Монолитные железобетонные конструкции и сооружения из бетона с добавками хлористых солей

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Монолитные железобетонные конструкции и сооружения из бетона с добавками хлористых солей

25.10.2020

Еще с конца прошлого столетия в мировой строительной практике хлористый кальций широко применяется как ускоритель твердения бетона. При этом, как правило в бетон железобетонных конструкций запрещается добавлять хлористого кальция более 2% веса цемента.

Методы производства бетонных и железобетонных работ в зимних условиях, основанные на применении солей с целью снижения точки замерзания воды затворения, до 50-x годов во всех странах, в том числе и в России, не допускались.

Однако с 1953 г. трест № 25 Министерства строительства России стал применять бетоны с добавками хлористых солей при возведении железобетонных конструкций. Были забетонированы каркасные конструкции при сооружении здания цеха по производству телевизоров, перекрытие над котельной, отдельные балки и плиты.

При этом строители исходили из того, что все эти конструкции будут эксплуатироваться в сухой среде, при относительной влажности воздуха, не превышающей 60%. В то же время считалось, что они не будут подвергаться попеременному увлажнению и высыханию, что обычно вызывает интенсивную коррозию арматуры.

Mинистерством строительства была создана специальная комиссия в составе Б.Г. Скрамтаева, С.А. Миронова, В.Н. Сизова, В.Э. Лейриха, М.И. Субботкина, Т.В. Рубецкой, А.В. Михайлова и др. (рис. 68), которая в марте 1955 г. обследовала состояние железобетонных конструкций, выполненных с применением добавок хлористых солей в течение зимы 1953/54 г.
Монолитные железобетонные конструкции и сооружения из бетона с добавками хлористых солей

Наибольшее внимание привлекло здание цеха по изготовлению телевизоров, колонны и ребристое перекрытие которого были выполнены из бетона с добавками солей, В процессе строительства здание это находилось около года в условиях атмосферной влажности воздуха, колебавшейся от 30 до 100%. При бетонировании конструкций температура наружного воздуха долго держалась на уровне -16, -18°C с понижением до -33°C. В связи с неточным прогнозом погоды дозировка солей в отдельных случаях не соответствовала требованиям и составляла всего лишь 7% NaCl + 3% CaCl от веса воды затворения при В/Ц = 0,6.

На большинстве колонн были обнаружены усадочные трещины шириной до 0,4-0,5 мм, которые находились, главным образом, в зоне расположения продольной арматуры. Вследствие доступа кислорода воздуха через трещины защитного слоя бетона часть арматуры колонн имела поверхностную коррозию в виде отдельных пятен и точек. Было рекомендовано заделать усадочные трещины и для полного прекращения доступа влаги и кислорода к арматуре покрыть поверхность колонн масляной краской. Последующая проверка показала, что трещины снова раскрывались, и для предотвращения развития коррозии арматуры их повторно заделывали, покрывая поверхность колонн защитными красками.

При вскрытии арматуры ребристого перекрытия того же здания коррозии арматуры и трещин в балках и плитах не обнаружено. Tо же самое можно сказать и о железобетонном чердачном перекрытии жилого дома.

При осмотре железобетонного перекрытия над котельной на арматуре обнаружены темные пятна коррозии. Сотрудниками НИИ по строительству в 1960 г. установлено, что так как уголь в котельной увлажняется коррозия арматуры прогрессирует. Следовательно, запрещение применять добавку хлористых солей в количестве более 2% от веса цемента в бетоны армированных конструкций во всей мировой строительной практике не случайно.

Строительно-монтажный трест № 5 в Ярославле зимой 1956/57 г. уложил 180 м3 бетона с добавкой хлористого натрия в армированные конструкции при сооружении склада KMTC и центральной котельной. Были забетонированы ребристые перекрытия первых этажей зданий склада и центральной котельной. Бетон применялся марки 200 на пуццоланов ом портландцементе марки 400 с осадкой конуса смеси 2 см. Расход цемента составлял 340 кг/м3.

После укладки и укрытия слоем опилок толщиной 15 см в течение суток бетон обогревали снизу с помощью печного отопления помещения первого этажа. В помещении под перекрытием поддерживали положительную температуру. Количество соли при температуре наружного воздуха до -15°С составляло 12% веса воды затворения, а с понижением температуры до -20°С увеличивалось до 18%.

Испытания показали, что бетон и железобетонные перекрытия имели необходимую несущую способность. Однако спустя два года в ряде мест арматура стала корродировать, так как в этих местах был недостаточен защитный слой бетона, а смесь была плохо уплотнена.

В бетон железобетонных конструкций (колонн, балок и монолитного перекрытия) первого этажа здания TЭЦ Кондопожского целлюлозно-бумажного комбината в конце 50-х годов в зависимости от температуры наружного воздуха вводилось от 15 до 22% хлористых солей от веса воды затворения, Второй и третий этажи возводились в летний период без применения добавок солей. Конструкции ТЭЦ первого этажа в процессе эксплуатации находились во влажных условиях, что неблагоприятно сказалось на их состоянии. Спустя всего лишь три года после окончания строительства вдоль колонн в местах расположения продольной несущей арматуры были обнаружены прогрессирующие трещины. Вскоре они достигли угрожающих размеров. Из-за коррозии стальной арматуры стали разрушаться не только наружные защитные слои бетона, но и внутренняя часть колонн и балок перекрытия.

Учитывая ответственную роль этих конструкций и невозможность замены разрушающихся частей, проектировщики вначале решили взять деформирующиеся колонны в бандажи из уголков, скрепленных с каждой стороны стальными планками (рис. 69).

Позднее было решено каждую колонну заключить в мощную железобетонную обойму с тем, чтобы она смогла воспринять на себя полностью все нагрузки даже после полного разрушения дефектной части колонн. Балки перекрытия также были усилены. Все это потребовало больших затрат средств и времени.

С точки зрения учета негативного опыта применения хлористых солей в большом количестве в железобетонных конструкциях вообще и, в особенности, при эксплуатации их в условиях значительной влажности данный случай весьма поучителен. В таких случаях коррозия арматуры развивается очень интенсивно.

Теперь хорошо известно, что в условиях большой и особенно переменной влажности, так же как и в агрессивной грунтовой или воздушной среде, процесс коррозии арматуры при недостаточной плотности бетона и толщине защитного слоя протекает весьма быстро. Коррозия арматуры сопровождается увеличением объема окислов железа. Это в свою очередь вызывает большие напряжения в бетоне и появление в нем трещин. Последнее ускоряет коррозию, так как открывается более свободный доступ кислорода и влаги воздуха к арматуре.

Происходит своеобразная "цепная реакция" - количество продуктов реакции быстро возрастает, трещины раскрываются все больше и больше. В результате железобетонные конструкции, которые могли бы выполнять свое назначение в течение десятков и сотен лет, быстро разрушаются.

В конце декабря 1952 г. на Павельцовской нефтебазе (под Москвой) был забетонирован опытный резервуар с введением в бетон добавок хлористых солей в количестве 22,5% от веса воды (18% хлористого кальция и 4,5% хлористого натрия). Бетон укладывали при температуре около -20°С, которая к моменту завершения работ упала до -30°С.

Резервуар возведен из монолитного железобетона с последующим применением преднапряженного слоя из проволоки, натянутой по периметру резервуара и защищенной торкретбетоном. Днище и кровля резервуара были выполнены, так же как и его стенки, из монолитного железобетона с добавкой хлористых солей. Резервуар этот в летний период испытывали, заполняя его водой, а затем и бензином.

Спустя шесть лет комиссия обследовала качество бетона и состояние арматуры резервуара. При этом оказалась полностью корродированной струнная напряженная арматура, навитая по периметру резервуара. Арматура вместе с мелкозернистым торкретбетоном легко отделялась от стен монолитного резервуара. Бетон основных элементов монолитного резервуара имел высокую прочность и плотность, при больших усилиях (с помощью отбойных молотков) дробился. При обнажении арматуры, как стержневой, так и проволочной, коррозии не обнаружено. По внешнему виду никаких трещин ни снаружи, ни внутри резервуара также не обнаружено. Комиссия пришла к выводу, что при наличии плотного бетона, достаточного защитного слоя его и при отсутствии доступа кислорода к стальной арматуре железобетонные конструкции с добавкой большого количества хлористых солей длительное время могут сохраняться в удовлетворительном состоянии.

Таким образом, опыт показал, что при сочетании ряда благоприятных факторов железобетонные конструкции под воздействием коррозионных процессов могут длительное время не разрушаться благодаря содержащимся в них хлористым солям. В данном случае стенки резервуара снаружи были защищены слоем торкрета, а внутри жидкостью, имели сверху железобетонную кровлю.

При устройстве оснований и проходке шахтных стволов в вечномерзлых грунтах в Воркуте около 10 лет назад в бетон в качестве противоморозной добавки и ускорителя твердения вводился хлористый кальций в количестве 5-7, а в ряде случаев и 10% веса цемента

Шахтные стволы представляют собой цилиндры, толщина стенок которых составляет 30-40 см. Хотя сами бетонные цилиндры и неармированы, но в них закладывается большое количество металлических деталей, к которым крепятся направляющие стволов, трубы, лестничные марши и др.

За истекший период эксплуатации шахт никаких замечаний по качеству бетона не возникало. Бетон имеет высокую прочность. Благодаря постоянному температурно-влажностному режиму и наличию отрицательных температур коррозионные процессы существенно не развиваются.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: