Способ протекторной защиты железобетонных конструкций

Способ протекторной защиты железобетонных конструкций

Реферат

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам протекторной защиты железобетонных конструкций, применяемым при возведении таких конструкций, а также при проведении ремонтных работ на ранее сооруженных железобетонных конструкциях.

В настоящее время известны различные способы для гальванической защиты железобетонных конструкций. Одним из таких способов является размещение в конструкции металлического сердечника, окруженного металлическим трубчатым элементом, вокруг которого расположены последовательно слой электропроводного бетона, коксовой мелочи и тонкостенный металлический кожух (см. SU №1339164, М. кл. С23F 13/00, 29.09.87).

Недостатком этого способа является высокая металлоемкость конструкции и сложность ее изготовления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу протекторной защиты железобетонной конструкции является способ, включающий изготовление, по крайней мере, одного протекторного элемента в виде анода из цинка или цинкового сплава, размещенного в оболочке из отвержденной бетонной смеси, с соединительными элементами для связи анода с элементами арматуры, размещение, по крайней мере, одного протекторного элемента в предварительно подготовленном канале в железобетонной конструкции, закрепление соединительных элементов на элементах арматуры, заполнение канала бетонной смесью и ее отверждение (патент № WO 9429496, опублик. 06.06.1994).

Недостатком этого способа является сложность его применения, особенно при проведении ремонтных работ, ввиду относительно больших размеров электрода, а также значительное накопление с течением времени трудно растворимых продуктов реакции на поверхности анода, что ведет к снижению уровня катодной защиты арматурных элементов железобетона.

Изобретение направлено на решение задачи по созданию способа протекторной защиты железобетонных конструкций, позволяющего просто и надежно производить установку усовершенствованного протектора в теле железобетонных конструкций, как вновь строящихся, так и подлежащих ремонту.

Технический результат, который может быть получен при использовании способа, заключается в увеличении срока действия протекторной защиты при повышении за счет стабилизации величины потенциала, эффективности протекторной защиты во времени, улучшении прочностных характеристик протекторного элемента и его связи с железобетонной конструкцией.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе протекторной защиты железобетонной конструкции, включающем изготовление, по крайней мере, одного протекторного элемента в виде анода из цинка или цинкового сплава, размещенного в оболочке из отвержденной бетонной смеси, с соединительными элементами для связи анода с элементами арматуры, размещение, по крайней мере, одного протекторного элемента в предварительно подготовленном канале в железобетонной конструкции, закрепление соединительных элементов на элементах арматуры, заполнение канала бетонной смесью и ее отверждение, оболочку анода дополнительно покрывают слоем тканого или нетканого текстильного полотна, а бетонная смесь для изготовления указанной оболочки содержит следующие компоненты, мас.%:

цемент	13-17
вспученный песок	41-57
гидроксид натрия или калия	8-10
нитрат натрия или калия, или кальция	0,8-3
вода	остальное

Предпочтительно в качестве вспученного песка использовать вспученный перлитовый или вермикулитовый, или керамзитовый песок.

Целесообразно дополнительно вводить в бетонную смесь для заполнения канала гидроксид лития в количестве до 10 мас.% сверх 100% смеси.

Кроме того, целесообразно выполнять анод с контуром поперечного сечения, образованным ломаной линией.

Предпочтительно выполнять анод из цинка высокой степени очистки.

Кроме того, целесообразно выполнять анод из сплава цинка с алюминием, при содержании алюминия в сплаве 0,01-5 мас.%.

Также целесообразно выполнять анод из сплава цинка с кремнием, при содержании кремния в сплаве 0,01-5 мас.%.

Кроме того, целесообразно выполнять анод из сплава цинка с кадмием, при содержании кадмия в сплаве 0,01-5 мас.%.

Предпочтительно при проведении ремонтных работ, по крайней мере, один канал подготавливать удалением бетона, поврежденного хлоридами, производить очистку элементов арматуры от продуктов коррозии, а после размещения протекторного элемента и закрепления его соединительных элементов на элементах арматуры производить замену поврежденного бетонного слоя конструкции и заполнять оставшуюся незаполненной часть образованного канала.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором показано поперечное сечение протекторного элемента.

Предлагаемый способ протекторной защиты железобетонной конструкции осуществляется следующим образом. Предварительно производится изготовление протекторного элемента, который состоит из анода 1, изготовленного из цинка или цинкового сплава, оболочки 2, представляющей собой отвержденную бетонную смесь, и дополнительного покрытия 3 в виде слоя тканого или нетканого текстильного полотна. Для связи анода 1 с арматурой железобетонной конструкции (на чертеже не показана) используют соединительные элементы 4.

Бетонная смесь для изготовления оболочки протекторного элемента была подобрана опытным путем и представляет собой по существу щелочной активатор, содержащий определенное количество гидроксида натрия или гидроксида калия. Кроме того, экспериментально было установлено, что эффективность протекторной защиты повышается при добавлении в бетонную смесь определенного количества нитратов.

Для повышения эффективности работы протекторного элемента за счет улучшения условий поступления и сохранения влаги вокруг анода, что необходимо для обеспечения стабильного протекания тока и функционирования протекторного элемента, в бетонную смесь, из которой выполняют оболочку, включают вспученный песок, обладающий большей поверхностной площадью, а также покрывают оболочку слоем тканого или нетканого текстильного полотна.

В наиболее предпочтительном варианте бетонная смесь, из которой выполняется оболочка протекторного элемента, содержит следующие компоненты, мас.%:

цемент	13-17
вспученный песок	41-57
гидроксид натрия или калия	8-10
нитрат натрия или калия, или кальция	0,8-3
вода	остальное

В качестве вспученного песка с высокой пористостью и, следовательно, с увеличенной поверхностной площадью наиболее целесообразно использовать вспученный перлитовый или вермикулитовый, или керамзитовый песок.

Изготовленный протекторный элемент устанавливают в теле железобетонной конструкции, подлежащей протекторной защите. Для этого в конструкции выполняют канал, в котором размещают протекторный элемент, который затем посредством соединительных элементов 4 соединяют с элементами металлической арматуры железобетонной конструкции, подлежащими протекторной защите. После установки и присоединения протекторного элемента, канал, в котором он установлен, заполняют бетонной смесью. При этом эффективность протекторной защиты повышается (см. таблицу), если дополнительно вводить в бетонную смесь для заполнения канала гидроксид лития в количестве до 10 мас.% сверх 100% смеси.

В таблице приведены экспериментальные данные, показывающие изменение величины потенциала (мВ) во времени при использовании в способе протекторной защиты протекторного элемента, выполненного по изобретению.

Для сравнения приведены данные для протекторных элементов, оболочка которых либо изготовлена из бетонной смеси, не содержащей добавок нитратов, но содержащей щелочной активатор в виде 10% добавки гидроксида натрия, либо не покрыта слоем тканого или нетканого текстильного полотна. Один из образцов дополнительно был покрыт бетонной смесью с добавкой 2% LiOH.

Данные таблицы подтверждают, что только использование бетонной смеси охарактеризованного в формуле состава, совместно с размещением на оболочке тканого или нетканого текстильного полотна, обеспечивает достаточную стабильность величины потенциала во времени, а следовательно, стабильную протекторную защиту строительной конструкции.

ТАБЛИЦА
№ п/п	Потенциал, мВ	Время испытан. (суток)
NaNO3+КОН+слой текстильного полотна	KNO3+NaOH+слой текстильного полотна	Са(NO3)2+КОН+слой текстильного полотна	KNO3+NaOH+слой текстильного полотна+бетонная смесь с добавкой 2% LiOH	KNO3+NaOH Без полотна	Без добавок
1	999	999	999	999	999	999	1
2	999	999	999	999	999	999	2
3	999	999	999	999	981	961	4
4	999	999	999	999	978	908	6
5	999	999	999	999	974	899	8
6	989	986	984	994	972	870	10
7	986	985	981	991	969	860	16
8	984	984	979	989	967	830	19
9	984	982	978	987	963	827	24
10	981	980	974	986	959	816	29
11	979	977	971	985	955	794	32
12	977	974	968	983	951	779	35
13	974	972	964	980	946	744	37
14	972	969	961	978	940	724	40
15	970	967	958	977	932	703	44
16	967	964	955	973	925	683	47
17	965	962	951	971	921	662	50
18	963	959	948	969	915	641	54
19	960	956	945	967	912	621	57
20	958	954	941	966	906	600	60
21	956	951	938	965	901	579	64
22	953	949	935	962	894	559	67
23	951	946	932	958	889	538	70
24	949	944	928	955	883	518	74
25	946	941	925	951	877	497	77
26	944	938	922	950	869	476	80
27	942	936	918	948	861	456	83
28	939	933	915	945	857	435	87

