31.Пути и способы повышения долговечности бетонных и железобетонных конструкций:

- основное условие обеспечения долговечности бетонных и железобетонных конструкций;

- первичные мероприятия по обеспечению долговечности бетона в конкретной среде;

- вторичная защита железобетонных от агрессивного воздействия среды;

- защитные покрытия в слабоагрессивной среде и сильноагрессивной среде, технологии их нанесения.

1 Долговечность - способность материала сохранять свои свойства в течение определенного времени. Оценивается сроками службы из потери эксплуатационных качеств, условий, режимов эксплуатации:

I степень > 100 лет II степень>50 лет III степень >20 лет.

Долговечность обеспечивается комплексом мероприятий, которые охватывают весь жизненный цикл конструкции, начиная от проектирования и кончая эксплуатацией. Особое внимание следует удалять плотности и однородности бетона, выбору вяжущих материалов и заполнителей, качеству изготовления, правильному выбору защиты конструкций от коррозии. Долговечность - понятие обобщающее и обеспечивается водостойкостью, атмосферостойкостью, морозостойкостью, коррозионной стойкостью.

Водостойкость- способность бетона не уменьшая прочности в насыщенном водой состоянии. Оценивается коэффициентом размягчения Кр = Rнac/Rcyx. Кр>0,85 - материал водостойкий.

Атмосферостойкость - способность бетонных и ж/б конструкций работать на открытом воздухе сопротивляться разрушению при воздействии внешних факторов (солнечная радиация, увлажнение и высушивание, изменение температуры и др.). Особо негативно сказывается попеременное увлажнение и высушивание, под влиянием такого воздействия происходит расшатывание структуры бетона, что снижает его прочность и долговечность. Для увеличения атмосферостойкости лучше использовать безусадочные, напрягающиеся цементы, с малым коэффициентом расширения, так же введение ПАВ, и др.

Степень агрессивности воздействия на бетон определяется: для жидких сред - наличие и концентрация агрессивных агентов, температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхности. Для газов - видом и концентрацией газа, растворимостью их в воде, влажностью, температурой среды. Для твердых тел (соли, аэрозоли, пыли) - дисперсностью, растворимостью в воде, влажностью окружающей среда. Степень их агрессивного воздействия определяется специальными нормами по антикоррозионной защите строительных конструкций. (СНиП 2.03.11-85)

степень агрессивности	Глубина раразрушения бетона мм/год	внешние признаки
неагрессивн.	0,02... 0,04	нет
слабоагрессивн.	0,04..0,4	слабое шелушение на поверхности
среднеагрессивная	0,4..1,2	тонкие трещины
сильноагрессивн.	>1,2	сильное растрескивание

При воздействии на бетон воды - среды происходит разрушение бетона, характеризующееся I,II, III видом коррозии.

Коррозия I вида - те процессы коррозии, которые развиваются при действием мягких вод, когда составные части цементного камня растворяются и уносятся протекающей водой. Для защиты: применять пуццолановый портландцемент с активными добавками (трепел, опока и др.), ШПЦ с доменным гранулированным шлаком, глиноземистый, если нет особых требований по морозостойкости. Повышение плотности (П, СП.). При наличие едких щелочей - ЦЕМ I.

Коррозия II вида развивается при действии вод, содержащих химические вещества, вступающие в реакцию с составляющими цементного камня. Продукты реакции легко растворяются и уносятся водой (действие кислот, магнезиальных солей). Рекомендуется применять сульфатостойкий, ЦЕМ III, ЦЕМ IV. Быстротвердеющий и глиноземистый для ремонта в слабокислых средах, мягких вод, р - ов сульфатов Са и Mg. Если среда агрессивная используют вяжущем на жидком стекле, полимерном связующем. Для кислостойких изделий не применяют пористые заполнители. Карбонатные заполнители реагируют с кислотами с образованием растворимых солей, следовательно, снижают стойкость бетоны. Необходимо использовать заполнители из основных и ультраосновных горных пород (базальт, диабаз, и др.) Коррозия III вида происходит при накоплении в порах бетона малорастворимых солей (сульфатная коррозия). Вяжущее: ЦЕМ III, ЦЕМ IV, глиноземистый, сульфатостойкие цементы, увеличение плотности. Заполнители аглопоритовый щебень, доменный гранулированный шлак и др. В естественных условиях обычно имеет место одновременное проявление нескольких вводов коррозии.

Долговечность строительных конструкций зависит от качества проектирования и изготовления. При проектировании необходимо обеспечивать среду эксплуатации, степень ее агрессивности и длительность воздействия, затем надо установить вид защиты, привести выбор материалов и предусмотреть необходимые защитные покрытия и способ производства.

В настоящие время выделяют 2 пути повышения долговечности:

1-ый наиболее эффективный и менее затратный: необходимо, чтобы на стадии проектирования и изготовления изделий учитывалась среда эксплуатации и в соответствии с этим предусматривались размеры изделий и его конфигурация, подбирались вяжущие и заполнители стойкие в данной среде.

2-ой дорогостоящий и менее эффективный: заключается в проведении ремонтно-восстановительных работ. Как правило, для этого используют очень дорогие материалы, но полное восстановление конструкции практически невозможно.

Установлены 2 вида защиты:

- первичная

- вторичная.

Первичная защита заключается в повышении стойкости самого материала путем обеспечения оптимального состава и структуры при изготовлении конструкции. Относят:

- правильный выбор составляющих бетона (вяжущих, заполнителей, добавок)

• увеличение плотности, непроницаемости бетона (доменный гранулированный шлак, шамот, пуццолановые добавки, добавки типа ГКЖ - 10, 11 - 0,1..0,2 %, воздухововлекающие добавки СНВ - 0,01..0,02 %, улучшает структуру, т.ж. С - 2, ЛСТМ, СДБ и др.)

• соблюдение необходимых технологических параметров приготовления, уплотнения и твердения бетона,

• металлического или лакокрасочного покрытия на поверхность арматуры, обеспечение защитного слоя необходимей толщины геометрическую конфигурацию изделия, чтобы скапливание агрессивного вещества сводилось к минимуму.

Вторичная. Нанесение защитных покрытий, лакокрасочных покрытий, оклеечной и пленочной изоляции из полимерных материалов, футеровок, пропитка после изготовления специальными веществами.

Оклеечные покрытия.

Оклеечная изоляция состоит из пленочных, рулонных, листовых мат-лов, скрепляемых с поверхностью бетона и ж/б склеиванием, при помощи клеев, терма приклеивании и заанкированием. Оклеечная изоляция используется как самостоятельное защитное покрытие и в качестве подслоя под футеровки. Недостатки: сложность создания непроницаемых стыков и сложность восстановления в случае повреждения. Основные виды материалов: в качестве рулонных мат-лов чаще всего применяют материалы на основе битума, благодаря доступности и дешевизне. Недостатки: хрупкость при низких температур и преждевременное старение. Гидроизол – асбестовый картон, пропитанный битумом. Бризол – безосновные материал, состоящий из смеси битума, добавок, измельченного асбеста и резины. Используют их для гидроизоляции подземных конструкций и в качестве подслоя под футеровки. Приклеивают битумом. В качестве листовых изоляционных материалов чаще всего используют полиизобутиленовые пластины, размер которых 3000х790х2,5 мм. Приклеивают их битумом или синтетическим клеем. Используют в качестве подслоя под футеровки в сильно агрессивных кислых, щелочных средах. Из пленочных материалов преимущественно используют пленки без термопластичных полимеров: полиэтилена, ПВХ и др. Они обладают высокой эластичностью, химической стойкостью, водонепроницаемостью. Недостатки: слабая адгезия к защищаемой поверхности. Этот недостаток устраняем армированием стеклоткани или активированием электрическими разрядами. Приклеивают синтетическими клеями.

Футеровочная изоляция.

Футеровочная изоляция устраивается из мелкоштучных химически стойких материалов:

- кислотоупорный керамический кирпич;

- кислотоупорные керамический плитки;

- плитки из пластмасс;

- плитки из каменного литья и др.

Футеровочные покрытия отличаются высокой долговечностью, что окупает их высокую стоимость.

Кислотоупорный керамический кирпич выполняют различных размеров и конфигураций, но предъявляют особые требования к соблюдению точных размеров.

Устойчив во всех кислотах, кроме: HCl, H PO , H SiF . Характеризуется: R =30 МПа и W=8%. Используют для защиты, когда идет одновременно агрессивные воздействия и механической нагрузки.

Плитки керамические. Кислотоупорные выполняют различных размеров: 100х100; 200х200 мм и толщиной 2,5…5 мм. R =50 МПа и W=1-2%.

В зависимости от условия эксплуатации их маркируют:

КШ - кислотоупорные шамотные;

ТКШ – термокислотоупорные шамотные

КС – для устройства полов и защиты СК.

Плитки из каменного литья характеризуются очень высокими показателями стойкости; R =100 МПа и W=0,1-0,2%. Получают их из расплава базальта, диабаза. Стойки в высококонцентрированных растворах кислот, щелочей. Недостатки: высокая хрупкость и сложность обработки.

Плитки из пластмасса. К ним относятся фенолитовые, филлитовые, венилпластовые и др. В зависимости от их состава их можно использовать в различных средах. Приклеивают синтетическими клеями.

Мастичные защитные покрытия.

Мастичное и шпаклевочное покрытие представляет собой смесь вяжущего с тонкодисперсным наполнителем с S =250 м /кг. Шпатлевки содержат больше наполнителя, чем мастики на 30-40%соответственно они более вязкие. Используют эти составы как связующие при устройстве футеровок, а также в качестве самостоятельного защитного покрытия, которое наносится на строительные конструкции в виде обмазок. Составы защитных мастик, технология их изготовления и нанесения регламентированы специальной технической документацией. В качестве вяжущего используют стойкие материалы: жидкое стекло, битумы, полимеры и др. Обычно ПЦ не применяют. Широко используют силикатные и полимер силикатные замазки. Основным компонентом яв-ся жидкое стекло. Используют эти составы для заливки швов при устройстве футеровок и для ремонта полимер силикатных бетонов. Битумные и полимербитумные мастики изготавливают на основе битума, используют для гидроизоляции строительных конструкций, работающих в условиях повышенной влажности или грунтовых водах в качестве прослойки под полы из штучных материалов. Наиболее высокую стойкость показывают мастики на основе синтетических смол. В основном используют эпоксидные фенольные, урановые смолы. Они характеризуются высокой адгезией, химической стойкостью, водонепроницаемостью недостатки: дефицитность и высокая стоимость. Используют для обмазок конструкций из бетона, железобетона, металла.

Торкретирование.

При нанесении защитного покрытия целесообразно использовать способ торкретирования, когда смесь подается под давлением сжатого воздуха 0,5-0,6 МПа. Это позволяет получить достаточно плотный защитный слой, который обладает меньшей массой, чем футеровки, легче идет изготовление и характеризуется отсутствием швов. Для защитных составов, как правило, используют растворную смесь с размером зерен заполнителя до 5мм, а в качестве вяжущего используют безцементные материалы (на основе полимеров, битумов, жидкого стекла, смешанные композиции). Способ торкретирования целесообразно использовать при ремонте конструкции в труднодоступных местах и при нанесении защитных покрытий при строительстве вентиляционных каналов, ванн, фундаментов под оборудование и др. конструкций.

Цементно-полимерные бетоны.

ЦПБ представляют собой цементные бетоны, в процессе приготовления, которого в бетонную смесь вводят добавку полимера. В наличии полимера, даже в небольших количествах существенно уменьшают свойства бетона, прочность, морозостойкость, износостойкость, химическую стойкость. Применяемый полимер можно разделить на 2 группы:

1) водорастворимые полимеры: карбоксиметилцеллюлоза(КМЦ), поливиниловый спирт, водорастворимые эпоксидные смолы(вводят в кол-ве от 0,5 до5%.

2) водные эмульсии полимеров: чаще всего используют эмульсию ПВА, эмульсию латекса, эмульсия, как правило, имеет концентрацию 50% и вводят их в бетон в кол-ве 20-25%. При твердении цемента и его высыхании на поверхности стенок пор образуется пленка полимера, обладающая высокой адгезией в цементном камне. Полимер как бы заклеивает микротрещины и дефекты бетона, улучшает сцепление вяжущего и заполнителя, в результате чего повышается прочность, водонепроницаемость, стойкость. Но недостатком этих составов яв-ся то, что вышеперечисленные положительные свойства проявляются только в воздушно-сухих условиях. Если такой мат-л поместить в воду, то полимер будет разбухать в воде, прочность будет снижаться, поэтому применять в водной среде не целесообразно. Цементные полимерные составы рекомендуется использовать для ремонта цементных бетонов, для обмазок строительных конструкции, работающих в воздушно-сухих условиях, для приклеивания керамических плиток.