Новости

Новости

Защитные характеристики бетонов от разрушения под действием солей, используемых для стаивания снега и льда


Дороги и пути сообщения играют важную роль для экономического развития страны. Снег и лед на дороге серьезно влияют на нормальное движение, приводя к авариям. В цепях предотвращения скапливания снега и льда на дорогах в зимнее время, особенно на скоростных шоссе, для обеспечения нормального движения наиболее часто используют соли (NaCl или CaCl2), что позволяет снизить точку замерзания и приводит к их таянью. Однако, использование соли может приводить к отслаиванию и шелушению поверхности дороги и коррозии арматуры.
В холодных регионах, особенно, при воздействии соли или окружающей среды, содержащей соли, отслаивание бетона и коррозия арматуры является одной из самых важных причин, приводящих к разрушению мостов и дорожных покрытий. Предотвращение подобных разрушений и проведение восстановительных и ремонтных работ является наиболее сложной и актуальной проблемой.
В начале 80-х г. в Китае началось строительство железобетонных путепроводов и скоростных бетонных шоссе. Впервые метод посыпания поверхностей солью с целью стаивания льда был применен в Пекине. С 90-х гг. XX века в холодных регионах северо-восточного Китая началось активное использование соли для стаивания льда. При строительстве высококачественных бетонных дорог в короткие сроки и недостаточном знании о разрушении бетона под воздействием солей при проектировании и строительстве дорог и мостов не были применены даже примитивные технические меры. В связи с этим, при использовании соли для стаивания льда с дорог а Пекинском муниципальном путепроводе и на поверхностях высококачественных бетонных дорог в Северо-восточном регионе произошло разрушение бетонных поверхностей.
Тогда в рамках приоритетной государственной научной программы «Исследование безопасности важнейших объектов» была выделена подпрограмма «Защита бетона от разрушающего воздействия солей, используемых для стаивания льда». На основе достигнутых результатов исследований, полученных в университете Тунцзи, было впервые внедрено высококачественное бетонное покрытие шоссе, разработаны воздухововлекающие добавки SJ-2, создана комплексная технология, позволяющая защитить бетон от разрушающего воздействия солей при стаивании льда и повысить срок его службы до 20 лет.
Использование соли для стаивания льда приводит к разрушению бетона от отслаивания. Первой причиной разрушения является повышение степени насыщения бетона водой и увеличение напряжения при замерзании бетона. Во-вторых, из-за попеременного (то мокрого, то сухого) воздействия на поверхности бетона происходит кристаллизация соли, которая откладывается в порах бетона, в результате чего возникают разрушающие напряжения. В-третьих, использование в качестве солей CaCl2 приводит к более сильной химической коррозии при воздействии NaCl.
Разрушение бетона от отслаивания при воздействии солей при замораживании является весьма характерным явлением. Можно выделить следующие основные характеристики данного процесса:
• разрушение начинается с поверхности, проявляясь на первых порах как шелушение слоя мелкозернистого бетона, с последующим оголением заполнителя, что приводит к появлению неровностей на поверхности дороги; однако, под поверхностным слоем сохраняется основание с высокими эксплуатационными характеристиками, поэтому использование традиционного метода бурения для забора образцов не позволяет выявить причины разрушения;
• развитие процесса разрушения происходит быстрее, чем для других видов бетона (например, для составов с воздухововлекающими добавками): использование солей для стаивания льда в течение одного - двух зимних периодов приводит к разрушению оснований (при проведении исследований в лабораториях разрушение бетона происходит уже после нескольких циклов);
• на неразрушенной части конструкций (нижняя поверхность балок мостов, устои и т.д.) часто можно видеть следы отслаивания и белую кристаллическую соль (В Китае наиболее часто используется соль NaCl);
• даже после прекращения обработки покрытий с помощью солей, происходит дальнейшее разрушение бетона, вплоть до полного отслоения поверхностного слоя.
Проведенные исследования показали, что воздействие большинства растворимых химических веществ приводит к разрушению бетона в различной степени, причем наибольшее агрессивное воздействие оказывают растворы солей со средней или низкой концентрацией (концентрация NaCl составляет около 4%).
Для защиты бетона от разрушающего воздействия солей, используемых для стаивания льда, при проектировании материалов и строительстве необходимо учитывать следующие принципы и технические рекомендации:
• использовать воздухововлекающие добавки (рекомендованная пористость бетона не менее 5%);
• применять бетоны с В/Вяж. отношением менее 0.45:
• не использовать цементы или бетоны с большим количеством минеральных материалов (особенно, с содержанием известняков): целесообразно использовать MK в рекомендуемых количествах;
• не использовать заполнители с большим водопоглощением и высоким содержанием глины;
• использовать монолитный бетон или конструкции, твердеющие в нормальных условиях; снизить использование сборных конструкций, твердение которых происходит, как правило, в пропарочных камерах с высокой температурой;
• целесообразно установить водоотводную систему, чтобы предотвратить длительное воздействие стаявшего снега и льда на поверхность бетона.
При устройстве дорог в холодных регионах следует использовать следующие рекомендации:
• без проведения дополнительных технических мер защиты на дороге нельзя использовать соль для стаивания льда, включая и южные холодные регионы страны;
• в северных регионах при строительстве новых бетонных дорог необходимо принимать комплексные технические меры, позволяющие использовать соли для стаивания снега и льда; также следует использовать воздухововлекающие добавки для увеличения морозостойкости бетона;
• при строительстве мостов необходимо принимать технические меры, защищающие бетон от разрушающего воздействия солей и предотвращающие коррозию арматуры, например снижение В/Вяж. отношения, увеличение толщины защитного слоя.
Учет вышеперечисленных способов защиты при проектировании и строительстве автомобильных дорог и мостов (в том числе и городских путепроводов) позволит снизить агрессивное воздействие солей, используемых для стаивания льда.