Гниет ли металл в бетоне
Обновлено: 04.05.2024
Большинство людей при заливке фундамента задаются вопросом, как отреагирует арматура на содержащуюся воду в бетонной смеси? Не заржавеет ли арматура и не придёт ли она в негодность вместе со всей конструкцией? В этой статье поговорим почему металлы в бетоне не корродируют, а если корродируют, то почему.
Знакомый как-то демонтировал бетон советского времени и арматура в нём оказалась практически без ржавчины, хоть повторно используй. А всё из-за того, что бетон это щелочная среда в которой при правильной эксплуатации коррозии не происходит. Поэтому арматура в бетоне может служить сколько угодно долго, но при соблюдении некоторых правил, которые нужно знать.
Почему арматура может ржаветь в бетоне?
Есть причины по которым арматура в бетоне всё же корродирует, что приводит к ослаблению конструкции. Особенно это важно в ответственных конструкциях таких как балкон, перекрытия.
Ржавая арматура
Щелочная среда замедляет процесс коррозии, но если этот процесс уже в самом разгаре, то полностью он остановиться не сможет. Поэтому арматуру нужно применять без ржавчины, либо с небольшим её количеством. Я уже писал про это в статье - "Ржавая арматура лучше липнет к бетону" — сказал мне опытный прораб .
Защитный слой
Арматура не должна выходит за пределы бетона. Помимо этого нужно сделать защитный слой минимум в 5 см.
Неправильная эксплуатация
Когда на бетон попадает обильное количество воды, со временем это приводит к его разрушению. У арматуры появляется доступ к воздуху и воде и она начинает ржаветь.
Когда в бетон вода практически не попадает, то происходит обратный процесс. Бетон всё больше затвердевает и вероятность развития коррозии на арматуре становится меньше. Поэтому бетон не должен быть открытым для дождей.
Примеси при заливке бетона
Есть умельцы, которые добавляют при небольших заморозках в бетон соль. Соль не даёт замёрзнуть воде, что позволяет бетону схватиться при небольших минусовых температурах. Но в таком случае арматура начинает корродировать.
Для отсутствия коррозии, нужно проверить, чтобы в составе бетона не было примесей, которые агрессивно влияют на металл.
Ставьте лайк и подписывайтесь на канал, у нас много полезного. Также можете подписаться на наш телеграм канал, там вы первыми узнаете о выходе новых статей.
Арматура есть не просит и ей можно запастись задолго до начала стройки. Но любому металлу свойственно ржаветь, особенно когда он хранится под открытым небом. И здесь у многих возникает вопрос: «А можно ли использовать ржавую арматуру для фундамента и как это отразится на прочности дома?» Можно или нет — читайте далее.
Уловки маркетологов
Если вы начнёте искать ответ на этот вопрос в интернете, то обязательно наткнётесь на «экспертные» сайты продавцов преобразователей ржавчины. Они вам намекнут, что ржавое — это плохо и расскажут, как до блеска очистить арматуру чудо-средствами. Это уловки маркетологов, слишком верить в них не нужно.
Ржавчина + цемент = эффект клея
Портландцемент содержит от двух до четырёх процентов окислов железа. Высокомарочные цементы, изготовленные на основе доменных шлаков, включают в свой состав до десяти процентов этих окислов. О чём это говорит?
Ржавчина реагирует с окислами железа во время затворения цемента в бетон. Это обеспечивает эффект приклеивания арматуры к бетону по всей своей поверхности.
И также налёт ржавчины говорит об отсутствии на металле заводской технологической смазки, которая как раз и снижает адгезию прута с бетоном. Арматуру ржавую, но в меру можно не бояться!
Категории ржавления арматуры
Но эту меру нужно как-то определить. Для этого заведующий лабораторией арматуры НИИЖБ, доктор технических наук, профессор С.А. Мадатян разработал документ, в котором классифицировал и описал виды ржавчины. Всего их четыре.
- Лёгкий налёт ржавчины, который не меняет цвет стали, не изменяет её вес и свойства. Этот налёт напоминает пыль и легко счищается.
- Плотный налёт ржавчины, равномерно распределённый по всей поверхности арматуры. Он изменяет цвет стали, но практически не меняет вес арматуры и сечение прута. Этот слой легко убирается ветошью или металлической щёткой. Ржавчина второй категории отлетит при вибрации бетонного раствора в конструкции.
- Ржавчина пятнами. Она появляется локально от попадания воды. Легко удаляется простейшими средствами очистки и также не меняет сечение и свойства арматурного прута.
- Поверхностная коррозия стали. После удаления оставляет на металле углублённые очаги коррозии. Уменьшает сечение и вес арматуры; снижает свойства металла. Здесь необходимо понимать: коррозия — это не ржавчина. Ржавчина — это налёт, а коррозия — разрушение металла!
Согласно данному документу, арматуру, покрытую ржавчиной первой, второй и третьей категории можно использовать в бетонных конструкциях без каких-либо ограничений и предварительной обработки. В бетоне металл попадает в щелочную среду с ограниченным доступом кислорода и ржавление прекращается. Применение такой арматуру никак не отразится на прочностных характеристиках дома.
Четвёртую категорию должны обследовать специалисты и выдавать разрешение на использование каждой отдельной партии. Но здесь речь идёт об ответственных участках и больших стройках.
Арматуру со ржавчиной четвёртой категории не стоит применять и в малоэтажном строительстве. Например: в фундаменте, перекрытиях, да и вообще, в любых конструкциях, работающих на изгиб и растяжение. Она может и простоять длительное время, если повезёт. Но может и не выдержать, что приведёт к разрушению конструкции. Рисковать не стоит.
Выкидывать, конечно, такой стройматериал не нужно. В хозяйстве и покрытые коррозией прутья найдут своё применение. Ничего страшного не случится, если армировать ими стяжку или садовые дорожки.
Пятая категория: гниль
Но в НИИЖБ не учли ещё одну категорию коррозии арматуры и мы возьмём на себя ответственность её создать и описать. Пятую категорию можно назвать: «арматура по объявлению дёшево». Описать её просто: при ударе молотком от неё отлетают куски и хлопья ржавчины. Это мусор. Место ему в металлоприемке, а не в бетонной конструкции.
Существуют даже народные способы удаления ржавчины с заведомо «гнилой» арматуры при помощи раствора ортофосфорной кислоты. Но нужно понимать: внешний дефект убрать можно даже с Титаника, который сто лет лежит под водой. Но вот только это не восстановит свойства металла.
А вы обрабатываете арматуру перед бетонированием? Напишите в комментариях!
Друзья, нас уже больше 60 тысяч! Поставьте лайк, подпишитесь на канал, поделитесь публикацией — мы работаем , чтобы вы получали полезную и актуальную информацию!
Терминология ASTM (G 15) определяет коррозию как «химическую или электрохимическую реакцию между материалом, обычно металлом, и его средой, которая вызывает разрушение материала и его свойств». Для стали, находящейся в бетоне, коррозия означает образование ржавчины, которая больше исходного объема в 2-4 раза и не имеет никаких из полезных свойств. Коррозия также вызывает появление ямок и дырок на поверхности армирующей стали, уменьшая потенциал прочности из-за ухудшения сцепления с бетоном.
ПОЧЕМУ важна коррозия в бетоне?
В железобетоне (бетоне с арматурой) используется сталь для придания материалу эластичных свойств, необходимых в конструкциях. Это предотвращает повреждения бетонных структур, подверженных нагрузкам на растяжение и изгиб из-за ветров, веса конструкции и температурных циклов. Однако, когда сталь корродирует, образование ржавчины приводит к потери сцепления между сталью и бетоном и последующим расслоению и откалыванию. Если это оставить неисправленным, ухудшится целостность структуры. Уменьшение сцепления приводит к снижению потенциала прочности. Это особенно пагубно при нагрузках на растяжение в преднапряженном железобетоне.
ПОЧЕМУ сталь в бетоне корродирует?
Обычно сталь в бетоне находится в некорродирующей, пассивной среде. Однако, армированный сталью бетон часто используется в агрессивных средах, с морской водой или противогололедными реагентами. Когда хлориды проникают в бетон, они разрушают пассивный слой, заставляя сталь корродировать и образовывать ямки.
Карбонизация бетона - еще одна причина коррозии стали. Когда бетон карбонирует до уровня стальной арматуры, обычная щелочная среда, защищающая бетон от коррозии, замещается более нейтральной средой. В этих условиях сталь не пассивна, и начинается стремительная коррозия. Скорость коррозии из-за карбонизации бетона, меньше, чем для коррозии, вызванной проникновением хлоридов.
Иногда недостаток кислорода, окружающего стальную арматуру, заставит металл разлагаться, оставляя жидкость с низким уровнем pH.
КАК избежать коррозии?
Качественный бетон - бетонные практики
Первая защита от коррозии стали в бетоне - это качественный бетон и надлежащая толщина бетонного слоя над арматурой. Качественный бетон имеет низкое водоцементное отношение (В/Ц), чтобы не позволить хлоридам проникать внутрь и препятствовать карбонизации. В/Ц должно быть 0,5, чтобы уменьшить скорость карбонизации, и меньше 0,40, чтобы минимизировать проникновение хлоридов. Бетоны с низким в/ц можно получить с помощью:
- увеличения содержания вяжущих,
- уменьшением объема воды за счет замещения ее пластификаторами и водопоглотителями,
- использованием большего объема золы уноса, шлаков или других вяжущих.
В дополнение к этому, в исходных материалах бетона должно быть минимизировано содержание хлоридов. Свод строительных правил ACI 318 содержит ограничения по содержанию растворимых хлоридов в бетонной смеси.
Другой компонент, влияющий на качество бетона - это вовлеченный воздух. Требуется защитить бетон от рисков замораживания и оттаивания. Вовлечение воздуха также снижает выделение воды и проницаемость по каналам выделения воды. Откалывание может ускорить коррозию содержащейся внутри арматуры. Требуется надлежащее планирование операций по выравниванию, чтобы убедиться, что бетон не откалывается и не ломается.
Правильный объем стали способствует сдерживанию трещин. ACI 224 помогает проектировщику минимизировать образование трещин, которые могут разрушительно воздействовать на содержащуюся сталь. В общем случае, максимальный допустимый размер разломов - 0,18 мм для противогололедных областей и 0,15 мм для морской воды.
Адекватный слой бетона над армированием - также существенный фактор. Проникновение хлоридов будет проходить через поверхностный слой даже низкопроницаемых бетонов. Увеличение слоя отсрочит возникновение коррозии. Например, время, необходимое ионам хлоридов для достижения 5 сантиметров от поверхности, в 4 раза больше времени для 2,5 см. ACI 318 рекомендует минимум 3,8 см для большинства структур и его увеличение до 5 см, если используются противогололедные реагенты. ACI 257 рекомендует слой минимум в 6,3 см для водных условий. Чем больше размер заполнителей - тем больше требуется слой. Для заполнителей крупнее 20 мм рекомендуется добавить еще 20 мм к наибольшему размеру наполнителя для противогололедных сред, и 45 мм для морской среды. Например, для бетона с крупностью наполнителя в 25 мм следует иметь слой в 70 мм.
Бетон должен быть надлежащим образом уплотнен и выдержан. Влажное выдерживание минимум на 7 дней требуется для бетона при температуре 21 °C с В/Ц 0,4, в то время как для В/Ц 0,6 - уже 6 месяцев для достижения сопоставимых показателей. Отдельные исследования показывают, что пористость бетона существенно уменьшается с увеличением времени на выдерживание бетона, что, соответственно, увеличивает сопротивляемость коррозии.
Специфические бетоны и системы защиты от коррозии
Увеличенная сопротивляемость коррозии также может быть достигнута использованием добавок в бетон. Микрокремнезем, зола уноса, и печно-доменные шлаки снижают проницаемость бетона к проникновению ионов хлоридов. Ингибиторы коррозии, такие как хлорид кальция, предотвращают коррозию при достижении ионами хлоридов уровня армирования. В любом случае, они добавляются в бетон при уровне В/Ц не больше 0,45.
Гидрофобные присадки уменьшают проникновение жидкости и до определенного уровня и хлоридов в их числе. Однако, ACI 222 показывает, что они неэффективны в обеспечении долговременной защиты. Поскольку качественный бетон уже имеет высокую водонепроницаемость, дополнительные добавки уже не столь важны.
Другие способы включают в себя защитные мембраны, катодную защиту и покрытие арматуры эпоксидом.
Арматура является одним из самых востребованных строительных материалов на строительном рынке. Спрос велик, поэтому огромен и ассортимент, к тому же каждый заказчик (застройщик, хозяин) стремится закупить материалы по лучшим ценам, а самая низкая цена приходится именно на осень, в этот период дорожают только кровельные материалы, остальные немного опускаются в цене.
Поэтому, закупаясь осенью за несколько месяцев до начала строительного сезона, арматурные прутки неминуемо будут находиться под проливными дождями и пластами снега.
В связи с чем, может возникнуть вопрос, можно ли использовать ржавую арматуру в бетоне? Строительство своего дома мы уже завершили, но остались остатки как пиломатериала около 1 куб.м., так и арматуры в количестве ~50 метров, которые лежат на открытом воздухе уже 2 с лишним года и завтра я планирую их использовать в стяжке хоз.постройки.
Существует документ, который вышел из-под пера заведующего лабораторией арматуры НИИЖБ профессора С.А. Мадатяна. Данный документ представляет собой рекомендации по использованию стальной арматуры, которая была подвержена различным видам коррозии. Автор делит процесс коррозии на 4 вида и подробно описывает каждый из них.
Документ носит название «Рекомендации по применению в железобетонных конструкциях арматуры покрытой ржавчиной». Вот так выглядит скан-копия данного документа:
Профессор разделяет коррозию стальных прутков на 4 вида. Разберем каждый.
1. Самый первый — это лёгкая ржавчина, которая не портит общий вид и цвет арматуры, а так же не изменяет ее вес:
Безусловно, такие прутки могут быть легко использованы в качестве арматурного каркаса внутри ЖБ конструкции.
2. Второй вид коррозии —покрытие прутка арматуры плотной ржавчиной, но которая может быть легко удалена металлической щеткой. Данный вид коррозии сейчас ярко проявляется на моих прутках спустя два года.
Подобные металлические стержни так же могут быть легко применимы при сооружении ЖБ конструкций без предварительной чистки. Такая ржавчина не является предметом отбраковки изделий и она практически сразу растворяется в щелочной среде, создаваемой цементным клеем.
3. Третий вид коррозии стали, когда пруток арматуры локально покрывается ржавчиной в тех местах, куда попала вода или проникла сырость. Такая ржавчина практически не изменяет основного сечения арматуры.
Согласно вышеуказанного документа, такой материал также может быть использован в бетоне, поскольку и такая ржавчина тоже растворяется под действием щелочных соединений цементно-песчаной смеси.
4. Последний четвертый вид коррозии — это коррозия, которая значительно уменьшает рабочее сечение арматурного прутка. Это та ржавчина, которая уже съела поверхность металла и нарушила целостность прутка.
Проявляется на арматуре как толстый и плотный слой ржавчины, при этом родной цвет стали уже не просматривается:
Использование такой арматуры без предварительной обработки уже запрещается при сооружении ЖБ изделий. Но, после обработки — диаметр прутка будет значительно уменьшен, в связи с чем, первоначальное (исходное) сечение такой арматуры уже не учитывается, а берется на один размерный ряд меньшее.
Другими словами, очищенная от ржавчины арматура диаметром 12 мм. может применяться только как 10 мм., а пруток исходного диаметра 10 мм. может быть применен только как 8 мм. и т.д.
Как мы видим, арматуру с различными видами коррозии можно применять на стройплощадках за исключением коррозии 4-го вида. В большинстве случаев, нам не требуется платить лишние деньги за очистку, а тем более переплачивать за чудо-средства, удаляющие ржавчину.
Почему ржавеют стены и потолок. Коррозия металлической арматуры в бетоне.
Бетон — это очень прочный , но хрупкий материал. Для увеличения прочности бетонной конструкции в толщу бетона помещается арматурный каркас который увеличивает ее прочность. С точки зрения увеличения прочности этот каркас должен располагаться внутри, на минимальном расстоянии от стенок бетонного элемента но здесь вступает в игру такой фактор как коррозия. Если вы используете в строительстве стеклопластиковую арматуру или арматуру из базальта -проблем нет, она не подвержена коррозии, но металлическая арматура (обычная или даже оцинкованная) — в полной мере подвержена этой «болезни».
Почему ржавеет арматура в бетоне ? Ответ прост. Когда стальная арматура помещается в строительный бетон, она в начале не подвергается коррозии, поскольку щелочные свойства цемента защищают оксидную пленку на поверхности арматуры от разрушения.
Однако в течении нескольких лет (при воздействии СО2 (углекислого газа) бетон становится нейтральным и загрязняется хлором, активным кислородом и водяными парами — что приводит к разрушению защитной пленки арматуры и возникновению корозии.
первая стадия процесса коррозии
вторая стадия процесса коррозии
После возникновения очагов коррозии процесс начинает прогрессировать, на его скорость влияют степень влажности, возникновение микротрещин , содержание хлора и кислорода в окружающей среде использование противогололедных реагентов и даже микротоки. Прочный металл превращается в порошок ржавчины которая занимает в 4 раза больший обьем пространства создавая тем самым огромное внутреннее давление которое сначала вызывает растрескивание монолитного бетона и в конечном счете приводит к раскалыванию бетона на куски.
коррозия металлической арматуры в несущей стене с разрушением защитного слоя бетона
коррозия металлической арматуры в опорной балке с разрушением защитного слоя бетона
коррозия металлической арматуры в плите перекрытия с разрушением защитного слоя бетона
при развитии процесса коррозии арматуры происходит постепенное разрушение бетонной конструкции
Для полного исключения коррозии арматуры в бетоне и увеличения долговечности строения есть только один путь — замена металлической арматуры на равнопрочностную, но значительно более долговечную стеклопластиковую или базальтопластиковую арматуру. Применение такой композитной арматуры набирает обороты не только в мире, но и в России. Цена стеклопластиковой арматуры не выше или меньше стоимости равнопрочностной металлической, а учитывая существенную экономию на транспорте, обрезках и скорости монтажа использование стеклопластиковой арматуры дает суммарный выигрыш по цене в 30-50%.
Но по сложившейся с прошлого века традиции проектировщики закладывают в проект металлическую арматуру и тогда для борьбы с коррозией, очень важно соблюдать достаточную толщину защитного слоя, тем самым, повышая надежность и долговечность всей монолитной конструкции.
Максимально облегчить процедуру формирования заданного в проекте защитного слоя и одновременно упростить процесс возведения монолитных конструкций позволяют закладные детали из пластмассы (фиксаторы арматуры), непосредственной функцией которых является фиксация арматуры в определенном положении, что гарантирует стабильность толщины защитного слоя как в процессе монтажа арматуры так и при заливки бетона в опалубку.
Бетон — это тяжелый раствор и при его заливке (особенно с помощью бетононасосов) динамическое воздействие на арматурный каркас очень велико и здесь фиксаторы защитного слоя арматуры выполнят свою задачу. Также пластиковый фиксатор арматуры не даст сдвинутся арматурному каркасу при виброуплотнении. Цена фиксаторов арматуры — это крохи по сравнению с приносимой ими пользой. И только недобросовестные строительные организации могут экономить на применении пластиковых фиксаторов арматуры , работая по принципу «быстрее сдать» и перекладывая проблемы последующей коррозии и разрушения на плечи заказчика.
Одним из преимуществ этих фиксаторов является их универсальность, то есть возможность применения с любой арматурой, используемой в строительстве (металлической, оцинкованной, стеклопластиковой арматурой, базальтопластиковой арматурой). Материал, из которого изготовлены фиксаторы арматуры, имеет высокий уровень морозостойкости, устойчивость к воздействию агрессивных сред, что увеличивает долговечность готовых конструкций и позволяет решать многие задачи при возведении объектов различного назначения.
Наибольшее распространение получили такие фиксаторы арматуры как «Звездочка«, «Опора«, «Стойка» и «Стульчик» , а также несъемный фиксатор опалубки одновременно выполняющий и задачи фиксации защитного слоя арматуры и крепления элементов сборной несъемной опалубки. Полный ассортимент таких фиксаторов арматуры в Москве можно приобрести в компании «ЛегоБетон», где специалисты помогут подобрать оптимальный вид фиксаторов и осуществить полную комплектацию Вашего строительства.
Читайте также: