Оцинкованная арматурная сталь используется в бетоне, где незащищенная арматура не будет иметь достаточной прочности. Восприимчивость бетонных конструкций к проникновению хлоридов является основным стимулом для использования арматуры из оцинкованной стали. Оцинкованная арматурная сталь особенно полезна, когда арматура будет подвергаться воздействию погодных условий до начала строительства.Это обеспечивает видимую гарантию того, что сталь не заржавела и не требует ремонта на месте, в отличие от большинства других покрытий. Оцинкованная арматурная сталь может выдерживать воздействие концентраций хлорид-ионов, в несколько раз превышающих уровень хлорида, который вызывает коррозию черной стальной арматуры.

Антикоррозионная присадка

Ингибиторы — это химические вещества, которые добавляются в бетон в небольших концентрациях, чтобы замедлить время начала коррозии в бетонных конструкциях.Добавки, ингибирующие коррозию, увеличивают пассивирование арматуры и другой закладной стали. Это может предотвратить коррозию, если в противном случае пассивация была бы потеряна в результате проникновения хлоридов или карбонизации. Они добавляются в бетон во время производства и называются «интегральными» ингибиторами коррозии. Это может значительно снизить затраты на обслуживание железобетонных конструкций. Некоторые из самых популярных добавок, ингибирующих коррозию, — это карбоксилат амина, органическая эмульсия на основе сложного аминоэфира, нитрит кальция, соль органической алкенилдикарбоновой кислоты и многие другие.

Катодная защита

Катодная защита часто используется для уменьшения коррозионных повреждений активных металлических поверхностей. Он используется во всем мире для защиты трубопроводов, водоочистных сооружений, надводных и подводных резервуаров для хранения, корпусов судов и лодок, морских производственных платформ, арматурных стержней в бетонных конструкциях и опорах и т. Д. Катодная защита часто используется для защиты стали от коррозии. Коррозия возникает, когда два разнородных металла погружаются в электролитическое вещество, такое как вода, почва или бетон.Этот тип металлического проводящего пути между двумя разнородными металлами обеспечивает путь, по которому свободные электроны перемещаются от более активного металла (анода) к менее активному металлу (катоду). Если свободные электроны с анода не достигают активных центров катода до поступления кислорода, ионы в активных центрах могут затем рекомбинировать с образованием гидроксида железа, то есть ржавчины.

Катодная гальваническая защита

Гальваническая катодная защита — это метод предотвращения коррозии, в котором используются электрохимические средства для защиты основного материала от коррозии.Это достигается за счет использования расходуемого анода, который коррозирует раньше, чем материал, защищаемый жертвенным анодом. Гальваническая катодная защита — одна из наиболее часто используемых форм катодной защиты из-за простоты ее использования. Гальваническая катодная защита требует расходуемого анода, который обладает большей электрохимической реактивностью, чем защищаемый материал. Поскольку расходуемый анод более электрохимически реактивен, он будет корродировать раньше, чем защищаемый материал, пока они электрически соединены.Жертвенные аноды доступны во многих различных формах и размерах.

Защита покрытия от коррозии

Гальваническое покрытие

Гальваническое покрытие — это процесс, при котором электрически заряженные частицы осаждаются из водной суспензии для покрытия проводящей части.Во время процесса электроосаждения краска наносится на деталь с определенной толщиной пленки, которая регулируется величиной приложенного напряжения. Система электроосаждения может покрывать любые предметы или металлы, если они имеют достаточную электропроводность в диапазоне 0-400 В. Электрически заряженная краска будет прикрепляться к любой поверхности ванны, которая электрически противоположна по заряду, или откладываться на ней.

Металлические покрытия

Металлические покрытия наносятся в тех случаях, когда основа покрыта более благородным металлом, например медью на стали.Этот вид защитного покрытия эффективен только тогда, когда покрытие не имеет пор и повреждений. Он содержит металлический элемент или сплав. Металлические покрытия можно наносить с помощью распылителя электрохимическим, химическим или механическим способом. Эти покрытия наносятся на оборудование, требующее блестящего или глянцевого внешнего вида и защиты от солнечного света, коррозии и окисления. Металлические покрытия обычно наносятся на стальные поверхности одним из пяти распространенных методов.

• Анодирование — Хотя анодирование в основном применяется для алюминия, его также можно использовать для других металлов, таких как титан и цинк.Он эффективно увеличивает толщину этого слоя оксида алюминия, что делает его более устойчивым к коррозии. Процесс анодирования также обеспечивает лучшую адгезию красок и других покрытий.
• Горячее цинкование — Это процесс, при котором на черный металл наносится слой цинка для предотвращения коррозии. Чаще всего этот процесс относится к горячему цинкованию, когда кусок стали погружают в ванну с расплавленным цинком. Цинк прилипает к стали и немедленно вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя очень прочный слой оксида цинка, который предотвращает коррозию стали под ним.Цинк и сталь образуют металлургическую связь, поэтому покрытие не отслаивается.
• Термическое напыление — Группа процессов нанесения покрытий, в которых мелкодисперсные металлические материалы покрытия наносятся в расплавленном или полурасплавленном состоянии с образованием покрытия.
• Sherardizing — Формирование коррозионно-стойкого покрытия из сплава цинк-железо на поверхности стали или железа. Метод включает нагрев объекта в герметичном контейнере с цинковым порошком.
• Гальваника — Электрический ток используется для прилипания раствора (обычно) кадмия и хрома к металлу.Никелирование — это разновидность гальваники.

