Zapobieganie zjawisku korozji w żelbecie
2020-08-26
Beton należy do jednych z najpowszechniej używanych materiałów konstrukcyjnych na świecie, posiadających doskonałe właściwości mechaniczne takie jak wysoka trwałość czy odporność na ściskanie. Jednak mimo wytrzymałości na naprężenia ściskające, beton posiada słabą odporność na rozciąganie, co oznacza że podczas rozciągania konstrukcji, powierzchnia betonu może ulec zniszczeniu. Z tego względu aby uniknąć pęknięć i uszkodzeń powierzchni betonowych stosuje się różnego rodzaju dodatki wzmacniające, mające poprawić wytrzymałość na rozciąganie. Najczęstszym stosowanym zbrojeniem są stalowe pręty zbrojeniowe. W zależności od konkretnego zastosowania można spotkać również beton zbrojony włóknami i tkaninami stalowymi, polimerowymi czy szklanymi. Jednak największą wadą wzmacniania betonu stalowymi prętami jest podatność na korozję, co może powodować dodatkowe problemy w projekcie budowlanym. Korozja w żelbecie
Korozja stali zbrojeniowej w betonie jest naturalnym i bardzo kosztownym procesem niszczenia, który występuje na skalę globalną. Postępująca korozja w elemencie betonowych jest niewidoczna dla oka i powoduje niszczenie konstrukcji w niezwykle szybkim tempie. Problem ten dotyczy ponad 85% wszystkich uszkodzeń konstrukcji
betonowych.
Możemy wyróżnić trzy podstawowe czynniki powodujące korozję w elementach żelbetowych: stal, woda i tlen. Poprzez wyeliminowanie jednego z tych trzech czynników można zapobiec reakcji chemicznej i przyszłym uszkodzeniom spowodowanych korozją. Z tego względu w suchym betonie korozja nie występuje, natomiast w betonie całkowicie zanurzonym w wodzie korozja jest ograniczona. Beton posiada wysoką zasadowość, natomiast stalowe pręty zbrojeniowe są pasywowane warstwą tlenku żelaza, tworząc tym samym warstwę ochronną stali. Dzięki temu beton zapewnia ochronę prętom zbrojeniowym przed korozją.
Wraz z stwardnieniem w betonie pojawiają się drobne pory, przez które może przedostawać się woda i tlen, czego skutkiem będzie niszczenie warstwy pasywnej wokół betonu. Bez warstwy pasywnej tlenku żelaza która chroni stal, korozja może postępować z dużo większą szybkością. Warstwa pasywna w betonie może ulec pogorszeniu i stać się niestabilna przez atmosferyczny dwutlenek węgla, który w procesach karbonatyzacji może obniżać pH betonu.
Warunki klimatyczne obszaru w której postawiony jest dany budynek również wpływają na szybkość korozji elementów betonowych. Środowisko agresywne charakteryzujące się wysoką wilgotnością i temperaturą, silnym zasoleniem gruntu i wysokim poziomem siarczanów i chlorków w wodzie gruntowych przyśpiesza tempo korozji. Należy również zadbać o odpowiednią jakość materiałów konstrukcyjnych, a w szczególności kruszyw i elementów pomagających uzyskać odpowiednią warstwę betonu jak podkładki betonowe liniowe czy listwy stropowe, oraz o poprawną technikę wykonania prac zbrojeniowych.
Pojawienie się korozji zaczyna powoli wpływać na całą integralność konstrukcji betonowej, podczas gdy produkty korozji (rdza) zajmuje znaczną objętość powierzchni. Czynnik ten powoduje naprężenia rozciągające w betonie skutkiem czego są pękanie, odpryskiwania betonu czy plamienie. Gdy oznaki uszkodzeń stają się widoczne na zewnątrz konstrukcji betonowej, stopień korozji prętów zbrojeniowych jest na zaawansowanym poziomie, i na tym etapie proces naprawy może być bardzo kosztowny.
Kiedy oznaki zniszczenia stały się widoczne, stopień korozji żelbetu jest już na zaawansowanym etapie.
Jak zapobiegać korozji w żelbecie?
Istnieje kilka metod pozwalających wydłużyć czas do zainicjowania korozji i zmniejszyć szybkość postępu korozji osadzonej stali. Tradycyjne i powszechnie stosowane środki do zapobiegania zjawisku korozji żelbetu to między innymi:
- Ochrona katodowa
- Domieszki inhibitorów korozji
- Powłoki antykorozyjne
Niestety te tradycyjne środki są mało skuteczne z tego względu, że nie przeciwdziałają ich rozwojowi oraz nie zapobiegają odpowiednio przed wystąpieniem czynników korozyjnych. Inhibitory korozji pozwalają uzyskać jedynie tymczasową ochronę, natomiast ochrona katodowa często jest kosztowna a procedury naprawcze mają zbyt krótki okres użytkowania.
Jak wspomniano wcześniej wody jest główną przyczyną powstawania warunków korozyjnych i niszczenie warstwy pasywnej dlatego pierwszą linią obrony przed korozja jest zapobieganie przed wnikaniem wody w głąb struktury betonowej. Aby można było to osiągnąć należy zadbać o dobrą mieszankę betonową o niskiej przepuszczalności wody oraz o uzyskanie odpowiedniej grubość warstwy betonowej (otuliny betonu). W rezultacie kluczowym elementem jest zmniejszenie przepuszczalności wody, dlatego w nowoczesnym budownictwie stosuje się specjalne membrane zewnętrzne które nakładane są powierzchniowo oraz wewnętrzne aplikowane są w warstwie betonu. Membrana pozwala zabezpieczyć przed wnikaniem wody w strukturę betonu, dzięki czemu beton staje się barierą hydroizolacyjną.