Разрушение фундамента вызванное химическими и электрохимическими процессами

Обновлено: 19.04.2024

В одном из электролизных цехов [16] предприятия цветной металлургии через 5—6 лет после его реконструкции оказались в аварийном состоянии фундаменты, стены подвалов и подземные конструкции. Защитный слой бетона полностью разрушился, оголив прокорродированную арматуру. Железобетонные подземные колонны почти полностью потеряли несущую способность и их пришлось заменить кирпичными столбами.

Весьма опасными являются случаи, когда насыщенный солями грунт становится электролитом и в него проникают блуждающие токи электролизных цехов. Так, на одном алюминиевом заводе грунтовая вода под электролизерами, имевшими недостаточно надежную изоляцию, нагрелась до 100°С, в результате чего были разрушены все фундаменты. На другом заводе нагрев основания под ваннами достиг 60°С.

На одном из комбинатов искусственного волокна здание с камерами для кристаллизации серы, поставленными на грунт, разрушилось через 3 года. При этом ускоренному разрушению способствовали проливы раствора серной кислоты,

В электролизных цехах наибольшие разрушения отмечаются в фундаментах свайного типа, имеющих большую длину и малое поперечное сечение. Объясняется это неравномерным отеканием тока по глубине.

Разрушение ступенчатых фундаментов опор контактной сети и электролизных цехов в первую очередь происходит в зоне, которая расположена выше обреза верхней ступени, а затем распространяется вниз. При этом трещины в фундаментах могут соединять анкерные болты, расположенные в противоположных углах фундамента.

Воздействие смазочных материалов на фундамент также может явиться причиной его разрушения. Так, железобетонные фундаменты под наружные масляные трансформаторы и разъединители на подстанциях систематически обливают маслом, что вызывает их интенсивную коррозию [14]. Разрушению подвергаются фундаменты компрессоров, на которые систематически воздействуют проливы смазочных материалов.

Нарушение режима работы технологического оборудования часто приводят к перераспределению нагрузок на фундаменты и, как следствие, к их разрушению. Разрушение фундаментов от нарушения режима работы технологического оборудования (динамического, подъемно-транспортного и др.) проявляется настолько разнообразно, что установить определенные закономерности причин, вызывающих эти нарушения, не всегда удается полностью. Характерные случаи разрушений фундаментов машин с динамическими нагрузками рассмотрены в работе [7].

Причиной разрушения фундаментов могут явиться неучтенные при проектировании нагрузки. В этом отношении поучительным является разрушение железобетонного фундамента неподвижной анкерной опоры транспортной галереи [17], которое произошло в результате воздействия неучтенной горизонтальной нагрузки, вызванной температурным изменением длины транспортной галереи в зимнее время при жесткой заделке конца галереи на фундаменте.

Наиболее распространенными являются разрушения фундаментов из-за некачественного выполнения строительных работ [5, 6, 7, 9, 10, 11 и др.]. В отдельных случаях это влечет за собой аварию сооружения. В качестве примера можно привести аварию элеватора (рис. 1.2, а), состоящего из четырех рабочих корпусов (24x36 м) и главной рабочей башни высотой 62 м. Железобетонные колонны подсилосного этажа сечением 500×500 мм и шагом 3 м были установлены в стаканы, выполненные на монолитной железобетонной плите толщиной 450 мм (рис. 1.2, б). Спустя 2 года после начала эксплуатации при полной загрузке элеватора под одним из корпусов крайние колонны продавили плиту и на разную глубину (до 3 м) вдавились в грунт — маловлажный практически непросадочный лессовидный суглинок. Колонны имели отклонение от вертикали в сторону обрушения (рис.1.2, в), часть из них была разрушена. Как показало обследование, фактическая марка бетона фундаментной плиты была ниже проектной. Причина того, что бетон был низкой марки, состояла в том, что бетонная смесь готовилась на месте в кустарных условиях, без соблюдения точной дозировки составляющих компонентов. Бетонирование плиты выполнялось в зимнее время без прогрева бетона.

Грасник А., Холыцапфель В. Бездефектное строительство многоэтажных зданий. Ч.1. Общестроительные работы

Феклин В.И., Шаламов В.К. О причинах снижения долговечности фундаментов производственных зданий алюминиевой промышленности

Корифельд И.А., Притула В.А. Защита железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой блуждающими токами

Рис. 1.2. Схема элеватора — а, б — узел опирания колонны на фундаментную плиту, в — положение колонны после разрушения плиты

1 — корпуса элеватора; 2 — обрушившийся корпус; 3 — направление обрушения; 4 — башня; 5 — галерея; 6 — фундаментная плита; 7 — колонна; 8 — стакан для опирания колонны; 9 — место продавливания плиты; 10 — бетонная подготовка толщиной 100 мм

В практике строительства имеются случаи разрушения свайных фундаментов и их ростверков вследствие низкого качества свай и их поломки при забивке, недостаточной прочности бетона ростверков, перегрузки свай из-за допущенных смещений при забивке и др.

Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов

Основными причинами разрушения фундаментов в процессе эксплуатации являются: коррозия материала фундамента под воздействием агрессивной среды; нарушение режима эксплуатации технологического оборудования; динамические воздействия технологического и подъемно-транспортного оборудования; перегрузка фундаментов и некачественное исполнение их.

Под разрушением материала фундамента следует понимать различные коррозионные явления, трещины, сколы, изломы, оголение арматуры. При рассмотрении причин разрушения фундаментов замечено, что разрушение материала чаще всего происходит в результате попаданий на конструкцию фундамента агрессивных технологических растворов. Наибольшему влиянию агрессивных воздействий подвержены фундаменты производственных зданий химической, алюминиевой и нефтехимической промышленности. Интенсивность разрушения материала фундамента зависит от степени агрессивности технологических растворов, которая, в свою очередь, зависит от вида раствора, концентрации, температуры и частоты проливов. Проливы агрессивных жидкостей происходят при выполнении технологических процессов в результате нарушения плотности и герметизации технологических аппаратов, насосов, трубопроводов, лотков и зумпфов.

В 1973—1976 гг. были проведены натурные обследования железобетонных фундаментов производственных зданий глиноземных цехов рада алюминиевых заводов [14]. Они показали, что железобетонные фундаменты, подвергающиеся постоянному воздействию алюминатно-щелочных растворов, интенсивно корродируют. Наибольшее разрушение наблюдается в отделениях мокрого размола, выщелачивания, сгущения, фильтрации и выпаривания глинозема. На поверхности конструкций наблюдается разрушение защитного слоя бетона и образование трещин с шириной раскрытия до 3 мм.

Совместный анализ характера деформаций фундаментов производственных зданий глиноземных цехов и полученных дифрактограмм бетонов [15] показывает, что разрушение фундаментов происходит в результате химического взаимодействия гидросиликатов кальция цемента с алюминатно-щелочными растворами с образованием метасиликата натрия и гидроокиси кальция. В присутствии содового раствора образуются различные комплексные карбонатные соединения, которые, кристаллизуясь в бетоне, создают кристаллизационное давление и разрушают бетон. Аналогичным образом разрушение бетона происходит при кристаллизации в его порах, капиллярах и микротрещинах метасиликата натрия и гиббсита, содержащегося в алюминатно-щелочном растворе.

Значительные разрушения фундаментов наблюдаются в криолитовых цехах, а также в отделении регенерации фтористых солей алюминиевых заводов, занимающихся производством плавиковой кислоты, криолита и других фтористых соединений [15]. В фундаментах отмечаются разрушения защитного слоя бетона, образование в нем раковин и пустот, коррозия арматурной стали. Особенно характерно разрушение бетона в местах расположения анкерных болтов. Жидкая среда, содержащая плавиковую, кремнефтористоводородную и серную кислоты, стекая по анкерным болтам, вызывает их коррозию. Продукты коррозии, увеличиваясь в объеме в 2—2,5 раза, вызывают в бетоне значительные усилия, в результате которых образуются трещины, идущие к наружной поверхности в радиальном направлении по наиболее тонкому сечению.

Процесс получения плавиковой кислоты и фтористых солей сопровождается выделением агрессивных веществ, ряд из которых находится в газообразном состоянии. Попадание такой среды на фундаменты, а также периодические гидросмывы вызывают их интенсивную коррозию. В местах разрушения бетон свободно разбирается руками или отслаивается при постукивании по нему молотком. Прочность бетона, подверженного коррозии, составляет от 0,9 до 5 МПа. В местах интенсивной коррозии бетона происходит оголение арматуры, при этом глубина коррозии арматуры достигает 0,2-0,3 мм и более.

Опыт эксплуатации фундаментов и подземных сооружений электролизных цехов показывает, что чаще всего причиной их разрушения является электрохимическая коррозия арматуры в бетоне под действием блуждающих токов утечки. В этих цехах постоянный электрический ток, потребляемый в технологическом процессе, достигает тысяч и десятков тысяч ампер [16]. Утечка тока происходит из-за смачивания и загрязнения изоляционных устройств. Скорость разрушения конструкций определяется плотностью тока стекания и зависит от конструктивных особенностей фундаментов.

Корифельд И.А., Притула В.А. Защита железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой блуждающими токами

Время чтения: 15 минут Интересно, но нет времени читать?

Винтовые сваи изготавливают из стали, а потому срок их службы зависит в первую очередь от скорости возникновения и развития коррозионных процессов. Это заставляет потенциальных клиентов сомневаться в надежности технологии, поэтому в статье мы рассмотрим некоторые факторы, влияющие на срок службы свайно-винтового фундамента, и способы защиты.

Содержание статьи:

1. Виды коррозии металлов

Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов, вызванное химическим или физико-химическим воздействием окружающей среды, основная причина которого – термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде.

Корродирующий материал – материал, подвергающийся коррозии.

Коррозионная среда – среда, в которой происходит коррозионный процесс.

Коррозионная стойкость – способность материала сопротивляться воздействию среды.

По механизму протекания коррозия делится на химическую и электрохимическую.

1.1. Химическая коррозия металла винтовой сваи

Химическая коррозия – это взаимодействие или химическая реакция поверхности металла с коррозионно-активной средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз.

