Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону
Описано метод та засоби лабораторних досліджень цілісності залізобетонних зразків, порушеної пришвидшеною корозією арматури. Зразок із центральним стальним стрижнем, до якого прикладений анодний потенціал, витримано у корозивному середовищі. Поляризацією металу пришвидшено його корозію, продукти як...
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2013
|
| Назва видання: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/136067 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону / М.І. Греділь // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2013. — Т. 49, № 3. — С. 102-104. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-136067 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1360672018-06-16T03:12:25Z Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону Греділь, М.І. Описано метод та засоби лабораторних досліджень цілісності залізобетонних зразків, порушеної пришвидшеною корозією арматури. Зразок із центральним стальним стрижнем, до якого прикладений анодний потенціал, витримано у корозивному середовищі. Поляризацією металу пришвидшено його корозію, продукти якої розпирають бетон зсередини, внаслідок чого зразок через певний час розтріскується. Методика передбачає реєстрацію під час експерименту струму корозії, за яким можна відстежувати її інтенсивність. Описаны метод и средства лабораторных исследований целостности железобетонных образцов, нарушенной ускоренной коррозией арматуры. Образец со стальной арматурой в центре, к которому приложен анодный потенциал, видерживали в коррозионной среде. Вследствие поляризации ускоряется коррозия металла, продукти которой распирают бетон изнутри, из-за чего образец через некоторое время растрескивается. Методика предусматривает регистрацию во время эксперимента коррозионного тока, по которому можно оценить интенсивность коррозии. The laboratory method and facilities for investigations of reinforced concrete specimens integrity disturbed by accelerated reinforcement corrosion are described. A cylindrical concrete specimen with rebar oriented endwise is kept in corrosion environment under anodic potential. Rebar corrosion rate increases due to polarization, and its products wedge the concrete specimen from the inside, as a result the specimen cracks. The method provides registration of corrosion current during the experiment, which allows the estimation of corrosion process intensity. 2013 Article Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону / М.І. Греділь // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2013. — Т. 49, № 3. — С. 102-104. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. 0430-6252 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/136067 620.193:691.328 uk Фізико-хімічна механіка матеріалів Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Описано метод та засоби лабораторних досліджень цілісності залізобетонних зразків, порушеної пришвидшеною корозією арматури. Зразок із центральним стальним
стрижнем, до якого прикладений анодний потенціал, витримано у корозивному середовищі. Поляризацією металу пришвидшено його корозію, продукти якої розпирають бетон зсередини, внаслідок чого зразок через певний час розтріскується. Методика передбачає реєстрацію під час експерименту струму корозії, за яким можна
відстежувати її інтенсивність. |
| format |
Article |
| author |
Греділь, М.І. |
| spellingShingle |
Греділь, М.І. Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| author_facet |
Греділь, М.І. |
| author_sort |
Греділь, М.І. |
| title |
Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону |
| title_short |
Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону |
| title_full |
Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону |
| title_fullStr |
Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону |
| title_full_unstemmed |
Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону |
| title_sort |
експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| publishDate |
2013 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/136067 |
| citation_txt |
Експрес-методика оцінювання впливу корозії арматури на цілісність залізобетону / М.І. Греділь // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2013. — Т. 49, № 3. — С. 102-104. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
| series |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| work_keys_str_mv |
AT gredílʹmí ekspresmetodikaocínûvannâvplivukorozííarmaturinacílísnístʹzalízobetonu |
| first_indexed |
2025-07-10T00:35:37Z |
| last_indexed |
2025-07-10T00:35:37Z |
| _version_ |
1837218128630644736 |
| fulltext |
102
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2013. – ¹ 3. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 620.193:691.328
ЕКСПРЕС-МЕТОДИКА ОЦІНЮВАННЯ ВПЛИВУ КОРОЗІЇ
АРМАТУРИ НА ЦІЛІСНІСТЬ ЗАЛІЗОБЕТОНУ
М. І. ГРЕДІЛЬ
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів
Описано метод та засоби лабораторних досліджень цілісності залізобетонних зраз-
ків, порушеної пришвидшеною корозією арматури. Зразок із центральним стальним
стрижнем, до якого прикладений анодний потенціал, витримано у корозивному се-
редовищі. Поляризацією металу пришвидшено його корозію, продукти якої розпи-
рають бетон зсередини, внаслідок чого зразок через певний час розтріскується. Ме-
тодика передбачає реєстрацію під час експерименту струму корозії, за яким можна
відстежувати її інтенсивність.
Ключові слова: залізобетон, арматура, корозія, струм корозії, розтріскування,
експрес-методика.
Останнім часом проблема цілісності залізобетонних конструкцій через коро-
зію стальної арматури особливо загострилася [1–3]. Як відомо, тривалість екс-
плуатації відповідальних залізобетонних споруд наближається чи вже сягає в ба-
гатьох випадках сторіччя, тому навіть за незначної корозії їх елементів може
згубно впливати на їх цілісність. Залізобетон широко відомий як міцний та дов-
говічний матеріал, який зазвичай не потребує додаткового захисту від впливу
довкілля. Сталева арматура знаходиться у пасивному стані під шаром бетону,
капілярна рідина якого має лужну реакцію. Однак із часом під дією атмосферної
вологи, кислих газів, солей-активаторів корозії її рН знижується і вона втрачає
захисні властивості, через що послаблюється міцність залізобетону. Зокрема,
знижується тримка здатність металевого стрижня внаслідок зменшення його ро-
бочого перерізу та порушується адгезія з бетоном. Проте такі конструкції проек-
тують із значним запасом міцності, тому ці чинники рідко порушують цілісність
конструкцій. Небезпечніші внутрішні напруження у бетоні, спричинені продук-
тами корозії металу. Відомо, що вони займають більший об’єм порівняно з про-
кородованим металом [4]. Тоді внаслідок ржавіння арматури та наростання кіль-
кості продуктів корозії на межі метал–бетон через появу розтягувальних напру-
жень можливе розтріскування та навіть викришування бетонної матриці.
У лабораторних умовах цей процес можна пришвидшити анодною поляриза-
цією металу залізобетонного зразка, а отже, за порівняно короткий час відстежу-
вати хемомеханічні умови руйнування бетону. Подібні методи [4–6] зорієнтовані
на оцінку агресивності корозивних середовищ та оптимізацію складу бетону,
однак надзвичайно актуально визначити в такий спосіб залишкову довговічність
залізобетонних конструкцій. Нижче розроблена методика визначення довговіч-
ності залізобетонних зразків за пришвидшеної корозії арматури з реєстрацією
параметрів, за якими можна відстежувати кінетику процесу під час експеримен-
ту. Випробовували циліндричні зразки діаметром 100 і висотою 200 mm, по осі
яких розміщали арматурний стальний стрижень так, щоби він у нижній частині
зразка виходив на плоску поверхню, а у верхній – виходив з неї (рис. 1).
Залізобетонний зразок з арматурою 1 (анод) закріплювали у каркасі з нержав-
Контактна особа: М.І. ГРЕДІЛЬ, e-mail: mysya@ipm.lviv.ua
103
ної сталі, що складається з пластин 2 та стрижнів 3, які слугують катодами. Арма-
турний стрижень контактує з корозивним середовищем 4 лише через шар бетону
(бокову поверхню зразка). Щоб запобігти потраплянню розчину безпосередньо до
арматури, використали гумові прокладки 5. Струм подавали на електроди за допо-
могою джерела живлення 6. Позитивний полюс під’єднували до верхньої частини
стрижня, яка виходила зі зразка, а негативний – до металевого каркаса, поміщеного
в середовище. Підтримуючи напругу постійною, реєстрували зміну струму в часі.
Рис. 1. Схема установки для досліджень (а) та частина зразка із тріщиною
(вказано стрілкою) після експерименту (b).
Fig. 1. Testing set-up (а) and the specimen part with a crack (marked by arrow) after experiment (b).
Для апробації методики виготови-
ли зразки, використовуючи бетонний
розчин на портландцементі марки
ПЦ ІІ/А-К-400 з водоцементним спів-
відношенням 0,5 та співвідношенням
цемент/пісок 1/3. Крупний наповнювач
– гравій із максимальним розміром
частинок 20 mm. Застосовували гладку
арматуру класу А240С діаметром
12 mm та робочою площею 7540 mm2.
Суміш в опалубці ущільнювали вібра-
цією впродовж 10 min. Зразок виймали
з форми через 7 days після виготовлен-
ня, а досліджували не раніше ніж через
28 days, витримуючи в у 3%-му розчи-
ні NaCl впродовж 24 h для стабілізації
умов, пов’язаних з проникненням се-
редовища до металу від циліндичної поверхні зразка, і тільки тоді анодно поля-
ризували. Застосували два режими поляризації: напругою 10 і 40 V. За жорсткі-
шого режиму вже через 18 h на поверхні зразка появилася тріщина (рис. 1b), тоді
як за меншої напруги подібну картину спостерігали тільки після 36 days, що по-
в’язано з нижчою інтенсивністю корозії арматури. На це вказує і реєстрація стру-
му пришвидшеної корозії упродовж експерименту (рис. 2). Густина струму на
зразку за більшої напруги суттєво вища. Інтегруванням кривих отримали кіль-
кість електрики q, витраченої на електрохімічну реакцію розчинення заліза, а
звідси за законом Фарадея розрахували його масу m (див. таблицю). Виявили, що
за інтенсивнішої корозії необхідна менша кількість її продуктів, щоб створити
розклинювальний тиск на межі поділу стрижень–бетон, що призводить до заро-
Рис. 2. Залежність густини анодного
струму в часі за напруги 10 (1) і 40 V (2).
Fig. 2. Time dependence of anodic current
density at the voltage of 10 (1) and 40 V (2).
104
дження тріщини в бетоні. Вважають, що не усі продукти корозії створюють такий
тиск на бетон. Деяка їх частина заповнює пустоти і пори навколо арматури, а де-
які мігрують у товщу бетону крізь пори [7]. Про пористий прошарок цементного
тіста на межі контакту арматура–бетон відомо давно [8], його формування зумов-
лено підтіканням води під частинки крупного наповнювача та арматури [9]. Оче-
видно, що за нижчої швидкості корозії її продукти мають достатньо часу, щоб про-
никнути вглиб бетону, тому критичний тиск, необхідний для тріщиноутворення,
досягається за більшої їх кількості. Крім того, не можна не враховувати і вплив
повзучості бетону, яка також часово залежна та сприяє релаксації в ньому напру-
жень [10]. Оскільки за реальних умов експлуатації швидкість корозії арматури не-
висока порівняно з лабораторними випробами, тому експерименти за нижчої різ-
ниці потенціалів, ймовірно, адекватніше відображатимуть процеси в залізобетоні.
За цією методикою, по-перше,
можна визначати корозійну тривкість
самої арматури за певної технології ви-
готовлення залізобетону, а також агре-
сивність робочих середовищ та ефек-
тивність протикорозійного захисту, зо-
крема, інгібування, і, по-друге, оцінювати механічну опірність бетону розтріску-
ванню та прогнозувати час до руйнування за його механічними властивостями.
РЕЗЮМЕ. Описаны метод и средства лабораторных исследований целостности же-
лезобетонных образцов, нарушенной ускоренной коррозией арматуры. Образец со сталь-
ной арматурой в центре, к которому приложен анодный потенциал, видерживали в корро-
зионной среде. Вследствие поляризации ускоряется коррозия металла, продукти которой
распирают бетон изнутри, из-за чего образец через некоторое время растрескивается. Ме-
тодика предусматривает регистрацию во время эксперимента коррозионного тока, по ко-
торому можно оценить интенсивность коррозии.
SUMMARY. The laboratory method and facilities for investigations of reinforced concrete
specimens integrity disturbed by accelerated reinforcement corrosion are described. A cylindri-
cal concrete specimen with rebar oriented endwise is kept in corrosion environment under ano-
dic potential. Rebar corrosion rate increases due to polarization, and its products wedge the con-
crete specimen from the inside, as a result the specimen cracks. The method provides registra-
tion of corrosion current during the experiment, which allows the estimation of corrosion pro-
cess intensity.
1. Ahmad S. Reinforcement corrosion in concrete structures, its monitoring and service life pre-
diction – a review // Cement and concrete structures. – 2003. – 25, № 4–5. – P. 459–471.
2. Magnitude of the rebar corrosion problems // http://corrosion-doctors.org/Concrete /Problem.htm.
3. Song H.-V. and Saraswathy V. Corrosion monitoring of reinforced concrete structures – a
review // Int. J. Electrochem. Sci. – 2007. – № 2. – P. 1–28.
4. Інгібіторний захист сталевої арматури пошкодженого тріщинами залізобетону /
В. І. Похмурський, В. І. Маруха, І.М. Зінь та ін. // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2010.
– 46, № 5. – С. 5–14.
(Pokhmurs’kyi V. I., Marukha V. I., Zin’ I. M. et al. Inhibitor protection of the steel reinfor-
cement of armored concrete damaged by cracks // Mat. Sci. – 2011. – 46, № 5. – P. 573–582.)
5. Yuzer N., Akoz F., and Kabay N. Prediction of time to crack initiation in reinforced concrete
exposed to cloride // Construction and building materials. – 2008. – 22. – P. 1100–1107.
6. Benea L., Wenger F., and Galland J. Corrosion study of concrete reinforcing steel by elect-
rochemical methods // Proc. 14th Int. Corr. Congress, Cape Town, South Africa, 1999. – 6 p.
7. Weyers R. Service life model for concrete structures in chloride laden environments // Mat. J.
– 1998. – 95, № 4. – P. 445–453.
8. Al Khalaf M. N. and Page C. L. Steel/mortar interfaces: microstructural features and mode of
failure // Cement and Concrete Research. – 1979. – 9. – P. 197–207.
9. Park R. and Paulay T. Reinforced concrete structures. – New York: John Willey and Sons,
1975. – 769 p.
10. Smadi M. M., Slate F. O., and Nilson A. H. Shrinkage and creep of high-, medium-, and low-
strength concretes // Mat. J. – 1987. – 84, № 3. – Р. 224–234.
Одержано 08.02.2013
Параметри експерименту
Зразок V, V τ, h q, C m (Fe), g
1 10 864 659 0,19
2 40 18 497 0,14
|