Модель разрушения бетона

В нашей стране в городах хлориды попадают в бетон в основном с солями-антиобледенителями. Их превышение 0,45 % массы цемента является критическим порогом для обычного железобетона. В напряженных железобетонных конструкциях, где электрохимическая коррозия может привести к хрупкому разрушению арматуры, предельная концентрация хлоридов по нормам не должна превышать 0,2 % массы цемента.

По нормативам по степени влияния хлоридов на железобетонные конструкции выделяют в пересчете на СГ (мг/л) три категории воздействия:
1) слабоагрессивную — до 500;
2) среднеагрессивную — до 5000;
3) сильноагрессивную — более 5000.

Рассматриваемые в СНиПе условия для испытания образцов характеризуются двумя состояниями: постоянное погружение в жидкую неорганическую среду и периодическое смачивание. Естественно, что постоянное погружение в воду оказывает меньшее воздействие, чем попеременное увлажнение/высыхание. При параллельном содержании в жидкой среде хлоридов и сульфатов, последние пересчитываются на содержание хлоридов путем умножения на 0,25 и затем суммируются с ними.

К сожалению, нормы не приводят зависимость стойкости бетонов к жидкой агрессивной неорганической среде от их плотности, а дают только косвенную характеристику, которая выражается в том, что стойкость конструкций должна оборудоваться первичной защитой, то есть качественными показателями бетона и величиной защитного слоя.

Предложенная Европейским комитетом по бетону, так же как и отечественными стандартами, пороговая величина составляет 0,4 % СГ по массе цемента (1,4 кг/м3) и является более высокой, чем обычно используемая в США допустимая величина содержания растворимых в кислоте хлоридов, которая составляет от 0,62 до 0,9 кг/м3 бетона.

Стадия I определяется скоростью диффузии хлоридов через защитный пласт бетона. Время ее протекания зависит от качества бетона в защитной оболочке, концентрации хлоридов и условий окружающей среды. Она определяется как срок, в течение которого ионы хлоридов проникают в защитный пласт бетона и вызывают коррозию металла. Время диффузии в этом случае можно определить по второму закону Фигга.

Стадия II определяет время активной коррозии арматурной стали до начала трещинообразования в бетоне. Она зависит от прочности бетона, количества хлоридов, величины защитного пласта бетона, наличия влаги, кислорода и температуры окружающей среды. Многое также определяется качеством контактного слоя «арматура — бетон». Практически стадия II определяется как период времени от начала коррозии до начала растрескивания защитного пласта бетона. На этой стадии расчетное время до начала растрескивания бетона колеблется от 2 до 5 лет, но, безусловно, зависит от параметров арматурного каркаса и глубины его заложения.

Стадия III определяет время разрушения бетонной смеси в защитном слое, а также образования трещин и отслоений, которые происходят обычно под углом 45° к линии арматурного каркаса и горизонтальной поверхности бетона. На этой стадии определяется период, за время которого конструкция достигает такого уровня повреждений, когда проведение капитального ремонта становится необходимым.