Protectia la Coroziune a Betonului Armat

Betonul armat este un material de construcție esențial pentru majoritatea infrastructurilor, dar are nevoie de o protecție adecvată împotriva coroziunii. Coroziunea betonului și armăturii poate reduce semnificativ durata de viață a structurilor, ceea ce duce la costuri suplimentare pentru reparații și întreținere. Prin urmare, prevenirea coroziunii este crucială pentru asigurarea durabilității și siguranței structurilor.

Foto credit: Arhiva REXIMACO, pereți din beton ai unei clădiri industriale, atacați de vaporii de clor. 

 

Betonul armat este un sistem complex, care datorită structurii chimice a componentelor sale, dată în special de compoziția chimică a cimentului nehidratat precum și a produșilor de reacție obținuți după hidratare, se comportă diferit la atacul chimic funcție de produșii chimici cu care intră în contact. Mediul în care se află structura are o influență semnificativă asupra coroziunii betonului și armăturii. Mediul poate conține substanțe chimice, săruri sau substanțe organice care pot interacționa cu betonul și armăturile, conducând la coroziune.

Scopul acestui articol este de a oferi o înțelegere aprofundată a coroziunii betonului și armăturii și de a evidenția importanța mediului în coroziunea acestora. De asemenea, articolul va prezenta factorii care contribuie la coroziunea betonului și armăturii în diferite medii și va oferi soluții de prevenire a coroziunii prin proiectarea adecvată, alegerea materialelor adecvate, protecția catodică, tratamentul suprafețelor, monitorizarea și întreținerea.

A. Definiție

Coroziunea betonului și armăturii este procesul de degradare a betonului și a armăturii care apare în urma interacțiunii cu mediul ambiant. Acest proces poate duce la pierderea rezistenței structurii și la creșterea riscului de prăbușire.

B. Procesul de coroziune

Procesul de coroziune începe prin pătrunderea substanțelor corozive în beton și în armătură. Aceste substanțe pot proveni din apa freatica sau apa de stocare cu care elementele turnate vin în contact direct. Cele mai frecvente cauze ale degradării unui beton în practică sunt carbonatarea, atacul clorului și atacul sulfatic.

C. Factori care contribuie la coroziunea betonului și armăturii

Carbonatarea - este un proces de coroziune care apare datorită prezenței dioxidului de carbon în apa care vine în contact cu betonul permeabil. Dioxidul de carbon reacționează cu hidroxidul de calciu din beton, formând carbonat de calciu și apă. Acest proces poate reduce pH-ul betonului și poate duce la degradarea armaturii.

Atacul clorului - este un proces de coroziune care apare atunci când betonul este expus la apă sărată sau la alte surse de clor. Clorul reacționează cu hidroxidul de calciu din beton, formând cloruri și apă. Această reacție poate duce la creșterea volumului armăturii din cauza ruginii și la degradarea betonului.

Atacul sulfatic - este un proces de coroziune care apare atunci când betonul este expus la apă care conține sulfat sau alte surse de sulf. Sulfatul reacționează cu compușii de calciu din beton, formând sulfati de calciu. Acest proces poate duce la creșterea volumului betonului și la dezintegrarea structurii.

În concluzie, coroziunea betonului și armăturii poate fi cauzată de diferiți factori care pot varia în funcție de mediul ambiant și de compoziția apei. Este important să se ia în considerare acești factori în proiectarea și construcția infrastructurii pentru a preveni coroziunea și pentru a asigura durabilitatea și siguranța structurii.

 

 

Foto credit: Arhiva REXIMACO, ”Decantor cu raclor in lucru”

 

Mediul și influența sa asupra coroziunii betonului și armăturii

1. Mediul acvatic

Apa poate fi una dintre cele mai frecvente surse de coroziune a betonului și a armăturii. Apa poate fi acida, alcalina sau sărată și poate conține substanțe care pot duce la coroziune. În mediul acvatic, betonul și armătura sunt expuse la o varietate de substanțe, cum ar fi săruri și acizi, care pot afecta integritatea structurii.

2. Mediul cu prezența sărurilor

Betonul și armătura expuse la mediul cu prezența sărurilor, cum ar fi clorurile sau sulfații, sunt expuse la riscul de coroziune. Clorurile sunt una dintre cele mai frecvente surse de coroziune și pot duce la coroziunea armăturii. Sulfații, pe de altă parte, pot duce la formarea de sulfati de calciu care pot crește volumul betonului și pot duce la degradarea structurii.

3. Mediul cu prezența substanțelor acide

Substanțele acide pot fi o sursă de coroziune pentru beton și armătură. Aciditatea apei sau a solului poate duce la coroziunea armăturii și poate duce la degradarea structurii betonului.

4. Mediul cu prezența substanțelor alcaline

Substanțele alcaline pot fi, de asemenea, o sursă de coroziune a betonului și a armăturii. Alcalinitatea apei sau a solului poate duce la coroziunea armăturii și poate duce la degradarea structurii betonului.

5. Mediul cu prezența substanțelor organice

Mediul cu prezența substanțelor organice, cum ar fi solurile umede, poate duce la creșterea bacteriilor și ciupercilor care pot duce la coroziunea betonului și a armăturii. Aceste organisme pot secreta acizi care pot eroda betonul și armătura.

6. Mediul cu prezența substanțelor cu aciditate ridicată și cantități mari de substanțe organice - este cel mai agresiv mediu în ceea ce privește coroziunea betonului și a armăturii. În astfel de medii, betonul și armătura sunt expuse la o concentrație ridicată de substanțe corozive, care pot duce la coroziune rapidă și la degradarea structurii. 

Mediul are o influență semnificativă asupra coroziunii betonului și a armăturii. Este important să se ia în considerare mediul în proiectarea și construcția infrastructurii și să se ia măsuri adecvate pentru a proteja betonul și armătura împotriva coroziunii. Acest aspect va fi tratat în cele ce urmează.

 

Pentru ape freatice sau meteorice normale fără conținut ridicat de radicali sulfatici (SO42-) sau de tipul clorurilor, gradul de degradare prin coroziune a betonului și implicit a armăturii este redus la o usoara carbonatare a betonului încetinită datorită următoarelor influențe :

 

1. BAZICITATEA BETONULUI – dată de prezența unei concentrații ridicate de Hidroxid de Calciu ( Ca(OH)2 ) în beton rezultat în urma procesului de formare a cristalohidraților . Datorită solubilității reduse a Ca(OH)2  acesta se află cristalizat și reprezintă o rezervă însemnată care asigură permanent un pH puternic bazic în beton sau în microfisirile acestuia. Prin menținerea bazicității, reacțiile de oxido-reducere ale fierului nu au loc ca urmare a formării pe suprafața armăturii a unei pelicule de oxid cunoscută în chimie ca o formă isomerică a oxidului de fier (γ-Fe2O3) foarte densă și inertă atâta timp cât există Ca(OH)2 cristalizat în beton. Această peliculă se autogenerează odată cu începerea prizei cimentului din beton. Orice incluziune de apă cu o compoziție ce nu presupune prezența ionilor (SO42-) sau nitriților (NH41-) peste limita admisă de standarde, prin microfisurile betonului va produce așanumitul proces de ”Refacere autogenă”

 

2. REFACEREA AUTOGENĂ – Este binecunoscut că integritatea unei pietre de ciment este dată de existența Ca(OH)2 cristalizat. Odată ce se epuizează acest produs secundar de reacție aflat în masa betonului , aceasta își pierde proprietățile mecanice și de coeziune ca urmare a hidrolizării macrocompușilor de tip hidrosilicați, hidroaluminați cu eliberare de Ca(OH)2 . Când și acesta se consumă prin reacții cu compuși sulfatici sau nitritici betonul se dezintegrează și apare coroziunea avansată.  Dacă totuși sistemul de microfisuri ( care este normal în masa betonului, dar care nu prezintă deplasări tangențiale ) intră în contact cu apa fără conținut de radicali agresivi, acestea se vor închide complet prin reacții de hidratare a cimentului rămas anhidru până în momentul fisurării, cât și pe seama formării de CaCO3 în urma carbonatării date de reacția Ca(OH)2 cu CO2 conținut în apă. Domeniul dimensional al fisurilor care se pot închide prin refacere autogenă este situat între valorile deschiderii de 0,1 – 0,3 mm. Valori mai mari ale deschiderii fisurilor necesita aditivarea betoanelor cu diferiți aditivi ce favorizează cristalizarea ( respectiv formarea de structuri C-S-H suplimentare ). Desigur că acest proces este influențat de cantitatea de ciment la metru cub conținută de beton.

 

În cazul stațiilor de epurare sau a prezenței apei freatice cu săruri sulfatice, unde acestea pot conține o concentrație mare de sulfați, produsul de hidratare rezultat ca urmare a hidratării cimentului, respectiv Aluminatului tricalcic ( C3A ) poate reacționa în betonul întărit cu o sare sulfatică cu formare de hidrosulfataluminat de calciu. În urma acestor reacții produsul rezultat prezintă o creștere de volum de cca 227% ceea ce duce la dezintegrarea treptată a betonului. În același timp Hidroxidul de Calciu Ca(OH)2 intervine cu formare de sulfat de calciu dihidrat. Creșterea de volum generată de acestă reacție este de cca 120 %.
Rezultatul este o dezintegrare treptată cu pierdere de substanță care duce în final la distrugerea betonului. (A.M. Neville )

În stoparea proceselor de coroziune intervin produsele XYPEX. Datorită mecanismului de acțiune în masa betonului prin procesele chimice care au loc crează un mediu protector pentru beton.
 

Structurile cristaline generate de pachetul de reactivi XYPEX asigură, pe lângă impermeabilizare și o protecție a structurilor betonului (C-S-H) și Ca(OH)2 prin imbrăcarea acestora în formațiuni cristaline ce nu mai permit contactul cu apa agresivă.
 

Cristalohidrații XYPEX rezultați sunt mult mai stabili din punct de vedere chimic și protejează astfel betonul față de orice substanță chimică în limite de pH 3 – 11 contact permanent.
În imaginile de mai jos sunt prezentate două cuburi din beton care au fost ținute într-o soluție de sulfat de sodiu în concentrație de 36000 mg/L timp de 4 luni.

Vă prezentăm avantajele utilizării produsele XYPEX la tratarea betonului atât pentru impermeabilizare cât și pentru protecție la coroziune.

Aceste tratamente pot fi aplicate ca aditiv în faza de construcție sau ca tratament chimic la structuri care au avut o perioadă de funcționare în care s-a constatat o agresiune chimică asupra structurii. În acest caz este foarte important ca intervenția de pasivare a structurii betonului să se aplice înainte de degradarea avansată a armăturii, caz în care datorită creșterii de volum datorate apariției ruginii se produc numeroase microfisuri sau așa numitele percolări ( desprinderi cu exfoliere a betonului de acoperire).

Apa va intra în contact direct cu armătura și procesul de degradare a acesteia se va dezvolta necontrolat.

ADITIVAREA BETONULUI CU XYPEX ADMIX C-1000NF

Aditivarea ca procedeu de impermeabilizare este cel mai eficient din punct de vedere constructiv datorită avantajelor care le are ca soluţie tehnică.
 

Enumerăm câteva din avantajele aditivării betonului cu produsul XYPEX ADMIX C-1000NF
 

- Creşterea randamentului de hidratare a cimentului din betonul aditivat
 

- Creşterea rezistenţei la agresiune chimică a betonului şi protecţia la coroziune a armăturilor în limite de pH 3 – 11 contact permanent pentru orice substanţă chimică.
 

- Protejează eficient coroziunea armăturii în timp ca urmare a efectului de inhibare a reacţiilor de oxido-reducere în prezenţa electroliţilor
 

- Reducerea fisurării de contracţie a betonului cu până la 95% cu condiţia păstrării umidităţii suprafeţelor turnate şi protejării împotriva îngheţului a betoanelor turnate. 
 

- Creşterea proprietăţilor de rezistenţă mecanică cu cca. 5 - 12% faţă de proba martor funcţie de cantitatea de aditiv XYPEX.
 

- Scurtarea timpului de execuţie ca urmare a eliminării manoperei de hidroizolare a structurii
 

- Posibilitatea unui control permanent şi total asupra hidroizolării. Se poate interveni în orice moment pentru eliminarea oricărui deranjament datorat factorilor externi sau unor calamităţi.
 

- Eliminarea formării rosturilor de turnare între etapele de turnare cu excepţia rosturilor formate de montarea tablei expandate la ploturi radier.
 

- Impermeabilizarea în acest sistem nu poate fi înţepată sau ruptă în alte faze ale construcţiei sau în timpul exploatării.Este un tratament complet ecologic ce nu se supune proceselor de îmbătrânire având o durată de viaţă egală cu a structurii din beton. Nu este influențată de direcția din care ar apare un gradient de presiune a apei
 

- Tratamentele cu produse XYPEX nu necesită nici un fel de protecţie sau alt procedeu suplimentar de siguranţă a hidroizolaţiei
 

- Sistemul poate fi controlat în permanenţă iar în cazul apariţiei unui deranjament din diferite motive, reparaţiile se execută local în câteva ore fără deranj sau perturbarea activităţii.
 

- Tratamentele de impermeabilizare cu produse XYPEX sunt total ecologice, produsele având Avize Sanitare de utilizare inclusiv în contact cu apa potabilă

 

 

TRATAMENT POST TURNARE CU XYPEX CONCENTRATE

 

Aplicaţiile cu produsul de impermeabilizare XYPEX CONCENTRATE prezintă următoarele avantaje :
 

- Aplicaţia nu poate fi zgâriată sau întreruptă decât dacă betonul este spart în întregime şi înlocuit
 

- Hidroizolaţia devine parte integrantă a betonului.
 

- Tratamentele cu XYPEX previn şi produc inhibarea reacţiilor de coroziune la armături prin stoparea infiltrării apei în masa betonului
 

- XYPEX CONCENTRATE aplicat pe beton, prin mecanismele specifice de cristalizare, face ca o parte din reactivi să rămână latenţi în masă timp de  cca. 2 ani, timp în care, dacă apare apa ( ca mediu de reacţie ) datorită unei microfisurări, procesul de cristalizare se reia şi fisura este opturată. Orice infiltraţie printr-o fisură cu o deschidere de până la 0,4 mm va fi stopată prin cristalizare.
 

- XYPEX CONCENTRATE pătrunde într-un beton ud şi produce cristalohidraţi pe o adâncime de cca 30 cm de la faţa de tratare în cca 100 zile.
 

- Un beton tratat cu XYPEX CONCENTRATE este permanent controlabil.
 

- La aplicare nu este necesar un beton uscat ci dimpotrivă acesta cu cât este mai umed cu atât mai bine.
 

- Betonul tratat cu XYPEX CONCENTRATE este rezistent la atac chimic din orice direcţie în limite de pH de 3 – 11 contact permanent.