Михаил Кокорин - Ремонт и защита бетона. Защитные строительные технологии

Ремонт железобетонных конструкций становится всё более актуальным в связи с увеличением их применения в строительстве. Со временем, в зависимости от условий эксплуатации, возникает необходимость в проведении ремонтных работ. Рассмотрим основные причины возникновения дефектов, механизмы разрушения, методы оценки качества бетона, а также влияние проницаемости бетона на долговечность конструкций.

С увеличением объемов строительства и применения железобетона, ремонт этих конструкций становится важной частью обеспечения их долговечности. Необходимость в ремонте возникает через 30-50 лет эксплуатации, в зависимости от условий, в которых конструкции используются. В настоящее время объём ремонта бетонных конструкций возрастает по всему миру, что связано с активным применением железобетона во всех видах строительства.

Ремонт железобетонных конструкций можно разделить на два основных типа:

Ремонт во время строительства, включает применение материалов для доведения конструкций до проектных требований.

Ремонт в эксплуатационный период: осуществляется на протяжении службы конструкций и может возникать через десятки и более лет.

Физический износ под воздействием окружающей среды.

Ошибки проектирования и использование некачественных материалов.

Некачественное выполнение строительных работ.

Непредвиденные изменения условий эксплуатации.

Некачественное выполнение ремонтных работ.

Форс-мажорные обстоятельства.

Воздействие окружающей среды на бетон происходит чаще всего в виде следующих процессов.

Карбонизация: воздействие углекислого газа, приводящее к снижению pH бетона и возможной коррозии арматуры.

Замораживание-оттаивание: колебания температур могут вызвать повреждения в структуре бетона.

Коррозия арматуры: вызвана хлоридами и сульфатами, которые негативно влияют на прочность конструкции.

Реакция с заполнителями: может привести к дополнительным разрушениям, что необходимо учитывать при оценке состояния конструкций.

Механизм разрушения развивается со временем как процесс, и зависит от различных условий. Например, процесс карбонизации, когда уровень pH бетона снижается с увеличением времени воздействия углекислого газа.

Большинство химических реакций в железобетоне протекают активно при повышении температуры: на каждые 10 градусов Цельсия скорость реакций увеличивается.

Качество бетона критически важно для долговечности конструкций. Открытая пористость влияет на проницаемость и долговечность бетона, что может привести к повышенному износу. Пористость бетона подразделяется на гелевую, капиллярную и другие типы. Открытая пористость классифицируется на три группы: хорошее, среднее и плохое качество, в зависимости от степени водопоглощения.

Оценка качества бетона может проводиться с использованием различных методов, включая определение водопоглощения и водонепроницаемости. Сорбционная способность бетона, то есть способность поглощать влагу из окружающей среды, также является важным показателем. Она может быть условно подразделена на три типа: хорошее, среднее и плохое качество, и определяется в миллиметрах на минуту.

Проницаемость бетона в различных температурных условиях определяется в соответствии с ГОСТ, который классифицирует её на три категории: хорошая, средняя и плохая. Контроль состояния бетона на стройплощадке осуществляется с помощью методов косвенного и прямого исследования, таких как тест Карстона и специализированными приборами.

Конечным результатом строительства является создание герметичного сооружения. Следовательно, проницаемость бетона, полученная в процессе исследования, не так важна, как контроль состояния конструкции на действующих объектах.

Газопроницаемость бетона также делится на три категории: хорошая, средняя и плохая, и определяется через скорость диффузии газов, таких как кислород. Качество бетона также оценивается по коэффициенту диффузии ионов хлора, который делится на три категории. Стойкость бетона к диффузии хлорида является критически важной для различных сооружений, таких как очистные сооружения, гаражи и транспортные тоннели.

Контроль за электрохимическими процессами в бетоне имеет важное значение, так как коррозия арматуры может негативно повлиять на его свойства. Измерения таких характеристик, как плотность тока и удельное сопротивление, позволяют оценивать вероятность коррозии. Например, если значение потенциала арматуры превышает -350 мВ, это указывает на высокую вероятность коррозионного процесса.

Для снижения проницаемости бетона и повышения его прочности применяются химические добавки, способствующие образованию замкнутых пор и улучшению устойчивости к замораживанию. Использование минеральных добавок, таких как шлаковый цемент и силикатные добавки, также способствует повышению плотности бетона и снижению капиллярного всасывания.

Трещины в бетоне могут иметь различные причины. Одни из них появляются на этапе твердения и укладки, другие – в процессе эксплуатации конструкций под воздействием внешних условий.

В процессе твердения бетона, когда происходит реакция гидратации между цементом и водой, выделяется тепло. В этот момент бетон начинает расширяться. Если это расширение ограничено – например, арматурой или соседними элементами, возникают сжимающие напряжения. Если не обеспечить правильные условия твердения, такие как влажность, температура и защиту от быстрого высыхания, бетон может растрескаться.

Высокие температуры могут ускорять реакцию гидратации, вызывая более резкое повышение температуры смеси. В то время как элементы с большим сечением могут накапливать тепло, плиты с меньшей толщиной быстрее охлаждаются, что создаёт температурные напряжения. Эти напряжения могут вызвать появление трещин.

В процессе эксплуатации конструкций нередко происходит коррозия арматуры. Когда арматура начинает ржаветь, происходит её расширение, что приводит к появлению трещин вдоль арматурных стержней.