Пособие к СНиП 2.03.11-85 по проектированию защиты от коррозии бетонных и железобетонных строительных конструкций Часть 2

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^¾, б) при одновременном содержании хлоридов и сульфатов по показателю содержания Сl^¾, 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^¾ 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^¾ 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 Сl^¾ 250 мг/кг, следует учитывать наличие сульфатов.

Вычисляем суммарное содержание хлоридов и сульфатов в пересчете на Сl^¾: 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 Сl^¾. 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_{2 агр.}, 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_{2 агр.} — 12 мг/л.

Содержание ионов, мг/л; Mg²⁺ — 1718; Са²⁺ — 461; nа⁺ + k⁺ — 2568; Сl  — 3546; — 4604;

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

Из анализа перечисленных компонентов показателями агрессивности к бетону могут являться HCO₃ , рН, СО_{2 агр.}, Mg²⁺, nа⁺ + k⁺, , суммарное содержание солей агрессивных к арматуре — Сl  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 Сl  и :

Сl  + 0,25 Сl  = 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 10178¾85.

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 5мм 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

Примечания: 1. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки по СНиП 2.01.01—82. 2. Марка бетона по водонепроницаемости должна приниматься не менее W4 и назначаться исходя из условий стойкости бетона в жидкой агрессивной среде по табл. 4(4), 5(5), 6(6) и 8(8). 3. Марки бетона по морозостойкости, указанные в табл. 12, приведены к определению по первому методу ГОСТ 10060—87. 4. Табл. 12 не распространяется на бетоны дорожных и аэродромных покрытий.

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 2.03.01¾84.

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 требовании 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)

* Над чертой приведена категория требований к трещиностойкости: под чертой — допустимая ширина непродолжительного и продолжительного (в скобках) раскрытия трещин.

** Конструкции должны быть отнесены к 1-й категории требований по трещиностойкости при наличии сред, содержащих хлор, пыль хлористых, азотнокислых и роданистых солей, хлористый водород, сероводород.

*** В случае когда среднеагрессивная степень воздействия определяется только влажностью и наличием углекислого газа, категорию требований по трещиностойкости и ширине раскрытия трещин допускается принимать как слабоагрессивную среду.

Примечания: 1. Табл. 13(9) необходимо пользоваться совместно с табл. 18(13). 2. Термически упрочненная стержневая арматура с индексами «К» является стойкой против коррозионного растрескивания, «С» — свариваемой, «СК» — свариваемой, стойкой против коррозионного растрескивания.