1

ОСНОВНИОСНОВНИ ОБЛИЦИОБЛИЦИКОРОЗИЈЕКОРОЗИЈЕ БЕТОНСКИХБЕТОНСКИХ

КОНСТРУКЦИЈАКОНСТРУКЦИЈАСАСА МЕТОДАМАМЕТОДАМА ЗАШТИТЕЗАШТИТЕ

Проф. др Драгица Јевтић

2

1.УВОД

У данашње време суочени смо са чињеницомда бетонске конструкције уопште, а посебнонеке које се експлоатишу у извеснимспецифичним условима, пропадају много брженего што смо то очекивали. Изненађени сморазличитим манифестацијама деградацијеконструкција које се испољавају свеганеколико година након почетка њиховеексплоатације, пошто смо још увек оптерећенисхватањем да је бетон апсолутно трајан инеуништив материјал.

Ово није ни чудо, јер су генерацијеградитеља до сада, како у оквиру

школовања тако и током професионалнеактивности, некритички прихватале

никада довољно аргументовану тезу даје век трајања бетона "и преко сто

година" и да он у спрези са челиком, тј. уформи армиранобетонских ипреднапрегнутих конструкција,

представља за челик и изузетну заштитуод корозије.

3

Oвакве тврдње су често потпуно неумесногенералисане и исказиване без неопходнеселективности у смислу рангирања објеката иконструкција по параметру условаексплоатације. На овај начин су под истизаједнички именитељ сврставане практичносве конструкције и индустријски објекти, имостови, и зграде и остали често врлоразличити грађевински објекти.

4

Последњих година смо сведоци да су многи одобјеката, чијем је пројектовању и грађењуприступљено са позиције бетона као a prioriтрајног материјала, у таквом стању да се већ упрвој деценији свога живота морају санирати. Као карактеристичан пример који може дапоткрепи ову тврдњу представља неколицинанаших мостова од армираног и преднапрегнутогбетона који су или већ санирани, или се налазенепосредно на почетку санационих радова, пошто је уочено да су они неочекивано брзозахваћени процесом корозије и даконструкцијама из овог разлога прети колапс.

5

Разлози за ово су, врло комплексни, али јепотпуно евидентно да је до уочених појава наовим мостовима, а то свакако важи и законструкције других врста, дошло стога што јеконкретна конструкција била непримерена датојсредини. До овога је дошло из разлога агресивногделовања средине, која је условила како корозијубетона тако и корозију челика у бетону. Ово јесвакако наступило и као последица претераногповерења у трајност и заштитну улогу бетона уконструкцијама, тако да нису предузете свепотребне мере за обезбеђење његове унутрашњеи спољашње заштите од агресивног деловањаконкретне средине.

А ове мере су неоспорно изводљивеи требало их је предвиђати испроводити како у фази

пројектовања и извођења, тако итоком експлоатације, када је одбитне важности да се посебнапажња усмери на правилно

одржавање објеката.

6

Како је бетон данас неоспорно најширепримењиван грађевински материјал, одњега се сасвим логично очекује дапредставља адекватно решење зареализацију конструкција практично усвим срединама - независно од степенањихове агресивности. То значи да се одбетона, између осталог, данас тражи изадовољавање услова довољнетрајности, као најважнијег својства.

Све бетонске конструкције се данасексплоатишу у знатно неповољнијимусловима него пре неколико деценија, што јенајтешње повезано са повећанимаерозагађењем практично у свим урбанимсрединама, са интензивирањем оптерећењабетонских конструкција, са нижимкоефицијентима сигурности (из разлогарационалности и обезбеђења конкурентнеспособности бетонских конструкција) и др., пасе тиме пред бетон и у свако-дневнимслучајевима постављају знатно строжијиуслови у погледу трајности.

7

Све напред изложено указује на то да би узависности од карактера и степенаагресивности за сваку конкретну конструкцијуувек требало предвиђати и одређене мереради обезбеђења њене трајности. Најбоље бинесумњиво било да се, поред уобичајенихпрорачуна, спроведе и одговарајући ипрорачуни ради доказивања захтеванетрајности. Нажалост, овакви поступци, мадавећ постоје, још увек немају ширу примену јернису доведени до тог нивоа да би се моглипримењивати у свакодневној пракси.

