Коррозионное поведение ненапрягаемой арматуры.
В настоящее время имеется широкая номенклатура арматурных изделий из углеродистых и низколегированных сталей. К корозионной стойкости арматурной стали нормативных требований нет хотя имеющиеся данные о коррозионном поведении высокопрочных арматурных сталей заставили ограничить их применение. Под коррозионным поведением металла понимают изменение комплекса параметров в процесс его коррозии. Поскольку для армирования железобетонна важно длительное сохранение прочности и пластических свойств, то его коррозионное поведение целесообразно контролировать не столько потерями массы, и глубиной поражения сколько падением разрывного усилоия и пластичности, а так же характером разрушения. На коррозионное поведение стали влияет как внутренние характеристики (химическое состояние микроструктуры стали внутренние напряжения, конструкция арматурного стержня и состояние поверхности). Так и внешние (величина и характер приложенных усилий).
Влияние химического состава стали на их коррозионную стойкость
На коррозию углеродистых сталей в нейтральных средах содержание углерода не оказывает существенного влияния. Коррозионные потери среднеуглеродистых сталей составляют 0,4-0,5 %. Малоуглеродистые стали имеют коррозионные потери от 0,005 до 0,008 %. Кремний которого в бетоне достаточно большое количество (до 0,3 %) заметно понижает стойкость стали в солевых растворах, а при увеличении содержания до 1% ускоряет коррозию. Фосфор несколько уменьшает коррозию стали при повышении его содержания до 0,16 %. Хром повышает стойкость пропорционально его содержанию. В целом низкоуглеродистые стали отличаются более высокой скоростью по отношению к коррозии в сравнении с углеродистыми.
|
|
Влияние напряжений на коррозию стали
Общая коррозия напряженного металла может идти быстрее чем ненапряженного это связано с тем что напряженная арматура электрохимически является более активной чем не напряженная, и следовательно может более интенсивно корродировать. При напряжениях к пределу текучести возрастает скорость коррозии всех строительных сталей. Высокопрочные стали для преднапряженных конструкций склонны к хрупкому коррозионному разрушению вследствие особенностей внутренней структуры и пониженной пластичности. Влияние пор поражений поверхности металла на механические свойства аналогично действию концентраторов напряжений которые локализуют пластические деформации в небольшом объеме металла.
У пластичных сталей около этих очагов поражений происходит перераспределение напряжений поэтому их чувствительность к коррозионному поражению значительно меньше, чем высокопрочных сталей малой пластичностью длительно сохраняющих концентрацию напряжений в пораженных местах, а также имеющих значительное число дефектов структуры и высокие внутренние напряжения в связи с тем, что коррозия высокопрочных сталей сопровождается снижением их пластичности и обычно заканчивается хрупким разрушением. Основной характеристикой их стойкости должно быть изменение прочности и пластичности.
Поведение в бетоне напряженной арматуры
Установлено что высокопрочная арматура корродировавшая в растянутом состоянии разрушается хрупко без образования шейки тогда как разрушение ненапряженных образцов вязкое. Снижение механических характеристик арматуры в агрессивной среде вызывается коррозией ускоряющейся при высоких напряжениях при локализации коррозионных поражений наблюдаемые остаточные деформации снижаются более резко чем при общей коррозии обрыв арматуры происходит на участие язвенного поражения где быстро достигается предел текучести при этом остаточные изменения всего образца весьма малы обычно локализованная коррозия арматуры наблюдается в трещинах бетона. При такой коррозии под действием периодического увлажнения трехпроцентным раствором NaCl в течении 18 месяцев механические характеристики для проволоки класса В II диаметром 5 мм снизились следующим образом: разрывное усилие на 24 % относительное удлинение на 5% равномерные удлинение примерно 3% таким образом при местном язвенном поражении преднапряженной арматуры в бетоне нельзя ожидать заметного общего ее удлинения и прогиба конструкции даже непосредственно перед ее разрушением. Это подтверждает обстоятельство аварий конструкции вследствие язвенной коррозии пучковой арматуры из высокопрочной проволоки. Характерно, что при коррозии тонкой проволочной арматуры внешние признаки в виде растрескивания и откалывания защитного слоя бетона наблюдается обычно при коррозии стержневой арматуры и сигнализирует об опасности могут не появиться. Т.о. важно тщательно защищать от коррозии тонкую высокопрочную арматуру не только в конструкции но и до применения в дело.
|
|
|
|
Коррозионное растрескивание арматуры.
Коррозионное растрескивание арматуры – специфический вид коррозии и выражается в том, что при одновременном воздействии растягивающих напряжений и агрессивной среды в структуре стали развиваются трещины начинающиеся с поверхности и макроскопически ориентированы нормально направлению растяжения.
Чувствительность к коррозии под напряжением тем выше, чем больше метастабильность фаз из которых состоит сталь. Особенно увеличивается склонность к коррозионному растрескиванию термическому упрочнению арматуры типа «Закалка+средний отпуск».
Трещины могут развиваться как при хранении, так и при транспортировке арматуры (особенно, тонкой проволочной арматуры в мотках).
При использовании глиноземистого цемента в бетоне появляется большое количество сульфатов и сульфидов, при разложении которых появляется сероводород. Происходит процесс приводящий к хрупкому растрескиванию.
На стойкость к нормальному растрескиванию оказывает влияние уровень прочности стали, уровень напряжения стержня, его диаметр и профиль поверхности, химический состав стали и особенности термической обработки стали.
Горячекатанная арматура класса А-IV удвоенной стойкости.
Горячекатанная арматура класса А – V пониженной стойкости.
Горячекатанная термоупрочненная арматура класса 
-IV, -V, -VI – нестойкая к нормальному растрескиванию.
Для повышения прочности высокопрочно арматуры к нормальному растрескиванию в состав стали можно вводить алюминий и титан (уменьшается внутреннее напряжение); увеличивается содержание кремния до 1,7 – 2,5 %; кратковременный нагрев арматуры по режиму электротермической обработки; обработка арматуры из стали 35Гс токами высокой частоты. (ТВЧ).