Создано: 15 сентября 2015г.

Ремонт бетона

Сегодня, как и в прошлом в нашем понимании бетон ассоциируется с так называемым "искусственным камнем", эталоном прочности и надежности. Кажется, что ремонтировать его если и придется, то очень нескоро. Но, на самом деле даже самый прочный монолитный фундамент может дать трещину или потечь уже после первой зимы, если при его устройстве были допущены ошибки, а «массивные» промышленные сооружения подвергаются плановому ремонту практически ежегодно. Бетон и железобетон (под влиянием в той или иной степени агрессии внешней среды и / или химических, физико-химических реакций между собственными компонентами) подвергается коррозии, физико-механическим и повреждениям. Давайте попробуем выяснить причины возникновения разрушения бетона в сооружениях различного типа и предназначения и предложить способы снизить возможность их скорого возникновения / ликвидировать последствия.

1. Бетон, используемый для монолитных, ленточных фундаментов, а также для ФБС, из которых состоят блочные фундаменты - материал пористый, а следовательно, -проницаемый для влаги (поступающей снизу и сбоку с водоносных горизонтов в почве, с осадками). Попадая внутрь бетонной конструкции влага замерзает в отрицательную температуру и оттаивает в оттепель. В этом случае, как известно, все происходит в соответствии с законами физики (вода расширяется в объеме в твердом состоянии и уменьшается в жидком), а емкостью для влаги выступает бетон. После попадания-расширения-сужения воды внутри монолитной бетонной конструкции остаются «дырки», а иными словами количество пор в материале растет, а с ними уходит прочность бетонного основания. С блочными подземными конструкциями ситуация обстоит еще хуже: они более чувствительны к динамическим нагрузкам (в виду наличия швов) и могут, что называется «по ним трещать», а также спровоцировать трещины в коробке сооружения, которая на нем стоит.
2. Коррозия I вида - это растворение и вымывание водой гидроксида кальция (компонента цементного камня). Процесс происходит под действием воды с малой временной жесткостью, в особенности если она фильтруется сквозь бетон. Вывод 20% гидроксида кальция вызывает полное разрушение бетона. Повреждения, вызванные такой коррозией наблюдаются в гидротехнических сооружениях при большом напоре, если бетон не имеет высокой марки по водонепроницаемости. При контакте бетона с водой без фильтрации внутрь скорость коррозии незначительна. Но ее может увеличить наличие в воде солей, которые непосредственно не реагируют с цементным камнем, но выступают катализатором для растворения гидроксида кальция.
3. Коррозия II вида развивается под действием вод, содержащих химические вещества, которые вступают в обменные реакции с соединениями цементного камня и в результате образуют хорошо растворимые соединения, вымываемые из бетона и / или нерастворимые, но не обладающие вяжущими свойствами; проницаемость бетона повышается, а пористость снижается. Механизм такой коррозии запускается под действием кислот и растворов магнезиальных солей и проявляется в рыхлости бетонных слоев, в которые проникают соли и кислоты.
4. Сульфатная коррозия (III вид) бетона возникает под воздействием на бетон (грунтовых) вод, которые содержат сульфаты. Разрушающее действие такого типа коррозии происходит из-за добавления к объему цементного камня в теле бетона новых химических новообразований – гипса и гидросульфоалюмината кальция. Это вызывает разрушения в виде разбухания, искривления и в конечном итоге растрескивания элементов бетонной конструкции.
5. Из-за присутствия в воздухе и грунтовых водах СО2 (двуокиси углерода) наружная поверхность бетонного основания подвергается карбонизации, что в общем то положительно влияет на прочностные показатели бетона, поскольку данный процесс приводит к его уплотнению и помогает противостоять выщелачиванию свободной извести. Однако щелочные показатели карбонизованного бетона значительно уступают таковым у свежего. Как правило, значение рН воды в порах бетона колеблется в пределах 10,5-11,5. Если вследствие карбонизации показатель щелочности упадет до 9-8, то наступает коррозия арматуры. Следовательно, чем глубже внутрь бетонного основания «пробирается» карбонизация, тем больше вероятность коррозии арматурной обвязки фундамента. Разрушение арматуры снижает сопротивляемость фундамента динамическим нагрузкам, что в свою очередь провоцирует его постепенное разрушение (дом, конечно, не рухнет сразу, но пригодность атмосферы подвалов и первых этажей для жизнедеятельности будет под вопросом). Хотя этот процесс довольно медленный для прочного бетона, в большинстве современных сооружений он проходит довольно быстро в виду низких качественных характеристик бетонных растворов, применяющихся для заливки фундаментов (их повышенной пористости). Глубина карбонизации пористого водопроницаемого бетона может достигнуть 25 мм за 10 лет, а иногда и раньше.
6. Внутренняя коррозия бетона происходит при взаимодействии его компонентов, напр. щелочей цемента с заполнителями (кремнезёмсодержащими, доломитом). Проявляется увеличением объема твердых и гелеобразных фаз в бетонном основании.
7. Прочность бетона снижается при поглощении и вступлении в химические реакции с такими субстанциями как ПАВ, жиры, органика (сахара, фенолов, кислот, нефтепродуктов, растворителей и пр.).
8. Биологическая коррозия бетона происходит при реакции цементного камня с кислыми продуктами метаболизма (серная, азотная кислоты, углекислота) живых организмов. Действие ее заключается в поражении больших поверхностей грибками и бактериями.
9. Коррозия железобетонных конструкций развивается под действием блуждающих токов (возникающих в земле, являющейся токопроводящей средой для электрифицированных конструкций, каковыми, например, являются трамвайные и железнодорожные пути), провоцируя растворение металла в анодной зоне при стекании тока с арматуры. Бетон, контактирующий с поврежденной арматурой разрушается в ее анодной и катодной зонах из-за выделения газов (кислорода, водорода) и переноса ионов гидроксильного радикала (Са +, Na+, K+).
10. Газовая коррозия. Газы первой группы (углекислый газ, фтористый водород и др.), вступая в реакцию с гидроксидом кальция образуют малорастворимые соли с малым изменением объема твердых фаз. Эти газы практически не влияют на прочностные характеристики бетонного основания, но делают нейтральной его щелочную среду, вызывая тем самым упомянутую в 5-м пункте коррозию арматуры. Газы второй группы (серный и сернистый ангидрид, сероводород и др.) образуют в процессе реакции с составляющими бетона слаборастворимые соли, которые увеличиваясь в объеме и под действием повышенной влажности среды разрушают бетон. Газы третьей группы (оксиды азота) в одном случае образуют хорошо растворимые соли, которые не изменяют пассивирующие свойства бетона (по отношению к армирующим стержням) до тех пор пока его реакция не станет нейтральной; в другом – они (хлор, хлористый водород и др.) ведут себя агрессивно напрямую разрушая арматурную обвязку. Газы последней подгруппы оказывают сильное разрушающее действие на бетон (особенно при регулярном увлажнении).

