Coroziunea Betonului Armat

1.Introducere:

Betonul este un material compozit obținut prin întărirea unui amestec omogen din liant, agregat și apă. Partea activă este liantul iar partea practic inertă este amestecul de nisip și pietriș sau piatră spartă, numit și agregat.

Betonul armat se obține prin asocierea betonului simplu cu armături de oțel sub formă de bare, plase care conlucrează cu betonul. Armăturile au rolul de a prelua în totalitate eforturile de întindere.

Cauzalitatea degradării structurilor de beton armat în general, este foarte vastă. Pe lângă fenomenele fizice şi chimice obiective, intervenind şi factori subiectivi ca şi erorile de proiectare şi execuţie, nivelul cunoaşterii în domeniu la momentul construirii, vicii de fabricaţie.

În categoria cauzelor obiective cu caracter de lungă durată s-au identificat:

coroziunea armăturilor din oţel (fenomen de natură electrochimică, datorită carbonatării

şi/sau penetrării ionilor de clor);

degradarea betonului datorită agresivităţii chimice (sub acţiunea ionilor de clor, sărurilor de amoniu şi vaporilor de acid sulfuric etc.);

oboseala (fenomen înregistrat la infrastructura transporturilor şi căi de rulare);

îmbătrânirea.

În categoria cauzelor obiective cu caracter accidental degradarea se consideră a avea loc în timpul incendiilor, sub acţiunea focului. Alte acţiuni speciale (seisme, explozii) pot produce şi ele degradări.

Cauze subiective:

• erori de proiectare: stau la baza degradării în regim accelerat a elementelor de beton prin una din cauzele obiective deoarece în multe cauze proiectele de execuţie nu s-au detaliat suficient (lăsând loc pentru improvizaţii în execuţie);

• nivelul de cunoaştere în momentul construirii: se reflectă în simplitatea metodelor de proiectare (fenomene necontrolate) şi nivelul tehnologic existent;

• erori de execuţie: insuficienta atenţie acordată modului de rezolvare a unor subansamble (de exemplu sistemele de hidroizolare), punerea în operă a unor betoane de calitate slabă, nerealizarea gradului de precomprimare proiectat, manipularea neîngrijită şi injectarea superficială a tecilor de protecţie a cablurilor postîntinse conduc şi ele la manifestarea factorilor obiectivi;

• vicii de fabricaţie: acestea se înregistrează cu precădere în cazul armăturilor active care ascund eforturi remanente, reduceri secţionale, frecări metal-metal şi de multe ori cedează sub nivelul sarcinilor de exploatare.

Coroziunea oţelului este un proces natural, fiind consecinţa reacţiei sale cu mediul înconjurător. În stare naturală, majoritatea metalelor se prezintă sub formă de oxizi stabili din punct de vedere chimic. În contact cu oxigenul sau alţi agenţi oxidanţi, metalele tind să se reîntoarcă la starea lor naturală de oxizi, dând naştere la produse care pentru oţel sunt cunoscute sub denumirea de rugină. Energia indusă în timpul proceselor de fabricaţie asigură suportul necesar fenomenului de propagare a

coroziunii.

Coroziunea oţelului în beton este un proces de natură electrochimică, implicând transferul sarcinilor electrice (electronilor) dintr-un material în altul. Pentru ca să apară o reacţie electrochimică (în absenţa unei surse electrice externe), trebuie să existe două reacţii:

• reacţie capabilă să genereze electroni - reacţie anodică, oxidarea fierului (Fe), formarea ionilor de fier;

• reacţie capabilă să consume electronii - reacţie catodică, adică reducerea oxigenului pentru formarea ionilor de hidroxil (OH).

Armătura din beton nu corodează dacă este acoperită cu un strat suficient de gros de beton alcalin. Aceasta protecţie este realizată doar teoretic, mai ales în clădirile vechi. Practic în construcţiile din beton armat se dezvoltă fisuri, o mare parte din acestea din cauză că stratul de protecţie este prea subţire. Aceasta şi în combinaţie cu sărurile, îngheţul, umezeala şi încărcarea mecanică duc la carbonatarea betonului, corodarea armăturii şi mai târziu la ameninţarea siguranţei construcţiei.

Aceste degradări pot fi prevenite prin folosirea mortarelor de reparaţie pe bază de ciment polimeric, gata preparate, urmărind următorii paşi:

• Spălarea şi curăţarea mecanică a suprafeţelor betonului degradat până la stratul nedegradat

• Curăţarea armăturii vizibile şi protejarea acesteia cu BETONPROTEKT K, care se aplică de 2 ori cu pensula;

• Reprofilarea betonului la locul unde a fost afectat cu BETONPROTEKT RT, înainte aplicându-se un strat emulsie KEMACRYL diluată cu apă în proporţie de 1:1;

• Protecţia betonului cu BETONPROTEKT F, aplicat de 2 ori cu pensula sau cu fierul de glet.

Toate mortarele de reparaţie conţin nisip cuarţ de calitate şi sunt foarte compatibile cu betonul.

Când cele două reacţii (focarele de coroziune) apar în locuri separate la distanţă mare, ele sunt numite macro celule; iar când apar alăturat, sau practic înacelaşi loc, ele se numesc microcelule. Astfel, pentru oţelul înglobat în beton, reacţiile anodice implică oxidarea sau disoluţia fierului, adică:

Fe→Fe++ + 2e

2Fe++ + 4OH 2Fe(OH)2

2Fe(OH)2 + 1/2O2 2FeOOH + H2O

Fe + OH + H2O HFeO2 + H2

Reacţiile catodice cele mai probabile sunt:

2H2O + O2 + 4e 4(OH)

+ 2H + 2e H2

Într-un caz particular, tipul de reacţie care va avea loc (anodică sau catodică) va depinde de cantitatea de oxigen prezentă şi de pH-ul soluţiei pastei de ciment din apropierea oţelului.

2.Legile electrolizei au fost stabilita pe cale experimentala de catre Michael Faraday in anul 1834.

Prima lege a electrolizei. A fost stabilita experimental, ea arata ca masa de substanta depusa la catod este proportionala cu intensitatea curentului elecric si cu timpul cat este inchis circuitul.