Органическое покрытие

Это вид покрытия, основные ингредиенты которого получены из растительных или животных веществ или соединений с высоким содержанием углерода. Покрытие будет монолитным (один слой) или может состоять из двух и более слоев. Они имеют повышенную абсорбцию смолы, когда речь идет о твердых компонентах, таких как связующие, пигменты и добавки. Они могут быть на водной основе или с пониженным содержанием растворителя по сравнению с традиционными покрытиями с более высоким содержанием летучих органических соединений.Нанесение органического покрытия, например краски, является экономически эффективным методом защиты от коррозии. Органические покрытия действуют как барьер для агрессивного раствора или электролита. Они предотвращают или замедляют перенос электрохимического заряда от коррозионного раствора к металлу под органическим покрытием. Толщина покрытия автоосажденной пленки зависит от времени и температуры.

Порошковое покрытие

Порошковое покрытие наносится на поверхность детали с помощью оборудования для порошкового напыления.Под действием статического электричества порошок равномерно адсорбируется на поверхности заготовки в виде порошка. Порошковое покрытие использует простой процесс для получения изделий из нержавеющей стали с порошковым покрытием разных цветов, а различные цвета порошкового покрытия могут использоваться для изменения внешнего вида поверхности из нержавеющей стали. В отличие от обычной жидкой краски, которая подается через испаряющийся растворитель, порошковое покрытие обычно наносится электростатическим способом, а затем отверждается под действием тепла или ультрафиолета.Порошок может быть термопластом или термореактивным полимером. Обычно ее используют для создания твердой отделки, более жесткой, чем обычная краска. Порошковое покрытие повышает долговечность стали, помогая каркасу лучше противостоять повреждениям и дольше служить.

Источник изображения — характеристики материалов, информация о стальных конструкциях, Piercemfrg.com, ArcelorMittal Europe, Coatings.co.in, Galvanuizedrebar.com, OMEX, ronacrete.co.uk

Услуги по предотвращению коррозии бетона и катодной коррозии

Коррозию можно определить как разрушение материала из-за реакции с окружающей средой.Epoxy Design Systems обеспечивает защиту бетона от коррозии, чтобы минимизировать растрескивание и коррозию бетонной конструкции.

Что вызывает коррозию?

Коррозия бетона — это химическое, коллоидное или физико-химическое разрушение и разрушение твердых бетонных компонентов и конструкций из-за воздействия реактивных жидкостей и газов.

Тип окружающей среды, которой подвергается любая бетонная конструкция, глубина бетонного покрытия по стали и скорость абсорбции хлорид-ионов будут определять материальные средства и методы для предотвращения коррозии для долгосрочной эксплуатации.Например, при очистке сточных вод сами бактерии не оказывают заметного воздействия на бетон. Однако сульфатредуцирующие бактерии в неочищенных сточных водах имеют тенденцию производить сероводород, который затем окисляется аэробными бактериями, присутствующими в биопленке на поверхности бетона над уровнем воды, до серной кислоты. Серная кислота растворяет карбонаты в затвердевшем цементе и вызывает потерю прочности, а также образование сульфатов, вредных для бетона. Соли и другие химические вещества попадают в бетон и вызывают коррозию.Коррозия металла приводит к появлению расширяющих сил, вызывающих растрескивание бетонной конструкции.

Трещины в бетоне позволяют влаге и солям достигать стальной арматуры и вызывать коррозию. Постоянные циклы «влажный / сухой», общие высокие температуры окружающей среды / поверхности и агрессивная влажность быстрее вызывают коррозию стали в железобетоне. Чтобы увеличить срок службы бетона в этих суровых условиях, потребуются очень агрессивные, несколько компонентов, упомянутые выше, для остановки коррозии.Ни один отдельный компонент не может защищать бетон от коррозии самостоятельно. Чтобы замедлить проникновение агрессивных агентов, необходимо разработать рецептуру и изготовить бетон, чтобы его пористость была низкой.

Некоторые дополнительные рекомендации для каждого ремонта:

• Нанять квалифицированного подрядчика для нанесения и установки материалов для защиты от коррозии, когда требуется ремонт бетонной инфраструктуры
• Испытание образцов бетонных кернов на карбонизацию в существующих конструкциях.
• Коррозия в бетоне похожа на рак. Исследуйте, выявите и удалите всю коррозию в существующих конструкциях, чтобы обеспечить длительную реставрацию.
• Механически и / или пневматически удалить всю коррозию стали перед нанесением защитных и ремонтных материалов.
• Следуйте рекомендациям ACI и ICRI по уменьшению коррозии и защите стали на существующих конструкциях. Используйте квалифицированного подрядчика по восстановлению для установки ингибиторов коррозии и совместимых ремонтных растворов
.
• Будьте осторожны при соединении разнородных металлов, таких как алюминий и сталь, в контакте и внедрении в конструкцию перил балкона.потому что каждый металл обладает уникальным электрохимическим потенциалом

Коды CSI, относящиеся к коррозии бетона

• 04 00 00 Кладка
• 04 01 60 Уход за антикоррозийной кладкой

Epoxy Design Systems берет на себя ответственность за каждый проект строительства, присужденный с использованием только материалов, проверенных производителем, с использованием квалифицированных обученных специалистов и технических знаний. Мы предоставляем эффективные услуги по защите бетона и катодной коррозии американским и международным клиентам.Позвоните нам сегодня по телефону 713-461-8733 или свяжитесь с нами через Интернет для консультации.

Исправление и предотвращение коррозии бетона

Коррозия в той или иной степени затрагивает все бетонные здания и сооружения по всему миру, с ежегодными расходами в миллиарды долларов для национальной экономики. Что касается гостиничных активов, коррозия часто является проблемой эстетики, а падение бетона в месте отслаивания создает риски для общественной безопасности. Гостиничные операторы не хотят, чтобы строительные леса, кабели и открытые металлические конструкции выставлялись на обозрение в течение длительного времени.(Чтобы еще раз взглянуть на государственный сектор, посмотрите видео: Джон Оливер о разрушающейся инфраструктуре Америки.) Коррозия стали в бетоне ускоряется в суровых условиях, особенно в прибрежных, тропических или пустынных средах, где может ускориться высокий уровень соли или экстремальные температуры. скорость распада.

Рис. 1. Коррозия бетона может быстро возникнуть на тропических курортах в морской среде.

Обычно в первую очередь разрушаются наиболее открытые элементы, но лежащая в основе коррозия незаметна.Активная коррозия в стали под ним может занять от пяти до 15 лет, чтобы вызвать трещины в бетоне, но большая часть корродированной арматуры не видна.

Механизмы коррозии арматурной стали

В новом бетоне щелочные условия (высокий pH) образуют пассивную пленку на поверхности стальных стержней арматуры, таким образом предотвращая или минимизируя коррозию на начальном этапе. Но в конечном итоге снижение pH, вызванное карбонизацией или попаданием хлоридов (соли), вызывает разрушение пассивной пленки, позволяя арматуре разъедать в присутствии кислорода и влаги.

Когда это происходит, между корродирующими (анодными) участками и пассивными (катодными) участками возникает перепад напряжения приблизительно 0,5 В, в результате чего возникает коррозионная ячейка, в которой электроны перемещаются через сталь от анода к катоду. Скорость реакции во многом определяется сопротивлением или удельным сопротивлением бетона. На анодном (корродирующем) участке образуется кислота, которая снижает pH и способствует коррозии стали.

Распространенные причины коррозии бетона

Двумя наиболее частыми причинами коррозии бетона являются карбонизация и хлорид (солевое воздействие).В общих чертах, когда карбонизация, хлориды и другие агрессивные агенты проникают в бетон, они вызывают коррозию, которая вызывает растрескивание, отслаивание и ослабление бетонной инфраструктуры. (Другая распространенная неисправность, расслоение бетона, обсуждается в разделе Почему происходит расслоение бетона и что с этим делать.)

По мере ржавчины арматурных стержней объем продуктов ржавчины может увеличиваться в шесть раз по сравнению с исходной сталью, что увеличивает давление на окружающий материал, который медленно растрескивает бетон.В течение многих лет на поверхности постепенно появляются трещины, и бетон начинает отслаиваться или отслаиваться.

Рис. 2. Сколотый бетон на стене гостиницы обнажает корродированные арматурные стержни.

Разрушение арматурной стали и последующее ослабление бетона происходит изнутри и может быть незаметным в течение многих лет. Его часто называют «конкретным раком».

По словам управляющего директора Infracorr Consulting PL Яна Годсона, может пройти до 15 лет, прежде чем какое-либо взломание станет видимым.«Это скрытая проблема, а это означает, что, когда вы ее обнаруживаете, она часто оказывается далеко продвинутой, очень похожей на верхушку айсберга», — сказал Годсон.

Карбонизация является результатом растворения диоксида углерода (CO ₂ ) в пористой жидкости бетона и реакции с кальцием из гидроксида кальция и гидрата силиката кальция с образованием кальцита (CaCO ₃ ). В течение относительно короткого промежутка времени поверхность свежего бетона прореагирует с CO ₂ из воздуха. Постепенно процесс проникает все глубже в бетон и через год может достигать глубины 1 мм для плотного бетона с низкой проницаемостью или до 5 мм для более пористого и проницаемого бетона, в зависимости от водоцементного отношения.

Хлориды, обычно из-за морских брызг или ветра, со временем мигрируют в пористый бетон, вызывая коррозию, когда концентрация хлоридов в арматуре достигает критических уровней. Кроме того, в более старых конструкциях во время строительства мог использоваться хлорид кальция в качестве «ускорителя схватывания» бетона, что приводило к серьезным проблемам с коррозией.

Ремонт и профилактика

Традиционный метод ремонта бетона заключается в удалении бетона с трещинами и сколами на глубину 20-30 мм за арматурными стержнями, чтобы полностью обнажить ржавый материал и удалить загрязненный бетон со стали.Затем весь корродированный материал удаляется, а сталь обрабатывается или заменяется. После этого наносятся специальные ремонтные бетонные растворы и выравнивается поверхность.

Современная разработка — ремонтные растворы, модифицированные полимером для улучшения адгезии и противодействия дальнейшему проникновению загрязняющих веществ. Покрытия обычно используются в сочетании с заплаточным ремонтом, чтобы уменьшить проникновение углекислого газа или хлоридов в будущем.

Заплаточный ремонт, удаляющий загрязненный бетон из разрушающихся участков, часто не полностью устраняет скрытую коррозию и приводит к ускоренному ухудшению состояния окружающих участков, которое обычно снова выходит из строя в течение трех-пяти лет.Годсон добавил: «Одно из ограничений заплаточного ремонта заключается в том, что для решения проблемы вам необходимо удалить большое количество прочного бетона, вызывающего значительный шум и неудобства для жителей здания».

По словам Джастина Ригби, консультанта по покрытиям в Remedy Asset Protection, «Бетон — отличный материал и, как правило, вначале непроницаемый, но для увеличения долговечности необходимо нанести покрытие». (См. Раздел «Антикоррозионные покрытия для различных условий эксплуатации» для получения дополнительной информации о выборе покрытия.)

Рисунок 3. Эластомерная полимерная мембрана, нанесенная на крышу городской высотки, смягчает эффекты атмосферного воздействия.

Защитные эластомерные гидроизоляционные мембраны можно раскатывать или распылять на бетонную поверхность. Плоские крыши позволяют накатывать мембраны, но там, где они имеют сложную геометрию, распыление является наиболее эффективным методом нанесения.

Катодная защита наложенным током

Основной альтернативой заплаточному ремонту является катодная защита (CP).Один из типов, катодная защита наложенным током (ICCP), представляет собой метод, при котором небольшой постоянный ток пропускается через бетон к арматуре, чтобы практически остановить коррозию стали.

Основным преимуществом ICCP является то, что значительно сокращается удаление и ремонт бетона, и в ремонте требуется только отслоившийся и отслоившийся бетон. После установки коррозию можно контролировать в течение длительного времени, исключая в будущем растрескивание и разрушение даже в бетоне, сильно загрязненном хлоридом или карбонизацией.

Правильный выбор анодной системы является наиболее важным соображением при проектировании надежной и эффективной системы ICCP. Неправильный выбор и размещение анодной системы может привести к снижению производительности и значительному сокращению срока службы установки.

По словам Годсона, катодная защита относительно проста в теории. «Вставьте аноды в бетон на заданном расстоянии, прикрепленные к положительной клемме источника постоянного тока, и подключите отрицательную клемму к арматурной стали.Системы ICCP обычно работают от 2 до 5 вольт постоянного тока », — сказал он. «Недостатком является то, что вам нужно много кабелей и постоянных источников питания, что приводит к тому, что эта технология используется в основном для гражданских сооружений, таких как причалы и мосты, с очень редкими применениями в зданиях».

Гибридная катодная защита

Сравнительно недавней разработкой была гибридная катодная защита, в которой используются цинковые аноды, устанавливаемые в просверленные отверстия. Аноды получают питание в течение начального периода около десяти дней.Первоначальный высокий ток CP полностью пассивирует стальную арматуру за счет миграции хлоридов из стержней и восстановления щелочной среды (с высоким pH) в бетоне.

Рис. 4. Установка гибридного анода с анодами, установленными в отверстия диаметром 30 мм, как правило, с интервалом примерно 400 мм с помощью титановых соединительных проводов. После этого ремонтный раствор полностью покрывает компоненты гибридной системы.

После начальной фазы приложенного тока временный источник питания и кабели удаляются, а затем аноды подключаются к арматуре через размещенные на месте распределительные коробки для обеспечения постоянной гальванической защиты.Этот относительно низкий гальванический ток поддерживает постоянное пассивное состояние арматуры и предотвращает дальнейшее повреждение бетона. Гибридные системы CP обычно рассчитаны на 30-летний или более длительный расчетный срок службы.

Hybrid CP предлагает все преимущества ICCP, включая контроль коррозии и меньшее удаление бетона, без высокой стоимости и обслуживания источников питания, кабелей и систем управления. Области и конструкции, которые ранее было трудно и неэкономично обрабатывать с помощью ICCP, можно защитить с помощью гибридной технологии CP.Это включает в себя мелкомасштабные и удаленные сооружения, расположенные на объектах без электроснабжения, такие как мосты и водопропускные трубы.

Для зданий гибридный CP предлагает значительные преимущества по сравнению с ICCP, поскольку устраняет необходимость в неприглядных и дорогих кабелях и источниках питания. (Для получения дополнительной информации прочтите статью «Гибридные системы защиты от коррозии для предварительно напряженных бетонных мостов».)

В заключение, для владельцев дорогостоящих активов, таких как отели, важно учитывать финансовые последствия игнорирования воздействия коррозии на бетонные здания. и конструкции.Планирование на этапе проектирования дает множество преимуществ для контроля и уменьшения коррозии. Два ключевых преимущества надлежащего управления коррозией заключаются в том, что срок службы актива увеличивается, а время и затраты на техническое обслуживание сокращаются. Кроме того, более низкие затраты на техническое обслуживание повышают общую эффективность использования актива и могут улучшить его экологическую устойчивость.

Предотвращение коррозии железобетона

Бетон — один из наиболее широко используемых строительных материалов в мире, обладающий многими ключевыми преимуществами, такими как формуемость и долговечность [i].Бетон также обладает высокой прочностью на сжатие, которая определяется как максимальная сжимающая нагрузка, которую тело может выдержать до разрушения. Однако бетон на самом деле имеет довольно слабую прочность на разрыв, а это означает, что бетон не является идеальным материалом, если конструкция подвергается растяжению.

Из-за присущей бетону слабости необходим другой материал для повышения прочности на разрыв и предотвращения недопустимого растрескивания и даже разрушения. Можно добавить стальные арматурные стержни, чтобы противостоять растяжению, которое нагрузка может вызвать в конструкции.Однако с добавлением материала возникают новые проблемы, такие как коррозия стальной арматуры, что может вызвать новый набор проблем для строительного проекта.

В целом, коррозия — это естественный и дорогостоящий процесс разрушения, такой же, как землетрясения, наводнения и случайные разрушения, вызванные торнадо. [Ii] Однако, в отличие от натиска торнадо или землетрясения, коррозия происходит тихо и ее можно предотвратить, или по крайней мере, под контролем. ASTM (Американское общество испытаний и материалов) определяет коррозию как «химическую или электрохимическую реакцию между материалом и окружающей средой, которая приводит к ухудшению качества материала» [iii].Точно так же коррозия — это естественный процесс, и все естественные процессы имеют тенденцию к минимально возможному энергетическому состоянию.

Коррозия арматурной стали в бетоне — глобальная проблема, приводящая к очень быстрому разрушению конструкций. Эта проблема составляет более 80 процентов всех повреждений железобетонных конструкций, что по-прежнему приводит к увеличению затрат на ремонт для стран [iv]. В отчете 2011 года, опубликованном в Journal of Climatic Change, отмечалось, что ежегодные затраты на коррозию во всем мире, по оценкам, превышают 1 доллар США.8 трлн [v]. При ремонте стали при лазании по бетону невозможно выполнить меры по обеспечению устойчивости.

Когда признаки повреждения стали видимыми,
степень коррозии арматурной стали
обычно составляет
, уже достигнув продвинутой стадии.

Для коррозии железобетона необходимы три основных компонента: сталь, вода и кислород. Устранение любого из них предотвратит химическую реакцию и повреждение, вызванное коррозией.Вот почему в сухом бетоне нет коррозии, а также почему бетон, полностью погруженный в воду, имеет ограниченную коррозию.

В целом бетон — отличный вариант для арматуры. Из-за высокой щелочности бетона стальные арматурные стержни пассивируются пленкой оксида железа (Fe ₂ O ₃ ), которая обеспечивает защитный слой стали. В этом состоянии бетон обычно обеспечивает арматурную сталь с защитой от коррозии. Однако в процессе затвердевания в бетоне образуются мельчайшие поры, которые становятся потенциальным источником проникновения коррозионных агентов в бетон.Эти коррозионные агенты, проникая в бетон через пустоты, приводят к разрушению слоя пассивной защиты вокруг бетона. Без пассивной пленки оксида железа, защищающей сталь, коррозия может начаться с гораздо большей скоростью.

Пассивный слой со временем может ухудшиться из-за атмосферного углекислого газа (CO ₂ ), который в результате процесса, называемого карбонизацией, снижает pH бетона до тех пор, пока пассивный слой не станет нестабильным. Пассивный слой также может быть быстро разрушен агрессивными химическими веществами, такими как хлорид, которые присутствуют в прибрежной среде или используются в химикатах для борьбы с обледенением.Когда пассивный слой поврежден, стальная арматура подвергается коррозии, когда на поверхности стали присутствуют влага и кислород.

Климатические условия местности имеют большое влияние на скорость коррозии. В экстремальных климатических условиях прибрежных районов скорость коррозии будет высокой. Например, на побережье Мексиканского залива очень агрессивная среда, характеризующаяся высокой температурой окружающей среды и условиями влажности, сильным засолением грунта с высоким уровнем хлоридов и сульфатов в грунтовых водах.Другими факторами, ускоряющими скорость коррозии, являются низкое качество строительных материалов, особенно заполнителей, и наличие высоких концентраций сульфатных солей в рабочей среде.

Стальная арматура необходима для бетона
для повышения его прочности на разрыв.

Как упоминалось ранее, коррозия — это естественный процесс. Сталь — это промышленный материал, произведенный из оксида железа или железной руды. К сожалению, энергия, добавляемая в процессе рафинирования, также способствует его нестабильности.Когда возникает подходящая среда или условия, сталь выделяет энергию и превращается в оксид железа. Это естественное состояние железа — термодинамически стабильный материал.

Стальная арматура, используемая в бетоне, укрепляет конструкцию, обеспечивая твердую прочность на растяжение, которой обычно не хватает бетона. Когда сталь начинает ржаветь и образовывать ямки или отверстия на ее поверхности, наблюдается снижение прочности, что отрицательно сказывается на жизнеспособности конструкции.

Коррозия начинает влиять на целостность бетонной конструкции, когда продукты коррозии (т.е.е. ржавчина) занимают больший общий объем, чем исходная сталь. Это расширение затем создает растягивающие напряжения в бетоне, которые вызывают появление пятен, трещин и сколов бетона. К тому времени, когда признаки повреждения становятся видимыми снаружи, например на внешней стороне бетонной конструкции, степень коррозии арматурной стали достигла высокой степени. На этом этапе, независимо от того, где находится объект, затраты на восстановление будут высокими, а процесс ремонта сложным.[vi]

Есть несколько этапов на пути к коррозии, начиная с агрессивных элементов, таких как ионы хлора или углекислого газа, присутствующих в окружающей среде и проникающих в бетон. Второй этап после «инициации» — это «распространение», которое происходит, когда эти агрессивные тела находятся в довольно высоких концентрациях на уровне подкрепления. Пассивный слой исчез, и коррозия повреждает структуру в гораздо большей степени.[vii]

Вследствие коррозии на внешней поверхности бетона появляются трещины. Трещины — это прямой путь, по которому коррозионные агенты проникают в сталь и достигают ее. Эти трещины будут прогрессировать и превратиться в сколы до такой степени, что преждевременно будет достигнут функциональный срок службы. Следовательно, вода не должна проникать в железобетон и отводиться от воздействия на стальную арматуру внутри.

Есть несколько методов контроля коррозии железобетона.Эффективная система контроля коррозии должна увеличивать время до начала коррозии или снижать скорость коррозии закладной стали, либо делать и то, и другое.

Некоторые из традиционных мер, используемых для борьбы с коррозией железобетона:

• Катодная защита;
• Примеси ингибиторов коррозии; и
• Антикоррозийное покрытие.

Когда сталь начинает ржаветь и
производит ямки или отверстия на ее поверхности, прочность снижается.

К сожалению, эти традиционные методы, предназначенные для борьбы с коррозией бетона, оказались менее эффективными, чем хотелось бы, учитывая текущее состояние разрушающейся инфраструктуры. Толстое или плотное бетонное покрытие поверх арматурной стали поможет, но по-прежнему оставляет бетон уязвимым для растрескивания и целого ряда новых проблем. Ингибиторы коррозии обеспечивают только временную защиту. Катодная защита стоит дорого и имеет свои недостатки, а процедуры ремонта часто имеют короткий срок службы и могут постоянно переустанавливаться.

Постоянный ремонт железобетонной инфраструктуры приводит к высоким затратам в течение всего срока службы конструкции. В целом, недостатком традиционных мер по предотвращению коррозии является то, что они недостаточно предотвращают или противодействуют развитию коррозионных условий в бетоне.

Как уже упоминалось, вода является одним из трех элементов, необходимых для возникновения коррозии. Вода также действует как переносчик для ионов хлора, что является основной причиной разрушения пассивного слоя, который в противном случае защитил бы арматурный стержень.Следовательно, критическим фактором коррозии стальной арматуры, а также разрушения бетона в целом является проникновение воды и водных хлоридов в бетон.

Следовательно, первая линия защиты от коррозии в железобетоне — это предотвращение проникновения воды. Важно использовать бетон с низкой проницаемостью и использовать соответствующее количество бетонного покрытия для данного применения.

Бетон — твердый материал с сетью отверстий, таких как капилляры, поры, трещины и микротрещины.Вода может проходить через незащищенный бетон, выступая в качестве носителя для агрессивных химикатов, таких как хлорид, которые вызывают коррозию арматурной арматуры.

Мембрана была повреждена
во многих областях после первоначального размещения
конструкцией.
материалов, использованных для завершения конструкции
.

За исключением механических повреждений, все отрицательное влияние на долговечность бетона связано с переносом жидкостей через бетон. [Viii] Водопроницаемость определяет скорость разрушения, что означает, что если бетон защищен от проникновения воды, увеличится прочность конструкции и, в конечном итоге, срок службы.В результате ключевым моментом является снижение проницаемости бетона. К сожалению, как и в случае с защитой железобетона, традиционные меры не оправдывают ожиданий.

Мембраны, наносимые на поверхность, или листовые мембраны — это один из вариантов, который следует рассмотреть. Эта мембрана образует барьер против проникновения воды снаружи бетона. Другой вариант — мембрана, наносимая жидкостью. Точно так же, как листовая мембрана, наносимая жидкостью мембрана образует барьер на поверхности бетона, препятствующий проникновению воды.

В обоих случаях традиционная система гидроизоляции создает барьер для бетона. Тем не менее, гидроизоляционные мембраны , наносимые на поверхность, имеют ограничения и подвержены риску проколов и повреждений . Отойдя от традиции, удалось добиться успеха, заменив потребность во внешней мембране внутренней мембраной, тем самым сделав бетон гидроизоляционным барьером.

Миллионы игл, похожих на кристаллы, растут, останавливая
поток воды в железобетоне.

Добавка, снижающая проницаемость, подходящая для гидростатических условий (PRAH), такая как добавка для интегральной кристаллической гидроизоляции (ICW), добавляется в бетонную смесь при дозировании или непосредственно в грузовик товарной смеси. Вместо установки листовой мембраны или применения жидкой мембраны, ICW устраняет эту необходимость, становясь частью бетонной смеси. Добавка ICW эффективна для снижения проницаемости бетона без использования дорогостоящих материалов, труда или времени, необходимых для установки внешних методов.

Свойства добавки ICW обеспечивают множество уникальных преимуществ для бетона, повышая долговечность свойств бетона, которые исторически приводили к плохой долговечности. Благодаря использованию кристаллической технологии добавка ICW снижает проникновение воды и переносимых водой химических веществ за счет трех основных механизмов:

1. кристаллизация и снижение проницаемости бетона;
2. уменьшение размера и количества трещин в бетоне; и
3. самоуплотняющиеся трещины и микротрещины, которые образуются на более позднем этапе эксплуатации конструкции.

Эффекты ICW были замечены не только в многочисленных проектах по всему миру, но и в уникальном долгосрочном исследовании, проведенном Гавайским университетом.

Заключение

ICW может контролировать коррозию железобетона, препятствуя развитию коррозионных условий, вызванных проникновением влаги. Результатом является конструкция с повышенной прочностью, более длительным сроком службы и более низкими затратами на техническое обслуживание в течение всего срока службы конструкции — все необходимое для современных методов устойчивого строительства.

[i] Всемирный совет предпринимателей по устойчивому развитию (WBCSD) «Инициатива по устойчивому развитию цемента — переработка бетона» на сайте www.wbcsdcement.org.

[ii] Заки Ахмад «Принципы разработки и контроля коррозии», 2006 г.

[iii] http://www.astm.org/SNEWS/ND_2009/j01_nd09.html

[iv] Сэм Мэтью «Коррозия бетона, методы борьбы с этой извечной проблемой на Ближнем Востоке», 2006 г.

[v] Воздействие изменения климата на коррозию и повреждение бетонной инфраструктуры в Австралии 2011

[vi] Подробнее см. Сэм Мэтью «Коррозия бетона, методы борьбы с этой извечной проблемой на Ближнем Востоке», 2006 г.

[vii] Рашидузафар и Курди, А. «Влияние жарких погодных условий на микротрещины и потенциал коррозионного растрескивания в железобетоне», «Прочный бетон в жарком климате», Кэмерон Макиннис Эд, SP-139 (1), Американский институт бетона, 1993 г. .

[viii] Адам М. Невилл «Свойства бетона». 1996

Защита от коррозии | Американская ассоциация гальванизаторов

Дом » Онлайн-семинар по арматурной стали » Почему арматура HDG? » Защита от коррозии

— это эффективный строительный материал в большом количестве, обеспечивающий свободу выбора при проектировании. Однако для стали, залитой в бетон, очень важно нанести на сталь покрытие для защиты от коррозии.Расчетный срок службы крупных строительных проектов часто составляет 75–125 лет, что подчеркивает необходимость в надежной и долговечной защите от коррозии. Горячее цинкование (HDG) обеспечивает превосходную коррозионную стойкость арматурной стали за счет барьерной защиты, катодной защиты и высокого порога содержания хлоридов.

Первая линия защиты от коррозии — барьерная защита. Как и краски, горячеоцинкованное покрытие обеспечивает защиту, изолируя сталь от электролитов в окружающей среде.Пока барьер не поврежден, сталь защищена и коррозия не возникает. Однако, если преграда будет нарушена, начнется коррозия.

Поскольку барьер должен оставаться неповрежденным для обеспечения коррозионной стойкости, двумя важными свойствами барьерной защиты являются адгезия к основному металлу и стойкость к истиранию. Плотно связанный, непроницаемый характер металлического цинка делает его очень хорошим барьерным покрытием.Покрытия, такие как эпоксидная смола с отверстиями для штифтов, подвержены проникновению элементов, вызывающих быстрое распространение коррозии под пленкой.

В дополнение к барьерной защите, горячее цинкование защищает сталь катодно, что означает, что цинк будет предпочтительно подвергаться коррозии, чтобы защитить нижележащую базовую сталь.

Гальваническая серия металлов — это список металлов, упорядоченный по их электрохимической активности в морской воде (электролите). Такое расположение металлов определяет, какой металл будет анодом и катодом, когда они будут помещены в электролитическую ячейку.Металлы, находящиеся выше в списке, анодны по отношению к металлам, находящимся под ними, что означает, что они обеспечивают катодную или защитную защиту, когда они соединены. Следовательно, цинк защищает сталь. Фактически, эта катодная защита гарантирует, что даже если покрытие HDG будет повреждено до такой степени, что обнажится оголенная сталь (до дюйма в диаметре), коррозия не начнется до тех пор, пока не будет израсходован весь окружающий цинк.

Цинк вступает в реакцию с водой, заливаемой бетоном, с образованием соединений, которые защищают металлическую поверхность от дальнейшей коррозии после высыхания бетона.Соединения также задерживают начало депассивации, не позволяя хлоридам достигать поверхности металла.

