
Под влиянием кислой среды в бетоне могут разрушаться за полнители из осадочных пород (известняки, доломиты). Под влия нием пресной воды могут также выщелачиваться известняковые заполнители.
В условиях воздействия агрессивной среды при выборе цемен та для бетона следует руководствоваться следующими положе ниями:
для бетона, находящегося в зоне переменного уровня грунто
вых вод, нельзя |
применять пуццолановый портландцемент; |
||
в сульфатных |
водах заметная сульфоалюминатная коррозия |
||
портландцемента начинается при концентрации ионов SO4 по |
|||
рядка 300 мг!л\ |
|
портландцемент |
обеспечивает удовлетвори |
сульфатостойкий |
|||
тельную стойкость конструкции в сульфатных водах; |
|||
сульфатостойкий |
портландцемент |
можно заменить сульфато |
стойким пуццолановым портландцементом; хорошую стойкость в сульфатных водах имеют глиноземистые
сульфатированные и глиноземистые шлаковые цементы. Агрессивность водной среды, в которой находятся гидротехни
ческие бетоны, оценивают: |
|
|
|
|
|
по временной жесткости — агрессивности выщелачивания; |
|
||||
содержанию |
водородных |
ионов |
pH — агрессивность |
общекис |
|
лотная; |
свободной |
углекислоты — агрессивность |
угле |
||
содержанию |
|||||
кислая; |
сульфатов |
(ионов |
SO") — агрессивность |
суль |
|
содержанию |
|||||
фатная; |
ионов магния (Mg") — агрессивность |
магнези |
|||
содержанию |
альная.
Так как цементный камень обладает основными свойствами, то все кислые воды действуют на бетон агрессивно.
Вода с временной жесткостью менее 6° агрессивна к бетону, приготовленному на портландцементе. Для бетона на шлакопортландском и пуццолановом цементах агрессивной будет вода с временной жесткостью менее 1,5°. Вода, содержащая S04 более
250 мг/л, также агрессивна, если она не содержит значительных концентраций хлоридов. При этом чем больше содержится в воде сульфатов, тем меньше может быть допущено ионов Mg".
Для защиты бетона от коррозии применяют следующие меры в совокупности или раздельно в-зависимости от степени агрессивно сти среды:
выбирают для бетона цементы, химически стойкие для задан ных условий и к действию многократного замораживания;
подбирают наиболее плотный бетон; вводят в состав бетона небольшие количества одного из уплот
няющих веществ: алюмината натрия, бентонита, хлористого нат рия, хлористого железа, растворимого стекла, кремнийорганических добавок;
выдерживают длительное время на воздухе бетон до частичной карбонизации выделившегося гидрата окиси кальция;
уплотняют поверхность бетона торкретированием, железнением, покрывают битумами, парафином, серным цементом, полимерными
пленками, |
пропитывают |
жидким |
стеклом |
и хлористым |
каль |
цием для |
образования |
в порах |
бетона |
нерастворимых |
соеди |
нений и др.; |
|
|
|
|
облицовывают бетонную поверхность кислотоупорными плит ками, резиной, пластмассами;
гидрофобизируют поверхность бетона (например, раствором ГКЖ-94).
Арматура и бетон не всегда подвергаются коррозии под влия нием одних и тех же причин. Часто условия, влияющие на корро зию бетона, приводящие к понижению его плотности, содействуют коррозии арматуры. Арматура в бетоне подвергается коррозии в местах с высокой относительной влажностью, при наличии в воз духе сернистых газов, хлора, сероводорода и др.
Одной из основных причин коррозии металла в бетоне являют ся электрохимические процессы, возникающие из-за неоднород ности условий работы металла при неравномерном смачивании поверхности и неравномерной аэрации. Вследствие этого участки металла с более низкими значениями потенциала являются анода ми, а с более высокими — катодами. Ионы металла на анодных участках будут переходить в раствор, а на катодных ионы водоро да будут восстанавливаться в молекулы. При этом скорость кор розии зависит от воздухопроницаемости защитного слоя бетона и наличия в нем трещин.
При высокой влажности, когда все капилляры в бетоне запол нены влагой, бетон становится воздухонепроницаемым и арматура коррозии не подвергается. Наличие в воде электролитов усиливает коррозию арматуры по мере повышения их концентрации. Карбо низация бетона углекислотой воздуха повышает стойкость бетона против коррозии, но способствует развитию коррозии арматуры. В бетонах, изготовленных с добавкой хлористого кальция в коли честве более 2 % от веса цемента, стальная арматура подвергается коррозии. Большие добавки хлористых солей (СаСЬ, NaCl) в
«холодном» бетоне вызывают коррозию арматуры как в водной, так и в воздушной средах.
Арматуру предохраняют от коррозии плотным защитным слоем бетона толщиной 1—2 см для обычных сооружений и 4—5 см для гидротехнических.
Одним из надежных способов защиты арматуры от коррозии является пассивирование поверхности арматуры, образование окисных пленок на металле в водной щелочной среде бетона. Этот эф фект может быть усилен введением в состав бетонной смеси специ альных пассивизаторов, например, нитрита натрия в количестве 2 —3% от веса цемента.
X____________________________—
БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ
ИЭЛЕМЕНТЫ НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТОВ
§65. Общие сведения
псновным материалом для строительства жилых, общественных ^ и промышленных зданий и сооружений являются крупногабарит ные сборные бетонные и железобетонные изделия из бетонных сме сей на цементном вяжущем.
Общий выпуск сборных железобетонных изделий в СССР намно го превышает их общий выпуск в США, Англии и Франции.
Панели стен, перекрытий, покрытий, санитарные кабины, ком наты и целые квартиры, стойки опор линий электропередач, шпа
лы, |
балки, скорлупы, элементы |
оболочек, фермы длиной до 30 м |
|||||
с предварительно напряженной |
арматурой — таков |
примерно |
ас |
||||
сортимент |
сборных изделий |
и |
элементов, |
достигающих веса |
до |
||
50 |
т. Из |
таких элементов |
монтируют |
здания и |
сооружения |
(рис. 57).
Массовое крупнопанельное строительство в СССР стало воз можным благодаря коренному перевооружению предприятий, вы пускающих сборные железобетонные изделия, а также рациональ но организованной специализации производства. Развивающееся в стране производство легких заполнителей (керамзита, шлаковой пемзы, аглопорита, зольного гравия, вспученного перлита, верми кулита и др.) дает возможность изготовлять легкие конструктив ные и теплоизоляционные сборные железобетонные изделия.
Сборные железобетонные и бетонные изделия изготовляют на механизированных предприятиях: домостроительных и заводо строительных комбинатах. При этом изделия массового
Рис. 57. Здание, монтируемое из крупнопанельных элементов.
производства унифицированы и имеют высокую степень заводской готовности.
Степень механизации и автоматизации производства сборных бетонных и железобетонных изделий на большинстве предприятий высокая. На ряде комбинатов используют системы автоматическо го диспетчерского управления производством и монтажом зданий.
Сборные железобетонные конструкции и изделия бывают с предварительно напряженной арматурой, с обычным и комбини рованным армированием.
Сборные бетонные и железобетонные изделия изготовляют так же с особыми свойствами для специального назначения (жаростой кие, стойкие к агрессивной среде, непроницаемые для ядерных излучений и др.).
По конструктивному решению железобетонные изделия могут быть одно-, двух- и многослойными.
Размеры изделий устанавливаются ГОСТами, нормалями в со ответствии с требованиями единой модульной системы в строи тельстве, исходя из условий получения наименьшего количества монтажных элементов, оптимального веса изделий, отвечающих возможностям технологического и подъемно-транспортного обо рудования, габаритам существующих транспортных устройств и др.
При проектировании в зависимости от размеров изделий и клас са точности для сборных железобетонных изделий устанавливают допуски их линейных размеров, шероховатость поверхности и дру гие особенности. Обеспечение требуемых допусков в изделиях во многом зависит от точности размеров форм.
Сборные бетонные и железобетонные изделия изготовляют из тяжелых цементных бетонов с маркой по прочности при сжатии не менее 150, а из легких бетонов-— не менее 50.
Требования к сборным бетонным и железобетонным изделиям сводятся в основном к следующему:
изделия должны выпускаться с высокой степенью заводской готовности;
составные изделия должны быть полностью укомплектованы деталями;
изделия с проемами должны выпускаться с оконными и двер ными блоками и при возможности окрашенными и остеклен ными;
изделия, подверженные действию химически агрессивной среды, высоких и низких температур и другим воздействиям, следует изготовлять соответственно из кислотостойких, жаростойких, моро зостойких бетонов;
арматура должна отвечать проектным требованиям, заклад ные детали должны быть покрыты антикоррозионными составами;
изделия должны иметь приспособления для строповки. Сборные бетонные и железобетонные изделия и элементы по
назначению делят на изделия для зданий, для сооружений, эле менты и изделия специального назначения.
§66. Сборные бетонные
ижелезобетонные изделия и элементы
На основе цементных бетонов изготовляют неармированные и ар мированные изделия большой номенклатуры и различного назна чения. Большое значение имеет производство армированных изде лий с предварительно напряженной и комбинированной арма турой.
Бетонные и железобетонные изделия для зданий. К этой группе изделий относят изделия для фундаментов и подземных частей зданий; изделия для каркасов зданий, стен, перекрытий, покры тий, лестниц и др. (рис. 58).
Для фундаментов и подземных частей зданий изготовляют фундаментные блоки, панели и блоки стен подвалов, цокольные элементы. Их выполняют из бетона марки не ниже 150—200. Блоки фундаментные и блоки стен подвалов выпускают сплошными или с пустотами.
Для конструкций каркасов зданий применяют бетоны марок 200—300.
Панели наружных стен зданий изготовляют из бетона марки не менее 2 0 0 с утеплительным слоем из легкого бетона на порис тых заполнителях или из крупнопористого бетона марки не ме нее 50.
Панели наружных стен являются основными элементами зда ний. Они должны иметь соответствующие прочность, размеры, вес, тепло- и звукоизоляцию, строительную готовность, офактуренную
Рис. 58. Основные типы сборных бетонных и железобетонных изделии для жилых зданий:
а — н а р у ж н ы е с т е н о в ы е п а н е л и ; 6 — в н у т р е н н и е с т е н о в ы е п а н е л и ; в — п а н е л и п е р е к р ы
т и я ; г — б а л к о н н а я п л и т а ; д — п а н е л и п о к р ы т и я ; е — л е с т н и ч н ы й м а р ш ; ж — л е с т н и ч н а я
п л о щ а д к а ; з — |
к а р н и з н ы й б л о к с п л о щ а д к а м и ; і / — п р о г о н ; к — к о л о н н а ; л — ф у н д а м е н т |
н ы й б л о к ; м — |
б л о к с т е н п о д в а л о в ; н — ц о к о л ь н ы й б л о к . |
или облицованную плитками наружную поверхность и гладкую внутреннюю.
Панели наружных стен отапливаемых зданий изготовляют в основном однослойными из бетона с легкими заполнителями. При этом большое значение имеет характер растворной части бетонной массы. Исследованиями установлено, что при введении в состав легкобетонной смеси воздухововлекающих и пенообразующих до бавок (СНВ, ЦНИПС-1 и др.) растворная часть поризируется и увеличивается в объеме. Таким образом обеспечивается плотная однородная структура легкого бетона с пониженной о'бъемной массой.
В зависимости от вида легкого бетона толщина однослойных панелей наружных стен отапливаемых зданий может быть 2 0 0 —
350 мм.
Для панелей внутренних несущих стен марка тяжелого бетона должна быть не менее 150, легкого на пористых заполнителях или крупнозернистого — не менее 50.
Для междуэтажных перекрытий изготовляют панели размером на комнату, панели и плиты-настилы, панели и плиты раздельных перекрытий, балки. Они могут быть плоские сплошные, ребристые, пустотелые с круглыми и овальными пустотами. Панели и плиты перекрытий изготовляют из тяжелого и легкого бетонов.
Панели перекрытий могут быть составными, т. е. из несущих панелей перекрытий и панелей подготовки под полы. Марки бето нов панелей и плит перекрытий по прочности на сжатие должны быть не менее 200. Панели и плиты покрытий могут быть одно слойными из тяжелого бетона с утеплением и из легкого бетона на пористых заполнителях марки не менее 150.
Элементы лестниц (лестничные марши, площадки, марши с по луплощадками, косоуры, ступени и проступи)* балконные плиты, рамы фонарей, оконные коробки, переплеты, перемычки, подокон ники изготовляют из тяжелых бетонов марки не менее 2 0 0 .
Лестничные марши и площадки можно изготовлять из легких цементных бетонов на пористых заполнителях марки не менее 150.
Полы на лестничных площадках могут быть мозаичными из керамических или пластмассовых плиток.