Для интенсификации процесса защиты целесообразно увеличить площадь активной поверхности сердечника, но это ведет к увеличению габаритов и, соответственно, увеличению трудоемкости при установке протекторного элемента, в особенности, когда для этого необходимо сверлить каналы или удалять нарушенный бетон при ремонте конструкции. Поэтому для увеличения контактной поверхности анода 1, его целесообразно выполнять такой формы, чтобы контур поперечного сечения был образован попеременным чередованием выступов и впадин, т.е. имел как можно больший периметр. При этом выступы и впадины могут быть соединены как прямыми отрезками, так и отрезками кривых различной формы.

Как правило, рекомендуется выполнять анод из цинка высокой степени очистки. Однако, такой цинк достаточно дорог. Испытания показали эффективность использования протекторного элемента с анодом из сплава цинка с алюминием, или с кремнием, или с кадмием при содержании этих компонентов в сплаве от 0,01 до 5 мас.%.

В тех случаях, когда протекторная защита применяется при проведении ремонтных работ, первоначально производят удаление бетона, поврежденного хлоридами. Затем очищают элементы арматуры от продуктов коррозии, а после размещения протекторного элемента и закрепления его соединительных элементов на элементах арматуры производят замену поврежденного бетонного слоя конструкции и заполнение оставшейся не заполненной части образованного при этом канала.

1. Способ протекторной защиты железобетонных конструкций, включающий изготовление, по крайней мере, одного протекторного элемента в виде анода из цинка или цинкового сплава, размещенного в оболочке из отвержденной бетонной смеси, с соединительными элементами для связи анода с элементами арматуры, размещение, по крайней мере, одного протекторного элемента в предварительно подготовленном канале в железобетонной конструкции, закрепление соединительных элементов на элементах арматуры, заполнение канала бетонной смесью и ее отверждение, отличающийся тем, что оболочку анода дополнительно покрывают слоем тканого или нетканого текстильного полотна, а бетонная смесь для изготовления указанной оболочки содержит следующие компоненты, мас.%:

Цемент	13-17
Вспученный песок	41-57
Гидроксид натрия или калия	8-10
Нитрат натрия, или калия, или кальция	0,8-3
Вода	Остальное

2. Способ протекторной защиты по п.1, отличающийся тем, что в качестве вспученного песка используют вспученный перлитовый, или вермикулитовый, или керамзитовый песок.

3. Способ протекторной защиты по п.1, отличающийся тем, что в бетонную смесь для заполнения канала дополнительно вводят гидроксид лития в количестве до 10 мас.% сверх 100% смеси.

4. Способ протекторной защиты по п.1, отличающийся тем, что анод выполняют с контуром поперечного сечения, образованным ломаной линией.

5. Способ протекторной защиты по п.1, отличающийся тем, что анод выполняют из цинка высокой степени очистки.

6. Способ протекторной защиты по п.1, отличающийся тем, что анод выполняют из сплава цинка с алюминием при содержании алюминия в сплаве 0,01-5 мас.%.

7. Способ протекторной защиты по п.1, отличающийся тем, что анод выполняют из сплава цинка с кремнием.

8. Способ протекторной защиты по п.1, отличающийся тем, что анод выполняют из сплава цинка с кадмием.

9. Способ протекторной защиты по п.1, отличающийся тем, что при проведении ремонтных работ, по крайней мере, один канал подготавливают удалением бетона, поврежденного хлоридами, очищают элементы арматуры от продуктов коррозии, а после размещения протекторного элемента и закрепления его соединительных элементов на элементах арматуры производят замену поврежденного бетонного слоя конструкции и заполняют оставшуюся незаполненной часть образованного при этом канала.