Справочник строителя | Добавки, регуляторы структуры

Добавки, повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре

Ингибиторы коррозии стали

Стальная арматура, находящаяся в бетоне на некотором расстоянии от поверхности конструкции, в сильнощелочной среде (рН = 12,5) покрывается пленкой из g – Fe₂O₃,Fe₃O₄. Толщина этой пленки составляет приблизительно 80...100 А, что вполне достаточно для того, чтобы защитить стальную арматуру от воздействия агрессивной внешней среды. Когда у поверхности арматуры образуется среда, содержащая достаточное количество молекул кислорода или анионов агрессивных веществ (например, ионов Сl^- или SO₄^2- и других), начинается депассивация стали. Процесс активации стали наступает при концентрации сульфат-ионов SO₄^2- в количестве С= 800...1000 мг/л, а ионов хлора Сl - при концентрации С = 4...6 мг/л.

В присутствии хлоридов коррозия стали развивается вследствие разрушения хлорид-ионами защитной пленки на металле. Ионы хлора Сl^-, вступая в химическое взаимодействие, преобразуют защитную пленку из оксида железа в растворимый хлорид железа. Механизм коррозии включает адсорбцию хлорид-ионов и образование комплекса на поверхности стали.

Основным фактором, обеспечивающим защиту стали от действия хлоридов в бетоне, является низкая проницаемость бетона. Однако, в некоторых случаях даже бетон с низкой проницаемостью не обеспечивает достаточной защиты. В таких случаях требуется дополнительная защита стали от коррозии либо путем непосредственной обработки арматуры, либо путем усиления защиты, обеспечиваемой бетоном. Последнее может быть достигнуто при введении в бетон добавок, замедляющих или предотвращающих реакции металла с окружающей средой.

Несмотря на высокую стоимость обработки 1 м³ бетона, использование добавок считается экономически целесообразным по сравнению с другими доступными методами предотвращения вредного действия хлоридов и сульфатов на сталь.

Добавки-ингибиторы коррозии стали - это вещества, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость арматуры в агрессивных по отношению к ней средах. По требованиям надежности они должны обеспечивать значения тока пассивации стали не менее 10 mА/см² и потенциала пассивации стали не менее минус 450 mV.

Эффективность добавок, увеличивающих защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре, определяют по изменению плотности электрического тока и (или) потенциала стали по методике в соответствии с требованиями ГОСТ 30459.

В строительном производстве разработаны и апробированы практикой следующие добавки, повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре.

Нитрит натрия НН. Кристаллический продукт белого цвета с желтоватым оттенком NaNO₂ либо его водные растворы. В присутствии хлоридов доза добавки должна быть максимальной для того, чтобы предотвратить развитие активной точечной коррозии. Рекомендуемая дозировка добавки - 2...3 % массы цемента.

Нитрит-нитрат кальция ННК. Смесь нитрита Ca(NO₂)₂ и нитрата Ca(NO₃)₂ кальция в соотношении по массе 1:1 в виде водного раствора или пасты. Не допускается смешивание с растворами ЛСТ. Рекомендуемая дозировка - 2...4 % массы цемента.

Тетраборат натрия ТБН. Бесцветные кристаллы Na₂B₄O₇ · 10H₂O, хорошо растворимые в воде и глицерине. Рекомендуемая дозировка — 0,2...3 % массы цемента.

Бихромат натрия БХН. Красные кристаллы Na₂CrO₇ · 2H₂O, хорошо растворимые в воде, но нерастворимые в органических растворителях. Рекомендуемая дозировка — 0,5 % массы цемента.

Бихромат калия БХК. Оранжево-красные кристаллы состава К₂CrO₇, хорошо растворимые в воде. Дозировка — 0,5 % массы цемента.

Катапин-ингибитор КИ-1. Прозрачная гелеобразная слегка мутная жидкость от желтого до коричневого цвета, представляющая собой солянокислый раствор катапина и уротропина. Допускается наличие осадка, растворимого при нагревании. Хорошо смешивается с водными растворами солей. Эффективность добавки увеличивается при использовании низко алюминатных цементов. Требует мягких режимов тепловой обработки бетона. Рекомендуемая дозировка —0,025...0,15 % массы цемента (в расчете на сухое вещество).

Механизм действия добавок-ингибиторов коррозии стали заключается в том, что в их присутствии происходит быстрое окисление растворимого оксида двухвалентного железа с образованием на поверхности стали пассивирующих защитных пленок из гидроксида железа. Постепенно из области действия коррозии исключаются новые участки поверхности стали, и процесс коррозии прекращается. Эффективное замедление обеспечивается только при достаточном количестве добавки, отвечающем необходимому для данной системы отношению ингибитор: хлорид (сульфат).

Применение добавок-ингибиторов коррозии стали оказывает влияние на свойства бетонной смеси и бетона, что выражается в увеличении подвижности бетонной смеси, снижении диффузионной проницаемости бетона, увеличении электропроводности бетона. Введение добавок-ингибиторов позволяет твердеть бетону при отрицательных температурах.

Прочность бетонов с добавкой ингибиторов коррозии стали изменяется по-разному. Для бетонов и растворов, содержащих НН, через 28 сут отмечается падение прочности на сжатие и растяжение, а бетоны, содержащие ННК, дают существенное увеличение прочности в раннем и более позднем возрасте. Нитрит натрия выщелачивается в течение двух лет, в то время как ННК, который растворим в меньшей степени, более эффективно замедляет коррозию. Ингибиторы на основе солей натрия могут увеличить защитный потенциал реакции заполнителя со щелочью, особенно если используется реакционно-способные заполнители.

Использование шлакопортландцементов и высокоалюминатных портландцементов для бетонов с добавками-ингибиторами обеспечивает более высокую коррозионную стойкость стали, чем у бетонов на без добавочных портландцементах.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях