ZHBI74 / Články / Trvanlivost betonu: hlavní faktory
Trvanlivost je schopnost vydržet dlouhou dobu bez výrazného zhoršení. Beton je odolný vůči atmosférickým, chemickým vlivům a otěru při zachování potřebných technických vlastností. Určité komponenty, jejich proporce, způsoby uložení a doby zrání a provozní prostředí určují maximální trvanlivost a životnost betonu.
Faktory ovlivňující trvanlivost betonu
Voděodolnost
To je považováno za nejdůležitější faktor pro trvanlivost. Lze poznamenat, že vyšší propustnost je obvykle způsobena vyšší pórovitostí. Správné vytvrzení, dostatečné množství cementu, správné zhutnění a vhodné krytí betonu tedy mohou zajistit beton s vysokou odolností proti vodě s nízkou propustností.
Blednutí betonu nastává vlivem vlhkosti, která mění soli na rozpustné roztoky a při odpařování soli krystalizují na povrchu betonu. Tím se definitivně poškodí betonová konstrukce a sníží se životnost.
UV odolnost
Ultrafialové záření betonu neškodí. Použití barevných pigmentů v betonu zachovává barvu v estetických prvcích (jako jsou stěny nebo podlahy).
Paraziti a hmyz
Nemohou zničit beton, protože je nepoživatelný. Některé měkčí materiály jsou nepoživatelné, ale stále poskytují cesty pro hmyz. Díky své tvrdosti nepronikají do betonu paraziti a hmyz.
Chemická odolnost
Beton je odolný vůči většině chemikálií. Beton se pravidelně používá k výstavbě dopravních a čistíren odpadních vod díky své schopnosti odolávat korozi.
Odolnost vůči alkalicko-křemičité reakci (ASR).
Alkali-křemičitá reakce (ASR) je rozsáhlá reakce mezi určitými formami oxidu křemičitého v kamenivu a alkalickým draslíkem a sodíkem v cementové pastě a je také hlavním faktorem ovlivňujícím trvanlivost betonu.
Tento problém pomůže vyřešit použití méně alkalického cementu, nereaktivního kameniva, pucolánových materiálů, jako je popílek nebo struskový cement.
Sírany
Když jsou betonové konstrukce vystaveny síranům, jako je síran sodný, síran hořečnatý atd., může dojít k poškození betonu. To je způsobeno chemickou reakcí mezi hydratovanými cementovými produkty a roztoky síranů.
K napadení sírany obvykle dochází, když voda použitá pro betonovou směs obsahuje vysoký obsah síranů, když půda kolem betonové konstrukce obsahuje síran atd. Tomu se lze vyhnout použitím síranu odolného cementu, přidáním struskového cementu, snížením propustnosti atd.
Oděr
Ke zhoršení vlastností betonu dochází také v důsledku silného otěru. Když je beton vystaven rychle se pohybující vodě, plovoucímu ledu, dochází ke stálému opotřebení povrchu a snižuje se životnost. Čím vyšší je pevnost v tlaku, tím vyšší je odolnost proti oděru.
Beton zůstane odolný, pokud:
- Struktura cementu je hustá a má nízkou propustnost.
- Složky ve směsi obsahují minimum nečistot, jako jsou alkálie, chloridy, sírany atd.
- Správné hutnění betonu, ošetřování betonu, návrh betonové směsi.
Mechanický náraz
Masivnost a objem nosných konstrukcí a betonových výrobků dle návrhu jsou přímo závislé na zatížení, které bude působit na materiál po celou dobu provozu. Mechanická zatížení jsou rozdělena do dvou typů:
- Statický. Statická zatížení implikují stálý vliv, tzn. neustále ovlivňují betonové výrobky.
- Dynamický. Dynamická zatížení se vyskytují jako krátkodobé zatížení v důsledku měnících se amplitud.
Vlivem dynamických rázů dochází ke smršťovacím deformacím, které se objevují při velkém zatížení. Hustota samotného betonu a životnost betonových výrobků závisí na značce použitého cementu v pracovním procesu.
V průběhu času dochází v důsledku otěru ke znehodnocení povrchu betonu. Na vznik napětí v betonových konstrukcích mají významný vliv přetížení, která snižují jeho životnost.
Kontakt s vodou
Po dlouhou dobu je hlavní část betonových konstrukcí v kontaktu s vodou. Všechny přirozené srážky, jako je sníh, déšť, jsou hlavním faktorem ovlivňujícím betonové konstrukce.
U železobetonových výrobků, kde je celistvost tak silná díky armovací kleci, může působení vody na betonové výrobky způsobit poškození kovových tyčí. Voděodolnost závisí na počtu makropórů, objevují se v důsledku přebytečné kapaliny a také závisí na počtu technologických trhlin.
Pro snížení stupně vlivu betonu se používají přísady, stejně jako technologie vibračního lití, s jejíž pomocí se znatelně snižuje pórovitost kovu a propustnost tohoto kovu.
Chemické faktory
Chemická koroze betonových výrobků vzniká vlivem organických sloučenin, roztoků zásad, kyselin, oxidů v plynném i kapalném skupenství.
Změny v destruktivních procesech jsou přímo ovlivněny mírou vlivu prostředí, které ovlivňuje strukturu a mineralogické složení materiálu. Doba destrukce betonových výrobků je funkcí stupně rozpustnosti povrchu betonu, tj. jeho hlavních částí při reakci s roztokem.
Nejúčinnější metodou k prodloužení životnosti betonových konstrukcí s rizikem koroze v důsledku chemické expozice je hydroizolace. Je vytvořen jako vnější nátěr, který se skládá ze speciálních materiálů, které nereagují s agresivním prostředím.
Životnost
Při dodržení všech pravidel vydrží betonové výrobky a konstrukce více než padesát a někdy i sedmdesát let. Pokud došlo k chybám v návrhu ve výpočtech pasivity, nosnosti, parametrů cementu, jeho jakosti nebo pokud se změnily vlastnosti vnějšího prostředí, pak se životnost betonových výrobků snižuje a nemůže být delší než patnáct let.
Betonové konstrukce představují významnou část stavebních konstrukcí, jejichž spolehlivost závisí na souhrnu pevnostních vlastností materiálu. Trvanlivost betonu charakterizuje jeho schopnost zachovat si mechanickou pevnost po celou dobu provozu. Objektivní posouzení konkrétních faktorů spolehlivosti umožňuje vyloučit negativní kritéria, zjistit příčiny destrukce a určit životnost jednoho z hlavních stavebních materiálů.
Vnější faktory
Trvanlivost betonu závisí na působení řady vnějších faktorů na jeho povrch, včetně vlhkosti a srážek, kontaktu s agresivním organickým a minerálním prostředím, mořskou a podzemní vodou, vystavení slunečnímu záření a změnám teplot, přítomnosti a velikosti dynamických a statických vlivů betonu. zažité zátěže. Úroveň vyvíjeného destruktivního dopadu závisí na chemickém složení agresivních médií, amplitudě teplotního účinku a velikosti fyzikálních sil vyvíjejících mechanický účinek. V závislosti na povaze svého výskytu může být koroze betonu vedoucí k jeho destrukci elektrochemické, chemické, fyzikální, mikrobiologické nebo fyzikálně chemické povahy. Ve většině případů dochází ke komplexnímu působení vnějších destruktivních faktorů, které určují stupeň trvanlivosti materiálu.
Vytápění a chlazení
Jedním z hlavních destruktivních faktorů je teplota, která v důsledku ochlazování a zahřívání vede ke smršťování a roztahování materiálu. I přes minimální koeficient roztažnosti betonu vytváří kapilárně-porézní struktura stavebního materiálu předpoklady pro korozní procesy, které vznikají v důsledku cyklů zmrazování a tání. Fázová krystalizace vody a solí vede k mechanickému poškození a objemovým změnám struktury. Tepelné působení slouží jako katalyzátor pro pohyb tepla, vlhkosti, páry nebo plynů v materiálu. Úroveň dopadu zahřívání a chlazení nakonec závisí na typu betonu, poměru a složení směsi a kvalitě kameniva použitého při výrobě. Nejdůležitějším kritériem kvality a trvanlivosti betonu je jeho mrazuvzdornost, která určuje počet přípustných cyklů zmrazování a rozmrazování bez ztráty pevnosti. Pro zvýšení mrazuvzdornosti betonu se používají speciální provzdušňovací přísady.
Běžné betony vyrobené na bázi portandských cementů jsou určeny pro použití při teplotě nejvýše 200 °C. Pokud je tato hodnota překročena, materiál ztrácí své pevnostní vlastnosti v důsledku odpařování krystalizační vlhkosti, což vede k porušení struktura. Při tvarování žárobetonů se používají mikroplniva ve formě tufu, tripolu, šamotu a dalších přísad.
Mechanické vlivy
Při navrhování betonových výrobků, nosných a jiných konstrukcí závisí jejich masivnost a objem na zatížení, kterému bude materiál vystaven po celou dobu své životnosti. Mechanická zatížení se dělí na statická, z jejichž povahy vyplývá neustálé působení, a dynamická, která vznikají ve formě krátkodobých působících sil různé amplitudy. Přítomnost dynamických rázů způsobuje smršťovací deformace, které se projevují v průběhu času za přítomnosti významného zatížení. Charakteristiky tvrdosti betonu přímo závisí na značce použitého cementu.
V průběhu času dochází v důsledku otěru a opotřebení ke zhoršení celistvosti betonových povrchů. Přetížení přispívá ke vzniku vnitřního napětí v konstrukcích, což snižuje jejich životnost.
Kontakt s vodou
Mnoho betonových výrobků a konstrukcí je dlouhodobě provozováno v kontaktu s vodním prostředím. V tomto případě může být vlhkostí podzemní voda, odpadní voda, říční nebo mořská voda. Jedním z faktorů ovlivňujících beton jsou také sezónní srážky v podobě deště a sněhu. U železobetonových výrobků, jejichž pevnost je zesílena armovací klecí, může kontakt s vodou vést ke korozi kovových tyčí. Voděodolnost materiálu závisí na počtu dostupných makropórů v otevřeném stavu, které vznikají při odpařování přebytečné kapaliny, a také na přítomnosti technologických trhlin. Pro snížení úrovně nárazu betonu se používají speciální přísady a technologie vibračního lití, která umožňuje minimalizovat pórovitost materiálu a jeho propustnost.
Chemické faktory
Chemická koroze betonu je pozorována jako výsledek působení organických sloučenin, roztoků solí, zásad, kyselin a jejich oxidů v kapalném a plynném stavu. Dynamika destruktivních procesů závisí na míře agresivity působícího prostředí a mineralogickém složení stavební hmoty. Rychlost destrukce je funkcí úrovně rozpustnosti povrchu betonu, zejména jeho složek, během reakce s roztokem. Účinnou metodou, jak prodloužit životnost betonu při nebezpečí chemické koroze, je hydroizolace, která je tvořena formou vnějšího nátěru na bázi speciálních materiálů, které nereagují s agresivním prostředím.
Životnost
Při dodržení všech provozních pravidel má beton a výrobky na jeho základě životnost 50-70 let. Pokud se vyskytnou chyby v návrhu z hlediska výpočtu hmotnosti a nosnosti, výběru značky cementu, jeho parametrů, jakož i změny vlastností vnějšího prostředí, může být životnost betonu snížena na 10-15 let. .