Посібник

7.3 Визначення ступеню карбонізації, вмісту хлоридів та водонепроникності бетону

Визначення ступеню карбонізації, вмісту хлоридів та водонепроникності бетону конструкцій мостів є важливим елементом в процесі визначення фізико-хімічних характеристик бетону.

Існуючі методики експрес-діагностики дозволяють швидко і ефективно виконувати дослідження характеристик матеріалів.

Прилад для вимірювання вмісту хлоридів у бетоні передбачає використання обладнання „CL 2000” (рис. 7.2) який складається:

• прилад вимірювальний іоноселективного електроду з роз'ємами;

• іоноселективний електрод комбінованого типу з кристалічною мембраною;

• комплект робочих реактивів; що входять в комплекті;

• пакети поліетиленові з замками для збору і зберігання проб бетонного порошку;

• фільтри паперові обеззолені за ТУ 6-09-1678-95

• вода дистильована за ГОСТ 6709

• перфоратор з победітовими свердлами діаметром, мм, від 10 до 20

• ваги лабораторні загального призначення 4-го класу точності, похибка виваження за ГОСТ 24104, мг, ±20

• калібрувальні розчини, концентрація, мг/л, 5, 10, 50

Рисунок 7.2 - Обладнання „CL 2000” для визначення вмісту хлоридів

Визначення вмісту хлоридів у бетоні обладнанням „CL 2000”.

1. Очистити поверхні бетону від забруднення і захисного покриття. Виконати відбір проб бетону ударним свердлінням за допомогою перфоратора. Свердління виконати не менше ніж у трьох точках на квадраті зі сторонами 5х5 см. (При діаметрі бурів більше 18 мм достатньо однієї точки відбору). Об’єм проби бетону - не менше 10 г. Попадання до проби бруду заборонено.

2. Проби відбирати ступенями, крок яких обирати за потребою в кількості бетонного порошку. Заборонено перемішування проби з різної глибини. При зануренні на кожні 40-50 мм зменшувати діаметр бурів на 2 мм. Можливий відбір проб кернами з подальшим подрібненням у лабораторній ступці або висвердлюванням. Брати пробу бетону масою 3 г, що не містить включення діаметром більше 0,5 мм.

3. Відміряну пробу висипати у флакон з герметичною кришкою, що містить 20 мл розчину, який екстрагує, і рівномірно струшувати протягом 10 хв для проходження екзотермічної реакції, зміна температури якої враховується датчиком, вмонтованим у електрод.

4. Електрод вимірювальний заповнити робочим розчином до рівня заливного отвору. Надавити на верхній кінець електрода для злиття частки робочого розчину у нижню частину електроду, щоб зволожити мембрану. Долити робочий розчин (у розчині електроду не повинні знаходитись бульбашки: при їх наявності - видалити постукуванням пальцем по корпусу). Змочити мембрану і нижню частину електроду дистильованою водою, просушити і промокнути їх чистим фільтрувальним папером (поверхню мембрани протирати заборонено).

5. Підключити електрод до входу вимірювального блоку. Включити прилад. Виконати калібрування електроду. Узяти флакони з водяними розчинами відомих концентрацій хлорид-іону 5, 10, 50 мг/л. Калібрування починати з розчину найменшої концентрації. Калібровані зразки відповідають вмісту хлорид-іонів від маси бетону: 0,005; 0,01; 0,05 %.

6. Електрод занурити у розчин на глибину не менше 15 мм не торкаючись дна флакона. При зніманні відліків електрод повинен бути нерухомим. Після стабілізації узяти відлік у відсотках, що відповідає концентрації хлорид-іона у відсотках від маси бетону. Після зняття відліку електрод промити дистильованою водою та просушити (промокати) фільтрувальним папером, і перейти до наступного каліброваного зразка.

7.3.2 Визначення карбонізації бетону обладнанням „CarboDetect”

Метод вимірювання карбонізації бетону приладом „CarboDetect” передбачає використання таких засобів:

• перфоратор з победітовими наконечниками діаметром, мм, - 18; 20

• посудина з розпилювачем об’ємом, мл - 200

• фільтри паперові обеззолені за ТУ 6-09-1678-95

• вода дистильована за ГОСТ 6709

• спирт метиловий

• фенолфталеїн за ТУ 2638-002-22671692

Визначення карбонізації бетону обладнанням „СarboDetect”:

1. При відсутності робочого розчину фенолфталеїну зробити його в наступній послідовності: розчинити 25 мл порошку фенолфталеїну в 500 мл метилового спирту та добавити в розчин 500 мл дистильованої води.

2. Очистити поверхні бетону від забруднення і захисного покриття. Виконати отвори у бетоні ударним свердлінням за допомогою перфоратора (якщо не виконувався відбір проб бетонного порошку). Свердління виконати на рівні розташування робочої арматури на всю товщину захисного шару.

3. За допомогою розпилювача на внутрішню поверхню отворів нанести робочий розчин фенолфталеїну витримати 2-3 хв для проходження реакції.

4. Фіксувати зміну кольору бетону: пурпуровий колір - відсутність карбонізації.

5. Глибину карбонізації бетону визначити віддалю у середині отвору, яку виміряти від поверхні захисного шару до місця зміни кольору бетону на пурпуровий. Заміряна віддаль - глибина карбонізації бетону.

Рисунок 7.3 - Прилад „Carbo Detect” для вимірювання карбонізації бетону

200

10

9 (1,5*6)

60

від мінус 10 до плюс 60

6,3

52х37х13

1,5

10

230 В; 50/60Гц; 80

7.3.3 Визначення водонепроникності бетону системою „TORRENT”

Метод вимірювання водонепроникності бетону передбачає використання системи „Torrent” в яку входить:

блок дисплейний на синтетичному ремені з енергонезалежною

пам'яттю, об'єкти,

повний опір, МОм,

електричне постачання, В, тривалість експлуатації, год, температура експлуатації, °С вага, кг, габарити, см,

- насос вакуумний:

кінцевий загальний тиск, мБар,

електричне постачання

,

в

10

- елемент вакуумний з двома камерами

Рисунок 7.4 - Система „Torrent” для вимірювання водонепроникності бетону

Підготовка приладу до роботи

• з’єднати між собою дисплейний блок управління, насос вакуумний, елемент вакуумний з двома камерами за схемою 7.5

• відкрити обидва вентилі у вакуумному елементі;

• з’єднати блок дисплейний з насосом вакуумним;

• приєднати датчик тиску до входу „А” блоку дисплейного.

Рисунок 7.5 - Схема під’єднання елементів системи “TORRENT”

Визначення водонепроникності бетону системою „TORRENT”:

1. Увімкніть насос вакуумний. Включіть прилад - натиск клавіши “ON” - на дисплеї відображається: серійний номер, встановлена версія програмного забезпечення, індикатор заряду акумулятора (якщо на дисплеї нічого не з’являється - замінити акумулятор). Атмосферний тиск „ра” буде відображатись величиною „рі”.

2. Натисніть кнопку „START”. На дисплеї блоку з’явиться текст - „закрийте червоний кран”.

3. Розмістіть присоску вакуумну у зоні випробування конструкції і закрийте червоний кран: тиск „р” знижується, починається відлік часу „t”. Після t=30 с закрийте голубий кран а через 5 с відкрийте кран.

4. На 55 секунді звуковий сигнал повідомляє: приготуватися до закриття голубого крана; на 60 секунді закрийте голубий кран.

5. Вимірювання автоматично припиняється і визначаються значення „кТ” і „L” якщо пройшло 720 с, або збільшення виміряного тиску (> 20 мбар).

6. На основі отриманих результатів провести оцінку якості бетону за таблицею 5.4.

Таблиця 5.4 - Марка водонепроникності бетону в залежності від величини коефіцієнта кТ

7.4 Корозія арматури

Корозія металу - (від латинської “роз’їдати”) самочинне руйнування металів, яке відбувається під хімічним або електрохімічним впливом навколишнього середовища [19].

Корозія має хімічну або електрохімічну природу.

Хімічна корозія - руйнування металу під дією газів та неелектролітів (бензину, олії). Електрохімічна корозія - це руйнування металу, яке відбуваються в наслідок дії на метали електролітів (вода, кислота, кисень та ін.)

У залізобетонних мостах частіше маємо справу з електрохімічною корозією [1,].

В умовах експлуатації у більшості конструкцій між двома металами, які знаходяться у контакті, виникає електрохімічна взаємодія. Один метал перетворюється в анод, інший - у катод. Анод кородує, катод - ні. Магній, цинк, алюміній є анодами по відношенню до сталі, а сталь - анодом до латуні, міді. У багатьох випадках маловуглецева сталь є анодом по відношенню до низьколегованої.

Треба відмітити, що й сама маловуглецева сталь має неоднорідну структуру, що може бути фактором, який сприяє корозії.

Стальну арматуру захищає від корозії захисний шар, який повинен мати високолужне середовище, що гарантується при рН у діапазоні 10,5-11,5.

Якщо бетон карбонізує, тобто величина рН зменшується до 9, починається процес корозії сталі.

Іншою причиною виникнення корозії є тріщини. Руйнування захисного шару та поява у ньому тріщин призводить до доступу кисню в конструкцію і початку електрохімічної корозії арматури

Швидкість корозії залежить від факторів, що пов’язані з кількістю кисню та проникності бетону:

• від контакту між металом та іонопровідної водної фази бетону, яка залежить від складу та вологого змісту бетону;

• наявності анодних та катодних ділянок на металі, що має місце при оголенні будь-якої частини арматури;

• присутності кисню, який сприяє катодним реакціям.

Потенціальною причиною корозії може бути наявність хлоридів в бетоні.

Корозія арматури призводить до зменшення площі її перерізу і як результат - падіння несучої здатності елементу.

При виконанні обстежень з метою оцінки пошкоджень арматури необхідно, перш за все, встановити її розташування в конструкції і оцінити відповідність його проекту.

Обладнання СМ 52 визначає товщину захисного шару бетону і розташування сталевої арматури у залізобетонній конструкції. Складається з вимірювального щупа (двох типів), вимірювального приладу та блоку живлення

СМ 52 забезпечує вимірювання:

• діаметру арматури, мм, від 6 до 40

• товщини захисного шару бетону, мм, від 5 до 100

• границя похибки вимірювання при визначенні

розташування окремого арматурного стрижень, мм, < 10

Обладнання СМ 52, що завозиться із-за кордону одиничним екземпляром треба використовувати після атестації та отримання метрологічного свідоцтва відповідно до вимог ГОСТ 8.495

Рисунок 5.6 - Прилад СМ 52 для визначення розташування арматури

Вимірювання положення і товщини захисного шару арматури включає наступні етапи.

1. До проведення вимірювань співставити технічні характеристики обладнання з відповідними проектними значеннями геометричних параметрів армування залізобетонної конструкції.

2. Кількість і розташування ділянок конструкції, що контролюються, призначати в залежності від:

• мети і умов вимірювання;

• особливостей проектного рішення конструкції;

• технології виготовлення або зведення конструкції з урахуванням фіксації арматурних стрижнів;

• умов експлуатації конструкції з урахуванням агресивності зовнішнього середовища.

3. На поверхні конструкції у місцях вимірювань не повинно бути напливів більше 3 мм.

4. Роботу обладнання проводити за інструкцією з експлуатації.

5. Якщо товщина захисного шару бетону менша границі вимірювання обладнання згідно з паспортом, вимірювання проводити через прокладку товщиною (10,0±0,1) мм з немагнітного матеріалу. Фактичну товщину захисного шару визначити як арифметичну різницю між замірами та товщиною прокладки.

6. Контролювати розташування сталевої арматури у бетоні конструкції, для якої відсутні дані про діаметр арматури і глибину її розташування, визначаючи схему розташування арматури і її діаметр

7. Визначення місця розташування сталевої арматури:

• приєднайте щуп вимірювальний до приладу;

• виберіть діаметр стрижня перемикачем „DIAM”;

• поверніть перемикач „ZERO” за годинниковою стрілкою для вмикання глибиноміра;

• перемкніть тумблер „MODE” (режим) в положення „LOC” (виявлення);

• тримаючи щуп вимірювальний на віддалі від металу, повертайте перемикач „ZERO” доки стрілка на приладі займе положення посередині шкали, а звуковий сигнал видаватиме рівномірні такти;

• прикладіть щуп вимірювальний чорною стороною до бетону і рухайте ним доки у якомусь місці звуковий сигнал досягне максимуму;

• відмітьте на бетоні це місце - місце розташування арматури.

8. Визначення товщини захисного шару:

• приєднайте щуп вимірювальний до приладу;

• виберіть діаметр стрижня перемикачем „DIAM”;

• поверніть перемикач „ZERO” за годинниковою стрілкою для вмикання глибиноміра;

• переключіть тумблер „MODE” (режим) в положення „CAL” (калібрування);

• тримаючи щуп вимірювальний на віддалі від металу, повертайте перемикач „ZERO” доки стрілка на приладі не займе положення посередині шкали, а звуковий сигнал видаватиме рівномірні такти;

• переключіть тумблер „MODE” (режим) у положення DEP (глибина) (або у положення + „aud” для вмикання звукової індикації);

• прикладіть щуп вимірювальний чорною стороною до бетону у місці розташування арматурного стрижня и зорієнтуйте його паралельно лінії арматурного стрижня, щоб отримати мінімальні покази;

• зніміть покази товщини захисного шару у мм.