Карбонизация и ремонт бетона

РЕМОНТ И ЗАЩИТА ОТ КАРБОНИЗАЦИИ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПРОБЛЕМА

Бетон, вне всякого сомнения, самый широко используемый строительный материал. Экономичность простота и быстрота нанесения, а также способность принимать любую форму, позволяет использовать бетон в наиболее сложных условиях. Армирование бетона стальной арматурой, увеличивает  прочность и сопротивление конструкции к изгибам. Бетон всегда считался долговечным материалом, но воздействие агрессивных веществ, количество которых растет год от года, приводит к быстрому разрушению конструкций.

Повысить качество бетона можно непосредственно на стройплощадке путем введения модифицирующих добавок, а обеспечить долговечность конструкции, применив защитные покрытия.  

ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

К  основным причинам разрушения бетонных конструкций следует отнести следующие факторы:

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ - начиная с 50х годов непрерывно уменьшается толщина бетонных конструкций, в то время как качество бетона в ряде случаев оставляет желать лучшего, что выражается в высокой пористости и водопроницаемости.

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ - ошибки в проектировании, конструкции, деталировке, приготовление смеси и применении.

АТМОСФЕРНО - ХИМИЧЕСКИЙ - воздействие агрессивных компонентов атмосферы (карбонаты, сульфаты, хлориды) и частые циклы мороз-оттепель.

В результате химических реакций  внутри пор бетона образуются кристаллы, рост которых приводит к появлению трещин и разрушению бетона.  Коррозия  арматуры  в свою очередь, особенно в условиях повышенной вибрации, приводит к выкрашиванию бетона. Пористый бетон впитывает влагу, которая при низких температурах замерзает, увеличиваясь в объеме приблизительно на 9 процентов, что приводит к образованию трещин.                

РАЗРУШЕНИЕ БЕТОНА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ  АТМОСФЕРНО-ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Наиболее общая причина разрушения бетона - карбонизация. Будучи пористым, бетон хорошо  впитывает углекислый газ  (СО₂), кислород и влагу, присутствующее в атмосфере. Способность бетона впитывать не влияет на прочность самой бетонной структуры, но оказывает пагубное воздействие на арматуру, которая при повреждении бетона попадают в кислотную среду.

Известь, образующаяся при гидратации цемента, создает в бетоне щелочную среду, с высоким показателем Рh (12-14). Стальная арматура выпускается химически пассивной и защищенной от щелочей нереактивной пленкой (пассивационным слоем) оксидированного железа, что в некоторой степени  защищает арматуру от окисления. В пассивационный слой, покрывающий стальную арматуру в бетоне, проникает углекислый газ. Известь нейтрализуется путем образования карбоната кальция, который снижает показатель Рh, что приводит к коррозии стали.

Ржавчина, формирующаяся при окислении стальной арматуры, увеличивает ее объем, повышает «внутреннее» давление и приводит к разломам бетона и оголению арматуры.

Оголенные стальные прутья разрушаются еще стремительнее, что приводит к быстрому изнашиванию бетона.

Воздействие сульфатов

Воздействие солей серной кислоты может также привести к разрушению бетонных конструкций.

Сульфаты вступают в реакцию с другими химическими компонентами, образующими мел, эттрингиды и таумаситы, в соответствии со следующими химическими реакциями:

Образование этих продуктов внутри структуры бетона приводит к увеличению объема, что влечет за собой образование трещин в бетоне и последующего разлома конструкции. Конструкция становится нестабильной.

Воздействие хлоридов

Другой важной причиной разрушения бетона являются ионы хлоридов, которые соединяются с солями морской воды и солями, использующимися для борьбы с наледью на дорогах. Хлориды могут находиться и в самом бетоне, попадая туда с загрязненными материалами, которые использовались в создании конструкции.

Хлориды коррозируют на прутьях арматуры, разрушая пассивационный слой оксидированного железа, что приводит к дальнейшему окислению.

Поваренная соль (NaCl) приводит к вступлению щелочей в реакцию с аморфным кварцем с последующим образованием щелочного силиката, который увеличивается в объеме под воздействием атмосферной влаги, являясь причиной образования трещин, в которых будут заметны типичные белые подтеки.

Соль, разрушает как стальную арматуру, так и сам бетон, который содержит такие реактивные компоненты, как аморфный кварц. Разрушения, вызванные хлоридом кальция, способствуют ускорению коррозии арматуры. Соли, вступая в реакцию с гидратом кальция, находящимся в бетоне, образуют оксидированный гидрат кальция с последующим увеличением объема.

Циклы мороз-оттепель

Вода является катализатором для всех агрессивных компонентов и описанных химических реакций. Поэтому очень важно понимать всю важность гидроизоляции бетона. Влага может стать причиной серьезных повреждений, проникая сквозь поры бетона. Изменения состояния молекул воды, происходящие во время оттепелей и заморозков с образованием льда способны увеличить объем  приблизительно на 9%.  Возникающее давление приводит к образованию трещин и разломов в бетоне. 