Трајност бетона и бетонских конструкција се, према томе, остварује правилнимпројектовањем конструкција, одговарајућимизбором свих компонентних материјала уоквиру бетона, зависно од потенцијалнихоблика корозије, као и правилним извођењем иодржавањем конструкција. Другим речима, бетонске конструкције треба пројектовати такода се у очекиваним - познатим условимаконкретне средине обезбеди довољнасигурност и употребљивост без високихтрошкова одржавања и поправке. Основниоблици корозије бетона као и начин њиховеманифестације приказан је на сл. 1.

8

Сл. 1. Основни облици корозије бетона

Изглед бетона разореног услед дејства мраза

9

10

ПАРАМЕТРИПАРАМЕТРИ СТРУКТУРЕСТРУКТУРЕБЕТОНАБЕТОНА ОДОД УТИЦАЈАУТИЦАЈА НАНА

ТРАЈНОСТТРАЈНОСТ

11

ØØ ССтруктуратруктура очврслогочврслог бетонабетона јеје, , начелноначелно, , резултатрезултат достизањадостизања одређеногодређеног степенастепенахидратацијехидратације цементацемента, , тјтј. . резултатрезултат довољногдовољногочвршћавањаочвршћавања бетонскебетонске мешавинемешавине. .

ØØ СтруктуруСтруктуру бетонабетона уу општемопштем случајуслучају чинечине::-- макроструктурамакроструктура -- структураструктура двокомпонентногдвокомпонентногсистемасистема уу чијичији саставсастав улазеулазе малтерскамалтерскакомпонентакомпонента ии крупнкрупнијиији агрегатагрегат

-- микроструктурамикроструктура тјтј. . структураструктура цементногцементногкаменакамена ии

-- прелазнапрелазна ((транзитнатранзитна) ) зоназона измеђуизмеђу агрегатаагрегата иицементногцементног каменакамена..

Сл. 2. Димензије чврсте фазе и пора у цементномкамену у оквиру бетона

12

УкупнаУкупна порозностпорозност::

KKапиларнаапиларна порозностпорозност::

ППореоре уу гелугелу::

гдегде mmcc означаваозначава количинуколичину цементацемента попо кубномкубномметруметру бетонабетона, , ααhh степенстепен хидратацијехидратације цементацемента, , aammvv//mmcc водоцементниводоцементни факторфактор..

PGku ppp ∆++=

−= h

c

vck m

mmp α4,01,0 hc

v

mm

α4,0≥

chchchG mmmp ααα 022,0006,0016,0 =+=

%% заза

ØØ КонтактниКонтактни слојслој измеђуизмеђу зрназрна агрегатаагрегата иицементногцементног каменакамена веомавеома јеје значајанзначајан зазазаједничкизаједнички радрад овихових микроструктурнихмикроструктурнихкомпоненатакомпонената уу склопусклопу укупнеукупне масемасе бетонабетона. .

ØØ ШиринаШирина овоговог контактаконтакта обичнообично износиизноси 0,030,03--0,06 0,06 мммм (2(2--3 3 пречникапречника зрназрна цементацемента). ).

ØØ ОваОва контактнаконтактна зоназона, , сесе попо саставусаставу иисвојствимасвојствима, , битнобитно разликујеразликује одод осталогосталогцементногцементног каменакамена..

13

Сл. 3. Шематски приказконтактне зоне између зрнаагрегатa и цементног камена

Сл. 4. Шематски приказмеђузависности између агрегата ицементне пасте у контактној зони

ØØ НовиНови европскиевропски стандардстандард заза цементцемент ENV 197ENV 197--1 1 (2000) (2000) [[33]] даједаје класификацијукласификацију цементацемента уу петпеткатегоријакатегорија::

CEM CEM II портландпортланд цементцементCEM CEM IIII портландпортланд--композитникомпозитни цементцементCEM CEM IIIIII металуршкиметалуршки цементцементCEMCEM IVIV пуцоланскипуцолански цементцемент ииCEMCEM VV композитникомпозитни цементцемент..

ØØ УУ саставсастав цементацемента, , премапрема наведеномнаведеном стандардустандарду, , могумогу дада уђууђу гранулисанагранулисана згуразгура високевисоке пећипећи((ознакаознака S), S), силикатнасиликатна прашинапрашина -- чађчађ ((ознакаознака D), D), природниприродни ((ознакаознака P) P) ии индустријскииндустријски ((ознакаознака Q) Q) пуцоланипуцолани, , летећилетећи пепеопепео -- силикатнисиликатни ((ознакаознака V) V) иикарбонатникарбонатни ((ознакаознака W), W), сагорелисагорели шкриљацшкриљац((ознакаознака T), T), каокао ии кречњаккречњак ((ознакаознака L).L).

14

ØØ ККорозијаорозија цементногцементног каменакамена уу бетонубетону можеможесвестисвести нана тритри основнаосновна обликаоблика::

(1) (1) растварањерастварање ии испирањеиспирање калцијумхидроксидакалцијумхидроксида((корозијакорозија уследуслед деловањаделовања тзвтзв. . мекихмеких водавода),),

(2) (2) образовањеобразовање лакорастворљивихлакорастворљивих једињењаједињења припримеђудејствумеђудејству хемијскиххемијских агенасаагенаса ии цементногцементногкаменакамена -- растварањерастварање добијенихдобијених једињењаједињења иињиховоњихово испирањеиспирање ((киселинскакиселинска ии магнезитнамагнезитнакорокоро--зијазија, , корозијакорозија уследуслед деловањаделовања минералнихминералнихђубривађубрива),),

(3) (3) образовањеобразовање уу порамапорама цементногцементног каменакаменатаквихтаквих једињењаједињења коко--јаја заузимајузаузимају већивећи просторпростор ододполазнихполазних супстанцисупстанци, , штошто изазиваизазива појавупојавуунутрашњихунутрашњих напонанапона уу цементномцементном каменукамену ииразарањеразарање његоњего--веве структуреструктуре ((сулфатнасулфатна корозијакорозијаии алкалноалкално--агрегатнаагрегатна реакцијареакција).).

ØØ ВикатовВикатов индексиндекс, , којикоји представљапредставља односодноскиселекиселе ии базичнебазичне фракцијефракције уу цементуцементу::

ШтоШто јеје вредноствредност овоговог индексаиндекса већавећа, , сматрасматрасесе дада јеје отпорностотпорност цементацемента премапрема хемијскојхемијскојагресијиагресији већавећа. .

MgOCaOOAlSiO

I++

= 322

15

ØØ АлкалностАлкалност бетонабетона представљапредставља врловрлоефикаснуефикасну заштитузаштиту челикачелика одод корозијекорозије. .

ØØ ТоТо значизначи дада оваова заштитазаштита зависизависи какокако ододусловауслова срединесредине, , такотако ии одод величинавеличиназаштитнихзаштитних слојеваслојева бетонабетона ии структуреструктуре бетонабетонауу оквируоквиру овихових слојеваслојева. .

ØØ КорозијаКорозија можеможе дада сесе обављаобавља билобило ондаонда кадакадасусу овиови слојевислојеви оштећениоштећени ((прслинепрслине), ), билобило ууслучајевимаслучајевима кадакада ониони имајуимају сувишесувише великувеликупорозностпорозност, , илиили кадакада сусу изведениизведени одод бетонабетона сасанеадекватнимнеадекватним ((хемијскихемијски неотпорнимнеотпорним) ) цементомцементом. .

КОРОЗИЈА АРМАТУРЕ У БЕТОНУ

16

Ø Стање 1:Ø На почетку бетон имасамо мале, микроскопскивидљиве пукотине инеједнолику боју наповршини од формирањапродуката корозије.

Ø Стање 2: Ø Видљиве су пукотине, ана површини бетона севиде мрље од продукатахидратације.

Ø Стање 3: Ø Долази до одламањабетонског заштитног слојазбог формирањапродуката корозије.

Ø Стање 4:Ø Значајно одламање заштитногслоја, видљиве су арматурнешипке које постају директноизложене деловањима изоколине.

17

Оштећења површине бетона од корозије арматуре

Примери корозије арматуре

18

ØØ СС обзиромобзиром нана опасностопасност одод корозијекорозије, , изборизборчеликачелика представљапредставља врловрло важанважан чинилацчинилацтрајноститрајности конструкцијаконструкција одод армираногармираног иипреднапрегнутогпреднапрегнутог бетонабетона. .

