На сегодняшний день железобетон, без всяких сомнений, – это №1 среди строительных материалов. В отличие от древесины он более прочный и долговечный, в отличие от кирпича и камня бетон прочнее и удобнее в работе. Монолитным железобетонным конструкциям можно придавать любые индивидуальные геометрические формы. Бетон очень долговечен и устойчив к атмосферным воздействиям. Все эти факторы привели к тому, что в 21 веке бетон стал наиболее востребованным строительным материалом в мире. Без железобетона невозможно возведение небоскребов, атомных электростанций, большепролетных мостов, многоквартирных жилых комплексов, подземных тоннелей и других массивных конструкций. Все значимые постройки с начала 20 века построены из железобетона.
Важно, что именно несущие конструкции (фундаменты, стены, перекрытия) строятся из железобетона. Следовательно, срок службы железобетона характеризует срок службы всей конструкции в целом. В случае низкой долговечности железобетона преждевременный ремонт массивной конструкции (градирня, плотина, мост) может оказаться крайне сложной и дорогостоящей задачей.
Вопрос долговечности
Железобетон – это очень долговечный строительный материал. Он не гниет и не разрушается от света или воды. В нашем сознании бетон имеет неограниченный срок службы, а постройки из него служат вечно. Все же срок службы железобетона не бесконечен, хоть и исчисляется десятками лет. Когда речь идет о строительстве таких важных конструкциях как дамбы, атомные электростанции, подземные тоннели, мосты, вопрос об истинном сроке службы железобетона встает более остро. Разрушение несущих железобетонных конструкций на таких значимых объектах может привести к крупномасштабной катастрофе.
В ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения» указаны требования к долговечности строительных конструкций:
- Здания и сооружения массового строительства в обычных условиях эксплуатации (здания жилищно-гражданского и производственного строительства) – срок службы не менее 50 лет.
- Уникальные здания и сооружения (здания основных музеев, хранилищ национальных и культурных ценностей, произведения монументального искусства, стадионы, театры, здания высотой более 75 м, большепролетные сооружения и т.п.) - срок службы 100 лет и более.
Факторы долговечности железобетона
К сожалению, срок службы железобетона не бесконечен. Есть несколько факторов, которые ограничивают его: это естественное старение бетона, разрушение от эрозии, воздействие циклов замораживания-оттаивания, воздействие агрессивных сред.
Важный фактор при оценке долговечности строительных конструкций – это длительность неблагоприятных воздействий. При достаточно длительном воздействии даже очень слабая агрессивная среда (слабая кислота или просто морская соль) может разрушать бетон. Если конструкция десятками лет находится в контакте с вредной средой, это медленно, но необратимо разрушает бетон. Например, причальные сооружения, которые постоянно контактируют с агрессивной морской водой.
Если не учитывать факторы вредных воздействий, сооружение уже через 5 лет эксплуатации может потребовать дорогостоящего капитального ремонта.
При проектировании сложных железобетонных конструкций обязательно предусматриваются меры по защите железобетона от коррозии и повышению его долговечности.
Естественное старение бетона
Гениальность железобетона заключается в том, что бетонный массив и арматурный каркас существуют между собой в симбиозе. Бетон обволакивает арматурный каркас и защищает сталь от окисления. Металл не ржавеет за счет того, что внутри бетона постоянно поддерживается щелочная среда. Благодаря этому арматурный каркас длительное время служит без появления коррозии.
С течением времени, от поверхности вглубь бетона щелочная среда постепенно становится нейтральной. Это происходит из-за взаимодействия минералов бетона с углекислым газом воздуха. Этот процесс называется карбонизацией. Когда глубина карбонизации достигает арматурного каркаса, бетон перестает защищать стальные арматурные стержни от коррозии. Для типичных железобетонных конструкций глубина залегания арматурного каркаса в бетоне составляет 20 мм. Исследования показывают, что карбонизация бетона на глубину 20 мм занимает около 20-25 лет. Соответственно, через 20 лет эксплуатации арматура в железобетоне начинает ржаветь. От коррозии арматурные стержни внутри бетона разбухают, возникает внутреннее давление, которое разрушает бетон изнутри. Куски бетона буквально отрываются от конструкции в местах, где арматуру достаточно сильно разъело коррозией. В результате происходит оголение арматурных стрежней, и процесс коррозии значительно ускоряется.
Можно сделать вывод о том, что срок службы железобетона обусловлен естественным старением (карбонизацией) бетона. Карбонизация бетона происходит неизбежно и предопределяет необходимость ремонта железобетона на определённых сроках эксплуатации (25-35 лет).
Для определения глубины карбонизации бетона применяется тест фенолфталеином. Срез бетона обрабатывается раствором фенолфталеина*. В местах, где поверхность не окрасилась фиолетовый цветом, в бетоне произошла карбонизация. Такие участки уже не защищают арматуру от коррозии. Таким образом, можно оценить глубину карбонизации бетона.
Проникающий состав «Кальматрон» повышает срок службы железобетона
Защитный проникающий состав применяется для блокировки карбонизации бетона. Он замедляет процесс карбонизации бетона в 6 раз. Принцип действия состава заключается в том, что он изменяет структуру бетона на химическом уровне в отличие от защитных красок, мастик или пропиток.
В научно-исследовательском институте бетона и железобетона НИИЖБ им. А.А. Гвоздева были проведены испытания на скорость карбонизации бетона, обработанного защитным составом «Кальматрон». Испытания показывают, что срок карбонизации бетона без специальной обработки на глубину 20 мм составляет 25 лет. Такой же образец бетона, обработанный составом «Кальматрон» обеспечивает защиту бетона от карбонизации на срок 150 лет. Испытания доказывают, что состав «Кальматрон» значительно повышает срок службы железобетона за счет защиты бетона от карбонизации. Соответственно, слой бетона сохраняет свои защитные свойства по отношению к арматурному каркасу.
В незащищенной железобетонной конструкции через 25 лет эксплуатации начинается коррозия стального арматурного каркаса. Еще через 5-10 лет можно наблюдать отслоение бетона от ржавеющей арматуры. Следовательно, железобетонная конструкция требует капитального ремонта через 25-35 лет эксплуатации. Если железобетон обработан покрытием «Кальматрон», арматурный каркас остается под защитой на протяжении 150 лет. Вероятность капитального ремонта конструкции значительно снижается.
Повышение срока межремонтного периода эксплуатации строительных конструкций – это важная задача, которая стоит при проектировании сложных массивных сооружений. Данной цели можно добиться путем повышения долговечности железобетона, нейтрализуя негативные факторы воздействия на железобетон.
Проникающая гидроизоляция «Кальматрон» оказывает комплексное воздействие на железобетон, защищая его от большинства негативных факторов. «Кальматрон» обеспечивает гидроизоляцию бетона, повышает его морозостойкость, защищает бетон от коррозии в агрессивных средах. Защитное покрытие «Кальматрон» в 6 раз снижает скорость карбонизации бетона, чем существенно повышает долговечность железобетонных конструкций.
* - Фенолфталеин – это специальное вещество, индикатор, меняющий свою окраску в зависимости от pH среды. В щелочной среде фенолфталеин окрашивается в фиолетовый цвет, в кислой и нейтральной среде он бесцветный.
Эксперт: Главный инженер ООО «Кальматрон-СПб» Ильин Павел Александрович
Похожие статьи: