ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
(НИИЖБ) ГОССТРОЯ СССР

Пособие
по проектированию защиты от коррозии бетонных
и железобетонных строительных конструкций

(к СНиП 2.03.11-85)

Утверждено
приказом НИИЖБ Госстроя СССР
от 11 июня 1987 г. № 51

Москва Стройиздат 1989

Рекомендовано к изданию решением секции № 4 Научно-технического совета НИИЖБ Госстроя СССР

Содержит основные положения по проектированию защиты от коррозии бетонных и железобетонных конструкций, эксплуатирующихся в агрессивных средах.

Приведены требования по защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций. Даны классификация степени агрессивного воздействия газообразных, твердых и жидких агрессивных сред, меры по первичной и вторичной защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций, защита от коррозии полов, емкостных сооружений, дымовых, газодымовых и вентиляционных труб, подземных трубопроводов, примеры технико-экономического обоснования выбора защитных мер.

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Разработано к СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» в части антикоррозионной защиты бетонных и железобетонных конструкций.

Пособие разработано на основе анализа и обобщения теоретических и экспериментальных исследований, натурных обследований, проведенных в последние годы с учетом накопленного опыта эксплуатации зданий и сооружений в агрессивных средах.

Содержит общие требования по защите от коррозии бетонных и железобетонных конструкций, классификацию степени агрессивного воздействия газообразных, твердых и жидких агрессивных сред, требования к материалам и конструкциям, меры по защите от коррозии надземных и подземных конструкций, защиту от коррозии полов, емкостных сооружений, дымовых, газодымовых и вентиляционных труб, подземных трубопроводов, особенности защиты железобетонных конструкций от электрокоррозии, технико-экономическое обоснование выбора защитных мер.

Приводятся примеры оценки агрессивного воздействия сред, создания коррозионно-стойких конструкций, выбора оптимальных мер защиты.

Для обеспечения ориентации при проектировании и более тесной увязки со СНиПом в пунктах и таблицах Пособия в скобках указаны соответствующие номера пунктов и таблиц СНиП 2.03.11-85. Это означает, что данный пункт или данная таблица Пособия повторяет или развивает указанный пункт или таблицу СНиПа.

Пособие разработано НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. С.Н. Алексеев, канд. техн. наук М.Г. Булгакова, доктора техн. наук, профессора Ф.М. Иванов, Е.А. Гузеев, В.И. Агаджанов, кандидаты техн. наук П.А. Михальчук, В.Ф. Степанова, Т.Г. Кравченко, Е.С. Силина, Г.М. Красовская, А.М. Подвальный, М.М. Капкин, Н.К. Розенталь, инженеры Г.В. Любарская, С.Е. Соколова) при участии ПИ «Проектхимзащита» Минмонтажспецстроя СССР (инженеры С.К. Бачурина, С.Н. Шульженко, Т.Г. Кустова), ВНИПИТеплопроекта Минмонтажспецстроя СССР (канд. техн. наук Б.Д. Тринкер), Госхимпроекта Госстроя СССР (инж. Л.М. Волкова), ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (канд. техн. наук Л.Л. Лемыш), Ростовского ПромстройНИИпроекта (кандидаты техн. наук А.В. Чернов, И.Н. Карлина), Уральского ПромстройНИИпроекта (канд. техн. наук М.Ф. Тихомирова), Донецкого ПромстройНИИпроекта Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Ю.П. Чернышев, О.А. Пристромко), ЦНИИЭПсельстроя Госагропрома СССР (канд. техн. наук В.И. Новгородский).

При составлении Пособия использованы материалы ВНИИЖТ МПС СССР и НИС Гидропроекта им. Жука Минэнерго СССР.

Замечания и предложения по содержанию настоящего Пособия просим направлять в НИИЖБ по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.03.11-85 в части проектирования защиты от коррозии бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений, подвергающихся химическому или физико-химическому воздействию агрессивных природных и производственных сред в промышленном, гидротехническом, энергетическом, транспортном, водохозяйственном, сельскохозяйственном, жилищно-гражданском и других областях строительства.

Пособие не распространяется на проектирование защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии, вызванной радиоактивными веществами, зданий и сооружений, подвергающихся интенсивному тепловому воздействию, воздействию жидких сред с высокими температурами и давлениями, а также на конструкции из специальных бетонов (полимербетонов, кислотостойких, жаростойких бетонов).

Примечание. Полимербетоны и кислотостойкие бетоны рассматриваются в Пособии только как материалы для защиты от коррозии поверхностей бетонных и железобетонных конструкций.

1.2. (1.4). При проектировании зданий и сооружений необходимо предусматривать меры, снижающие воздействие агрессивных сред на строительные конструкции.

С этой целью необходимо предусматривать соответствующие виду и условиям воздействия среды решения генерального плана, объемно-планировочные и конструктивные решения; выбирать технологическое оборудование с максимально возможной герметизацией; предусматривать надежное уплотнение стыков и соединений в технологическом оборудовании и трубопроводах, а также приточно-вытяжную вентиляцию и отсосы в местах наибольшего выделения агрессивных газов, обеспечивающие удаление их из зоны конструкций или существенное уменьшение концентрации этих газов.

Здания и сооружения, являющиеся источниками агрессивных реагентов, следует располагать с подветренной стороны по отношению к зданиям, выделяющим меньшее количество реагентов.

Если годовая роза ветров не имеет ярко выраженного господствующего направления ветра, следует принимать во внимание господствующее направление ветра в теплый период года.

Размещать здания на площадке следует с учетом уровня и направления движения грунтовых вод, располагая цехи с агрессивными жидкостями на пониженных участках территории.

Технологическое оборудование, являющееся источником агрессивных реагентов, рекомендуется размещать на открытых площадках, предусматривая местные укрытия, если это допустимо по условиям эксплуатации.

Помещения с влажным или мокрым режимом работы следует изолировать от соседних помещений.

Наиболее рационально такие помещения размещать в средней части блока цехов, так как при этом снижается перенос влаги через наружные ограждающие конструкции.

В случае необходимости расположения этих помещений в крайних пролетах рекомендуется наружную стену здания с агрессивной влажной средой ориентировать так, чтобы направление господствующего ветра было параллельно наиболее протяженной стене здания.

Помещения, отнесенные к различным группам по агрессивности среды, рекомендуется разделять глухими перегородками и в случае необходимости оставлять в них проемы с воздушно-тепловыми завесами или предусматривать устройство шлюзов для обеспечения постоянства параметров воздушной среды в разделяемых помещениях.

В зданиях, совмещающих под одной крышей помещения с агрессивными и неагрессивными средами, в помещения без агрессивных сред следует подавать избыточный приток воздуха. Одновременно из помещений с агрессивными средами необходимо устраивать вытяжку, превышающую приток воздуха, подаваемого в эти помещения.

В цехах с агрессивными средами и значительными удельными тепловыделениями [84 - 125 кДж/(м³×ч)] рекомендуется устройство аэрации, а при тепловыделении более 170 кДж/(м³×ч) устройство аэрации обязательно.

При проектировании антикоррозионной защиты строительных конструкций должны учитываться гидрогеохимические и климатические условия площадки строительства, а также степень агрессивного воздействия среды, условия эксплуатации, свойства применяемых материалов и тип строительных конструкций.

Очертания конструкций и их сечения следует принимать такими, при которых исключается или уменьшается возможность застоя агрессивных газов, или скопление жидкостей и пыли на их поверхности.

В местах возможных проливов и газовых выделений следует предусматривать устройство поддонов, местных укрытий и отсосов и т.п.

Транспортирование агрессивных жидкостей предпочтительней осуществлять по закрытым каналам и трубопроводам.

1.3. Проектирование защиты строительных конструкций от коррозии рекомендуется выполнять в следующем порядке:

а) в техническом задании на проектирование объекта строительства указываются климатические и гидрогеохимические условия, технологические воздействия, условия контакта агрессивной среды и конструкций, продолжительность и периодичность агрессивного воздействия.

На основании этих данных, в соответствии с действующими нормами, устанавливаются вид и степень агрессивного воздействия сред на конструкции из разных материалов;

б) для данного вида и степени агрессивного воздействия среды согласно нормам установить дополнительные требования к материалам и конструкциям, которые должны быть учтены при ее проектировании; вид защиты.

Все данные по проектным решениям антикоррозионной защиты отражаются в разд. АК проекта.

1.4. (2.1). При проектировании бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивной среде, их коррозионная стойкость обеспечивается средствами первичной и вторичной защиты.

К мерам первичной защиты бетонных и железобетонных конструкций относятся:

применение материалов повышенной коррозионной стойкости;

применение добавок, повышающих коррозионную стойкость бетона и его защитную способность по отношению к стальной арматуре;

снижение проницаемости бетона различными технологическими приемами;

установление дополнительных требований при проектировании бетонных и железобетонных конструкций: по категории требований к трещиностойкости и предельно допустимой ширине раскрытия трещин, толщине защитного слоя бетона у арматуры, обеспечивающих сохранность арматуры.

К мерам вторичной защиты бетонных и железобетонных конструкций относятся:

лакокрасочные покрытия;

оклеечная изоляция из листовых и пленочных материалов;

облицовки и футеровки штучными или блочными изделиями из керамики, шлакоситалла, стекла, каменного литья, природного камня;

штукатурные покрытия на основе цементных, полимерных вяжущих, жидкого стекла, битума;

уплотняющая пропитка поверхностного слоя бетона конструкций химически стойкими материалами.

1.5. Выбор способа защиты должен производиться на основании технико-экономического сравнения вариантов с учетом заданного срока службы и минимума приведенных затрат, включающих расходы на возобновление защиты, текущий и капитальный ремонты конструкций и другие связанные с эксплуатацией затраты.

Заданный срок службы конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах, должен обеспечиваться, в первую очередь, мерами первичной защиты.

Вторичная защита применяется в том случае, если при использовании первичной защиты не достигается требуемая долговечность конструкций.

1.6. (1.3; 2.2). Меры защиты железобетонных конструкций от коррозии должны проектироваться с учетом вида и особенностей защищаемых конструкций, технологии их изготовления, возведения и условий работы.

Защита строительных конструкций должна осуществляться преимущественно в заводских условиях на предприятиях, изготовляющих данные конструкции.

Проектирование защиты от коррозии строительных конструкций должно учитывать требования охраны окружающей среды от загрязнения.

2. СТЕПЕНЬ АГРЕССИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СРЕД

2.1. Природные и промышленные агрессивные среды по степени воздействия на строительные конструкции подразделяются на слабоагрессивные, среднеагрессивные и сильноагрессивные.

Агрессивные среды по физическому состоянию разделяются на газообразные, твердые и жидкие.

Степень воздействия агрессивных сред на конструкции определяется:

для газообразных сред - видом и концентрацией газов (группа газов) и температурно-влажностным режимом помещений или зоной влажности территории;

для жидких сред - наличием и концентрацией агрессивных агентов, температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхности конструкции;

для твердых сред (соли, аэрозоли, пыль, грунты) - дисперсностью, растворимостью в воде, гигроскопичностью, температурно-влажностным режимом помещений или зоной влажности.

При определении степени агрессивного воздействия среды на конструкции, находящиеся внутри отапливаемых помещений, температурно-влажностный режим следует принимать по табл. 1 СНиП II-3-79**, а на конструкции, находящиеся внутри неотапливаемых зданий, на открытом воздухе и в грунтах выше уровня грунтовых вод, - по прил. 1 СНиП II-3-79**.

2.2. (2.4). Степени агрессивного воздействия сред на конструкции из бетона и железобетона приведены:

газообразных - в табл. 1(2);

твердых сред - в табл. 2(3);

грунтов выше уровня грунтовых вод - в табл. 4(4);

жидких неорганических сред - в табл. 5(5), 6(6), 7(7);

жидких органических сред - в табл. 8(8).

В вышеуказанных таблицах приведены наиболее типичные и распространенные агрессивные среды. При наличии газообразных, жидких или твердых сред с компонентами, не указанными в таблицах, их агрессивность по отношению к бетонным или железобетонным конструкциям может устанавливаться на основании опыта эксплуатации конструкций в таких средах, а в случае отсутствия опыта - на основании консультаций специализированной научно-исследовательской организации или прямых экспериментальных исследований.

Примечание. Степень агрессивного воздействия сред может корректироваться при наличии конкретных уточняющих данных по степени ответственности сооружения, периодичности действия агрессивной среды, постоянства ее состава и концентрации, а также уровню технологии приготовления бетона и качества изготовления конструкций на конкретных предприятиях и т.п.

Таблица 1(2)

Таблица 2(3)

Таблица 3(1)

Таблица 4(4)

Таблица 5(5)

Таблица 6(6)

Таблица 7(7)

Таблица 8(8)

2.3. Оценка агрессивного воздействия газообразных сред по отношению к бетону определяется свойствами кальциевых солей, образующихся при взаимодействии газов с составляющими цементного камня, а по отношению к арматуре возможностью возникновения процессов коррозии арматуры при контакте растворяющихся в поровой жидкости газов или образующихся кальциевых солей с поверхностью арматуры.

Газы в порядке возрастания их агрессивности располагаются следующим образом:

1) газы, образующие при взаимодействии с гидроксидом кальция практически нерастворимые и малорастворимые соли, кристаллизующиеся с небольшим изменением объема твердой фазы. Типичными газами этой группы являются фтористый водород, фтористый кремний, фосфорный ангидрид, двуокись углерода, пары щавелевой кислоты;

2) газы, образующие слаборастворимые кальциевые соли, которые при кристаллизации присоединяют значительное количество воды. Типичными представителями второй группы газов являются сернистый и серный ангидриды, сероводород;

3) газы, которые, реагируя с гидроксидом кальция, образуют хорошо растворимые соли, обладающие высокой гигроскопичностью:

а) не вызывающие коррозии стали в щелочной среде бетона (оксиды азота, пары азотной кислоты);

б) вызывающие коррозию стали в щелочной среде бетона (хлористый водород, хлор, двуокись хлора, пары брома, иода).

Наиболее характерные по указанным признакам группы газов приведены в прил. 1(1).

Концентрация газов группы А соответствует наибольшему допустимому их количеству, содержащемуся в незагрязненном воздухе. Концентрация газов группы В соответствует количеству их в пределах от незагрязненного воздуха до предельно допустимых концентраций на рабочих местах при загрязненном воздухе.

Концентрация газов группы С и Д превышает предельно допустимые концентрации на рабочем месте в 20 и 100 раз.

Примеры пользования табл. 1(2) и прил. 1(1)

Пример 1. В цехе по производству сборных железобетонных конструкций отсутствуют выделения кислых газов, в воздухе имеется лишь нормальное количество углекислого газа - около 600 мг/м³. Относительная влажность воздуха в цехе 65 - 98 % и в среднем превышает 75 % при температуре 20 - 24 °С.

Углекислый газ указанной концентрации относится согласно прил. 1(1) к группе А.

Влажностный режим помещения по табл. 1 СНиП II-3-79** оценивается как «мокрый». При газах группы А и «мокром» режиме помещений среда классифицируется по отношению к конструкциям из бетона как неагрессивная, а из железобетона как слабоагрессивная.

Пример 2. Содержание СО₂ в воздухе цеха равнялось 1500 - 1900 мг/м³, а сернистого ангидрида - 17 мг/м³; относительная влажность воздуха в отдельных зонах под покрытием составляла 75 - 99 % при температуре 30 °С. Следует определить степень агрессивного воздействия газовой среды на железобетонные конструкции цеха. Согласно прил. 1(1) углекислый газ концентрации до 2000 мг/м³ относится к группе газов А, а сернистый ангидрид концентрации 10 - 200 мг/м³ к группе С. Таким образом, более агрессивным в данном случае является сернистый ангидрид. По табл. 1 СНиП II-3-79** режим помещения «мокрый». По табл. 1(2) при мокром режиме и наличии газов группы В среда по отношению к железобетонным конструкциям оценивается как сильноагрессивная.

Пример 3. В цехе электролиза водных растворов хлористого натрия содержание хлора в воздухе под покрытием в среднем 2 мг/м³. При такой концентрации хлор относится к группе газов С. Относительная влажность воздуха в той же зоне не превышает 60 % при температуре воздуха 21 °С. По табл. 1 СНиП II-3-79** режим помещения «нормальный».

Степень агрессивного воздействия среды в цехе электролиза по отношению к железобетонным конструкциям по табл. 1(2) оценивается как среднеагрессивная.

Пример 4. В атмосфере производственного цеха присутствуют пары монохлоруксусной кислоты. В прил. 1(1) отсутствуют данные по этому веществу.

Пары монохлоруксусной кислоты при действии на бетон в качестве одного из продуктов реакции образуют хлористый кальций. Из приведенных в прил. 1(1) газов аналогичные соли образует хлористый водород.

Следовательно, действие монохлоруксусной кислоты можно приравнять к действию хлористого водорода и оценить ее агрессивность по показателям, приведенным для НСl в прил. 1(1).

2.4. Твердые среды агрессивны по отношению к железобетону только в присутствии жидкой, туманообразной или пленочной влаги.

Степень агрессивного воздействия твердых сред определяется содержанием солей, их гигроскопичностью, растворимостью, а также влажностью среды [прил. 2(2)]. Гигроскопичность зависит от равновесной упругости водяного пара над кристаллогидратами солей. Высокогигроскопичные соли имеют низкую упругость пара и, следовательно, в среде с относительной влажностью, при которой упругость водяных паров в воздухе выше равновесной, происходит поглощение солью влаги из воздуха и образование на поверхности конструкций концентрированного солевого раствора, способного оказать коррозионное воздействие.

К малорастворимым относятся соли с растворимостью менее 2 г/л, к хорошо растворимым более 2 г/л. К малогигроскопичным относятся соли, имеющие равновесную относительную влажность при температуре 20 °С 60 % и более, а к гигроскопичным - менее 60 %. Присутствие растворимых веществ не влияет на агрессивность среды.

В прил. 3 дана упругость паров воды над насыщенными водными растворами некоторых хорошо растворимых солей при температуре 20 °С.

Пример 5. Требуется определить степень агрессивного воздействия хлористого кальция для проектирования фермы производственного здания (температура в межферменном пространстве 18 °С, относительная влажность воздуха 60 %).

Хлористый кальций имеет упругость пара 819,8 Па (6,15 мм рт. ст.) (прил. 3). Равновесная упругость водяного пара при температуре 20 °С составляет 17,4 мм. Равновесная относительная влажность при температуре 20 °С составит (6,15´100)/17,4 = 35 %, т.е. менее 60 %.

Растворимость хлористого кальция составляет 745 г/л, более 2 г/л (прил. 3). Следовательно, это гигроскопичная, хорошо растворимая соль. Режим помещения по влажности (табл. 1 СНиП II-3-79**) нормальный.

По табл. 2(3) при нормальном режиме помещений по влажности хорошо растворимые гигроскопичные твердые среды по отношению к железобетону являются среднеагрессивными.

2.5. Агрессивное воздействие грунтов выше уровня грунтовых вод, а также жидких неорганических и органических сред по отношению к бетону конструкций оценивается в зависимости от проницаемости бетона.

Проницаемость бетона характеризуется прямыми показателями (маркой бетона по водонепроницаемости, коэффициентом фильтрации и эффективным коэффициентом диффузии). Косвенные показатели (водопоглощение бетона и водоцементное отношение) являются ориентировочными и дополнительными к прямым.

Проницаемость бетона конструкций, предназначенных для эксплуатации в жидких агрессивных средах, характеризуется коэффициентом фильтрации или маркой по водонепроницаемости, а в газовых средах - эффективным коэффициентом диффузии углекислого газа в бетоне.

Показатели проницаемости бетона приведены в табл. 3(1).

Примечание. В случаях, когда по ряду каких-либо причин (в элементах конструкций, работающих под давлением, при использовании бетона в качестве изолирующей оболочки от излучений и т.п.) необходимо применять бетон более высоких марок по водонепроницаемости (W10 и более), оценка степени агрессивного воздействия сред должна производиться на основании экспериментальной проверки или имеющегося практического опыта.

2.6. Оценка степени агрессивного воздействия грунтов производится для конструкций, располагающихся выше уровня грунтовых вод, по содержанию солей сульфатов и хлоридов по табл. 4(4):

по отношению к бетону конструкций только по показателю содержания сульфатов в пересчете на ;

по отношению к арматуре железобетонных конструкций толщиной до 250 мм: а) по показателю содержания хлоридов в пересчете на Сl^-, б) при одновременном содержании хлоридов и сульфатов по показателю содержания Сl^-, путем суммирования с содержанием сульфатов, уменьшенным в четыре раза. При этом сульфаты следует учитывать только в тех случаях, когда показатель агрессивности хлоридов в пересчете на Сl^- свыше 400 для сухой и свыше 250 для нормальной и влажной зоны.

Содержание сульфатов и хлоридов в грунте определяется путем химического анализа отобранных проб грунта по водной вытяжке и выражается в мг на 1 кг сухого грунта.

Количество лабораторных определений характеристик грунтов для химического анализа следует назначать в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87, а подготовку грунтов к анализу и приготовление водной вытяжки выполнять по ГОСТ 9.015-74*.

Пример 6. На участке строительства в Куйбышевской обл. грунтовые воды обнаружены на глубине 14 м. Глубина заложения железобетонного резервуара со стенками толщиной 200 мм - 7 м.

Содержание ионов  и Сl^- по результатам анализа водной вытяжки грунта приведено в табл. 9.

Таблица 9

Требуется произвести оценку степени агрессивного воздействия грунта по отношению к бетону и железобетону фундаментов, выполненных из бетона марки по водонепроницаемости W6 на портландцементе по ГОСТ 10178-85.

По СНиП II-3-79** район строительства относится к зоне нормальной влажности. Для бетона марки по водонепроницаемости W6 показатель агрессивности по содержанию сульфатов увеличивается в 1,3 раза [см. примеч. к табл. 4(4)]. Для среднеагрессивной среды показатели сульфатной агрессивности составят от 500×1,3 = 650 до 1000×1,3 = 1300 мг/кг; в нашем случае 650 < 930 < 1300, среда среднеагрессивная.

При содержании хлоридов, превышающих в пересчете на Cl^- 250 мг/кг, следует учитывать наличие сульфатов.

Вычисляем суммарное содержание хлоридов и сульфатов в пересчете на Cl^-: 1500 + 930×0,25 = 1732 мг/кг.

В зоне нормальной влажности среда по отношению к арматуре стенок железобетонного резервуара среднеагрессивна.

2.7. Оценка агрессивности природных и технологических жидких сред производится: по отношению к бетону конструкций - по табл. 5(5), 6(6), 8(8); по отношению к арматуре железобетонных конструкций - по табл. 7(7).

При наличии в жидкой среде нескольких агрессивных компонентов оценка агрессивного воздействия среды производится по наиболее агрессивному.

Степень агрессивного воздействия сред, указанных в табл. 5(5), 6(6) и 7(7), приведена для сооружений при величине напора жидкости до 10^-1 МПа (1 атм).

А. При действии жидких неорганических сред на бетон коррозионные процессы подразделяются на три основных вида:

а) коррозия I вида характеризуется выщелачиванием растворимых компонентов бетона [представлена в табл. 5(5) показателем бикарбонатной щелочности)];

б) коррозия II вида - образованием растворимых соединений или продуктов, не обладающих вяжущими свойствами, в результате обменных реакций между компонентами цементного камня и жидкой агрессивной средой [представлена в табл. 5(5) водородным показателем рН, содержанием агрессивной углекислоты, магнезиальных, аммонийных солей и едких щелочей].

Оценку степени агрессивного воздействия среды по содержанию агрессивной углекислоты (см. прил. 4Б) следует производить только при значениях рН свыше 5. При рН до 5 степень агрессивного воздействия оценивается по водородному показателю;

Примечание. Изменение рН на единицу соответствует изменению концентрации водородных ионов - кислотности на один десятичный порядок (в 10 раз).

в) коррозия III вида - образованием и накоплением в бетоне малорастворимых солей, характеризующихся увеличением объема при переходе в твердую фазу без химического взаимодействия при наличии испаряющих поверхностей [представлена в табл. 5(5) показателем суммарного содержания солей хлоридов, сульфатов, нитратов и др.] и в результате химического взаимодействия с сульфатами [представлена показателем содержания сульфатов в табл. 6(6)].

В табл. 6(6) оценка степени агрессивного воздействия сульфатов дана в зависимости от содержания бикарбонатов (в пересчете на ион HCO₃^-), присутствующих наряду с сульфатами в большинстве природных вод и способствующих замедлению процессов сульфатной коррозии. Положительное влияние бикарбонатов на замедление скоростей коррозионных процессов проявляется при концентрации ионов HCO₃^- от 3 до 6 мг×экв/л и более.

Оценку агрессивного воздействия среды при сульфатной коррозии следует производить с учетом влияния вида катионов сульфата. Показатели агрессивности табл. 6(6) для сульфатов натрия, калия, кальция, магния и никеля остаются без изменения; для сульфатов меди, цинка, кобальта, кадмия умножаются на коэффициент 1,3.

Сульфатная агрессивность жидкой среды по отношению к бетону зависит от вида применяемого цемента и проницаемости бетона. Вид цемента и проницаемость бетона могут быть заранее заданы в проекте, а могут быть назначены как средство первичной защиты бетона после анализа данных о степени агрессивности среды с учетом технико-экономических соображений.

Степень агрессивного воздействия сред, указанных в табл. 5(5) и 6(6), следует снижать на одну ступень для бетона массивных малоармированных конструкций (толщина свыше 0,5 м, процент армирования до 0,5).

В табл. 4(4), 5(5) и 6(6) значения показателей агрессивности меняются ступенчато. Вблизи границ значений показателей табл. 6(6) и 7(7) при оценке степени агрессивного воздействия среды допускается не учитывать в пределах +10 % отклонения от нормируемых величин.

Например, для бетона нормальной проницаемости на портландцементе по ГОСТ 10178-85 при фактическом содержании сульфатов до 275 мг/л среда может считаться неагрессивной.

В случаях, когда жидкая среда агрессивна по содержанию сульфатов, основным средством придания стойкости бетону является применение цементов повышенной сульфатостойкости.

Если в агрессивной жидкой среде помимо сульфатов присутствуют другие агрессивные компоненты, их воздействие следует учитывать отдельно и исходя из этого назначать способы защиты.

Б. Агрессивность жидких органических сред к бетону определяется химической активностью при взаимодействии с составляющими бетон компонентами и растворимостью в воде.

Перечень наиболее распространенных жидкостей и оценка степени их агрессивного воздействия на бетон в зависимости от его проницаемости приведены в табл. 8(8).

Примечание. При оценке агрессивного воздействия жидких органических сред, не упомянутых в табл. 8(8), следует иметь в виду способность некоторых органических сред самопроизвольно полимеризоваться, их высокую адсорбционную активность, способность к активному гидролизу с выделением газообразных веществ и др., что приводит к специфическим процессам коррозии бетона.

В. Степень агрессивного воздействия жидкой неорганической среды по отношению к арматуре железобетонных конструкций толщиной до 250 мм (трубы, стенки подвалов, резервуаров и т.п.) определяется содержанием хлоридов по табл. 7(7). Для более массивных конструкций оценка агрессивности среды, содержащей хлориды, дается только к бетону по табл. 5(5).

Агрессивность жидкой среды, содержащей сульфаты, по отношению к арматуре устанавливается только в тех случаях, когда наряду с сульфатами присутствуют хлориды в количестве свыше 250 мг/л в пересчете на Cl^-. При этом оценка степени агрессивного воздействия среды производится по табл. 7(7) при условии, что количество сульфатов пересчитывается на содержание хлоридов умножением на 0,25 и суммируется с содержанием хлоридов.

Для железобетонных конструкций, подвергающихся действию жидких сред, агрессивных к бетону и арматуре, следует назначать комплекс мер первичной и вторичной защиты, обеспечивающих коррозионную стойкость железобетона в этих средах.

2.8. Оценка степени агрессивного воздействия жидких сред производится путем сопоставления данных химического анализа жидкостей или растворов с показателями предельного содержания агрессивных компонентов по табл. 4(4) - 8(8).

Для оценки агрессивности грунтовых вод необходимы следующие данные: химический анализ воды; характеристика условий контакта воды и бетона (свободное смывание, напор); коэффициент фильтрации грунта; наличие испаряющих поверхностей конструкций; температурные условия работы конструкций; предполагаемая проницаемость бетона; вид цемента, намечаемого к применению.

Примечание. Два последних параметра могут быть уточнены при оценке степени агрессивности.

Химический анализ грунтовой воды производится с помощью отбора проб воды. Места отбора проб, их количество и глубина отбора должны приниматься в соответствии с требованиями нормативных документов по инженерным изысканиям для соответствующих видов строительства (СНиП 1.02.07-87).

Пробы должны характеризовать все водоносные горизонты, воды которых будут контактировать с проектируемыми сооружениями. При этом должны быть учтены возможности: подъема уровня грунтовых вод в процессе эксплуатации проектируемых сооружений, попадания в грунт технологических растворов и изменения гидрогеохимической обстановки после возведения сооружений.

При изменении химического состава воды в зависимости от времени года для проектирования следует принимать наибольшую агрессивность за период продолжительностью не менее месяца.

При наличии нескольких результатов химического анализа из одного и того же водоносного горизонта, скважины или водоема оценка агрессивности производится по усредненным показателям химических анализов при условии, что отклонения единичных показателей от среднего значения не превышают 25 %. При большем отклонении от средних значений оценка агрессивности определяется по наиболее неблагоприятному анализу.

Срок давности анализов должен быть не более трех лет до разработки проекта и не более пяти лет до начала строительства.

По истечении указанных сроков необходимо провести повторный отбор проб для химического анализа. Если по первым данным не выявлено существенного отличия химического состава воды, число проб может быть сокращено в 2 - 3 раза.

Оценка агрессивности промышленных сточных вод производится: для вновь проектируемых предприятий на основании анализа химического состава сточных вод, указанного в технологической части проекта; для действующих предприятий - по фактическим средним данным химического состава вод за последние три месяца или на основании данных специального обследования.

Степень агрессивности жидкой среды сооружений, предназначенных для технологических жидкостей (очистные сооружения, коллекторы сточных вод и т.п.), определяется с учетом нейтрализации кислых и щелочных стоков.

Химический анализ природных вод следует выполнять в соответствии со следующим минимальным перечнем определений: сухой остаток (общее содержание солей), содержание водородных ионов - рН (кислотность), содержание агрессивной углекислоты - СО_2агр., содержание ионов: HCO₃^-, (бикарбонатная щелочность), , Mg²⁺, , Cl^-.

В промышленных водах дополнительно определяют общее содержание щелочей и, при необходимости, органических соединений, перечисленных в табл. 8(8).

Коэффициент фильтрации грунтов, прилегающих к сооружению, допускается принимать по справочным данным, если он не определен опытным путем. При этом к слабофильтрующим грунтам могут быть отнесены только связанные уплотненные грунты - глины и плотные суглинки.

Пример 7. Произвести оценку степени агрессивного воздействия грунтовых вод по отношению к немассивным железобетонным фундаментам, расположенным в уровне грунтовых вод и в зоне капиллярного подсоса. Коэффициент фильтрации грунтов в районе строительства К_ф = 0,12 м/сут. Химический анализ грунтовой воды:

бикарбонатная щелочность, HCO₃^- - 3,8 мг×экв/л;

водородный показатель, рН - 6,6;

агрессивная углекислота, СО_2агр. - 12 мг/л.

Содержание ионов, мг/л; Mg²⁺ - 1718; Са²⁺ - 461; nа⁺ + k⁺ - 2568; Cl^- - 3546;  - 4604;

Суммарное содержание солей по сухому остатку - 14768 мг/л.

Из анализа перечисленных компонентов показателями агрессивности к бетону могут являться HCO₃^-, рН, СО_2агр., Mg²⁺, nа⁺ + k⁺, , суммарное содержание солей агрессивных к арматуре - Cl^- и .

Для оценки агрессивности среды по отношению к бетону запишем данные в табл. 10 и сопоставим их с показателями табл. 5(5) и 6(6), которые справедливы при коэффициенте фильтрации грунта более 0,1 м/сут.

Для оценки агрессивного воздействия среды по отношению к арматуре элементов фундаментов толщиной до 250 мм определяем суммарное содержание хлоридов и сульфатов в пересчете на Cl^- и :

Cl^- + 0,25 Cl^-  = 3546 + 0,25×4604 = 4697 мг/л.

По табл. 7(7) определяем, что среда не агрессивна для элементов фундаментов, расположенных в уровне грунтовых вод, и среднеагрессивна - в зоне капиллярного подсоса.

Таблица 10

3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ И КОНСТРУКЦИЯМ (ПЕРВИЧНАЯ ЗАЩИТА)

3.1. Для бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений с агрессивными средами должны предусматриваться материалы, обеспечивающие коррозионную стойкость конструкций на весь период их эксплуатации с учетом своевременного возобновления мероприятий по защите поверхности конструкций (если таковые необходимы).

А. (2.10, 2.11). Бетон конструкций должен изготавливаться с применением следующих видов цементов:

портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-85;

сульфатостойкие цементы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 22266-76*;

глиноземистый цемент, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 969-77;

напрягающий цемент.

Выбор вида цемента должен производиться с учетом вида агрессивного воздействия.

В газообразных и твердых средах [см. табл. 1(2) и 2(3)] следует применять цементы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-85.

В жидких и твердых средах с содержанием сульфатов [см. табл. 4(4) и 6(6)] следует применять сульфатостойкие цементы, шлакопортландцементы и портландцемент нормированного минералогического состава (С₃S не более 65 %, С₃А не более 7 %, С₃А + С₄АF не более 22 %). Не допускается применение этого цемента с отклонением от указанных требований по минералогическому составу.

В жидких средах, агрессивных к бетону по показателю бикарбонатной щелочности [см. табл. 5(5)], предпочтительнее применять портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент или пуццолановый портландцемент.

Бетоны на шлакопортландцементе и пуццолановом портландцементе обладают пониженной морозостойкостью.

В жидких средах, агрессивных к бетону по суммарному содержанию солей [см. табл. 5(5)], эффективно применение глиноземистого цемента при условии соблюдения требования к температурному режиму твердения бетона.

Не допускается применение глиноземистого цемента в средне- и сильноагрессивных по показателям Mg²⁺ и NH₄⁺ жидких средах, а также в конструкциях с предварительно напряженной арматурой.

В жидких средах, агрессивных по содержанию щелочей, не допускается применение портландцемента с содержанием С₃А более 8 % и глиноземистого цемента.

В конструкциях, к бетону которых предъявляются требования по водонепроницаемости марок свыше W6, наравне с сульфатостойким портландцементом допускается применение напрягающего цемента марок свыше НЦ-10.

В жидких средах, агрессивных по содержанию Mg²⁺ и NH₄⁺ применение напрягающего цемента допускается после экспериментальной проверки.

Не допускается применение в агрессивных средах гипсоглиноземистых расширяющихся и водорасширяющихся (ГГРЦ и ВРЦ) цементов для изготовления железобетонных конструкций и замоноличивания армированных стыков.

В одной железобетонной конструкции не должны применяться цементы различных видов.

Инъецирование каналов предварительно напряженных конструкций с натяжением арматуры на бетон должно производиться раствором только на портландцементе.

Б (2.12, 2.13). В качестве мелкого заполнителя для бетона следует предусматривать кварцевый песок (отмучиваемых частиц не более 1 % по массе по ГОСТ 10268-80, а также пористый песок, отвечающий требованиям ГОСТ 9759-83.

При отсутствии местных крупных песков имеющиеся пески должны обогащаться искусственными или крупными песками других месторождений.

Применение чистых мелких песков с модулем крупности не менее 1,7 допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании.

В качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона следует предусматривать фракционированный щебень изверженных пород, гравий и щебень из гравия, отвечающие требованиям ГОСТ 10268-80. Следует использовать щебень изверженных пород марки не ниже 800, гравий и щебень из гравия - не ниже Др12.

Щебень из осадочных пород (водопоглощением не выше 2 % и марки не ниже 600), если они однородны и не содержат слабых прослоек, допускается применять для конструкций, эксплуатируемых в газообразных, твердых и жидких средах при любой степени агрессивного воздействия [кроме жидких сред, имеющих водородный показатель ниже, чем в слабоагрессивной среде, см. табл. 5(5)].

Для конструкционных легких бетонов следует предусматривать заполнители по ГОСТ 9757-83.

При этом показатели водопоглощения по массе в течение 1 ч не должны превышать для: естественных пористых заполнителей 12 %, искусственных - 25 %.

При применении в качестве заполнителей отходов промышленности (например, золы, золошлаковые смеси, металлургические шлаки и т.д.) необходима проверка коррозионной стойкости бетонов на этих заполнителях к агрессивным воздействиям (сульфатостойкости, морозостойкости, кислотостойкости и т.д.), а также оценка пассивирующего действия бетона к стальной арматуре.

В (2.15). Воду для затворения бетонной смеси необходимо применять в соответствии с ГОСТ 23732-79.

Применение морской воды допускается для затворения бетона неармированных или малоармированных конструкций при отсутствии требований к появлению высолов; болотные и сточные воды не допускаются к применению.

Допускается применять воду с содержанием эмульгированных масел в количестве до 20 мг/л (например, конденсат пропарочных камер). При этом не допускается применение воды с пленкой масла на ее поверхности.

3.2. (2.14). Мелкий и крупный заполнители должны быть проверены на содержание потенциально реакционноспособных (ПРС) пород, характеризующихся содержанием активного кремнезема.

Реакционноспособный кремнезем заполнителя при взаимодействии с водорастворимыми щелочами, содержащимися в бетоне (в цементе, добавках, воде затворения), образует соединения, вызывающие внутренние напряжения, приводящие к разрушению бетона.

Потенциальная реакционная способность заполнителей должна устанавливаться на стадии геологического опробования месторождений горных пород, предназначенных для применения в качестве заполнителей бетона, и определяться химическим методом по ГОСТ 8735-75 и ГОСТ 8269-87 (заполнители относятся к ПРС, если количество растворимого кремнезема превышает 50 ммоль/л), а также до начала строительства прямым методом измерения деформаций образцов бетона во времени по «Рекомендациям по определению реакционной способности заполнителей бетона со щелочами цемента» (М., НИИЖБ, 1972).

Примечание. Наиболее опасно содержание ПРС кремнезема в виде частиц свыше 5 мм, тонкодисперсный кремнезем в виде природных или искусственных активных минеральных добавок к цементу (трепел, опока, туф, пылевидный кремнезем и т.п.) наоборот способствует связыванию щелочей и снижает опасность внутренней коррозии бетона. Аналогичный эффект достигается введением тонкомолотого доменного гранулированного шлака или применением шлакопортландцемента.

При наличии ПРС кремнезема условия возникновения коррозии бетона зависят от содержания щелочей, определяемого в расчете на Na₂O (содержание К₂О приводится к содержанию Na₂O умножением на 0,65), и влажности бетона в процессе эксплуатации конструкций.

Допустимое содержание щелочей в цементе в зависимости от расхода цемента приведено в табл. 11.

Таблица 11

В случае применения в качестве вяжущего пуццоланового портландцемента в соответствии с ГОСТ 22266-76* ограничения по применению ПРС заполнителей снимаются.

В качестве мер защиты от внутренней коррозии за счет потенциально реакционноспособных пород и снижения взаимодействия заполнителя со щелочами цемента следует предусматривать:

подбор состава бетона при минимальном расходе цемента;

изготовление бетона на цементах с содержанием щелочи в расчете на Na₂О не более величин, приведенных в табл. 11;

изготовление бетона на портландцементах с минеральными добавками, пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе;

введение в состав бетона воздухововлекающих и газовыделяющих добавок.

При потенциально реакционноспособных заполнителях не допускается введение в бетон в качестве добавок солей натрия или калия.

3.3. (2.16). Повышение коррозионной стойкости железобетонных конструкций в агрессивных средах может достигаться применением химических добавок, повышающих коррозионную стойкость и защитную способность бетона по отношению к стальной арматуре.

При применении добавок следует руководствоваться «Пособием по применению химических добавок при производстве сборных железобетонных изделий и конструкций» (М.: Стройиздат, 1987), «Каталогом выпускаемых в СССР добавок для бетонов и строительных растворов» (М., 1986) и требованиями настоящего раздела.

Коррозионная стойкость бетона повышается добавками за счет: упорядочения структуры; гидрофобизации стенок пор и капилляров; уменьшения структурной пористости; обеспечения однородности смеси при укладке; придания бетону специальных свойств и т.п.

В зависимости от вида коррозионного воздействия агрессивной среды с целью повышения стойкости конструкций следует применять добавки:

для повышения морозостойкости бетона - воздухововлекающие, пластифицирующие-воздухововлекающие, газообразующие, гидрофобизирующие-воздухововлекающие, гидрофобизирующие-газовыделяющие;

для повышения стойкости бетона при воздействии солей, в том числе в условиях капиллярного подсоса и испарения - те же, что для повышения морозостойкости, гидрофобизирующие, суперпластификаторы, пластифицирующие и уплотняющие;

для повышения непроницаемости бетона - уплотняющие, суперпластификаторы, пластифицирующие, пластифицирующие-воздухововлекающие, гидрофобизирующие-воздухововлекающие, воздухововлекающие;

для повышения защитного действия по отношению к стальной арматуре - ингибиторы коррозии стали: НН, ННК - для конструкций, предназначенных для эксплуатации в слабоагрессивных средах; НН + ТБН, НН + БХН, НН + БХК - для конструкций, предназначенных для эксплуатации в средне- и сильноагрессивных средах;

для повышения однородности и связности бетонной смеси - стабилизирующие, пластифицирующие-воздухововлекающие, воздухововлекающие, гидрофобизирующие-воздухововлекающие.

Ориентировочные свойства бетонов с химическими добавками приведены в прил. 5.

В состав бетона, в том числе в составы вяжущего, заполнителей и воды затворения, не допускается введение хлористых солей, вызывающих коррозию арматуры в железобетонных конструкциях: с напрягаемой арматурой; с ненапрягаемой проволочной арматурой класса В-I, Вр-I диаметром 5 мм и менее; эксплуатируемых в условиях влажного или мокрого режима; изготовляемых с автоклавной обработкой; подвергающихся электрокоррозии.

Не допускается также введение хлористых солей в состав бетонов и растворов для инъецирования каналов, а также для замоноличивания швов и стыков сборных и сборно-монолитных конструкций.

Допускаемые области применения добавок, оказывающих влияние на коррозионное поведение арматуры в бетоне, приведены в прил. 5.

3.4. (2.9). К бетонным и железобетонным конструкциям, эксплуатирующимся при воздействии отрицательных температур, должны предъявляться требования по морозостойкости.

Марка бетона по морозостойкости F в зависимости от конструкций и условий эксплуатации назначается:

в отсутствие воздействия жидких агрессивных сред или при воздействии жидких агрессивных сред в виде растворов хлоридов сульфатов, нитратов и других солей-электролитов в количестве до 5 г/л включительно по СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы», СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги», СНиП 2.05.08-85 «Аэродромы», СНиП 2.06.08-87 «Бетонные и железобетонные инструкции гидротехнических сооружений»;

при воздействии названных выше жидких агрессивных сред в количестве свыше 5 г/л по табл. 12 настоящего Пособия, но не менее значений, приведенных в нормативных документах, перечисленных выше.

При этом указанные выше марки бетона по морозостойкости определяются по ГОСТ 10060-87 при испытании в пресной воде.

3.5. (2.18; 2.22 - 2.24). Для армирования железобетонных конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах, допускается применять те же виды арматуры, что и для конструкций, эксплуатируемых в неагрессивных условиях по СНиП 2.03.01-84 с учетом требований настоящего раздела.

Арматурные стали по степени опасности коррозионного повреждения подразделяются на три группы [табл. 13(9)].

При выборе арматурной стали необходимо учитывать следующие положения:

в предварительно напряженных конструкциях следует преимущественно применять термически упрочненную арматуру, стойкую против коррозионного растрескивания, высокопрочную проволочную арматуру класса В-II и Вр-II диаметром 4 мм и более, арматурные канаты К-7 диаметром 12 мм и более, обеспечивающие наряду с коррозионной стойкостью экономию стали;

арматурные канаты следует предусматривать из проволоки диаметром не менее 2,5 мм в наружных и не менее 2 мм - во внутренних слоях;

применение проволоки классов В-I и Вр-I диаметром менее 4 мм не допускается в конструкциях третьей категории требований к трещиностойкости;

в предварительно напряженных железобетонных конструкциях, изготовленных из шлакопемзобетона или с применением шлакопортландцемента, рекомендуется преимущественно применять термически и термомеханически упрочненную арматуру, стойкую против коррозионного растрескивания;

не рекомендуется применять арматуру класса Ат-IIIc, упрочненную вытяжкой;

арматуру класса Ат-IIICH (Н - немерные длины) не рекомендуется использовать.

Применение высокопрочной проволочной арматуры в предварительно напряженных конструкциях из ячеистых, пористых легких и тяжелых силикатных бетонов не допускается без специальных мер защиты независимо от условий эксплуатации. Возможно применение высокопрочной проволоки при армировании предварительно напряженными железобетонными брусками из тяжелого бетона.

Предварительно напряженные конструкции для зданий с агрессивными средами не допускается изготавливать способом натяжения арматуры на затвердевший бетон.

В конструкциях, предназначенных к эксплуатации в агрессивных условиях, сварные стыки арматурных стержней рекомендуется располагать «вразбежку». Площадь поперечного сечения стержней, стыкуемых в одном сечении, не должна превышать 25 % площади общего сечения.

3.6 (2.17). Расчет железобетонных конструкций, подверженных воздействию агрессивных сред, следует производить по СНиП 2.03.01-84 с учетом настоящих норм по категории требований к трещиностойкости и предельно допустимой ширине раскрытия трещин, которые ужесточаются с повышением степени агрессивного воздействия среды.

Допустимая ширина раскрытия трещин назначается из условий долговечности и непроницаемости и обусловливается степенью агрессивного воздействия среды, длительностью действия внешней нагрузки и видом применяемой арматуры.

В агрессивной газовой среде ограничение ширины раскрытая трещин вызвано, главным образом, опасением коррозии арматуры, а так как коррозионные процессы протекают во времени, то при назначении ширины раскрытия трещин контролирующим фактором является длительность воздействия нагрузки, вызывающей трещины в конструкции.

В связи с этим ограничиваются два значения предельно допустимой ширины раскрытия трещин.

В конструкциях третьей категории требований к трещиностойкости первое значение ограничивает непродолжительное раскрытие трещин, соответствующее раскрытию трещин при совместном действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок. Второе значение ограничивает продолжительное раскрытие трещин, соответствующее раскрытию трещин при действии только постоянных и длительных нагрузок.

Таблица 12

В конструкциях второй категории требований к трещиностойкости допускается непродолжительное раскрытие трещин при условии обеспечения надежного закрытия (зажатия) трещин при длительно действующих нагрузках. При этом на растягиваемой внешними постоянными и длительными нагрузками грани элемента обжатие должно составлять не менее 0,5 МПа.

В конструкциях первой категории требований к трещиностойкости раскрытие трещин не допускается.

При эксплуатации конструкций в агрессивных средах предельно допустимая ширина раскрытия трещин контролируется также условиями непроницаемости, особенно для жидких агрессивных сред.

При определении ширины непродолжительного раскрытия трещин допускается:

принимать ветровую нагрузку в размере 30 % нормативного значения;

учитывать крановую нагрузку от одного мостового или подвесного крана на каждом крановом пути. При этом ширина непродолжительного раскрытия трещин от нагрузок, предусмотренных СНиП 2.01.07-85, не должна превышать значений, нормируемых СНиП 2.03.01-84.

Примечание. При расчете сооружений типа башен, дымовых труб, опор ЛЭП, мачт, для которых ветровая нагрузка является определяющей, ветровую нагрузку необходимо учитывать полностью.

3.7. Категория требований к трещиностойкости, значения предельно допустимой ширины непродолжительного и продолжительного раскрытия трещин, толщина защитного слоя бетона, минимальные марки бетона по водонепроницаемости для конструкций, предназначенных к эксплуатации в газообразных и твердых агрессивных средах, приведены в табл. 13(9) и 14(10); в жидких агрессивных средах - в табл. 15(11).

Условия, определяющие необходимость защиты поверхностей конструкций, и варианты защитных мер приведены в разд. 4.

Категория требований к трещиностойкости и предельно допустимая ширина непродолжительного и продолжительного раскрытия трещин железобетонных конструкций, приведенные в табл. 13(9) и 15(11), увязаны с требованиями по толщине защитного слоя бетона и маркой бетона по водонепроницаемости.

В конкретном проектировании можно учитывать взаимозаменяемость отдельных параметров первичной защиты, в том числе роль защиты арматуры оцинкованием, некоторые особенности конструктивного характера и т.п.

При надлежащем технико-экономическом обосновании можно учитывать следующие положения.

Таблица 13(9)

Таблица 14(10)

Увеличение толщины защитного слоя бетона несколько снижает опасность возникновения коррозии арматуры в трещинах ограниченного раскрытия. При увеличении толщины защитного слоя бетона на 10 мм и более сверх значений, указанных в табл. 14(10) и 15(11), допускается для арматурной стали I и II групп увеличить предельно допустимую ширину непродолжительного и продолжительного раскрытия трещин на 10 %.

При применении оцинкованной арматуры требования табл. 13(9), 14(10), 15(11) допускается корректировать следующим образом:

снижать водонепроницаемость бетона на одну марку (при этом марка должна быть не менее W4), или уменьшать толщину защитного слоя бетона на 5 мм, или увеличивать предельно допустимую ширину непродолжительного и продолжительного раскрытия трещин для конструкций с арматурной сталью I и II групп на 15 %.

При применении в конструкциях арматурных сталей I группы большого диаметра допускается увеличивать предельно допустимую ширину непродолжительного и продолжительного раскрытия трещин для диаметров 28 - 32 мм на 10 %, а для диаметров свыше 36 мм - на 15 %.

Таблица 15(11)

В случаях одновременного изменения нескольких параметров первичной защиты (повышение толщины защитного слоя бетона, применение оцинкования и арматурных стержней большого диаметра) увеличение предельно допустимой ширины непродолжительного и продолжительного раскрытия трещин не должно превышать 30 % значений, нормируемых табл. 13(9) и 15(11), при этом ширина раскрытия трещин не должна превышать значений, указанных в СНиП 2.03.01-84.

Если при проектировании нет уверенности, что предложенные отступления от требований табл. 13(9) - 15(11) будут выполнены, то в проекте непременно должны присутствовать чертежи конструкций, рассчитанных по требованиям табл. 13(9) - 15(11). Особенно это положение необходимо учитывать при разработке чертежей типовых конструкций.

Примеры пользования табл. 13(9) - 15(11) приведены ниже.

Пример 1. Условия приняты по примеру 3 разд. 2.

Требуется определить проектные требования для предварительно напряженных железобетонных ферм, армированных стержневой арматурой класса А-IV, принятых в качестве несущей конструкции покрытия цеха электролиза водных растворов хлористого натрия. Среда цеха - среднеагрессивная.

По табл. 13(9) для среднеагрессивной среды находим, что нижний пояс фермы, армированный сталью масса A-IV I группы, должен рассчитываться как элемент третьей категории требований к трещиностойкости. Предельно допустимая ширина непродолжительного раскрытия трещин в нижнем поясе не должна превышать 0,15 мм, а при длительно действующих нагрузках должна быть не более 0,1 мм. Величина защитного слоя бетона до поверхности арматуры по табл. 14(10) составляет 20 мм, бетон марки по водонепроницаемости W6.

Элементы решетки и верхнего пояса фермы, выполненные без предварительного напряжения арматуры, рассчитываются как элементы третьей категории требований к трещиностойкости с предельно допускаемой шириной непродолжительного раскрытия трещин не более 0,2 мм, а продолжительного раскрытия трещины не более 0,15 мм. Защитный слой для элементов решетки и верхнего пояса ферм должен приниматься не менее 20 мм, бетон марки по водонепроницаемости W6.

Поверхностная защита фермы назначается в соответствии с требованиями разд. 4.

3.8 (2.20). Толщина защитного слоя бетона в конструкциях для агрессивных сред определяется как минимальное расстояние от поверхности конструкции до поверхности любого ближнего арматурного стержня. При этом защитный слой бетона в конструкциях должен быть не менее величин, указанных в СНиП 2.03.01-84.

Минимальную толщину защитного слоя бетона конструкций полок ребристых плит и полок стеновых панелей допускается принимать равной 15 мм для слабоагрессивной и среднеагрессивной степеней воздействия газообразной среды и равной 20 мм - для сильноагрессивной степени независимо от класса арматурных сталей.

Минимальную толщину защитного слоя монолитных конструкций следует принимать на 5 мм более значений, указанных в табл. 14(10), 15(11).

Для торцов поперечных и продольных стержней арматурных каркасов толщина защитного слоя бетона до арматуры должна быть не менее 10 мм.

Толщина защитного слоя бетона у арматуры второстепенных ребер плит может приниматься не менее величины защитного слоя полок этих плит.

Защитный слой бетона до арматуры или стальных закладных деталей в замоноличиваемых узлах конструкций, а также проницаемость бетона должны удовлетворять требованиям табл. 14(10) и 15(11).

При невозможности выполнения этого условия следует предусматривать защиту арматуры и стальных закладных деталей, находящихся в пределах стыка, металлическими покрытиями.

Для обеспечения требуемой толщины защитного слоя бетона и проектного положения арматуры следует предусматривать установку под арматуру специальных прокладок из пластмассы, полиэтилена, капрона и др. или из плотного цементно-песчаного раствора.

При использовании пластмассовых фиксаторов следует учитывать возможность образования трещин в растянутой зоне бетона и коррозии арматуры в агрессивных средах.

Уменьшить опасность коррозии арматуры можно применением фиксаторов, конструкция которых уменьшает возможность образования трещин, например, фиксаторов с развитой боковой поверхностью, а также фиксаторов из цементно-песчаного раствора (состава 1:1,5 или 1:2 с В/Ц = 0,5), проницаемость которого должна быть не выше проницаемости бетона конструкции.

К фиксаторам предъявляются также следующие общие требования: легкость установки, устойчивость в рабочем положении, способность выдерживать без деформаций вес арматурного каркаса и нагрузок от бетонной смеси при заполнении формы.

3.9 (2.25; 2.26). Применение конструкционных легких бетонов в несущих конструкциях, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах, допускается при условии соответствия бетонов требованиям норм по проницаемости и способности пассивировать стальную арматуру. Марка легких бетонов по водонепроницаемости должна удовлетворять требованиям табл. 14(10) и 15(11).

Для бетонов на пористых заполнителях допускается отклонение показателя водопоглощения в большую сторону от значений, приведенных в табл. 3(1) при условии соответствия по проницаемости бетонам по прямым показателям (для жидких сред по показателю водонепроницаемости и коэффициенту фильтрации, для газообразных сред - по эффективному коэффициенту диффузии).

При этом водопоглощение по объему не должно превышать 14 %.

Косвенным показателем проницаемости легких бетонов также является «истинное» водоцементное отношение, которое определяется как отношение разности количества воды затворения бетона и количества воды, поглощаемой пористым заполнителем в течение 1 ч, к массе цемента.

«Истинное» водоцементное отношение для легких бетонов марок по водонепроницаемости W4, W6 и W8 не должно превышать соответственно 0,5; 0,4 и 0,35.

В случаях, когда нет возможности экспериментальной проверки «истинного» В/Ц, показатель В/Ц принимается по табл. 3(1) с учетом примеч. 2.

Пассивирующая способность бетона на пористых заполнителях может быть снижена за счет гидравлической активности самого заполнителя, усиливающейся при тепловой обработке, особенно при автоклавном твердении.

Гидравлическая активность заполнителя зависит от химического состава и крупности зерен заполнителя. Определяющим в химическом составе заполнителя является содержание активных алюминатов Аl₂O₃ и двуокиси кремния SiO₂. Наибольшей активностью обладают мелкие фракции пористого заполнителя £ 0,3 мм.

Гидравлическая активность мелкого пористого заполнителя устанавливается ускоренным методом, приведенным в прил. 6. Мелкий пористый заполнитель по гидравлической активности подразделяется на три группы в соответствии с табл. 16.

Таблица 16

Для обеспечения первичного (на стадии изготовления и твердения) пассивирующего действия бетона для средне- и сильно-гидравлически активного мелкого заполнителя необходимо рассчитывать минимальное количество цемента по формуле

Ц = КSПа100/(0,43aС₃S + 0,11bС₂S),

где содержание С₃S и С₂S в %; К - коэффициент запаса, принимаемый 1,25; П - количество отдельных фракций активных заполнителей, кг/м³ бетона; а - количество СаО, которое может быть связано 1 кг заполнителя различных фракций, кг/кг; a и b - степень гидратации алита и белита к моменту окончания термообработки бетона (принимается соответственно 0,8 и 0,6); С₂S учитывается при количествах свыше 25 %.

Пример 2. В 1 м³ бетона содержится 354 кг пористого песка. Гидравлическая активность (средняя по фракциям), определенная по прил. 6, составила 120 мг/г, т.е. 1 кг пористого песка связывает 0,12 кг СаО. Количество С₃S в цементе 62 %, С₂S - 17 %. Отсюда по формуле

Ц = 100×1,25×354×0,12/(0,43×0,8×62) = 249 кг.

При принятых в расчете параметрах такое содержание цемента обеспечит первичную пассивность арматурной стали в бетоне.

3.10 (2.27). Конструктивно-теплоизоляционные легкие и ячеистые бетоны в ограждающих конструкциях зданий с агрессивными средами имеют ограниченную область применения. Область применения и требования к таким конструкциям приведены в табл. 17(12).

Таблица 17(12)

В зданиях с влажным или мокрым режимом помещений при наличии в качестве агрессивного компонента только углекислого газа (например, производственные помещения животноводческих зданий) допускается применение ограждающих конструкций из легких и ячеистых бетонов с защитными мерами, как для слабоагрессивной среды, табл. 17(12).

Кроме того, в конструкциях из легких бетонов можно заменить изолирующий слой на фактурный (однослойные конструкции) при толщине защитного слоя бетона не менее 30 мм.

При этом необходимо применять следующие дополнительные защитные меры:

в слабоагрессивной среде в бетонную смесь следует вводить ингибиторы коррозии стали или наносить на поверхность конструкции со стороны помещения цементно-латексное покрытие толщиной 2 мм;

в среднеагрессивной среде защиту конструкций следует осуществлять одним из следующих способов: введением в бетонную смесь ингибиторов коррозии стали с гидрофобизацией внутренней поверхности конструкций кремнийорганическими жидкостями; цементно-латексным покрытием конструкций со стороны помещения толщиной 3 мм; защитой стальной арматуры специальными обмазками при гидрофобизации внутренней поверхности конструкций кремнийорганическими жидкостями.

3.11 (2.28). Конструкции из армоцемента допускается применять в слабоагрессивной газообразной и твердой средах. В газообразной среде толщина защитного слоя должна быть не менее 4 мм, водопоглощение бетона - не более 8 % при защите арматурных сеток и проволок цинковым покрытием толщиной не менее 30 мкм или при защите поверхности конструкций лакокрасочным покрытием III группы. В твердой среде в дополнение к указанным мерам следует осуществлять одновременно защиту арматуры цинковым покрытием и поверхности конструкции лакокрасочными материалами.

4. ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (ВТОРИЧНАЯ ЗАЩИТА)

4.1 (2.31). Защита от коррозии поверхностей бетонных и железобетонных конструкций предусматривается со стороны непосредственного воздействия агрессивной среды и осуществляется:

лакокрасочными покрытиями - при действии газообразных и твердых сред (аэрозоли);

лакокрасочными толстослойными (мастичными) покрытиями - при действии жидких сред;

оклеечными покрытиями - при действии жидких сред, в грунтах, в качестве непроницаемого подслоя в облицовочных покрытиях;

облицовочными покрытиями, в том числе из полимербетонов - при действии жидких сред, в грунтах, в качестве защиты от механических повреждений оклеечного покрытия;

пропиткой (уплотняющей) химически стойкими материалами - при действии жидких сред; в грунтах;

гидрофобизацией - при периодическом увлажнении водой или атмосферными осадками, образовании конденсата, в качестве обработки поверхности до нанесения грунтовочного слоя под лакокрасочные покрытия.

Лакокрасочные, оклеечные и облицовочные покрытия в соответствии с их защитными свойствами подразделяются на четыре группы (защитные свойства групп покрытий повышаются от первой к четвертой).

Необходимость защиты поверхностей конструкций, группы принимаемых покрытий и примерная их толщина приведены в табл. 18(13).

Таблица 18(13)

Не допускается применение в жидких органических средах (масла, нефтепродукты, растворители) лакокрасочных покрытий, рулонных, листовых материалов, а также композиций герметиков на основе битума.

Защиту поверхностей наземных и подземных железобетонных конструкций следует назначать исходя из условия возможности возобновления защитных покрытий. Для подземных конструкций, вскрытие и ремонт которых в процессе эксплуатации практически исключены, необходимо применять материалы, обеспечивающие защиту конструкций на весь период их эксплуатации.

4.2. (2.32). Защита бетонных поверхностей надземных конструкций, эксплуатирующихся в газообразных и твердых агрессивных средах, осуществляется, как правило, лакокрасочными материалами.

Лакокрасочные защитные покрытия, применяемые в строительстве, делятся на два типа: атмосферостойкие (а - стойкие на открытом воздухе, ан - под навесом) а для внутренних работ (п - в помещениях).

К атмосферостойким покрытиям и покрытиям для внутренних работ в зависимости от условий эксплуатации по агрессивности среды, температуре и нагрузке могут предъявляться требования химической стойкости (х - химически стойкие, в - водостойкие, м - маслостойкие, к - кислотостойкие, щ - щелочестойкие, б - бензостойкие, т - термостойкие, тр - трещиностойкие).

Трещиностойкие лакокрасочные покрытия следует предусматривать для конструкций, деформации которых сопровождаются раскрытием трещин в пределах, указанных в табл. 13(9) и 15(11).

К числу химически стойких лакокрасочных материалов относятся эпоксидные, эпоксидно-фенольные, перхлорвиниловые и на сополимерах винилхлорида, хлоркаучуковые, на основе хлорсульфированного полиэтилена, хлорнаиритовые, тиоколовые.

Системы лакокрасочных покрытий включают грунтовочные и покрывные защитные слои. В качестве грунтовок по бетону обычно служат лаковые и эмульсионные составы.

Толщина одного слоя лакокрасочного покрытия зависит от способа его нанесения. Система покрытий в зависимости от числа защитных слоев может иметь различную общую толщину, которая назначается в соответствии с табл. 18(13). Система покрытия при правильно выбранном виде лакокрасочного материала определяет защитные свойства покрытия в данной агрессивной среде.

Требуемую толщину покрытия следует стремиться получать нанесением наименьшего числа слоев, но не менее двух (для обеспечения перекрытия микропор).

Характеристика лакокрасочных материалов по типу пленкообразующего, группы покрытий и некоторые технологические параметры приведены в табл. 19. Более подробные данные по составу лакокрасочных покрытий и технологий их нанесения приведены в соответствующих нормативных документах по защите от коррозии лакокрасочными покрытиями.

4.3. Защита поверхностей подземных конструкций выбирается в зависимости от условий эксплуатации с учетом вида конструкций, их массивности, технологии изготовления и возведения.

А (2.34, 2.35). Наружные боковые поверхности подземных конструкций зданий и сооружений (фундаментов, тоннелей, каналов, коллекторов и т.п.), а также ограждающих конструкций подвальных помещений (стен, полов), подвергающихся воздействию агрессивных грунтовых и производственных вод, защищаются, как правило, мастичными, оклеечными или облицовочными покрытиями (рекомендуемое прил. 5 СНиП 2.03.11-85). Тип покрытия, его группа и рекомендуемые варианты приведены в табл. 20. Выбор типа изоляции приведен в прил. 7. Химическая стойкость изоляционных материалов приведена в прил. 8.

Таблица 19

Таблица 20