ØØ ОвдеОвде требатреба напоменутинапоменути дада развијањеразвијањепроцесапроцеса корозијекорозије челикачелика уу бетонубетону пратипратиобразовањеобразовање продукатапродуката корозијекорозије чијачија јејезапреминазапремина обичнообично 22--2,5 2,5 путапута већавећа ододзапреминезапремине којукоју јеје имаоимао некородиранинекородирани металметал..

19

20

КЛАСЕКЛАСЕ ИЗЛОЖЕНОСТИИЗЛОЖЕНОСТИПРЕМАПРЕМА EN 206EN 206--11

ØØ ЕвропскиЕвропски стандардстандард EN 206EN 206--1:2000, 1:2000, ""БетонБетон--ДеоДео 1: 1: СпецификацијаСпецификација, , својствасвојства, , производњапроизводњаии контролаконтрола сагласностисагласности",", заза разликуразлику ододважећегважећег ППравилникаравилника БАББАБ 87, 87, великувелику пажњупажњупосвећујепосвећује данасданас врловрло актуелномактуелном аспектуаспектутрајноститрајности бетонабетона ии бетонскихбетонских конструкцијаконструкција. .

ØØ УУ погпоглављулављу ""КласификацијаКласификација" " нана првомпрвом местуместуии врловрло прецизнопрецизно дефинишдефинишуу сесе КласеКласеизложеностиизложености премапрема деловањуделовању срединесредине. .

ØØ ОвеОве ккласеласе сесе, , уу општемопштем случајуслучају, , рангирајурангирају нанабазибази описаописа условауслова агресивностиагресивности((корозивностикорозивности) ) срединасредина ии уу склопусклопу тогатогаузимајуузимају сесе уу обзиробзир ии степенистепени влажностивлажностипојединихпојединих срединасредина. .

21

ØØ НапредНапред поменутепоменуте класекласе изложеностиизложености сусу представљенепредстављенеуу оквируоквиру табелетабеле 2, 2, аа подељенеподељене сусу нана шестшест категоријакатегорија иитото нана следећиследећи начинначин::

1. 1. НемаНема ризикаризика одод корозијекорозије илиили агресијеагресије ((класакласа сасаознакомознаком XX0)0)

2. 2. КорозијаКорозија проузрокованапроузрокована карбонатизацијомкарбонатизацијом ((класекласе сасаознакамаознакама XXСС1, 1, XXСС2, 2, XXСС3 3 ии XXСС4)4)

3. 3. КорозијаКорозија проузрокованапроузрокована хлоридимахлоридима којикоји нене потичупотичу изизморскеморске водеводе ((класекласе саса ознакамаознакама XD1, XD2 XD1, XD2 ии XD3)XD3)

4. 4. КорозијаКорозија проузрокованапроузрокована хлоридимахлоридима изиз морскеморске водеводе((класекласе саса ознакамаознакама XS1, XS2 XS1, XS2 ии XS3)XS3)

5. 5. ЗамрзавањеЗамрзавање//одмрзавањеодмрзавање саса илиили безбез агенасаагенаса зазаодмрзавањеодмрзавање ((класекласе саса ознакамаознакама XF1, XF2XF1, XF2,, XF3 XF3 ии XF4)XF4)

6. 6. ХемијскаХемијска изложеностизложеност ((класекласе саса ознакамаознакама XXA1, A1, XXA2 i A2 i XXA3).A3).

22

23

24

ØØ БитнаБитна карактеристикакарактеристика европскихевропских стандардастандарда изизобластиобласти конструкцијаконструкција којикоји сусу донетидонети уупоследњихпоследњих неколиконеколико годинагодина, , састојисастоји сесе уу тометомештошто изузетнуизузетну пажњупажњу поклањајупоклањају трајноститрајностиконструкцијаконструкција, , заза разликуразлику одод дотадашњедотадашње праксепраксе, , гдегде сусу националнинационални прописипрописи ии техничкитехничкиразвијенихразвијених земаљаземаља, , аа посебнопосебно нашинаши, , тометомепитањупитању придавалипридавали знатнознатно мањимањи значајзначај. .

ØØ УУ циљуциљу већевеће трајноститрајности ии заштитнизаштитни слојевислојевибетонабетона ((додо арматуреарматуре) ) уу европскимевропскимстандардимастандардима знатнознатно сусу већивећи ((одод 1,5 1,5 -- 2,0 2,0 путапута) ) негонего уу нашимнашим важећимважећим прописимапрописима, , ааискљученаискључена јеје изиз употребеупотребе глаткаглатка арматураарматура збогзбогслабеслабе прионљивостиприонљивости бетонабетона заза њуњу. .

25

Ø ПОСЛЕДИЦЕ КАРБОНАТИЗАЦИЈЕØ Смањење количине калцијумхидроксида у цементном каменуузрокује смањење pH вредностибетона

Ø Уобичајни pH бетонаà12,6 –13,5Ø Због великог pH à око арматуре убетону постоји пасивни слојàнемамогућности настанка корозијеарматуре

Ø Након карбонатизацијеà pH ≤9 Ø Смањен pH бетонаà смањенапасивност арматуре у бетонуà

Ø КОРОЗИЈА АРМАТУРЕ МОЖЕЗАПОЧЕТИ

KАРБОНАТИЗАЦИЈАØ Пример:Ø Постигнута карбонизацијебетона 15 mm:

v/c = 0,60 àнакон 15 годинаv/c = 0,45 àнакон 100 година

26

ЗАКЗАКЉЉУЧАКУЧАК

ØØ НаНа основуоснову свегасвега претходнопретходно реченогреченог можеможе сесезакључитизакључити дада сесе отпорностотпорност бетонабетона ии бетонскихбетонскихконструкцијаконструкција премапрема корозијикорозији можеможе повећатиповећатиделовањемделовањем уу правцуправцу израдеизраде бетонабетона штошто јеје могућемогућемањемање порозностипорозности, , аа тото значизначи употребомупотребом довољнодовољнонискихниских количинаколичина водеводе припри справљањусправљању бетонабетона. .

ØØ ВисокаВисока хомогеностхомогеност бетонабетона, , врловрло високвисок нивонивомеханичкихмеханичких чврстоћачврстоћа,, каокао ии високвисок степенстепенводонепропустљивостводонепропустљивостии момогугу сесе постићипостићи самосамоправилнимправилним изборомизбором агрегатаагрегата ии гранулометријскегранулометријскекомпозицијекомпозиције, , изборомизбором врстеврсте ии оптималнеоптималне количинеколичинецементацемента, , повећањемповећањем степенастепена хидратацијехидратације, , ефикаснимефикасним уграђивањемуграђивањем, , каокао ии применомприменомразличитихразличитих хемијскиххемијских додатакадодатака бетонубетону,, путемпутем којихкојихсесе делделујеује нана микроструктурумикроструктуру бетонабетона. .

27

ØØ ТребаТреба напоменутинапоменути дада јеје веомавеома важноважно направитинаправитипрогрампрограм осматрањаосматрања ии одржавањаодржавања конструкцијеконструкцијеобјектаобјекта одод армираногармираног бетонабетона папа сс тимтим уу везивезипроверитипроверити алкалносталкалност бетонабетона, , дубинудубинукарбонатизацијекарбонатизације каокао ии пропагацијупропагацију прслинапрслина. .

ØØ ЗахтевеЗахтеве заза обезбеђењемобезбеђењем трајноститрајности АБАБконструкцијеконструкције, , уу зависностизависности одод карактеракарактера ии нивоанивоаагресивностиагресивности срединесредине, , требатреба узетиузети уу обзиробзир већвећприпри разматрањуразматрању концепцијеконцепције конструкцијеконструкције, , изборуизборуматеријаламатеријала, , израдиизради детаљадетаља, , технологијитехнологијиизвођењаизвођења, , контроликонтроли квалитетаквалитета, , надзорунадзору ииодржавањуодржавању конструкцијеконструкције. .

ØØ УУ пројектупројекту бетонабетона требатреба дада сесе дајудају решењарешења којакојаћеће обезбедитиобезбедити пројектованипројектовани веквек конструкцијеконструкције..

АкашиАкаши КаикиоКаикио ((Akashi KaikyoAkashi Kaikyo); ); ЈапанЈапан; 1990 ; 1990 мм; 2001. ; 2001. годгод..

28

29