Для химической реакции характерно:

наличие непосредственного контакта частиц;
хаотическое взаимодействие по всему объему или площади;
при взаимодействии веществ прохождение электроном путь порядка ионного радиуса;
выделение энергии путем выделения тепла.

Примером химической коррозии в неэлектролитах может служить разрушение цилиндров двигателей внутреннего сгорания. В топливе содержатся примеси – сера и ее соединения, которые при сгорании превращаются в оксиды серы (IV) и (VI) – коррозионно-активные вещества. Они разрушают детали реактивных двигателей – сопла и др.

У винтовых свай химическая реакция возникает, как правило, в точке соприкосновения металла или сплава с кислородом или жидкостью (например, содержащейся в грунте водой).

Срок службы сваи при данном воздействии будет зависеть от уровня водородного показателя кислотности среды в грунте (при пониженном уровне pH, характерном для кислой среды, скорость повышается) и от типа грунта.

Чем глубже располагается свая, тем ниже скорость химической коррозии (т.к. доступ кислорода к металлу под толщей грунта ограничен).

1.2. Электрохимическая коррозия металла винтовой сваи

Электрохимическая коррозия протекает через электродные реакции, в большинстве случаев –во влажной среде. К этому виду коррозии относят коррозию в водных растворах, атмосферную коррозию под влиянием пленок влаги на поверхности, а также коррозию в грунте. В коррозионном процессе при электрохимической коррозии выделяются сопряженные реакции: анодная реакция окисления и катодная реакция восстановления.

Для электрохимической реакции характерно:

протекание без прямого контакта частиц;
пространственное разделение реагирующих частиц (разделение на анод и катод);
при взаимодействии веществ в ходе реакции прохождение электроном большого пути, который зависит от конструкции электрохимической ячейки (разделение на анод и катод, через которые проходит постоянный ток);
выделение энергии в виде электрической.

Большая часть коррозионных процессов в естественных условиях относится к электрохимическим. Они часто протекают с участием электрохимических ячеек, подобных гальваническим элементам и называемых коррозионными элементами. Существуют два основных типа таких элементов:

коррозионные элементы с разделенными анодными и катодными поверхностями (например, изделие, выполненное из разных видов металлов);
коррозионные элементы с неразделенными анодными и катодными поверхностями, в которых вся поверхность металла служит и анодом, и катодом (например, изделие, выполненное из одного вида металла).

Рисунок 1 - Коррозионный элемент: а) – анодная и катодная поверхности различимы; б) – анодная и катодная поверхности неразличимы

Чтобы произошла электрохимическая коррозия металла, необходимо присутствие окислителя, способного восстанавливаться. Чаще всего окислителем является растворенный в воде кислород.

Коррозия в грунте, как правило, протекает именно по электрохимическому механизму с кислородной деполяризацией. Электрохимическая коррозия всегда требует наличия электролита (роль электролита играет влага, содержащаяся в грунте – конденсат, грунтовая вода и т.п.), с которым соприкасаются электроды – либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала с отличающимися окислительно-восстановительными потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, электропроводность ее повышается, и скорость процесса соответственно увеличивается.

Однако для реакции электролитической диссоциации необходим электрический ток. Откуда он берется в грунте? Существует два источника тока – внешний и внутренний.

Внешний источник – блуждающие токи. Образуются они путем утечки с разных источников: железнодорожных и трамвайных путей, подземной техники, поврежденного электрического кабеля, заземлителей и т.д. Удельное сопротивление сваи ниже, чем грунта, потому ток переходит в нее, образуя катодную зону, и покидает ее, уходя обратно в землю, создавая уже анодную зону. Единичные случаи прохождения блуждающего тока не повлияют на сваю, но постоянное действие разрушает ее металлическую структуру. Электрохимическая ячейка, образованная внешним источником тока, называется электролизером.

Кроме того, электрическая энергия может образовываться из химической в ходе электрохимической реакции, что является внутренним источником образования электрического тока. Реакция, химическая энергия которой в элементе превращается в электрическую, называется токообразующей реакцией. Электрохимическая ячейка, способная сама производить электрический ток, называется гальваническим элементом.

Электрохимическая коррозия – это самый распространенный вид коррозии, поэтому ниже мы подробно рассмотрим ее на примере винтовых свай.

2. Воздействие электрохимической коррозии на свайно-винтовой фундамент

Для фундамента на винтовых сваях наибольшую опасность представляют два подвида электрохимической коррозии – почвенная и атмосферная.

Почвенная коррозия – разрушение подземных металлических сооружений под действием почвенного электролита. На поверхности металлических изделий, находящихся в контакте с почвенным электролитом, из-за местных неоднородностей металла или электролита возникает большое количество коррозионных элементов.

Однако нельзя забывать, что почвы и грунты чрезвычайно разнообразны и не только в пределах крупных регионов, но и в пределах одного небольшого участка. То есть на сравнительно небольшой площади могут встречаться грунты с разной степенью коррозионной агрессивности: высококоррозионные (тяжелые глинистые, которые на протяжении долгого времени удерживают влагу), среднекоррозионные (суглинки) и практически инертные в коррозионном отношении (супеси, песчаные грунты).

На разницу протекания коррозионных процессов в разных грунтах указывает и Британский стандарт BS 8004 «Фундаменты» (пункт 10.3.5). В соответствии с данным документом остаточная толщина стальных свай, устанавливаемых в ненарушенные почвы, «остается в пределах допустимых значений толщины даже после многих десятилетий эксплуатации», так как скорость коррозии в данных грунтах не превышает 1-2 мм за 100 лет. В то же время в нарушенных почвах «использование окислительно-восстановительного потенциала, удельного сопротивления грунта и значений рН может иметь определенное значение для прогнозирования скоростей коррозии». Однако даже в этом случае толщину металла следует подбирать исходя из степени агрессивности нарушенных почв.

Выдержки из Британского стандарта показывают, что на скорость протекания почвенной коррозии влияет и ряд дополнительных факторов: влажность грунта, его пористость (воздухопроницаемость), кислотность, электропроводность, минералогический состав и неоднородность. В зависимости от характера изменений какого-либо из указанных параметров может произойти как ускорение коррозионных процессов, так и их замедление.

Атмосферная коррозия – разрушение конструкций, оборудования, сооружений, эксплуатируемых в атмосфере. Считается, что она менее губительна, чем почвенная. Однако рассматривая это утверждение, необходимо учитывать тип почв: если это тяжелая глинистая почва и мероприятия по водоотведению не проведены, то она как правило хорошо удерживает влагу. Следовательно, скорость коррозии будет выше. Если это суглинок, то разница между почвенной и атмосферной коррозией уже менее значительна. Если же это супесь или песок, то степень разрушительности почвенной коррозии сопоставима с атмосферной.

Скорость атмосферной коррозии также не является величиной постоянной и зависит от природы металла, окружающей его атмосферы и особенно влажности воздуха. Эта скорость изменяется от минимума для сухой и до максимума для влажной атмосферной коррозии.

Все это свидетельствует, что металл разрушается не с постоянной скоростью, а скачкообразно: на определенном этапе скорость может увеличиться (сразу после установки из-за вмешательства в структуру грунта, весной/осенью при высокой влажности воздуха), а затем уменьшиться в разы (из-за уплотнения грунта, произошедшего естественным путем, в жаркий сухой сезон). То есть скорость протекания процесса коррозии металла имеет нелинейный характер и находится в сильной зависимости от условий окружающей среды, воздействуя на которые можно свести негативное влияние внешних факторов к минимуму, увеличив тем самым срок службы металлоконструкций не на один десяток лет.

Так ограничение доступа кислорода и/или воды может привести к существенному замедлению процесса коррозии. Для фундаментов из винтовых свай обязательна правильная обшивка цоколя с обустройством дренажной системы, которая снижает влажность, а значит и скорость развития коррозионных процессов. Технические решения по устройству цоколя для фундамента из винтовых свай собраны в разделе «Отделка и утепление цоколя».

2.1. Особенности влияния условий протекания почвенной коррозии на скорость развития коррозионных процессов винтовых свай

Существует ряд дополнительных факторов, на которые также стоит обратить внимание, рассматривая механизмы воздействия почвенной коррозии на металлические конструкции.

Если катод и анод расположены близко друг к другу (например, стальная свая), а рН влаги в грунте >5, коррозионные продукты могут образовывать покрытие, защищающее поверхность стали. В этом случае коррозия будет равномерной, и ее скорость будет падать во времени.

Если анод и катод удалены друг от друга (например, стальной трубопровод), и это удаление составляет порядка 1-2 км, то образующиеся на аноде ионы металла будут мигрировать с током к катоду. Продукты коррозии будут оседать между анодом и катодом. Поэтому они не образуют защитного покрытия на аноде, где будет активно проходить питтингообразование. Поскольку защитное покрытие на аноде не образуется, скорость коррозии не убывает во времени, а может наоборот возрастать. Если площадь катода во много раз больше площади анода, то анодная плотность потока, а значит, и скорость питтингообразования, будет высокой.

Исследованию работы стальных свай уделено немало внимания. К примеру, английские исследователи Е. Прентис и Л. Уайт в своей работе «Подводка фундаментов под существующие здания» отмечают, что металлическая оболочка сваи остается неповрежденной до тех пор, пока она соприкасается с грунтом. Одним из возможных объяснений этого явления может служить то обстоятельство, что поверхность оболочки каждой такой сваи вследствие наличия в грунте кислорода несколько ржавеет, причем этот образующийся слой ржавчины благодаря соприкосновению с землей удерживается на месте, не позволяя обнажиться следующему слою, который мог бы оказаться подверженным коррозии. Иными словами, благодаря образованию некоторого налета ржавчины труба оказывается защищенной этим слоем от дальнейшего ржавления. Они также приводят в качестве примера тот факт, что в соответствии с нью-йоркскими строительными нормами при использовании набивных свай в стальных оболочках под новое строительство внутреннюю арматуру не применяют, а из эффективной площади сечения трубы при расчетах исключают наружное кольцо толщиной в 1,5 мм. Подразумевается, что остальное сечение трубы коррозионному разрушению подвергаться не будет. Обобщая американский исследовательский опыт, Д.А. Леонардс и другие в труде «Основания и фундаменты» анализируют опыт применения трубчатых и Н-свай в Нью-Йорке, Кливленде, Чикаго и указывают на то, что обычно коррозия стальных свай отсутствует, если они находятся ниже уровня циркуляции воздуха, т.е. примерно на 60 см ниже поверхности земли, а колебания УПВ в отсутствие воздуха не влияют на их разрушение.

Остановимся подробнее на вопросе коррозионного разрушения металлических свай, погружаемых с вытеснением грунта в их объеме и работающих затем в уплотненном глинистом грунтовом массиве. Как правило, плотность грунта у боковой поверхности свай, погружаемых с полным вытеснением грунта, увеличивается на 10% и более. При этом, соответственно, снижается пористость грунта, а коэффициент фильтрации уменьшается в десятки и сотни раз. Действительный срок службы таких свай в зависимости от инженерно-геологических и эксплуатационных условий можно установить.

В результате уплотнения грунта скорость коррозии свай резко снижается. Известный советский инженер Э.М. Гендель в своей работе «Инженерные работы при реставрации памятников архитектуры» пишет, что коррозирует только внешний слой металла толщиной 3-4 мм, а образовавшаяся при этом пленка защищает его от дальнейшего разрушения. Отметим также, что даже начавшийся процесс коррозии сваи в грунте должен стать затухающим: связав весь свободный кислород, продукты коррозии, значительно увеличиваясь в объеме по сравнению с исходным металлом, дополнительно уплотняют окружающий массив грунта.

Последствие влияние на бетон и арматуру коррозии

Несмотря на то, что современные бетоны отличаются высокой прочностью, они остаются подвержены действию различного вида коррозий. В большинстве случаев, это воздействие агрессивных химических сред и грунтовых вод, загрязненных кислотами и щелочами.

Также не нужно забывать о кислотных дождях, которые часто выпадают в индустриальных зонах. Также он медленно разрушается из-за воздействия сульфатов и фосфатов, хлоридов и других сильных электролитов.

Если фундамент построен выше зоны промерзания, то на него также воздействует сильное давление от мерзлого грунта, происходит неравномерное смещение пластов и деформируется подошва.

Виды коррозии бетона

Первый вид. Разрушение бетона происходит из-за воздействия различных агрессивных сред, содержащихся в грунтовых водах. За счет коррозии верхней поверхности фундамента, происходит медленное растворение цементного раствора. Также в грунтовых водах может содержаться гидрокарбонат, который растворим в воде, но при этом отличается сильнощелочной реакцией и негативно влияет на песок бетона. Если влияние грунтовых вод происходит в зимний период около границы зоны промерзания, тогда шансов спасти фундамент практически нет.
При другом типе коррозии происходят химические реакции обмена веществ, при которых медленно растворяется наполнение фундамента, а также разрушение арматурного слоя. Поэтому, категорически запрещено во время заливки бетона с помощью бетономешалок добавлять в них машинное масло или различные насыщенные жиры.
Самый опасный – третий тип коррозии. Он происходит в процессе замещения солей бетона на продукты обмена, например, морской воды. В таких случаях происходит механическое расширение пор бетона, разрушение несущих слоев и наполнение гидратами. В большинстве случаев, это классический этап разрушения за счет сульфатов и карбонатов, причем скорость коррозии бетона зависит от его пористости, марки и проницаемости.

Если учесть все возможные типы деформации бетона, тогда сразу стает ясно, что ключевая среда, из-за которой происходит разрушение основания – это грунтовые и дождевые воды.

Поэтому, основной способ защиты бетона от воздействия агрессивных сред – это качественная гидроизоляция.

Также нужно изначально строить основание с подошвой ниже граничной зоны промерзания.

Защита фундаментов от воздействия агрессивных грунтовых вод

Как правило, воздействие на фундамент бывает не столько поверхностным, сколько комплексным.

Ведь есть также внутренние моменты, которые также приводят к разрушению несущих конструкций. Это, например, природное ржавление металла арматуры.

Если допустить проникновение воды в арматурный слой, тогда остановить процесс внутреннего разрушения уже нельзя. Образовавшаяся окись железа реагирует с компонентами бетона, замещает их и формирует огромные по площади открытые пространства.

Способы нейтрализации коррозии металла арматурного слоя

При строительстве основания все арматурные прутья полностью залить бетоном, причем устранить любые возможные контакты с окружающей средой;
Придерживаться правил укладки арматуры, ведь она должна быть расположена на расстоянии не менее 2,5 см от поверхности;
При заливке бетонного раствора устранять воздушные карманы и использовать гравий только мелкой фракции;
Если арматура устанавливается также в зоне промерзания почвы, тогда в бетоны добавляют специальные составы и минеральные вещества, которые блокируют процесс коррозии металла. Также они покрывают толстым слоем окиси сам металл и создают дополнительный барьер защиты.

Также рекомендуется внимательно ознакомиться с составом цемента, особенно его количественными составляющими. Как правило, запрещено допускать концентрацию хлористого кальция на уровне более 2% от общей массы цемента.

Несмотря на то, что это важный минеральный компонент, он реагирует с углекислым газом, образуя мел. А со временем, под воздействием даже слабых кислот, растворяется. Соответственно, неизбежно разрушение арматуры, ведь жидкий хлорид кальция очень активный.

Если допустить превышение концентрации хлорида кальция, тогда остановить разрушение фундамента способны только специалисты узкого профиля, а финансовые расходы будут огромными.

Вторичная защита фундамента от коррозийных факторов

Наиболее простым способом защиты бетонных конструкций от коррозии является покраска.

Такая защита подразумевает нанесение специальных защитных красок или лаков на внешнюю поверхность основания.

Как правило, тут делается пропитка на максимально возможную глубину, но факторов, влияющих на остановку процесса деформации бетона, существует немало. Прежде всего, это:

Антикоррозийное покрытие не всегда гарантирует остановку процесса;
Без наличия в бетоне специальных ингибиторов внешнее покрытие не всегда будет достаточно эффективным;
Временный фактор играет важную роль, ведь внутреннюю коррозию металла остановить покрытиями нельзя;
Эффективность пропитки зависит от состава и консистенции, поэтому рекомендуется использовать жидкую смесь для максимально глубокого проникновения в материал. С другой стороны, расход жидких смесей огромный, а вязкие составы легко наносятся, но проникновение минимальное.

Особенности защиты подошвы фундамента от коррозии в зоне промерзания

Типичная схема защита фундамента от промерзания

Учитывая, что на зоне промерзания бутон особенно подвержен вредному воздействию, тогда тут нужно правильно подбирать защитные вещества и составы.

Прежде всего, тут нужно делать внешнюю пропитку морозостойкими антикоррозийными составами. Они производятся на основе минеральных веществ и эпоксидных смол.

Глубина пропитки бетона на глубине промерзания должна составлять не менее 10 см, а арматура должна быть расположена на расстоянии не менее 5 см от внешней поверхности фундамента.

Также тут практикуется покрытие полимерными смолами арматурных прутьев, а в бетон добавляются минеральные ингредиенты, способные выдержать воздействие грунтовых вод низкой температуры.

Принципы защиты

Как правило, наиболее сильное разрушение бетона происходит через воздействие сразу трех ключевых факторов: влаги, электролитов и мороза. Поэтому, сильному разрушению подвержен бетон в зоне промерзания почвы, на таких горизонтах нужно использовать морозостойкие и влагостойкие бетонные смеси.

Также проводится дополнительная антикоррозийная обработка подошвы при условии ее доступности. Столбчатые конструкции не обрабатывают антикоррозийными составами, тут проблему может решить только выбор правильного бетона и наличие качественного гидроизоляционного слоя.

Таким образом, бетоны в этой зоне защищаются сразу двумя методами: внутренним структурным изменением характеристик бетона и внешней обработкой. Только комбинирование этих способов может спасти основание от разрушения.

В строительных специализированных магазинах всегда можно купить органические и минеральные добавки, которые увеличивают прочность и стойкость бетона до воздействия агрессивных сред.

Рекомендуется проводить вторичную обработку дорогими гидрофобными составами, а также полимерными жидкими смесями. Основная цель такой защиты – это заполнение воздушных образований и пор бетона стойкими к воздействию внешних агрессивных сред составами.

Также в процессе нанесения составов образуется прочная защитная пленка и на самой поверхности бетона. Покрытие используется на стадии заложения фундамента или в процессе его ремонта.

Что такое внутренняя защита фундамента

Различные добавки в бетонную смесь

Она делается еще на этапе заложения будущего фундамента. Как правило, суть защиты – правильный выбор бетонной смеси, а также увеличение его характеристик за счет добавления специальных ингредиентов.

Сейчас пользуются популярностью химические модуляторы, причем рекомендуется покупать и использовать их обдуманно. Например, лигносульфонат используется для защиты бетона от грунтовых вод с высоким содержанием сульфатов.

Также разрушение цементной основы можно остановить с помощью аморфного кремнезема. Это обычный модифицированный песок, производится химическими методами и характеризуется высокими показателями гигроскопичности.

Кремнезем в бетоне замещает оксид кальция и образует силикаты, стойкие к воздействию кислот и щелочей. А использование электролитических добавок ускоряет процесс затвердения бетона и набор им марочной прочности, нейтрализует оксиды.

Самые популярные и дешевые – это кальцинированная сода, поташ и гидрокарбонаты щелочных металлов.

В строительстве фундаментов, где нужно получить высокую прочность конструкции ниже глубины промерзания почвы, активно используются химические добавки с пластифицирующим эффектом.

Мылонафт улучшает гидроизоляционные показатели и морозостойкость, а сульфитно-дрожжевая бражка способствует быстрому отвердению. Кремнийорганический раствор ГКЖ-94 увеличивает морозостойкость сразу в три раза.

Внешняя обработка фундаментов антикоррозийными составами

Нанесения пропиточной смеси на бетон

Тут активно используются следующие материалы и составы:

Аэрозольные тонкие покрытия лаком или краской.
Мастичные покрытия.
Оклеечные пленки.
Полимерная облицовка.
Жидкая пропитка.
Метод гидрофобизации.
Использование биоцидных составов.

Лакокрасочные покрытия защищают от воздействия жидких и газообразных сред. Такая пленка те только предохраняет бетон от внешних факторов, она также служит барьером для микроорганизмов и грызунов, а также нейтрализует воздействие влаги.

Большой популярностью сейчас пользуются мастики на основе эпоксидных смол и битума. Наносят составы кистью или пульверизатором, время засыхания зависит от состава и температуры окружающей среды, глубина проникновения в бетон зависит от его структуры и может составлять до 10 см и больше.

Оклеечные пленки рекомендуют использовать в грунтах с высоким содержанием грунтовых вод, а также поблизости от промышленных предприятий с высокими объемами агрессивных сточных вод. Например, столбчатые фундаменты, погруженные в воду, дополнительно оклеиваются полиизобутиленовыми пленками и пластинами.

Также высокой эффективностью отличается полиэтиленовая пленка и рулонный нефтебитум (рубероид).

Как увеличить гидроизоляционные показатели фундамента

Действие воды на бетон

Любые существующие методы защиты бетона от коррозийного разрушения будут не эффективными, если плохая гидроизоляция поверхности. Поэтому, нужно сначала увеличить гидроизоляционные характеристики фундамента, а для этого используются специальные гидрофобиляторы:

Порошки: бентонит, полимерная эмульсия.
Соли: стеараты и олеаты металлов.
Пластификаторы – смолы.
Активаторы затвердения – хлориды

Таким образом, защита бетонного фундамента особенно важна в части обеспечения надежности и безопасности всей конструкции в целом. Гидроизоляция накладывается толстым слоем на высоте минимум 15 см от подошвы и поднимается до верхней кромки грунта.

Для таких целей отлично подходит рубероид, сосновая мастика и гашеная известь. Все готовое покрытие дополнительно пропитывают антисептиками.

Коррозия фундамента может создать большие проблемы в эксплуатации любого здания. Чтобы несущее основание не разрушалось, необходимо заранее продумать способ изготовления.

Фундамент – несущая конструкция, принимающая нагрузку от вышерасположенных элементов здания. Материалом основания может быть бетон, камень, сталь, дерево. Наибольшей популярностью сегодня пользуются сооружения из железобетона. Однако такие строения имеют свои недостатки. В первую очередь стоит опасаться коррозии фундамента.

Коррозия фундамента: виды

Рассмотрим коррозионные процессы на примере железобетона:

Воздействие агрессивных химических элементов. База здания располагается в грунте, где почти всегда присутствуют подземные, сточные воды, в которых растворены многие элементы таблицы Менделеева. Вступая в реакцию с бетоном, они постепенно вымывают цемент.
В грунтовой воде может содержаться гидрокарбонат, характеризуемый сильной щёлочной реакцией. Это вещество разрушает песок, присутствующий в составе железобетона.
Химические обменные реакции, растворяющие внутреннее наполнение ЖБИ и разрушающие арматуру. Особенно опасна коррозия, вызванная попаданием масел и насыщенных жиров в бетонную смесь при её изготовлении.
Замещающие реакции. Если в воде содержатся сульфаты и карбонаты, они замещают соли бетона, оставляя большое количество пор, наполненных продуктами обмена. В результате разрушаются несущие слои материала.

Учитывая вышеизложенные факторы можно сделать вывод: главная опасность возникновения коррозии бетонных конструкций заключается в воздействии на них грунтовых, сточных вод. Поэтому база строения нуждается в гидроизоляции.

Материалы

Коррозия заставляет строителей искать методы минимизировать её негативное воздействие. Если строение находится в низменности или грунт сильно переувлажнён, то расходы на гидроизоляцию могут быть достаточно высокие. Защитить железобетонные конструкции можно такими методами:

Добавить в бетонную смесь специальные присадки, делающие строительный объект устойчивым к воздействию влаги и растворённым в ней химическим веществам. Подобные составы требуют промышленного способа изготовления.
Создать на внешней стороне защищаемого сооружения гидрофобный слой при помощи специальных мастик, рулонных влагостойких полотен или другим способом.

Подобная гидрозащита выполняется двумя способами: горизонтальным и вертикальным. В первом случае создаётся препятствие, не дающее влаге по капиллярам проникать в перекрытия и стены. Во втором варианте защищается поверхность всей плоскости основы. Как правило, наибольший эффект дают комбинированные технологии. При этом изготовление преград нужно начинать с момента строительства основания сооружения. Если здание уже построено, то его защищают с помощью:

обмазочных смесей. Это полимерные или битумные мастики, наносимые на основание профессиональным инструментом-распылителем, кистью, шпателем;
оклеечных материалов, то есть листовой или рулонной гидроизоляцией, монтируемой горячим или холодным методом;
штукатурных смесей с гидрофобными добавками.

Данные работы требуют подготовки, дополнительных затрат времени и денег.

Гидроизоляция горизонтальных плоскостей

Чем опасно корродирование? Влага, поднимаясь по конструкциям, заложенным в грунте, переходит на стены и перекрытия. В помещении становится влажно, появляется плесень и грибок. В результате в строении создаётся неблагоприятный микроклимат, разрушается штукатурка, несущие элементы. Недорогим способом защитить объект от сырости, использовать рулонные изделия. Например, рубероид, уложенный слоями и закреплённый битумной мастикой.
Сегодня нет проблем в приобретении гидрозащиты. Рубероид уже не пользуется такой популярностью, как 5-10 лет назад. Его заменили изоляторы, превосходящие по качеству и техническим характеристикам в разы. Большим спросом пользуется линейка компании «Техниколь», в основе которой лежат битумно-полимерные смеси.

Дренажные системы

Стоит понимать, что только комбинированный способ влагозащиты гарантирует сохранность базового элемента строительного объекта. Особенно важно использовать разные приёмы влагозащиты при высоком уровне грунтовых вод. Лишнюю влагу удаляют по дренажным трубам (траншеям) в специальные колодцы.
Дренаж можно заложить в проект строительства и монтировать с нуля или изготовить после возведения здания. При этом важно не забывать о ливневой канализации и отмостке.

Оклеечная гидрозащита

Защитить горизонтальные поверхности от коррозии можно с помощью оклеечной изоляции. Для этого используют стяжку из песка, цемента и специальных наполнителей. В качестве гидроизоляционного материала лучше выбирать рулонные полимерные или битумные полотна.
Процесс монтажа влагозащитного слоя выглядит так:

на горизонтальной поверхности изготавливают стяжку;
на ровную поверхность наносят грунтовку, поверх которой (после высыхания) наносят мастику. Если рулонное изделие имеет клеевой слой, то нужно подождать, пока мастика высохнет;
изоляцию укладывают в несколько слоёв.

Важно! При наличии подвала, изоляцию укладывают на подошву строения. Когда подвала нет, то будет достаточно уложить влагостойкий материал между фундаментом и стеной.

Проникающие растворы

Данный способ защиты от корродирования подразумевает использование обмазочных составов и инъекционных растворов.

Обмазочная проникающая изоляция

Делается из цемента с добавлением химически активных веществ. Полученная смесь наносится на поверхность строительной конструкции и проникает в поры материала, где кристаллизуется и образует влагонепроницаемый слой.

фундамент очищается от пыли и грязи;
готовят раствор цемента с активаторами;
бетонное основание увлажняют;
наносят слой цементного раствора.

Готовность такой гидроизоляции будет в течение 2-3 дней, когда раствор высохнет.

Инъекционные составы

Этот способ подходит для конструкций, которые уже изготовлены. Через специальные отверстия в основание строения подают гелевые растворы. Глубина их проникновения в материал достигает 0,5 м. Вступая в контакт с водой, инъекционный состав расширяется и закрывает поры, капилляры и даже мелкие трещины.

Процесс инъектирования заключается в следующем:

по периметру фундамента делают траншею;
производят расчёт количества отверстий и их изготовление;
пробуривают отверстия под углом и вставляют в них насадки, по которым подают раствор;
гель закачивается под небольшим давлением;
насадки вынимаются, а входы в отверстия заделываются цементом;
траншею засыпают грунтом.

Гидроизоляция будет эффективна в том случае, если будет защищена вся плоскость основания здания.

Как сократить расходы на гидроизоляцию

Защита фундамента от коррозии является важным этапом строительства любого здания. Данный процесс может потребовать больших финансовых вложений. Поэтому на этапе проектирования сооружения нужно проанализировать способы экономии в этом направлении. Например, если в здании не планируется изготавливать цокольный этаж, можно рассмотреть устройство свайной конструкции, требующего к себе минимума внимания в процессе эксплуатации. Это понятно, чем меньше площадь основание строения, тем меньше расход влагостойких материалов и затрат на защиту от коррозии.

Преимущества свайного фундамента

Использование в строительстве свай, вне зависимости от их типа, имеет следующие плюсы:

Бетонные и металлические стержни могут использоваться на любом грунте, исключая скальный;
Смонтировать свайное основание, устойчивого к воздействию влаги, коррозии можно за несколько дней, в зависимости от площади основания здания.
Стоимость свайных конструкций значительно меньше, чем монтаж литых, плитных или блочных.

Применение свайного базиса становится всё более популярным. Особенно при строительстве коттеджей, дачных домов. Установив сваи можно забыть о коррозии, изоляции и обслуживании сооружений. Однако, только качественные изделия станут гарантом долговечности объекта.

Срок службы

Компания «Тайм Свай» в Москве предлагает клиентам услуги по изготовлению и монтажу свайного фундамента, защищённого от разрушительного действия влаги. Расчётный срок службы ЖБИ изделий составляет 100 лет. Бетонные сваи при необходимости могут иметь полимерную обмазку или пропитку специальными растворами, способными активно противостоять проникновению вглубь конструкции влаги.

Не меньший интерес у потребителей вызывают современные винтовые сваи. Их срок службы 50 лет. Однако, на практике это время увеличивается в 2-3 раза. Винтовые сваи «Тайм Свай» покрываются антикоррозийными растворами или защищаются цинкованием. Эффективно противостоять корродированию помогает монтаж свайных конструкций с использованием термоусадочных трубок, бетонирования, оцинковки.

Читайте также: