Защита бетона от кислоты

Обновлено: 02.05.2024

Министерство регионального развития и строительства

4 Настоящий стандарт учитывает требования европейских норм ЕН 206-1:2000 "Бетон - Часть 1: Общие технические требования, производство и контроль качества", руководящих документов Американского института бетона ACI 222R-01 "Protection of Metals in Concrete Against Corrosion", ACI 222.2R-01 "Corrosion of Prestressing Steels", ACI 222.3R-03 "Design and Construction Practice to Mitigate Corrosion of Reinforcement in Concrete Structures", ACI 301-99 "Specification for Structural Concrete" и ACI 318/318R-02 "Building Code and Commentary", а также Британского стандарта BS 8110-1:1997 "Structural Use of Concrete. Code of Practice for Design and Construction"

6 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 октября 2009 г. N 482-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31384-2008 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2010 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе "Национальные стандарты".

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе "Национальные стандарты", а текст этих изменений - в информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе "Национальные стандарты"

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования, учитываемые при проектировании защиты от коррозии бетонных и железобетонных конструкций в зданиях и сооружениях, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах с температурой от минус 70 °С до плюс 50 °С.

В настоящем стандарте определены технические требования к защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций для срока эксплуатации 50 лет. При больших сроках эксплуатации конструкций защита от коррозии должна выполняться по специальным требованиям.

Проектирование реконструкции зданий и сооружений должно предусматривать анализ коррозионного состояния конструкций и защитных покрытий с учетом вида и степени агрессивности среды в новых условиях эксплуатации.

Требования настоящего стандарта следует учитывать при разработке других нормативных документов, а также технических условий (ТУ), по которым изготавливаются или возводятся конструкции конкретных видов, для которых устанавливаются нормируемые показатели качества, обеспечивающие технологическую и техническую эффективность, а также при разработке технологической и проектной документации на данные конструкции.

Требования настоящего стандарта не распространяются на проектирование защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой радиоактивными веществами, а также на проектирование конструкций из специальных бетонов (полимербетонов, кислото-, жаростойких бетонов и т.п.).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 9.602-2005 Единая система защиты от коррозии. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 12.3.002-75 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.005-75 Система стандартов безопасности труда. Работы окрасочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 21.513-83 Система проектной документации для строительства. Антикоррозионная защита зданий и сооружений. Рабочие чертежи

ГОСТ 926-82 Эмаль ПФ-133. Технические условия

ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия

ГОСТ 6465-76 Эмали ПФ-115. Технические условия

ГОСТ 6631-74 Эмали марок НЦ-132. Технические условия

ГОСТ 7313-75 Эмали ХВ-785 и лак ХВ-784. Технические условия

ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 9757-90 Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия

ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования

ГОСТ 10060.1-95 Бетоны. Базовый метод определения морозостойкости

ГОСТ 10060.2-95 Бетоны. Ускоренные методы определения морозостойкости при многократном замораживании и оттаивании

ГОСТ 10834-76 Жидкость гидрофобизирующая 136-41. Технические условия

ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 22266-94 Цементы сульфатостойкие. Технические условия

ГОСТ 23494-79 Грунтовка ХС-059, эмали ХС-759, лак ХС-724. Технические условия

ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Технические условия

ГОСТ 24211-2003 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия

ГОСТ 25485-89 Бетоны ячеистые. Технические условия

ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету

ГОСТ 30333-2007 Паспорт безопасности химической продукции. Общие требования

ГОСТ 30515-97 Цементы. Общие технические условия

СТ СЭВ 4419-83 Защита от коррозии в строительстве. Конструкции строительные. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины в соответствии с СТ СЭВ 4419, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 срок эксплуатации: Период, в течение которого качество бетона в конструкции соответствует проектным требованиям при выполнении правил эксплуатации здания или сооружения.

3.2 среда эксплуатации: Комплекс химических, биологических и физических воздействий, которым подвергается бетон в процессе эксплуатации и которые не учитываются как нагрузка на конструкцию в строительном расчете.

3.3 воздействие окружающей среды: Несиловое воздействие на бетон в конструкции или сооружении, вызванное физическими, химическими, физико-химическими, биологическими или иными проявлениями, приводящими к изменению структуры бетона или состояния арматуры.

3.4 слабая степень агрессивности: Степень агрессивного воздействия на бетонные и железобетонные конструкции, при которой разрушение бетона и/или потеря защитного действия его по отношению к стальной арматуре за 50 лет эксплуатации распространяется на глубину не более 10 мм.

3.5 средняя степень агрессивности: Степень агрессивного воздействия на бетонные и железобетонные конструкции, при которой разрушение бетона и/или потеря защитного действия его по отношению к стальной арматуре за 50 лет эксплуатации распространяется на глубину не более 20 мм.

3.6 сильная степень агрессивности: Степень агрессивного воздействия на бетонные и железобетонные конструкции, при которой разрушение бетона и/или потеря защитного действия его по отношению к стальной арматуре за 50 лет эксплуатации распространяется на глубину 20 мм и более.

4 Общие положения

4.1 Технические решения по защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций, а также элементов их сопряжений должны быть самостоятельной частью проектов зданий и сооружений. В сложных случаях разработку проектов защиты следует выполнять с привлечением специализированных организаций и с учетом требований ГОСТ 21.513.

4.2 Для предотвращения коррозионного разрушения бетонов и железобетонов и конструкций могут быть предусмотрены следующие виды защиты:

1) первичная, заключающаяся в выборе конструктивных решений, материала конструкции или в создании его структуры с тем, чтобы обеспечить стойкость этой конструкции при эксплуатации в соответствующей агрессивной среде;

2) вторичная, заключающаяся в нанесении защитного покрытия, пропитке и применении других мер, которые ограничивают или исключают воздействие агрессивной среды на бетонные и железобетонные конструкции;

3) специальная, заключающаяся в осуществлении технических мероприятий, не упомянутых в перечислениях 1) и 2), но позволяющих защитить бетонные и железобетонные конструкции и материалы от коррозии.

4.3 К мерам первичной защиты относятся:

1) применение бетонов, стойких к воздействию агрессивной среды;

2) применение добавок, повышающих коррозионную стойкость бетонов и их защитную способность по отношению к стальной арматуре, стальным закладным деталям и соединительным элементам;

Обеспечение кислотостойкости бетонных конструкций

Обеспечение кислотостойкости бетона и бетонных конструкций - сложная комплексная задача. Её невозможно надёжно решить одним материалом, не учитывая другие факторы, влияющие на стойкость бетонных конструкций к воздействию кислот.

Основными факторами, влияющими на стойкость бетонных конструкций к воздействию кислот, являются:

Химическая природа кислотной среды
Состав бетонной смеси
Водонепроницаемость бетона
Шероховатость бетонной поверхности
Защита стыков, швов и трещин
Наличие изолирующего слоя на поверхности бетона

Для справки: кислотно-основные свойства среды (применительно к водным средам, которые, как правило, контактируют с бетоном на объектах), характеризуется показателем рН. Кислотная среда имеет рН ниже 7, соответственно, у кислотных сред рН расположен в диапазоне 0-6. Чем ниже величина рН, тем выше кислотность среды.

Тип кислотной среды определяет её агрессивность по отношению к бетону. При этом важна как химическая природа среды, так и концентрация кислоты.

Химическая природа кислотной среды

Химическая природа кислотной среды позволяет понять, как будет корродировать бетон при контакте с ней. Например, такие кислоты как соляная, азотная и уксусная растворяют цементный камень. А поскольку образующиеся продукты распада хорошо растворимы и легко выводятся из реакционной сферы, то процесс коррозии практически ни чем не тормозится и идёт вглубь бетона, пока есть кислота, бетон и жидкая среда. Причём источником жидкой среды может быть как сама кислота, так и растворитель извне. В подавляющем большинстве случаев таким растворителем является вода или растворы на её основе, поэтому в дальнейшем акцент сделан именно на водные растворы.

Кислоты, образующие нерастворимые продукты распада, как, например, ортофосфорная, щавелевая и частично серная, после первичной активной фазы коррозии, как правило, переходят к более медленному процессу коррозии. В такой ситуации нерастворимые продукты взаимодействия кислоты с цементным камнем блокируют доступ к более глубоким слоям свежим порциям кислоты. Однако если нерастворимые продукты по мере кристаллизации увеличиваются в объёме, то они механически разрушают возникший защитный слой, а равно и прилегающий цементный камень, открывая доступ кислоте вглубь и усугубляя процессы коррозии. Так, например, действуют сульфаты, и, в этом плане как кислотный продукт особенно опасен сульфат аммония, который образует кристаллы (включая кристаллогидраты) ещё большего размера, чем просто серная кислота.

Следует помнить, что кислотную среду образуют не только протонные кислоты, но и апротонные кислоты, в частности соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием, как, например, вышеупомянутый сульфат аммония.

Концентрация кислоты

Концентрация кислоты, на первый взгляд, самый предсказуемый параметр. Казалось бы, чем выше концентрация кислоты, тем ниже рН и выше кислотность среды, а, соответственно, тем агрессивнее должна быть среда. Однако это не всегда так, поскольку для непрерывного протекания процесса коррозии бетона необходимо, чтобы:

кислота растворяла (разъедала) цементный камень;
продукты реакции не мешали течению дальнейшего процесса, и не блокировали доступ свежим порциям кислоты вглубь бетона.

А так как не все продукты реакции хорошо растворяются в образующих их кислотах, то иногда скорость коррозии с ростом концентрации кислоты может, наоборот, снижаться. В то же время общая скорость коррозии бетона в кислотах настолько высока, что их концентрация (если, конечно, речь не идёт о крайне разбавленных растворах), как правило, не имеет решающего значения для коррозионной стойкости бетона.

Состав бетонной смеси во многом определяет саму возможность бетона успешно противостоять воздействию кислотных продуктов. Здесь нельзя выделить какой-то один компонент, который решит все проблемы и сделает бетон кислотостойким. Необходимо учитывать все компоненты бетона:

Вяжущее

Вяжущее является главным ограничителем диапазона стойкости бетона к воздействию кислотных продуктов. Наиболее кислотостойким является бетон на ряде органических и некоторых безкальциевых полимерных вяжущих. Впрочем такие бетоны чрезвычайно дорогостоящи и применяются довольно редко: если это целесообразно и отсутствует иная возможность обеспечить приемлемую стойкость конструкции в агрессивной среде.

Наибольшее распространение получили полимерные вяжущие на кальциевой основе, в частности общестроительные цементы. Цементы реагируют с кислотами, поэтому имеют очень узкий диапазон стойкости к воздействию кислот. Как правило, бетоны на цементах начинают разрушаться при рН ниже 5, т.е. имеют весьма низкую кислотостойкость.

Путём модификации цемента и состава бетонной смеси можно добиться некоторого увеличения кислотостойкости бетонов на цементе, но полностью сделать их кислотостойкими невозможно из-за химического состава самого цемента (его способности реагировать с кислотами). И, напротив, используя цементы с повышенным содержанием извести или гипса можно свести на нет даже базовую небольшую кислотостойкость бетона.

Заполнитель

Заполнитель подчас играет не меньшую роль при определении диапазона стойкости бетона к воздействию кислотных продуктов. Инертный к кислоте заполнитель позволяет получать более кислотостойкий бетон, а такой заполнитель как мрамор, мел или кальцит даже полимербетон может сделать не стойким к действию кислоты.

Добавки

Добавки как таковые нельзя рассматривать как материалы, определяющие кислотостойкость бетона. При проектировании бетона с повышенной кислотостойкостью добавка не может рассматриваться отдельно без подбора цемента и заполнителя. Никакая добавка (если она не применяется с дозировкой сопоставимой с цементом) неспособна в достаточной мере изолировать цемент и заполнитель от разрушающего воздействия кислоты, уже потому, что добавка распределяется внутри бетона и не образует сплошной защитной изолирующей фазы.

Добавки для коррозионностойких бетонов затрудняют проникновение кислотной среды вглубь бетона, чем замедляют коррозию бетона. Критерием эффективности добавок в их работе по недопущению проникновения кислотной среды вглубь бетона является такой показатель как "рост водонепроницаемости бетона с добавкой".

Водонепроницаемость бетона является одним из ключевых показателей, характеризующих способность бетона не пускать внутрь себя кислотные среды. Кислотная среда проникает вглубь бетона, как правило, в виде жидкости (раствора в воде).

Кислотные продукты в твёрдой фазе (виде порошков) сами по себе проникнуть в бетон не могут, для этого им необходимо сначала перейти в подвижную (жидкую) форму. Естественно, если кислоту не пустить вглубь бетона по капиллярам и дефектам, то этим можно многократно замедлить скорость его коррозии, т.к. кислота будет разрушать бетон только с доступной внешней (наружной) поверхности.

Кислотные продукты в газовой фазе равно как и обычный воздух способны проникнуть внутрь "дышащего" бетона. Вместе с тем для проявления агрессивных свойств им требуется жидкая фаза, способная растворять и удалять с поверхности контакта продукты взаимодействия с цементным камнем. В противном случае продукты взаимодействия образуют тонкий изолирующий слой на поверхности бетона (в т.ч. в порах), и процесс коррозии останавливается. Естественно, здесь не рассматривается такой экстремальный случай как промерзание бетона, которое должно не допускаться и устраняться независимо от наличия агрессивной кислотной среды.

Скорость коррозии любого материала напрямую зависит от площади поверхности, на которую воздействует кислота. Соответственно, повышением водонепроницаемости бетона, попутно обеспечивается рост его стойкости к корродирующему воздействию кислотных продуктов, а равно как и иных агрессивных сред в жидком виде, например, растворов солей. И здесь важна не только надёжная закупорка капилляров, но и уменьшение поверхностной шероховатости. Именно так, к примеру, работают добавки Дегидрол люкс марки 10-2 и Бетоноправ люкс марки 2 (расход 4-5 л на 1 м 3 бетонной смеси).

Когда достигнута закупорка капилляров, предотвращающая проникновение агрессивной среды внутрь бетона, следующим фактором, определяющим скорость коррозии бетона, является шероховатость бетонной поверхности. Чем выше шероховатость поверхности и больше поверхностных дефектов, тем больше площадь такой поверхности, и, соответственно, больше площадь контакта бетона с кислотой. И, наоборот, ликвидация дефектов поверхности приводит к уменьшению доступной для контакта с кислотой поверхности бетона, а, соответственно, замедляет коррозию бетона. Поэтому требуется максимально сократить пятно контакта кислоты с бетоном, в т.ч. изолировать все пути доступа кислоты в бетонный монолит, и не только через капилляры, но и через стыки, швы и трещины.

Для устранения шероховатости и снижения пористости поверхности могут использоваться добавки, к примеру, Бетоноправ олимп марки 4 (расход 3-4 кг на 1 м 3 бетонной смеси).

Защита стыков, швов и трещин - это не менее важное мероприятие по увеличению коррозионной стойкости бетонных конструкций, чем повышение их водонепроницаемости (например, добавками). Как правило, то, что формально считается целостной монолитной (единой) бетонной конструкцией, на практике таковым не является.

Как минимум, бетонный массив разделён технологическими стыками бетонирования (рабочими швами) и имеет ввода коммуникаций. И если обеспечение гидроизоляции собственно целостной монолитной (единой) бетонной поверхности, в основном, не вызывает затруднений, то стыки, швы и трещины - другое дело. Тут, как правило, и проникает в бетон вода, а равно с ней и агрессивная среда. Поэтому надёжная гидроизоляция стыков, швов и трещин - это тоже залог успешности работ по защите бетонных конструкций. Именно здесь Дегидрол особенно полезен. К примеру, Дегидрол люкс марки 5 не только механически закупоривает стыки, но и способен выдерживать без разрушения и образования трещин деформирующие нагрузки в 1,5-2 раза выше, чем обычные ремонтные материалы. А, кроме того, Дегидрол люкс марки 5 имеет высокую собственную водонепроницаемость и повышает водонепроницаемость контактирующего с ним бетона, тем самым, материал не пропускает коррозионные среды в бетон ни сквозь себя, ни сквозь примыкающий к заделанному стыку, шву или трещине бетон.

Кроме того, для старых бетонных конструкций, в которые в ходе эксплуатации уже проникла кислотная среда, требуется выполнить деактивацию агрессивных сред внутри конструкций. Для этого применяют Контацид марки 1:

инъецированием в трещины, пустоты или подготовленные специально скважины;
сплошной обработкой поверхности в рамках мероприятий по созданию изолирующего слоя на поверхности бетона.

Однако если имеет место воздействие кислотных продуктов на бетон, изготовленный на основе цемента, то закупорить капилляры, стыки, швы и трещины (т.е. не пустить внутрь бетона коррозионную среду) для полноценной защиты ещё недостаточно. Наряду с этим необходимо не дать коррозионной среде разрушать бетон с поверхности, а это (учитывая химическую природу цемента) можно достичь только путём изоляции цементного камня от воздействия кислоты кислотозащитным материалом. Только изолирующий слой между бетоном и кислотой может обеспечить надёжную защиту от коррозии бетона, вызываемую разрушением и растворением цементного камня при контакте с кислотой.

Наличие изолирующего слоя на поверхности бетона в комплексе со всеми вышеуказанными мерами - это единственное, что может гарантировать надёжность защиты бетона от коррозионного воздействия кислот. Следует помнить, что сам по себе поверхностный защитный слой в процессе эксплуатации нередко повреждается, и более того, для любого поверхностного защитного слоя наиболее чувствительной и требующей внимания проблемой является защита стыков, швов и примыканий. Иначе, какой смысл в защите, которую легко обойдёт агрессивная среда через стыки, швы, примыкания, ввода коммуникаций?

Кроме того, при выборе изолирующего слоя для защиты от кислот следует учитывать особенности "работы" коррозионной среды. Так, если коррозионная среда попадёт в "карман" между защитным слоем и бетоном:

в результате проколов защитного слоя ходе монтажа или эксплуатации защищаемых конструкций:
либо ранее (при эксплуатации в кислотной среде) уже проникла в обрабатываемую подложку;

то положение только усугубится: кислота не сможет выйти наружу и будет "есть" бетон, пока не прореагирует вся кислота, попавшая в "карман".

В итоге высокие защитные свойства обычные кислотозащитные покрытия (например, полимерные) на практике проявить могут не всегда, и, особенно, если речь идёт:

о свежеуложенном бетоне или бетоне заглубленных и иных конструкций, где вода может фильтроваться изнутри бетона;
о старых бетонных конструкциях, внутрь которых ранее в ходе эксплуатации уже проникла кислотная среда.

Другое дело, если изолирующий слой:

не требует сухой подложки;
не способен образовывать "карманы" над защищаемым бетоном;
проникает в обрабатываемую подложку на глубину 5-10 мм, образуя монолитный с подложкой кислотозащитный слой;
деактивирует кислоты, ранее попавшие в обрабатываемую подложку;
укрепляется при воздействии кислот, и чем сильнее и концентрированнее кислота, тем быстрее происходит упрочнение и тем надёжнее получается защита.

Такой материал образует эффективный противокислотный защитный слой как самостоятельно, так и в сочетании с обычными полимерными покрытиями. В этом случае образование "карманов" под обычным полимерным покрытием уже не столь критично, т.к. такой материал при контакте с кислотой восстановит защиту внутри "кармана" и не допустит разрушение бетона. Именно таким материалом является, например, Контацид марки 1. При этом Контацид марки 1 эффективно защищает не только от жидких, но и газообразных кислотных сред.

В завершении необходимо отметить ещё одно чрезвычайно важное обстоятельство. Не редко материалы, позиционируемые как кислотозащитные, не имеют показателя качества, характеризующего собственно кислотостойкость.

Описание системы Дегидрол, Бетоноправ, Контацид построено максимально корректно, опираясь на технические показатели, установленные в технических условиях. В частности эффективность противокислотной защиты бетона Контацидом нормируется и подтверждается числовым показателем "Коэффициент кислотостойкости", который составляет не менее 95%.

Поэтому система Дегидрол, Бетоноправ, Контацид обеспечивает надёжную комплексную защиту бетонных конструкций от коррозии в кислотных средах:

В том числе в сочетании с кислотоупорной кладкой или полимерными покрытиями для устройства всесторонней и целостной системы защиты участков продолжительное время контактирующих с жидкими кислотными средами:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 октября 2017 г. N 1361-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31384-2017 введен в действие в качестве межнационального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2018 г.

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2018 г.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 1, 2022 год, введенная в действие с 23.08.2021

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования, учитываемые при проектировании защиты от коррозии бетонных и железобетонных конструкций в зданиях и сооружениях, как вновь возводимых, так и реконструируемых, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах с температурой от минус 70°С до плюс 50°С.

В настоящем стандарте определены технические требования к защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций для срока эксплуатации 50 лет. Для бетонных и железобетонных конструкций со сроком эксплуатации 100 лет и конструкций зданий и сооружений класса КС-3, имеющих повышенный уровень ответственности по ГОСТ 27751, оценка степени агрессивности повышается на один уровень. Если оценка степени агрессивности среды не может быть увеличена (например, для сильноагрессивной среды), защита от коррозии выполняется по специальному проекту.

Требования настоящего стандарта следует учитывать при разработке других нормативных документов, а также технических условий, по которым изготовляются или возводятся конструкции конкретных видов, для которых устанавливают нормируемые показатели качества, обеспечивающие технологическую и техническую эффективность, а также при разработке технологической и проектной документации на данные конструкции.

Требования настоящего стандарта не распространяются на проектирование защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой радиоактивными веществами, а также на проектирование конструкций из специальных бетонов (полимербетонов, бетонополимеров, кислото-, жаростойких бетонов и т.п.).

2 Нормативные ссылки

ГОСТ 9.602-2005 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 12.3.002-2014 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.005-75 Система стандартов безопасности труда. Работы окрасочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 21.513-83 Система проектной документации для строительства. Антикоррозионная защита зданий и сооружений. Рабочие чертежи.

ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия

ГОСТ 4245-72 Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов

ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний

ГОСТ 8269.1-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы химического анализа

ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости

ГОСТ 12004-81 Сталь арматурная. Методы испытания на растяжение

ГОСТ 22266-2013 Цементы сульфатостойкие. Технические условия

ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия

ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия

ГОСТ 25485-89 Бетоны ячеистые. Технические условия

ГОСТ 25820-2014 Бетоны легкие. Технические условия

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 30515-2013 Цементы. Общие технические условия

ГОСТ 31383-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

ГОСТ 32016-2012 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Общие требования

ГОСТ 32017-2012 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к системам защиты бетона при ремонте

ГОСТ 32496-2013 Заполнители пористые для легких бетонов. Технические условия

ГОСТ 33290-2015 Материалы лакокрасочные, применяемые в строительстве. Общие технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам соответствующим ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

3.1 биодеструктор: Организм, повреждающий материал.

3.2 биоповреждение: Изменение физических и химических свойств материалов вследствие воздействия живых организмов в процессе их жизнедеятельности.

3.3 биоцид: Химическое вещество, предназначенное для подавления жизнедеятельности биодеструкторов.

3.4 влажностный режим помещений (сухой, нормальный, влажный, мокрый): Режим, устанавливаемый в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха по действующим нормативным документам*, действующим на территории государства - участника Соглашения, с учетом максимального значения относительной влажности в температурном диапазоне.

3.5 воздействие окружающей среды: Несиловое воздействие на бетон в конструкции или сооружении, вызванное физическими, химическими, физико-химическими, биологическими или иными проявлениями, приводящими к изменению свойств бетона или состояния арматуры.

3.6 вторичная защита: Защита строительной конструкции от коррозии, реализуемая после изготовления (возведения) конструкции за счет применения мер, которые ограничивают или исключают воздействие на нее агрессивной среды. Выполняется при недостаточности первичной защиты.

3.7 зона переменного уровня воды (среды): Зона от наинизшего горизонта воды (льда для замерзающих акваторий) до уровня на 1 м выше наивысшего горизонта воды или высоты всплеска волн.

3.8 массивные малоармированные конструкции: Конструкции толщиной свыше 0,5 м и армированием не более 0,5%.

3.9 Минерализованная вода: Вода, содержащая растворенные соли в количестве более 5 г/л.

3.10 первичная защита: Защита строительных конструкций от коррозии, предусматриваемая на стадии проектирования и реализуемая при изготовлении (возведении) конструкции и заключающаяся в выборе конструктивных решений, бетона и арматуры конструкции или в создании его структуры, с тем чтобы обеспечить стойкость этой конструкции при эксплуатации в соответствующей агрессивной среде в течение всего проектного срока службы.

3.11 специальная защита: Защита, заключающаяся в осуществлении технических мероприятий, дополняющая первичную и вторичную защиту.

3.12 среда эксплуатации: Среда, характеризующаяся комплексом химических, биологических и физических воздействий, которым подвергается бетон в процессе эксплуатации и которые не учитываются как нагрузка на конструкцию в строительном расчете.

4 Общие положения

4.1 Технические решения по защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций, а также элементов их сопряжений должны быть самостоятельной частью проектов зданий и сооружений. В сложных случаях разработку проектов защиты следует выполнять с привлечением профильных организаций. Проектная документация в части антикоррозионной защиты зданий и сооружений должна отвечать требованиям ГОСТ 21.513.

4.2 Для предотвращения коррозионного разрушения бетона, железобетона и конструкций из них могут быть предусмотрены следующие виды защиты:

В современном мире почти невозможно добиться того, чтобы здания и сооружения не подвергались влиянию факторов техногенной агрессии.

Бетонные и железобетонные сооружения, как правило, эксплуатируются под открытым небом; в промышленных и технических помещениях они также могут подвергаться различным агрессивным воздействиям.

В таких условиях может происходить так называемая коррозия бетона — постепенное разрушение структуры материала, сопровождающееся прогрессирующим снижением технических характеристик.

Для того, чтобы предотвратить возникновение аварийных ситуаций, используются различные методы защиты бетона от коррозии, которые выбираются в зависимости от разных факторов. Рассмотрим основные методы защиты бетона.

Важно!

Требования к защите от коррозии строительных конструкций при воздействии агрессивных сред с температурой от –70°С до плюс +50°С регулируются СП 28.13330.2017.

Агрессивные влияния на бетон

Внешние воздействия и агрессивные среды классифицируются следующим образом:

по физическому состоянию — на газообразные, жидкостные и твердые;
в соответствии с интенсивностью воздействия — на не агрессивные, слабоагрессивные, среднеагрессивные, сильноагрессивные;
по характеру воздействия, которое они оказывают на бетон — на химические, биологические, механические.

Важно!

Если на конструкцию одновременно воздействуют несколько различных агрессивных сред, то степень воздействия определяют по наиболее агрессивной.

Как определить степень агрессивности сред

Уровень агрессивности сред определяется в соответствии с нормативными документами либо на основании произведенных исследований.

Также следует учитывать, что при повышении температуры эксплуатации на каждые 10°С свыше 20°С, степень агрессивности увеличивается на один уровень.

Для массивных малоармированных конструкций степень агрессивного воздействия уменьшают на один уровень.

При комбинации влияния агрессивных сред и механического воздействия (например, истирания и влажности), степень агрессивного воздействия повышается на один уровень.

Виды коррозии бетона

Существует несколько видов коррозии бетона, каждый из которых обусловлен влиянием тех или иных агрессивных внешних воздействий.

Химическая коррозия

Данный вид коррозии возникает в результате воздействия химических сред. В зависимости от того, какие вещества воздействуют на бетон, химическая коррозия бывает:

кислотной;
щелочной;
солевой.

Важно!

О химической коррозии имеет смысл говорить не только в контексте бетона, который используется при строительстве промышленных предприятий. Природные воды и влага атмосферных осадков могут содержать соли, щелочи, кислоты, что происходит в результате попадания в атмосферу и в водоемы выбросов промышленных предприятий (техногенный фактор).

Растворение гидроксида кальция (выщелачивание)

Гидроксид Са или негашеная известь может попадать в бетон в процессе замеса или обработки бетонных смесей. Впоследствии, при воздействии влажности, гидроксид кальция легко растворяется водой и вымывается из бетона, ослабляя его структуру. На поверхности бетона при этом появляются высолы.

Некоторые факторы усиливают процессы вымывания гидроксида кальция:

температура воздуха около +20°С;
постоянное воздействие влаги (при этом вымываются также кремнезем, глинозем и оксиды железа, а бетон приобретает рыхлую структуру);
большая доля заполнителей, содержащих гидроксид кальция увеличивает интенсивность их вымывания.

Важно!

Вода, при условии постоянного воздействия, для бетона является агрессивной средой.

Кислотная коррозия бетона

Кислотная коррозия обуславливается воздействием кислот. Природные воды могут содержать соляную, серную, азотную и другие минеральные, а также органические кислоты.

Щелочные составляющие бетона вступают в химические реакции нейтрализации с кислотами с образованием легко растворимых солей. Вымывание солей ослабляет и разрыхляет структуру бетона.

Особенно нежелательны реакции с образованием гидросульфоалюминатов, кристаллы которых, в процессе своего роста, приводят к нарастанию внутренних напряжений в бетоне.

Солевая коррозия бетона

Этот вид коррозии может быть спровоцирован неумеренным применением солей в качестве противоморозных добавок. Появляющиеся в итоге гидратированные соединения в условиях высокой влажности могут расширяться, что приводит к появлению трещин в бетоне.

Биокоррозия

Биологическая коррозия бетона вызывается воздействием органических кислот, которые содержатся в продуктах метаболизма разнообразных грибов, плесени, бактерий, мхов, лишайников. Их развитие возможно в результате воздействия влажности на бетон.

Физическая коррозия бетона

Вызывается как механическими воздействиями (истирание, вибрация), так и циклами «замораживание-оттаивание».

Радиационная коррозия бетона

Радиационное облучение бетонных конструкций приводит к удалению кристаллизованной воды из структуры бетона, что приводит к появлению трещин и снижению прочности материала.

Меры защиты бетона

Основные методы защиты бетона от коррозии подразделяют на первичные, вторичные и специальные.

Для слабоагрессивной среды обычно применяют первичную защиту и, в некоторых случаях, вторичную. Для средне- и сильноагрессивной среды — первичную, вторичную и, при необходимости, специальную.

Мероприятия по защите бетона определяются на предпроектной и проектной стадиях, а также в процессе строительства, реконструкции и непосредственной эксплуатации зданий:

На предпроектном этапе, а также во время выполнения изысканий и исследований определяется агрессивность среды, составляются прогнозы по изменению этих условий и оценивается степень воздействия агрессивных факторов.
При разработке проекта выбирают материалы (например, те или иные виды цемента) и добавки, разрабатывают меры по снижению проницаемости бетона, выбирают защитные материалы и меры по снижению степени агрессивности среды. В основном, применяют различные добавки для бетона, например, гидрофобизаторы, а также пропитки и другие способы гидроизоляции, кроме того, могут быть запланированы меры по установке вентиляции или очистке сточных вод. Также определяются специальные меры защиты.
На стадии строительства либо реконструкции применяют материалы и заполнители с повышенной коррозионной стойкостью, меры эффективного перемешивания, укладки и обработки бетона с целью получения материала высокой плотности, обработку биоцидами, пропитками, отделочными материалами.
В процессе эксплуатации применяют меры защиты изделий от увлажнения, наблюдение за состоянием изделия, восстановление антикоррозионной защиты.

Методы первичной защиты

Требования к бетонам, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия агрессивных сред, определяются нормативной документацией.

Любые строительные работы должны быть спланированы и проведены таким образом, чтобы получить качественное прочное сооружение, надежно противостоящее различным агрессивным воздействиям среды (осадки, влажность, перепады температур, техногенные факторы (в воздухе и осадках могут присутствовать растворы кислот и щелочей, солей тяжелых металлов и т.д.)).

Каким бы прочным ни был бетон, он имеет определенные слабые места, и при строительстве необходимо это учитывать.

Какие слабые места есть у бетона?

Внешне этот материал выглядит очень прочным; недаром его называют искусственным камнем.

Однако его структура пористая, содержит капилляры, микротрещины, образовавщиеся во время усадки притвердении, и поры от испарившейся влаги замема. Из школьного курса физики мы знаем, что по капиллярам влага легко поднимается и втягивается внутрь, а для бетона этот процесс далеко не безобиден:

в условиях влажности повышается активность бактерий, плесени и грибов, продуктами жизнедеятельности которых являются органические кислоты и щелочи, разрушающие бетон;
при отрицательных температурах вода замерзает и расширяется, постепенно разрушая бетон;
в бетоне, который уже начал подвергаться коррозии, скапливается еще больше влаги, процесс разрушения ускоряется в геометрической прогрессии.

Вот почему необходимо своевременно принять меры по защите бетона от агрессивных воздействий среды.

В каких случаях необходима гидроизоляция

При проектировании строительных работ учитываются следующие факторы:

климатические условия региона по СП 131.13330;
уровень и направление потока грунтовых вод, их состав, наличие в грунте и подземных водах агрессивных веществ;
возможность сезонного повышения грунтовых вод;
температурно-влажностные условия внутри и снаружи здания;
состав газовой среды;
вредные воздействия на конструкцию, которые могут иметь механический, термический, биологический характер.

При реконструкции и ремонте учитываются также причины повреждения конструкции.

Важно!

Влага может поступать в бетонные конструкции не только из грунта, но и из воздуха, от осадков, которые могут быть кислотными или щелочными.

Таким образом, следующие типы сооружений требуют защиты от влаги:

конструкции, которые непосредственно контактируют с неблагоприятной окружающей средой (наружные стены зданий);
фундаменты, подвальные и цокольные этажи зданий на влажных грунтах и грунтах с высоким уровнем залегания грунтовых вод;
производственные и технические помещения, в которых может быть повышенная влажность;
гидротехнические сооружения;
бассейны.

Методы защиты бетонных конструкций

Существующие методы защиты бетонных сооружений от влаги делятся на три вида:

методы первичной защиты;
методы вторичной защиты;
специальные меры.

Методы первичной защиты бетона

Первичная защита от коррозии выбирается при проектировании конструкций; именно тогда выбираются конструктивные решения, снижающие воздействие агрессивных факторов и подходящие по свойствам материалы.

Методы первичной защиты направлены на то, чтобы изначально сделать бетон более устойчивым к агрессивным внешним воздействиям. И прежде всего, нужно правильно выбрать тип вяжущего.

Выбор цемента

Для приготовления бетонной смеси рекомендуется использовать следующие типы цементов:

портладнцементы;
шлакопортландцементы;
портландцементы с минеральными добавками;
сульфатостойкие цементы;
глиноземистые цементы;
цементы низкой водопотребности;
безусадочные цементы.

Тип цемента выбирается в зависимости от характера агрессивной среды, например:

в твердых и газовых агрессивных средах используют портландцементы с минеральными добавками;
в жидких агрессивных средах с содержанием сульфатов — сульфатостойкие цементы и шлакопортландцементы;
в жидких средах с содержанием хлоридов — шлакопортландцемент, пуццолановый цемент, портландцемент с минеральными добавками.

Важно!

Для применения в условиях агрессивной среды допускаются только бетоны марок выше W6 по водонепроницаемости (самая высокая марка — W20).

Выбор заполнителей

Для конструкций, которые будут эксплуатироваться в агрессивных средах, выбирают следующие типы заполнителей:

кварцевый песок класса I или пористый песок, в некоторых случаях песок класса II в качестве мелкого заполнителя;
фракционированный щебень, гравий и щебень из гравия марки по дробимости не ниже 800 как крупный заполнитель;
щебень из осадочных пород марки по дробимости не ниже 600 и водопоглощением не выше 2%.

Применение добавок в бетонную смесь

Чем меньше в бетоне пор и капилляров и чем меньший диаметр они имеют, тем меньше воды будет попадать в толщу материала. Соответственно, появляется задача сделать структуру бетона более плотной. Для этого используются следующие методы:

Снижение водоцементного соотношения. В принципе, для обеспечения протекания реакций гидратации достаточно в/ц, равного 0,3. На практике используется в/ц 0,45–0,55 и выше, чтобы повысить подвижность бетонной смеси. Однако излишки воды, не прореагировав с компонентами цемента, испаряются, оставляя дополнительные поры в толще бетона, что негативно влияет на его плотность.
Применение пластификаторов. Эти химические добавки обладают пластифицирующими и водоредуцирующими свойствами. Они позволяют снизить в/ц и при этом увеличить подвижность смеси. В итоге бетонная смесь укладывается плотно, без пустот, количество и диаметр пор сокращаются. Дополнительный плюс — возможность сэкономить до 20% цемента, а также уменьшить расход воды. Благодаря тому, что пластификатор продлевает срок жизни раствора и предотвращает расслаивание, применение этой добавки оправдано и на растворных узлах, и в частном строительстве, когда требуется время для транспортировки смеси либо для не слишком высокого темпа работ, выполняемых вручную.
Применение гидрофобизирующих добавок, в том числе, совместно с пластификаторами. Такой метод называется объемной гидрофобизацией, ведь гидрофобность бетона повышается во всем его объеме. Особенно часто объемная гидрофобизация используется при устройстве фундаментов, цоколей и подвалов. Гидрофобизаторы в бетонной смеси вытесняют пузырьки воздуха, а вследствие того, что они более плотно обволакивают частицы цемента, смесь становится более подвижной и укладывается плотнее. В итоге получается водостойкий бетон. Гидрофобизирующие добавки бывают сухие (порошковые), в виде пасты либо жидкие, готовые к работе. Последние легко дозировать и добавлять в воду затворения.
Применение фиброволокна с целью уменьшить усадку бетона и избежать образования трещин.
Объемная гидрофобизация инъекционным методом. Она может быть сделана уже на готовом изделии. В бетоне просверливают отверстия, в которые вносят гидрофобизатор. Это дорогой, но не такой надежный метод защиты, потому что требует многократной проверки насыщения бетона гидрофобизатором, такая работа проводится только в лабораторных условиях на образцах, отобранных на объекте.

Методы первичной защиты обеспечивают, в том числе, и морозостойкость бетона.

Важно!

В состав бетонной смеси для железобетонных конструкций не рекомендуется вносить хлориды, поскольку они способствуют коррозии металлической арматуры.

Советуем изучить: Гидроизоляция бетона

Методы вторичной защиты

Выбор системы вторичной защиты нудно выполнять по Своду Првил Сп 28.13330-2012 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Если для слабоагрессивной среды, как правило, достаточно методов первичной защиты, в условиях средне- и сильноагрессивной среды применяют первичную и вторичную защиту совместно (и иногда дополнительно — специальную защиту).

К методам вторичной защиты относятся методы, обеспечивающие поверхностную защиту:

покрытие мастикой или лакокрасочными материалами; на основе полимерных, битумных материалов и жидкого стекла;
штукатурные покрытия;
облицовка штучными элементами;
оклейка листовыми, пленочными, рулонными материалами;
уплотняющая пропитка верхнего слоя;
обработка составами проникающего действия (кольматирующие растворы);
обработка гидрофобизирующими составами;
обработка биоцидами (для предотвращения развития жизнедеятельности бактерий, плесени, грибка).

Выбор метода вторичной защиты производится в зависимости от типа сооружения и характера агрессивной среды.

Технология гидроизоляции стыков и швов

В любой бетонной конструкции обязательно есть швы. Это могут быть конструктивные, усадочные, температурные и другие виды швов, а также стыки в местах соединения отдельных элементов конструкции. Все эти швы и стыки — потенциальные места протечек, поэтому они требуют надежной гидроизоляции, для чего используются следующие методы:

нанесение лакокрасочных материалов;
использование специальных герметиков для швов;
гибкая обмазочная гидроизоляция;
промазка проникающим материалом.

Проникающая гидроизоляция для бетона

На сегодняшний день обмазочные и оклеечные методы считаются трудоемкими. Помимо прочего, их эффективность не всегда достаточна: под обмазочным или наклеенным слоем может появляться конденсат, и в итоге разовьется плесень.

Поэтому сейчас в качестве вторичной защиты стараются выбирать пропитки проникающего действия. Они могут работать по-разному:

вступать в реакцию с верхним слоем бетона, образуя более плотное соединение (кольматирующие добавки);
образовывать тонкую обволакивающую пленку, которая не мешает бетону «дышать».

Пропитки могут изготавливаться на основе органических или минеральных веществ.

Пропитки на основе органических компонентов

Они изготавливаются на основе эпоксидных смол, акрила, полиуретана. Заполняя поры верхнего слоя бетона, они делают его водонепроницаемым. Их наносят при помощи валиков, кистей или распылением на очищенную от любых загрязнений поверхность.

Срок службы такого покрытия составляет до 15 лет при условии периодического обновления.

Пропитки на основе минеральных (неорганических) компонентов

Это пропитки проникающего действия, которые изготавливаются на основе силиконов.

Их наносят на увлажненную поверхность, благодаря чему запускаются реакции между компонентами пропитки и бетона с образованием особо прочных кристаллических соединений, которые как бы срастаются с бетоном. Таким образом, бетон защищен не только на поверхности, но и на 10–12 см вглубь.

Проникающую гидроизоляцию используют для поверхностей, активно контактирующих с водой, как снаружи, так и внутри конструкций.

Эти пропитки не требуют обновления, наносятся один раз.

Согласно ГОСТ 31357, проникающие гидроизоляционные смеси повышают марку водонепроницаемости бетона не менее, чем на две ступени, а также увеличивают прочность и морозостойкость.

Недостатки проникающей гидроизоляции для бетона

При правильном применении говорить о недостатках проникающей гидроизоляции не приходится. Проблема возникает, когда этим методом начинают пользоваться, как универсальным.

Однако, согласно СП 28.13330, в первую очередь в новом строительстве необходимо применять первичные средства защиты. Вторичные, в том числе, проникающая гидроизоляция используются как дополнительные, если средств первичной защиты недостаточно.

Также необходимо учитывать ограничения по использованию этого типа гидроизоляции: это старый бетон, выщелоченный, с большими порами, а также любые пористые материалы (кирпич), блочные конструкции.

При выборе методов защиты бетона от агрессивной среды следует учитывать тип конструкции и характер среды, получить грамотную консультацию специалиста и использовать только надежные, проверенные материалы и добавки, например, продукцию компании CEMMIX.

Читайте также: