Влияние эксплуатационных нагрузок на работоспособность бетонных и ЖБ конструкций

Применительно к определению работоспособности железобетонных конструкций, подверженных синергетическим воздействиям сред, рекомендуется применить следующие критерии оценки состояния железобетонного элемента: глубину коррозионного повреждения бетона; снижение прочности бетона; оценку накапливаемых повреждений арматуры железобетонных конструкций.
ри рассмотрении коррозии железобетона можно определить синергетические воздействия, как совместное действие внешней среды (повышенная влажность, температура и т. п.), агрессивных сред (различные жидкости, газы, твердые агрессивные образования) с учетом напряженно-деформированного состояния железобетонного элемента.

Синергетические воздействия сред приводят к существенным изменениям деформативно-прочностных свойств бетона пораженной зоны. Изменение свойств материала во времени носит необратимый характер и зависит от условий деформирования и взаимодействия со средой. Кроме того, по мере проникания агрессивной среды в тело конструкции снижаются защитные свойства бетона по отношению к арматуре, которая начинает корродировать. В результате коррозии уменьшается площадь поперечного сечения арматуры и нарушается ее сцепление с бетоном. Все это сказывается на несущей способности железобетонных конструкций.

Повреждения бетона отмечаются при действии на него водных растворов кислот или кислых газов, растворов солей и даже щелочей, некоторых органических соединений. Степень агрессивного воздействия зависит не только от состава агрессивной среды, но и от условий контакта, скорости движения и напора жидких сред, плотности прилегающего грунта при действии грунтовых вод, температуры среды, силовых нагрузок, напряженного состояния материала конструкций и других факторов.

Наибольшую опасность для бетона и железобетона представляют жидкие среды, постоянно или периодически действующие на конструкции, так как большинство коррозионных процессов является химическими реакциями, для прохождения которых при обычных температурах необходима жидкая среда.

Обычная воздушная среда не агрессивна по отношению к затвердевшему плотному бетону. Агрессивность газовой среды значительно повышается с содержанием в атмосфере углекислоты, солей морской воды, сероводорода, кислых газов.

В случае газовой коррозии агрессивные по отношению к цементному камню бетона газы, проникая в его толщу по открытым каналам, трещинам и другим неплотностям, поглощаются водой, частично заполняющей капилляры, и ее адсорбционными пленками, образуя обыкновенную агрессивную жидкость. Раствор газов в жидкостях представляет собой истинный раствор. Концентрация растворенной фазы, как правило, невысока, так, что эти продукты газовой коррозии остаются на месте реакции, а не выносятся наружу, что может привести к уплотнению бетона.

При высокой влажности среды и возможности выноса образующихся солей из бетона, например при периодических обливах конструкции или образовании конденсата на поверхности бетона, газовую коррозию трудно отличить от коррозии 2-го или 3-го вида [3] в жидких средах, идущей до полного разложения основных минералов цементного камня с образованием кислых солей и послойным разрушением бетона.
Все кислые газы действуют на бетон конструкций совместно с СО₂. В большинстве случаев опережающим процессом является карбонизация бетона, которая начинается с момента изготовления конструкции, тогда как специфические кислые газы начинают действовать, как правило, лишь после начала эксплуатации здания. Воздействие газов на бетон вызывает его нейтрализацию, а образующиеся соли проникают вглубь со скоростью, зависящей от их растворимости, проницаемости и влажности бетона.