Самой эффективной мерой для защиты бетонного основания во время нового строительства является устройство дренажа и гидроизоляционного барьера (горизонтальной и вертикальной гидроизоляции изнутри и снаружи), применение бетонов со специальными добавками. Например, применение пуццолановых добавок (смеси вулканического пепла, пемзы, туфа, которая связывает химически гидроксид кальция, понижая т.о. проницаемость бетона) хорошо зарекомендовало себя в борьбе с коррозией I вида.

Сейчас существует множество типов гидроизоляционных покрытий, и правильно подобранная их комбинация (в соответствии с «функционалом» и особенностями расположения сооружения) обеспечит бетону сохранность от коррозии II и III видов на десятки лет (препятствуя явлениям описанным в пунктах №1, 2, 4, 7, 8).

Требования к бетону очистных сооружений (сюда относятся канализационные коллекторы, водоочистные сооружения, отстойники) в разы выше по марке водопроницаемости и прочности (применения бетонов малой проницаемости, ингибиторов коррозии, эластичных составов, ограничивающих раскрытие трещин и т.п.) поскольку они находятся в постоянном и непосредственном контакте с агрессивной (жидкой или газовой) средой. Помимо обычного портландцемента для приготовления относительно химически стойких типов бетонного раствора используются сульфатостойкие и глиноземистые портландцементы. Несмотря на меры, принятые при строительстве подобных сооружений, очень тяжело заранее точно рассчитать степень концентрации химических веществ и уровень интенсивности их разрушительного воздействия на основание. Будучи не защищенными дополнительно от химической и газовой коррозии покрытием из химически стойких пластиковых штучных материалов (а также, если при устройстве химической защиты были допущены ошибки), такие бетонные основания аварийно ремонтируются практически каждый год.

Что же делать в том случае, если гидроизоляционный слой не был выполнен (или был выполнен с ошибками) во время строительства (либо или «прохудился» со временем)? Условия проведения ремонта бетона наружных и внутренних оснований не имеют существенных различий. Как правило, на стенах цоколя (не защищенных вертикальной гидроизоляцией с наружной и / или внутренней стороны) образуются трещины (изнутри и снаружи), сколы и «прочие неприятности» с торчащей ржавой арматурой и грибком (проблемы связанные с наличием воды в подвале опустим, о них уже шла речь в других статьях)

Ни в коем случае нельзя их заделывать чем-либо «наобум». Сначала нужно подготовить основание под гидроизоляцию (если таковая все-таки планируется), а трещины и арматуру под ремонт и выравнивание. Трещину (выбоину, скол) нужно максимально раскрыть (и почистить) вплоть до «здорового» бетона, арматуру очистить от остатков бетона и грибка. Почистить и обезжирить (учитывая пункт №7).

Подготовленные армирующие стержни обрабатываются антикоррозионным (пассивирующим) составом (снижаем разрушающее действие нейтральной среды по отношению к арматуре, описанное в пунктах №5 и 10). После того, как он полимеризовался (это не занимает много времени), необходимо заполнить полости (где раньше были трещины) безусадочным ремонтным раствором (с тиксотропными свойствами). Тиксотропным составом можно проводить ремонт бетона вертикальных поверхностей и потолков (он не стекает). Желательно, чтобы материал содержал ингибиторы коррозии (химические соединения, которые, находясь в коррозионной среде в достаточной концентрации, замедляют коррозию в соответствии с пунктами №5, 9, 10), – это позволит дополнительно защитить арматуру. Отсутствие усадки не позволяет трещинам появляться вновь. По периметру примыканий стена-пол, стена-стена, стена-потолок делаются п-образные штробы, которые также необходимо заполнить безусадочным раствором (уменьшит влияние пункта №6), с выполнением так называемых галтелей (или выкружек) в этих местах. Это позволит максимально укрепить стены и защитить целостность будущего гидроизоляционного слоя. Часто используются составы быстрого времени схватывания, что позволяет у в день ремонта провести гидроизоляционные работы. Однако не везде уместно применение ускоренного ремонта, поскольку бетон, полученный «быстрым способом» по прочностным характеристикам уступает «отстоявшему» нормальный срок полимеризации.

Отремонтированное бетонное основание необходимо закрыть гидроизоляционным слоем, желательно с обоих сторон бетонной конструкции.