Порог инициирования высокого содержания хлоридов

Механизмы коррозии и характеристики горячеоцинкованной стали в бетоне иные, чем при воздействии на нее в атмосферных условиях. Сталь, заложенная в бетон, подвергается воздействию сильнощелочной среды. Черная сталь является пассивной в щелочном бетоне до тех пор, пока уровень хлоридов не превысит примерно 1 фунт / ярд ³ , когда сталь станет депассивированной и начнет корродировать.Цинк, с другой стороны, может выдерживать концентрацию хлоридов в 2-4 раза выше, чем черная сталь, и в сочетании с его непроницаемой барьерной защитой задерживает начало хлоридной коррозии на оцинкованной арматуре.

Хлориды проникают в бетон через мелкие поры и трещины, которые образуются на поверхности в результате использования и погодных условий. В то время как черная сталь в бетоне обычно депассивируется при pH ниже 11,5, оцинкованная арматура может оставаться пассивированной при более низком pH, тем самым обеспечивая существенную защиту от эффектов карбонизации бетона.

Миграция продуктов коррозии и уплотнение бетонной матрицы

В дополнение к более высокой толерантности к хлоридам, когда цинковое покрытие действительно начинает депассивацию, образующиеся продукты коррозии цинка становятся менее объемными, чем оксиды железа, и фактически мигрируют из оцинкованного стержня в матрицу бетона. В отличие от образования оксида железа, миграция продуктов коррозии цинка из арматуры предотвращает повышение давления и возможное растрескивание бетона.

Продукты коррозии цинка представляют собой рыхлые порошкообразные минералы, которые менее объемны, чем продукты коррозии железа, и могут мигрировать с поверхности оцинкованной арматуры в прилегающую матрицу бетона.В результате коррозия цинкового покрытия практически не разрушает окружающий бетон. Элементная карта (слева) свидетельствует об этой миграции. Белые пятна в бетоне указывают на то, что оксид цинка переместился с поверхности раздела оцинкованная арматура / бетон.

Также есть свидетельства того, что диффузия продуктов коррозии цинка помогает заполнить поровые пространства на границе раздела бетон / арматура, делая эту область менее проницаемой и помогает снизить перенос агрессивных веществ, таких как хлориды, через эту зону раздела к цинковому покрытию. .Реакции между цинком и бетоном и возникающая в результате диффузия продуктов коррозии также объясняют, почему оцинкованная арматура имеет такую ​​хорошую прочность сцепления с бетоном.

Пример защиты от коррозии

Риф — Саутгемптон, Бермудские острова, 2008 г.

Расположенный посреди тропического рая, Reef Plaza также подвержен одной из самых агрессивных сред, которые только можно представить.Аквамариновые воды и солнечный пляж, расположенный на бетонном полу площади, подвержены воздействию сурового солнца, проливных дождей и соленой соленой воды, что делает стальную арматуру в бетоне восприимчивой к эстетическим и структурным повреждениям, таким как растрескивание и отслаивание. Используя арматуру из горячеоцинкованной стали, архитектор проекта защитил площадь изнутри. Арматура будет защищена от зазубрин и царапин, полученных во время работы, а это означает, что части войдут в бетон и будут защищены от ржавчины и коррозии, которые могут вызвать растрескивание.Оцинкованная стальная арматура сохранит эту площадь структурно безопасной и эстетически привлекательной на долгие годы тропического наслаждения.

Катодная защита | Целостность бетона

Бетон прочен на сжатие, но слаб при растяжении. Вот почему мы используем сталь для создания железобетона. Но одним из ограничений использования стали для армирования бетона является возможность коррозии, которая вызовет повреждение бетона и, в конечном итоге, снизит прочность конструкции.Фактически, со многими конструкциями, которые начинают терять свою прочность, коррозия является наиболее частой причиной проблем с долговечностью бетона.

Катодная защита — это метод борьбы с коррозией в железобетоне. Есть два типа катодной защиты, наложенный ток.

Защита от наложенного тока использует внешний источник постоянного тока, чтобы убедиться, что ток достаточно силен для защиты металла от элементов. ICCP, например, с титановыми анодами Lida MMO, дает вам высокий уровень защиты, но требует мониторинга, например, с помощью системы StructureView, чтобы гарантировать ее постоянный успех.

Искусственный анод из расходуемого металла с гальванической защитой — это область, которая должна подвергаться коррозии и ржавчине. Несущая или структурная арматура защищена и не подвержена коррозии. Например, встроенные гальванические аноды, такие как Galvashield XP, используются для продления срока службы бетонных заплат.

Vector Construction — это контракт по катодной защите со штатными сотрудниками, сертифицированными NACE специалистом по катодной защите и техническими специалистами. Vector была в авангарде использования катодной защиты, используя множество запатентованных и запатентованных специализированных продуктов и технологий защиты от коррозии, чтобы гарантировать, что бетонные конструкции, которые они строят, сохранят свою прочность и долговечность как можно дольше.

Независимо от конструкции, Vector Construction будет использовать самое лучшее в области катодной защиты. Неважно, где находится конструкция, высоко над землей, например, мост или башня, или глубоко в морской воде, например, подводный мост или порт, у Vector Construction есть оборудование и обучение, чтобы позаботиться о любой ситуации. в котором нужно построить бетон.

Для получения дополнительной информации или начала обсуждения того, как Vector Construction может помочь вам с вашими структурными потребностями, свяжитесь с нами и позвольте нам помочь вам.