Как продлить срок службы мостового сооружения?

В странах Европы и Америки еще с середины прошлого века в связи с увеличивающимися расходами на ремонт сооружений и конструкций уделяется повышенное внимание вопросам коррозии стальной арматуры в железобетоне и ликвидации ее последствий. В результате к середине 1990-х гг. сформировались комплексные системы, объединяющие методы диагностики коррозии стали в железобетоне, прогнозирования сроков службы на их основе и строительную химию, для превентивной защиты и остановки уже начавшихся процессов в железобетонных конструкциях. Сегодня, спустя 30 лет, к таким материалам относятся добавки и ремонтные смеси для бетона, защитные покрытия для арматуры, пропиточные составы и защитные покрытия, содержащие химические соединения, предотвращающие и останавливающие коррозионные процессы. Эти методы и системы нашли применение на стратегически важных объектах, таких как мосты, портовые сооружения, предприятия химической отрасли и др.

Прежде чем коррозия стальной арматуры приведет к видимым повреждениям на поверхности железобетона, ее развитие происходит незаметно для глаз, внутри конструкции, процесс может продолжаться месяцами и даже годами. Все более суровые климатические и техногенные влияния создают новые вызовы для конструкций, которые изначально были рассчитаны на более длительный срок службы. Сооружения, которые эксплуатируются в агрессивных условиях, должны быть обследованы даже при отсутствии видимых признаков коррозии во избежание дорогостоящего ремонта. Скорость коррозии стали в железобетоне можно быстро измерить методами неразрушающего контроля с использованием портативного оборудования.

Каковы же основные причины коррозии стальной арматуры в бетоне и решения для их устранения? 

Под воздействием углекислого газа в воздухе, морской воды или противогололедных реагентов срок службы железобетонных конструкций резко снижается, аварийное состояние может наступить намного раньше заложенного срока службы. Наибольший ущерб мостовым конструкциям наносят два вида коррозии: карбонизация и хлоридная агрессия. Карбонизация — это процесс, при котором естественное значение рН бетона понижается, при этом бетон утрачивает пассивирующее действие на стальную арматуру, что приводит к возникновению коррозии.

Хлориды — наиболее активные по отношению к стальной арматуре и быстро проникающие в структуру бетона ионы. Как только они достигают поверхности стальной арматуры в теле бетона, пассивирующая защитная пленка на ней нарушается, вследствие чего происходит очень быстрое и очаговое развитие коррозии. Продукты коррозии как при карбонизации, так и при хлоридном поражении превышают первоначальный объем, в результате создается напряжение в приарматурной зоне бетона, превышающее его когезионную прочность. Таким образом, коррозия стали внутри бетона приводит к его разрушению. Предотвратить данный процесс могут ингибиторы коррозии, которые, попадая в структуру бетона в виде добавки либо в составе ремонтной смеси или специальной пропитки, останавливают его.

Master Builders Solutions, анализируя опыт эксплуатации железобетонных конструкций во всем мире, предлагает к применению на объектах, подверженных воздействию хлоридов или комплекса различных сильноагрессивных сред, систему материалов, содержащих ингибиторы коррозии — серию CI (Corrosion Inhibitors). Материалы серии CI позволяют значительно продлить срок службы эксплуатируемых конструкций через увеличение межремонтных сроков эксплуатации и, как следствие, снизить затраты на обслуживание конструкций.

Применение специальных материалов с ингибиторами коррозии позволяет продлить период безопасной эксплуатации сооружения в два раза! Это приводит к значительному снижению эксплуатационных расходов за счет сокращения количества ремонтов и их стоимости.

Разработана специальная система материалов, содержащих ингибиторы коррозии, для защиты арматурной стали и продления долговечности железобетона как при новом строительстве, так при реконструкции:

• добавка для бетона MasterLife CI 222​ с ингибитором коррозии в качестве первичной защиты на весь срок службы конструкции;
• пропитка бетона MasterProtect 8500 CI​ с функцией гидрофобизации при содействии ингибитора коррозии последнего поколения для защиты стальной арматуры в железобетоне;
• ремонтная смесь Master​Emaco S 488 CI с ингибитором коррозии для конструкционного ремонта насыщенных хлоридами конструкций.

Принципы материалов системы CI:

• В значительной степени повысить долговечность строящегося или ремонтируемого сооружения.
• Сократить количество ремонтов.
• Отсрочить первый ремонт.
• Увеличить интервал межремонтных сроков.

Защита искусственных сооружений на весь срок эксплуатации

Добавка — ингибитор коррозии MasterLife CI 222 — является самым простым, но при этом эффективным и экономически выгодным способом защиты конструкций от коррозии. Она характеризуется простотой ввода (стандартная дозировка — 5 кг на 1 м3 бетонной смеси), отсутствием дополнительных затрат и способностью задерживать начало коррозии вместе со снижением скорости ее распространения. MasterLife CI 222 наиболее эффективен против коррозии, вызванной хлоридами и карбонизацией.

Жидкая добавка — ингибитор коррозии MasterLife CI 222 — относится к группе первичной защиты бетона и регламентирована ГОСТ 31384 и СП 28.13330 «Защита строительных конструкций от коррозии. Механизм действия ингибитора в составе MasterLife CI 222 основан на поверхностно-активных хелатных соединениях (от лат. chela — клешня), которые адсорбируются в результате химической реакции на поверхности стали с образованием нерастворимой химически связанной защитной хелатной пленки. Гидрофобизирующие компоненты объединяются с неполярными хвостами ингибитора, образуя сетку молекул, которая делает поверхность стали гидрофобной.

Необходимо отметить, что данная технология защиты не влияет на сцепление бетона с арматурой. Дополнительно гидрофобизирующие компоненты в составе MasterLife CI 222 образуют труднорастворимые соли кальция, которые обеспечивают гидрофобное покрытие в порах бетона, замедляя проникновение хлоридов и влаги в бетон. Двойная функциональность обеспечивает отличную защиту от коррозии как для бетона без трещин, так и для бетона с трещинами, или при риске возникновения трещин в будущем.

Применение ингибитора коррозии минимизирует затраты на последующие ремонты сооружений, техническое обслуживание и стоимость простоев при эксплуатации. Ингибитор рекомендован для применения на транспортных и мостовых сооружениях, подверженных воздействию противогололедных солей, и является проверенной технологией с 1991 года.

Вторичная защита для нового строительства и ремонта

Для вторичной защиты мостовых объектов нового строительства, а также при ремонте железобетона применяют пропитку MasterProtect 8500 CI, которая способна предотвратить коррозию даже в самом начале ее возникновения. 

MasterProtect 8500 CI — это силановый гидрофобизатор с адсорбционным ингибитором коррозии для железобетона, обеспечивающий двухфакторную защиту — от карбонизации и воздействия хлоридов. К его преимуществам можно отнести не только предотвращение коррозии в самом начале, но и значительное ее снижение в активной фазе, укрепление пассивного слоя стальной арматуры, увеличение удельного электрического сопротивления бетона, минимизацию затрат на техническое обслуживание и стоимость простоев при эксплуатации, а также, что немаловажно, сохранение внешнего вида конструкций после обработки и, в случае необходимости, возможности последующей окраски.

Конструкционный ремонт с защитой от коррозии

Для определения стратегии ремонта мостовых конструкций необходимо вовремя проводить диагностику строительных конструкций на предмет неявных процессов, происходящих в теле железобетона. 

Например, определение коррозии арматуры методом потенциалов полуэлементов по ASTM C876 или ОДМ 218.3.1-2010. Железобетонные конструкции, мосты и путепроводы, эксплуатирующиеся в агрессивной среде, в том числе подвергающиеся воздействию хлоридов, требуют особенного подхода при их ремонте и восстановлении. 

Именно поэтому Master Builders Solutions для их ремонта предлагает комплекс защитных материалов MasterEmaco S 488 CI + MasterProtect 8500 CI. MasterEmaco S 488 CI — быстротвердеющая сухая смесь тиксотропного типа с компенсированной усадкой класса R4, предназначенная для конструкционного ремонта и защиты железобетона от агресс​ивных воздействий, а также содержащая в своем составе компонент, защищающий арматурную сталь от коррозионных процессов.

Рекомендованная толщина нанесения 20-50 мм. Данный состав смеси показал высокую способность к защите железобетонных конструкций даже в случае появления трещин за счет высокой плотности ремонтного состава (защита от воздействия СО2 , Н2 О), высокой щелочности ремонтного состава (защита от воздействия СО2 , Н2 О), содержания ингибитора коррозии (защита от воздействия Cl). Таким образом, увеличиваются межремонтные сроки объектов, причем долговечность отремонтированной конструкции составом MasterEmaco S 488 CI выше в сравнении с классическими составами.​