Вступ (фрагменти)

Експлуатація залізобетонних конструкцій будівель та споруд часто відбувається в агресивному навколишньому середовищі. Це стосується більшості промислових будівель, особливо з хімічним виробництвом, відкритих середовищ, морських прибережних споруд тощо. Дія агресивного середовища викликає корозію бетону та арматури залізобетонних конструкцій і, як наслідок, зменшує їх несучу здатність та експлуатаційну придатність. Це накладає свій відбиток на вимоги до їх проектування та прогнозування надійного ресурсу безпечної експлуатації. Для адекватного оцінювання експлуатаційного терміну різних будівель з корозійними пошкодженнями конструкцій необхідно в кожному конкретному випадку враховувати взаємну дію різних чинників на їх працездатність.
Особливістю корозії залізобетонних конструкцій реальних будівель та споруд є те, що процеси деградації проходять при навантаженні як мінімум від власної ваги конструкцій, за наявності певного рівня напружень в бетоні та арматурі. Це вносить свої особливості в корозійні процеси, пов’язані зі зміною щільності матеріалів, їх структури, прогресуючому впливу корозійних пошкоджень, спричиненому концентрацією напружень у місцях дефектів тощо. В процесі проникнення середовища в глибину корозійних пошкоджень відбувається адсорбційне зниження поверхневої енергії на стінках дефектів і адсорбційне їх розклинювання, що змінює характеристики міцності та деформативності як арматурної сталі, так і бетону.
Корозія бетону та арматури значно знижує несучу здатність та експлуатаційну придатність залізобетонних конструкцій. При цьому зменшуються розміри перерізів, погіршується сумісна робота конструктивних елементів будівель та споруд. Внаслідок цього часто виникають аварійні ситуації і, як наслідок, можливе обрушення конструкцій.
Найпростішим видом корозії залізобетонних конструкцій є вимивання складників цементного каменю бетону “м’якою” водою, яка практично не містить хімічно активних речовин. При цьому вимивається кальцій, що приводить до руйнування кристалічних утворень, які містять кальцій. Якщо зруйновано більше 30 % сполук кальцію, відбувається повне руйнування бетону. Такий вид корозії існує в градирнях, коли під час охолодження води на поверхні залізобетонних конструкцій осідає конденсат, який стікає по поверхні і вимиває кальцій. При цьому паралельно проходить карбо¬нізація бетону і нейтралізація захисного шару арматури. Наявність достатньої кількості вологи спричиняє корозію робочої арматури. На електростанції Турів (Польща) це привело до обрушення конструкцій градирні.
Подібні корозійні явища спостерігаються в конструкціях, які експлуатуються у відкритому середовищі. Це стосується мостових залізобетонних конструкцій, особливо над відкри¬тими водоймами.
Активніше проходить корозія залізобетонних конструкцій за наявності в середовищі хімічно активних речовин. Під час згоряння палива теплових електростанцій внаслідок наявності сірки утворюються кислі гази за рахунок утворення окислів сірки – сірчаного та сірчистого ангідриду.
За певних теплових режимів і рівня вологості в скруберах і димових трубах можуть утворюватися пари сірчаної кислоти з концентрацією понад 10 %. Це призводить до кислотної корозії залізобетонних конструкцій.
Найсприятливіші умови для корозії залізобетонних конструкцій виникають на виробництвах хімічної промисловості. Хімічно активні речовини, агресивні до залізобетонних конструкцій, існують як безпосередньо у виробничих технологічних процесах, так і в навколишньому середовищі внаслідок виходу з ладу технологічного обладнання, шкідливих викидів в атмосферу.
Наведені приклади корозійних руйнувань вказують на актуальність дослідження питань корозії залізобетонних конструкцій та вивчення їх напружено-деформованого стану в агресивних середовищах.
Важливим питанням є також розроблення методик розрахунку несучої здатності та експлуатаційної придатності залізобетонних конструкцій з корозійними пошкодженнями. Це пов’язано з необхідністю визначення довговічності і надійності будівель та споруд, термінів їх безпечної експлуатації. Оскільки сьогодні не існує єдиної теорії розрахунку залізобетонних конструкцій з корозійними пошкодженнями бетону та арматури, актуальними є розроблення єдиної інженерної методики, а також використання деформаційної моделі на основі реальних діаграм бетону і арматури з врахуванням впливу корозії.
Дослідження корозії залізобетонних конструкцій, яка відбувається з часом за наявності агресивного середовища є актуальним, особливо беручи до уваги те, що за різними даними щорічні втрати від корозії як в нашій країні, так і за кордоном становлять 4…6 % ВВП. За даними Держбуду України із залученням НДІБК та НДІБВ, станом на 01.01.2003 р. зафіксовано 8000 аварійно небезпечних об’єктів, з них до модернізації рекомендовано 5600, а до ліквідації – 2140. Тільки на об’єктах базових галузей експлуатується понад 250 млн. м куб. залізобетонних конструкцій, ресурс яких вичерпаний більш ніж на 50 %. 13 % автошляхів загального користування і 59 % комунальних мостів не задовольняють вимоги безпеки і потребують ремонту і реконструкції. 30 % конструкцій причального фронту морських портів внаслідок корозії знаходиться в незадовільному стані і підлягає капітальному ремонту, 39 % огороджувальних споруд морських портів є аварійними. З досвіду автора часто причиною незадовільного стану будівель та споруд стає корозія конструктивних елементів.

Про автора

БЛІХАРСЬКИЙ Зіновій Ярославович
Доктор технічних наук, професор, академік Академії будівництва України. Лауреат Державної премії України в галузі архітектури за реставрацію та пристосування пам'ятки архітектури XIV–XVIII ст. – житлового будинку № 2 на площі Ринок (палац Бандінеллі) у Львові (2007 р.).
Директор Інституту будівництва та інженерії довкілля Національного університету "Львівська політехніка". Завідувач кафедри будівельних конструкцій та мостів.
Автор 120 наукових праць, патентів та винаходів.