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ РЕМОНТА БЕТОНА 

Как правило, наибольшее внимание уделяется непосредственно поверхностному слою бетонной структуры, ее внешнему виду, не задумываясь насколько глубоки физико – химические процессы происходящие в самом бетоне. Помимо внешнего визуального осмотра, перед проведением любой реставрационной работы необходимо тщательно исследовать причины деградации, и степень разрушения бетона. 

Ремонт отдельных участков поврежденного бетона создает необходимый эстетический эффект, но  не останавливает процесс разрушения, а в некоторых случаях может стимулировать ускоренное разрушение бетона.

Цель ремонта следующая:

-         предотвращение распространения коррозии;

-         восстановление химически пассивных условий для арматуры;

-         устранение углублений на поверхности и поверхностной пористости бетона;

-         предотвращение проникновения влаги в бетон и создания антикарбонизационного барьера;

-         придание  поверхности  эстетического вида.

Анализ повреждения включает определение глубины карбонизации, степень воздействия среды, толщину стальной арматуры, обнаружение внутренних трещин и воздушных карманов. Для определения толщины бетонного покрытия над стальным армированием, необходимо удалить небольшой участок бетона там, где еще нет очевидных следов повреждения.

Используя 1% раствор фенолфталеина, можно обнаружить глубину карбонизации, наблюдая за изменениями цвета от бесцветного до фиолетового. Это происходит из-за изменений содержания кислоты от 8,5 – 9 (карбонизация бетона) до более низкой величины Рh. 

Любые впадины и пористые места необходимо открыть, используя молоток или пескоструйный инструмент. Удалить поверхностный слой цементной штукатурки, скрывающий трещины и поры.

Все крошащиеся части удаляются механическим абразивом. Следы масла, жира, ржавчины и грязи удаляются жесткой щеткой или струей воды под большим давлением. Карбонизационный бетонный слой необходимо полностью удалить в тех участках, где находятся  прутья арматуры. Окисленные прутья зачищаются от ржавчины. Следующий этап обработки – это сделать прутья арматуры химически неактивными. Для этого их необходимо сразу же после зачистки обработать их пассиватором, чтобы избежать нового окисления под воздействием сырости и влаги. Прутья арматуры и зачищенный бетон покрываются кистью раствором ВИМАФЕР-СИ, содержащий ингибиторы коррозии. Применяется для антикоррозионной защиты арматуры и повышения адгезии ремонтного состава к арматуре. После того, как ВИМАФЕР-СИ высохнет, поверхность бетона смачивается водой до насыщения, но без образования глянца на поверхности бетона. Затем проводится восстановление структуры с использованием безусадочного, армированного полимерной фиброй раствора ВИМАКРЕТ ПОВЕР ТШ или ВИМАКРИТ. Материал легко наносится без предварительной грунтовки поверхности . Коэффициент термического расширения ВИМАКРЕТ ПОВЕР ТШ и ВИМАКРИТ такой же, как у бетона.

ВИМАКРЕТ ПОВЕР ТШ – безусадочный тиксотропный раствор, армированный синтетической фиброй, рекомендуется для восстановления бетона без применения опалубки. Наносится за раз слоем до 40 мм.

ВИМАКРИТ – безусадочный тиксотропный раствор, армированный синтетической фиброй, рекомендуется для восстановления бетона без применения опалубки. Наносится за раз слоем до 10 мм.

Отремонтированную поверхность бетона защищают 2-компонентным полимерцементным составом ВАТЕРБЛОК ФЛЕКС, приготовленный согласно рекомендациям, непроницаемой для воды и агрессивных газов, но позволяющий бетону дышать или полиуретановым алифатическим цветным покрытием ГИПЕРДЕСМО АДИ-Е. 

Последовательность выполнения ремонта бетона:

•     Удалить старую штукатурку до бетонного основания

•     Удалить осколки и слабо закрепленные частицы бетона механическим способом. Остатки раствора, грязь, масла и пыль удаляются пескоструйным методом

•     Оголенную арматуру очистить от ржавчины

•     Немедленно после зачистки обмазать арматуру раствором  ВИМАФЕР С.

•     Восстановить бетонную поверхность безусадочным раствором  ВИМАКРЕТ ПОВЕР ТШ или ВИМАКРЕТ. Перед применением ремонтного раствора поверхность бетона увлажнить водой до насыщения.

•     При необходимости нанесения очень толстого слоя ремонтного состава (при сильном объемном разрушении  ремонтный  состав  ВИМАКРЕТ ПОВЕР ТШ следует  наносить   несколькими  слоями  не  более  40мм  каждый.)

•     Восстановленные поверхности обрабатываются защитным покрытием  ВАТЕРБЛОК ФЛЕКС или ГИПЕРДЕСМО АДИ-Е, непроницаемым для воды и агрессивных газов.

•     Окончательная отделка  производится декоративными покрытиями (только для ВАТЕРБЛОК ФЛЕКС)