Бетонные и железобетонные изделия для сооружений промыш ленного и специального назначения. К этой группе изделий отно сят: изделия для мостов, дорог, покрытий, аэродромов, изделия для строительства метрополитенов и туннелей, для подземных горных выработок, гидротехнических сооружений, линий электропередачи и связи, сельскохозяйственных сооружений, труб и т. д. (рис. 59). Изготовляют такие изделия из бетонов марки 150—500, а иногда
ивыше.
Кизделиям для сооружений водоснабжения и канализации предъявляют повышенные требования по морозостойкости (не менее 150), а также по водонепроницаемости (не менее В-4). Морозостойкость бетона изделий для мостов, труб, шпал, стоек линий электропередачи, опор и других изделий ответственного на
значения— 1 0 0 — 2 0 0 циклов.
При изготовлении стоек линий электропередачи не допускается применять химические добавки к бетону, ускоряющие твердение.
Изделия для сельскохозяйственных сооружений (теплиц, пар ников, силосных траншей, ям и башен) изготовляют из бетонов марок не менее 200. Изделия для силосных траншей, ям и башен должны быть стойкими в агрессивной среде.
Объемно-блочные элементы. В нашей стране развивается новый
вид индустриального |
строительства — объемное домостроение |
|
(рис. |
60). Объемно-блочные элементы — это изготовленные на |
|
заводе |
блок-комнаты, |
блок-квартиры, санитарно-технические |
Рис. 59. Основные типы сборных железобетонных изделий для промышленных зданий;
а — п л и т ы п о к р ы т и й ; б — п л и т ы п е р е к р ы т и й ; в «— с т е н о в ы е п а н е л и ; г — р и г е л и ; д — к а р н и з н а я п а н е л ь ; е — к о л о н н ы ; ж — ф е р м а ; з — б а л к и ; и — о п о р ы д л я л и н и й э л е к т р о п е р е
д а ч и ; к — ш п а л а ; л — о г р а д а ; ^ — ф у н д а м е н т н а я б а л к а ; к — б а ш м а к ; о — л о т о к |
д л я |
п р о к л а д к и т е п л о с е т и . |
|
кабины и др. Объемные элементы по конструкциям и способу изго товления делятся на три группы: сборные, сборно-монолитные и цельноформованные (монолитные). В зависимости от роли в кон структивной схеме здания их делят на несущие и ненесущие.
Объемные сборные элементы монтируются в кондукторах из плоских панелей или несущих стержневых элементов в сочетании с панелями перекрытий и несущих стен. Закладные детали отдель ных элементов свариваются.
Объемные сборно-монолитные элементы монтируются из плос ких элементов, имеющих по контуру выпуски арматуры. В. стыках выпуски арматуры свариваются и замоноличиваются. Стены и по толки сборно-монолитных блоков могут быть выполнены из армо-
цемента с торкретирован ными поверхностями.
Объемные цельноформованные элементы изго товляют в специальных установках. Закладные детали плит пола, потол ка, стен соединяются сваркой.
В практике строитель ства широко применяются цельноформованные бло ки типа «колпак», «ста кан» без наружной торце вой стенки. Объемный блок типа «колпак» пред ставляет собой монолит ный пространственный элемент, состоящий из че тырех стен и плиты пере крытия. К стенам крепит ся заранее изготовленная панель пола. В «стакане» панель пола монолитно связана со стенами, а па нель перекрытия изготов ляется отдельно и кре пится к стенам с помощью закладных деталей.
К объемно-блочным элементам относятся трансформаторные подстанции коммуналь
ного назначения, транспортные павильоны; секции проходных и полупроходных коллекторов и другие изделия, изготовленные из ребристых панелей; вентиляционные шахты; совмещенные бесчердачиые крыши; комплексные междуэтажные перекрытия и др.
Объемные элементы изготовляют кассетным способом и спосо бом непрерывного формования, вакуумирования.
При кассетном способе стены объемного элемента формуют на всю высоту. Этот способ имеет преимущество перед другими: уменьшается металлоемкость оборудования, энергозатраты и тру доемкость.
Сущность способа непрерывного формования состоит в непре рывной укладке бетонной смеси при неподвижной опалубке и пере мещающемся сердечнике. Такой способ дает возможность при менять жесткие бетонные смеси и меняя сердечники формовать
блок-комнаты различных типоразмеров. |
|
использова |
||
Перспективно изготовление объемных элементов с |
||||
нием |
вибровакуумирования, |
при котором |
из уложенной бетон |
|
ной |
смеси вода и воздух |
отсасываются |
благодаря |
вакууму в |