Известно, что стальная арматура в плотном железобетоне не корродирует в течение длительного времени. Отсутствие коррозии стали в цементных бетонах объясняется ее пассивностью в щелочной среде таких бетонов. Основные условия пассивности стали в цементных бетонах— ее постоянный контакт с норовой жидкостью, имеющей рП 12, при этом наблюдается полное торможение анодного процесса. Коррозия арматуры в цементных бетонах обычно начинается в карбонизированном бетоне, когда создаются условия для более или менее свободного протекания анодного процесса растворения металла.

В полимербетонах механизм защитного действия и возможные процессы коррозии арматуры будут существенно отличаться от аналогичных процессов в цементных бетонах.

В технической литературе сравнительно мало данных о коррозионной стойкости арматуры в нолимербетонах, к тому же некоторые из этих данных противоречивы. Поэтому необходимо привести хотя бы краткие результаты исследований, выполненных в этой области.

По методике, разработанной в лаборатории полимер-бетонов НИИЖБа, прямые испытания на коррозионную стойкость арматуры проводили на шлифованных до 7 класса чистоты, обезжиренных стальных стержнях из стали класса Ст 5, которые укладывались по три стержня в полимербетонные образцы с толщиной защитного слоя у арматуры 7, 15, 20, 25, 30 и 35 мм. Диаметр стержней составлял 6 и 8 при длине 100 мм. Защитный слой толщиной 7 мм был принят для получения количественной оценки за сравнительно короткие сроки.

Полностью отверждепные полимербетонные образны устанавливали на коррозионные испытания в наиболее характерных средах: воздушно-сухой, атмосферной, воде, растворах кислот IbSO,, ц ПС1 и производства электролиза меди. В ряде жидких сред испытания проводили при повышенных температурах. По истечении намеченных сроков полимербетонные образцы тщательно осматривали, разбивали и извлекали из них арматурные стержни.

Состояние стальной арматуры оценивали по следующим показа/елям: площади распространения коррозии— визуально, % к площади образца; потери массы от коррозии — взвешиванием стержней па аналитических весах с точностью до 0,001 г; глубине проникания коррозии мкм, определяемой на измерительном микроскопе МИС-11, при значительной глубине язв, индикатором с иглой; скорости коррозии, г/м2, определяемой по формуле

Перечисленные показатели одновременно определялись не менее чем на 3 параллельных образцах арматуры.

В отличие от стальной коррозионная стойкость стек-лопластиковой арматуры (СПА) характеризовалась коэффициентом стойкости /(ст, который показывает изменение прочности при изгибе стек.топластиковых арматурных стержней диаметром 6 и длиной 100 мм Re после испытания в полимерных образцах по сравнению с прочностью контрольных образцов.

При определении концентрации водородных ионов рН в водных вытяжках растворной части различных поли-мербетонов установлено, что полимербетоны на по­лиэфирных и эпоксидных смолах имеют значения рН, соответствующие нейтральным растворам. Значение рН растворной части полимербетонов на фура-новых смолах имеет кислый характер. При этом с увеличением количества вводимого отвердителя БСК рН уменьшается.

Прямые испытания в агрессивных средах показал г., чтовполимербетонах на полиэфирных и эпоксидных смолах при толщине защитного слоя более20ммкоррозия арматуры практически отсутствует во всех исследован них средах, кроме горячей кислоты. В растворах горячей кислоты, обладающих высокой проникающей способ ностью и агрессивностью по отношению к стали, наблюдается коррозия, которая примерно соответствует коррозии арматуры в иолимербетонах ФАМ, испытанных и растворах кислот при обычной температуре (табл. бб).

В иолимербетонах ФАМ, испытанных в воздушно-сухих условиях, коррозии арматуры не наблюдалось. В жидких средах обнаружено поражение стальной арматуры независимо от вида среды. Однако величина коррозионного поражения колеблется в очень широких пределах и зависит от следующих причин: состава иолимербе-тона, толщины защитного слоя и температуры агрессивной среды.

Испытания показали, что с увеличением толщины защитного слоя происходит существенное замедление коррозионных процессов стальной арматуры, а с повышением температуры агрессивной среды коррозионные


процессы протекают более интенсивно (табл. 67), так как при этом повышается скорость диффузии жидких сред через защитный слой полимербетона.

В полнмербетонах с кислыми отвердителями существенное влияние на коррозию арматуры в жидких агрессивных средах оказывает вид наполнителей и заполнителей. Наиболее высокими защитными свойствами по отношению к арматуре обладают иолимербетоны на гранитном и андезитовом наполнителях и заполнителях. Введение в состав иолимербетонов пористых заполнителей приводит к некоторому увеличению коррозии арматуры.

Исходя из опасения, что У иолимербетонов на пористых заполнителях коррозия арматуры будет проходить значительно интенсивнее, чем У тяжелых иолимербетонов, длительность испытаний арматуры в образцах иолимербетонов на пористых заполнителях была увеличена до 36 мес. Испытания показали (табл. 68), что при одинаковых условиях агрессивного воздействия скорость коррозии стальной арматуры у термообработаиных образцов в среднем на 18—30% меньше соответственно для толщин защитного слоя 25 и 15 мм, чем у полимербето-пов, отверждаемых в нормальных условиях.

Скорость коррозии v полимербе гонов ФЛМ па агло-поритовом щебне и кварцевом песке в 1,5 раза ниже, чем у полимербетопов ФЛМ на аглоноритовом щебне и пористом песке.

При испытании армированных образцов третьего состава (табл. 66) в 30%-ном растворе серной кислоты в течение 3 лет у арматурных стержней с толщиной защитного слоя 25 и 35 мм обнаружены слабые следы коррозии металла (~0,5 г/м2).

Такая незначительная величина коррозионного разрушения после 3 лет испытаний в весьма жестких условиях убедительно показывает, что полимербетоиы ФЛМ на пористых заполнителях при правильно подобранном составе также обеспечивают вполне падежную защиту арматуры.

Наибольшему разрушению подвергается стальная арматура в иолимербетонах при наличии в их составе графита, хотя стойкость самих полимербетопов с графитом весьма высока. Это объясняется тем. что графит в сочетании с арматурной сталью образует электрохимическую пару, в которой графит является катодом, а сталь -активным анодом. Коррозия протекает в основном за счет образования локальных микроэлементов на поверхности арматуры, приводя к интенсивной язвенной коррозии и,

В конечном итоге, к полному разрушению арматурной стали.

Результаты испытаний свидетельствуют, что в воз-душно-сухих и атмосферных условиях среда полимербе-топов, в том числе при использовании кислых (утвердителен, не влияет па прочность стеклопластиковой арматуры. Через 18 мес испытаний Лгт практически не снизился.

При испытании полимербетониых образцов со стальной и стеклопластиковой арматурой в жидких агрессивных средах было установлено, что полимербетопные образны, армированные стальной арматурой, имеют большие повреждения. Это объясняется нарушением сплошности полимербетопа продуктами коррозии стали, которые образуются на поверхности арматуры с увеличением ее объема и создают значительные расклинивающие усилия. После испытания полимерных образцов в жидких средах снижение прочности стеклопластиковой арматуры менее значительно, чем под действием щелочной среды в цементных бетонах.

При испытании полимербетониых образцов, армированных стеклопластиковой арматурой, в среде электролизных ванн было установлено, что стойкость такой арматуры, обладающей диэлектрическими свойствами, значительно выше, чем стальной.

Таким образом, существующие в настоящее время полимербетопы но виду отвердителей можно разбить на три основные группы (см. табл. 4, глава 1): отверждаемые различными кислотами; отверждаемые перекисями; отверждаемые аминами и щелочами.

У третьего вида полимербетопов стальная арматура находится в наиболее благоприятных условиях, так как Щелочная среда отверднтеля должна способствовать пассивации стали, а высокая плотность полимербетопа достаточно надежно защищает ее от контакта с агрессивными средами. В наименее благоприятных условиях будет находиться арматура в полимербетонах, отвержда-емых различными кислотами. Вторая группа полимербетопов занимают по этим признакам промежуточное положение (табл. 69).

Принятая нами классификация полимербетопов по виду отверднтеля и стойкости арматуры в зависимости от вида отверднтеля и вида наполнителя и заполнителя позволяет прогнозировать поведение арматуры и в зависимости от условий эксплуатации более правильно выбирать вид полимербетоиа в каждом конкретном случае. Прямыми коррозионными испытаниями было установлено, что коррозия стальной арматуры начинается через некоторое время (время запаздывания) после контакта армополимербетона с агрессивной жидкостью. При этом скорость коррозии можно условно разделить на три области. В первой области наблюдается увеличение скорости коррозии в связи с диффузионным накоплением агрессивной жидкости и увеличением ее концентрации у
поверхности металла.

Для второй области характерно снижение во времени скорости коррозии, что связано с возрастанием электрохимического торможения коррозионного процесса за счет образования плотного слоя продуктов коррозии на арматуре и экранирования ими поверхности металла.

Третья область, характерная в основном для полимербетонов низкой стойкости и для малых толщин защитного слоя, — область вновь возрастающей скорости коррозии за счет язвенного поражения арматуры.

Для полимербетонов с графитовым наполнителем характерно отсутствие второй области. У полимербетонов На гранитном заполнителе и андезитовом наполнителе отсутствует третья область. Для таких полимербетонов при толщине защитного слоя 30 мм и постоянном действии 10%-иой серной кислоты при 20JC скорость коррозии во второй области составляет примерно 0,003—0,004 мм/ /год. При такой скорости коррозии арматура может вполне надежно эксплуатироваться не менее 25 лет.