Железобетонные конструкции на протяжении срока эксплуатации подвергаются воздействию разнообразных факторов окружающей среды. Стальная арматура под влиянием этих факторов подвержена коррозии, что приводит к уменьшению ее поперечного сечения. Продукты коррозии, образующиеся в процессе, вызывают растрескивание и отслоение защитного слоя бетона. В результате оголения арматуры ее коррозия ускоряется, а сцепление между бетоном и арматурой ослабевает. Такая ситуация приводит к потере прочности конструкции, поскольку для нормальной работы железобетонного элемента необходимо обеспечить надежное сцепление между арматурой и бетоном.
В железобетонных конструкциях бетонный слой, называемый защитным слоем, который находится между арматурой и окружающей средой, выполняет важнейшую функцию защиты арматуры от воздействия окружающей среды, а именно от коррозии. Этот слой замедляет или предотвращает воздействие атмосферных факторов, которые могут повредить арматуру. Этот процесс предотвращения зависит от толщины и водонепроницаемости защитного слоя, а также от степени воздействия вредной среды. Недостаточная толщина защитного слоя приводит к расширению трещин и ускорению процесса коррозии. Поэтому еще на стадии проектирования важно правильно определить толщину защитного слоя.
Если защитный слой не справляется со своей функцией, происходит разрушение защитного покрытия, что приводит к воздействию вредной окружающей среды, которые вызывают коррозию арматуры в железобетонных конструкциях.
Эти воздействия окружающей среды можно разделить на две основные категории:
- Карбонизация
- Воздействие хлоридов
Карбонизация — это тип разрушения, который начинается с внешней поверхности бетона и распространяется вглубь. Карбонизация происходит в результате реакции углекислого газа в атмосфере, с гидратированным цементом во влажной среде, что приводит к образованию карбоната кальция. Скорость карбонизации зависит от свойств окружающей среды и бетона, таких как: тип цемента, водоцементное соотношение, количество пустот, концентрация углекислого газа в окружающей среде, относительная влажность и температура. В результате карбонизации бетона арматура становится подверженной воздействию атмосферы, что приводит к её коррозии. Коррозия арматуры приводит к снижению адгезии между арматурой и бетоном, вплоть до полного её исчезновения в зависимости от степени коррозии, что неизбежно влечет за собой снижение прочности бетона. В городских центрах и промышленных зонах, где загрязнение окружающей среды приводит к высокой концентрации углекислого газа и карбонатов, ожидается более высокая степень карбонизационной коррозии.
Воздействие хлоридов — хлорид-ионы являются наиболее разрушительным фактором для коррозии арматуры. Хлорид-ионы растворяют защитный слой на поверхности арматуры. Проникновение хлорид-ионов к арматуре повышает электролитность среды. В результате на стали возникает точечная коррозия, и по мере развития коррозии бетонное покрытие, окружающее арматуру, начинает растрескиваться. Хлорид-ионы могут также присутствовать в самом бетоне. Эти хлорид-ионы могут поступать из компонентов бетона во время его производства: из заполнителя, цемента или, если используются, из добавок к бетону.
