Допустимые пределы коррозии стали

Арматурная сталь — один из важнейших материалов в бетонных конструкциях, отвечающий за прочность бетона на разрыв. Поскольку она обычно изготавливается из стали, она подвержена ржавчине и коррозии . Ржавчина не только изменяет внешний вид конструкции, но и, при сильном поражении, может снизить её прочность. Поэтому, прежде чем использовать арматуру в любом строительном проекте , важно знать допустимые пределы коррозии .

В этой статье мы подробно рассмотрим понятие ржавчины, причины ее возникновения , международные стандарты, способы оценки ржавчины и методы удаления ржавчины со стальных прутков.

Что такое ржавчина на стальных прутьях?

Коррозия — это химическая реакция между сталью и кислородом или влагой окружающей среды, приводящая к образованию слоя оксида железа на поверхности стали.
Процесс окисления обычно происходит следующим образом:

Fe + H₂O + O₂ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃·nH₂O

Конечным продуктом этой реакции является красновато-коричневый оксид железа , также известный как ржавчина. Этот слой оксида железа обладает плохой адгезией и, расширяясь, уменьшает эффективную площадь поперечного сечения стального прутка и ослабляет его сцепление с бетоном.

Почему так важна коррозия стальных прутков?

При ржавчине арматурной стали происходят две опасные вещи:

Уменьшение эффективной площади поверхности стального прутка: По мере образования ржавчины теряется часть металла, и фактический диаметр стального прутка уменьшается, что означает потерю прочности на растяжение.
Увеличенный объем коррозии: объем коррозии превышает первоначальный объем стального стержня (примерно в 6–10 раз), что приводит к образованию трещин в бетоне вокруг стального стержня .

Поэтому перед его использованием в любом здании необходимо тщательно проверить степень ржавчины.

Стандарт устанавливает пределы коррозии для стали.

Допустимые пределы коррозии стали установлены несколькими международными стандартами, такими как ASTM A615, BS 4449 и ISIRI 3132 (Национальный стандарт Ирана). Согласно этим стандартам, на поверхности стального прутка допускается наличие тонкого слоя светло-коричневой сухой ржавчины , но глубокая коррозия или образование окалины запрещены.

Согласно ASTM A615 :

Допускается наличие легкой поверхностной ржавчины , которую можно удалить металлической щеткой.
Если ржавчина приводит к значительному уменьшению диаметра арматурного стержня или отслоению металлической поверхности, арматурный стержень не подлежит использованию .

Согласно BS 4449 :

Незначительное образование ржавчины из-за кратковременного воздействия влаги допустимо, если его можно удалить ручной щеткой или наждачной бумагой .

Согласно Иранскому национальному стандарту (ISIRI 3132) :

Поверхность стальных прутков должна быть очищена от грубой ржавчины и масляных пятен.
Легкая поверхностная ржавчина не препятствует использованию, но глубокую или шелушащуюся ржавчину необходимо удалить.

Определение степени коррозии стали.

Для определения допустимых пределов необходимо определить степень и тип коррозии. Коррозию стальных прутков обычно подразделяют на четыре степени:

степень оксида	появление	Вариант использования
Уровень 1 (Поверхность)	Светло-коричневого цвета, не отслаивается.	Для использования не требуется специальной очистки.
Второй класс (средний)	Заметную ржавчину можно удалить с помощью металлической щетки.	После очистки его можно использовать.
Уровень 3 (тяжелый)	Толстые пятна ржавчины и неровная поверхность	Вам нужна наждачная бумага или пескоструйный аппарат?
Уровень 4 (глубокий)	Глубокая ржавчина, локальная коррозия или уменьшенный диаметр	Не подходит для заливки бетона.

Как проверить допустимый предел коррозии

Чтобы обеспечить наличие подкрепления, вы можете предпринять несколько простых шагов:

Визуальный осмотр:
Осмотрите цвет, глубину коррозии и шелушение поверхности невооруженным глазом или с помощью увеличительного стекла.
Измерение диаметра стальных прутков: Для проверки
отклонения диаметра прутков можно использовать штангенциркуль или микрометр. Если отклонение превышает 2% , пруток следует отбраковать.
Испытание на адгезию к бетону:
в некоторых проектах необходимо проверить адгезию ржавой арматуры к бетону.
Испытание на электрохимическую коррозию:
в крупных проектах для определения скорости коррозии используется испытание коррозионного потенциала или испытание поляризационного сопротивления.

Факторы, влияющие на ржавление стальных прутков

На ржавление стальных прутков влияет ряд факторов окружающей среды и эксплуатации:

Влажность и воздействие воды:
Воздействие влаги или дождя в течение длительного периода времени.
Соль и хлориды:
хранение арматурных стержней вблизи моря или в контакте с антифризной солью.
Перед применением в контакте с влажной почвой или бетоном.
Складские помещения не имеют достаточного освещения .
Время от покупки до использования проекта очень велико.

Методы удаления ржавчины со стальных прутков.

Если степень ржавчины не находится в допустимых пределах, но стальной пруток еще можно восстановить , для удаления ржавчины можно использовать следующие методы:

1. Ручная или механическая металлическая щетка

Самый простой способ удаления поверхностной ржавчины . Подходит для лёгкой и средней степени ржавчины.

2. Дробеструйная или пескоструйная обработка

Для удаления стойкой или отслаивающейся ржавчины используйте пескоструйную обработку под высоким давлением. Этот метод подготавливает поверхность стальной арматуры к лучшему сцеплению с бетоном.

3. Использовать средства для удаления ржавчины (травление).

Используйте слабый раствор фосфорной или соляной кислоты и внимательно следите за временем контакта.

Этот метод следует использовать с осторожностью, поскольку если останется остаток кислоты, это усилит коррозию стальных прутков.

4. Повторно нанесите эпоксидную смолу или антикоррозийную краску.

Защищает стальную арматуру, используемую в агрессивных средах.

Как ухаживать за стальными прутьями, чтобы предотвратить появление ржавчины

Чтобы избежать окисления, важно соблюдать правила хранения:

Хранить в сухом, закрытом помещении.
Используйте деревянные платформы или деревянные балки, чтобы избежать прямого контакта с землей.
Накройте арматуру нейлоном или тканью .
Не допускайте соприкосновения новых стальных прутков с ржавыми стальными прутками.
Используйте сразу же после резки или гибки , так как свежесрезанные поверхности имеют тенденцию быстро ржаветь.

Влияние коррозии стальных прутков на долговечность конструкции

Даже небольшая ржавчина, если её не удалить, может сократить срок службы здания . Разрастание ржавчины приводит к образованию трещин в бетонной поверхности, через которые проникают вода и ионы хлора, ускоряя процесс коррозии.

Поэтому тщательная проверка допустимых норм ржавления перед заливкой бетона является одним из важнейших этапов контроля качества на строительной площадке.

Окончательно

Допустимый предел коррозии стальной арматуры является основополагающим элементом контроля качества бетонных конструкций. Его можно кратко описать следующим образом:

Допускается наличие тонкого сухого слоя ржавчины на поверхности .
Недопустима отслаивающаяся, глубокая или уменьшающаяся в диаметре ржавчина .
Если диаметр уменьшился более чем на 2% или ржавчину невозможно удалить металлической щеткой, арматурный стержень необходимо заменить.
Перед использованием очистите щеткой или пескоструйным аппаратом.
Правильный уход и предотвращение попадания влаги — лучшие способы предотвращения появления ржавчины.

В конечном итоге использование чистой и неповрежденной арматуры не только обеспечивает прочность конструкции, но и значительно увеличивает срок службы здания.