[Aragorn]

Какая толщина защитного слоя бетона для конструкций, соприкасающихся с водой? (пожарные резервуары, колодцы и пр.).

[Bel]

Сообщение от adstern На эту тему есть куча публикаций и даже диссертации. Например Измайлова Е.В. ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ БЕТОНОВ В УСЛОВИЯХ КАПИЛЛЯРНОГО ВСАСЫВАНИЯ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ И ИСПАРЕНИЯ "... При соприкосновении бетона с солевым раствором происходит его впитывание за счет капиллярных сил. В зоне, контактирующей с воздухом, влага о поверхности бетона испаряется. При этом кониентрапия раствора повышается до насыщенной. Из жидкой фазы выпадают кристаллы, постепенно заполняя объем пор; наблюдается уплотнение и упрочнение структуры. При постоянном и периодическом поступлении раствора кристаллы увеличиваются в размерах.' Одновременно с кольматацией пор развиваются деструктивные явления, связанные с возникающим давлением кристаллов на стенки пор. Оба проиесса - уплотнение и разрушение структуры - протекают параллельно, так как различные поры цементного камня не одновременно заполняются твердой фазой. Деструкция наступает npи заполнении 8,7 - 11 % объема всех пор солью, кристаллизация преимущественно происходит в макрокапиллярах, составляющих 20-30 % общего объема пор, В порах и капиллярах, радиус которых меньше зародыша кристаллов, кристаллообразование исключается. Преимущественная область кристаллообразовалия в объеме материала - это участки вблизи испаряющей поверхности...." ----- добавлено через ~2 мин. ----- СП 28.13330

Для воды качетва питьевой это нехарактерно, просто нет столько солей.А вот в морской воде это серьезно.В зоне переменного уровня и брызг.

[adstern]

Сообщение от Bel Для воды качетва питьевой это нехарактерно, просто нет столько солей.А вот в морской воде это серьезно.В зоне переменного уровня и брызг.

Механизм действия в данном случае не зависит от концентрации. В питьевой воде достаточно солей жесткости которые кристализуются при испарении. В морской воде более приоритетен механизм сульфатной коррозии.

[Bel]

Сообщение от adstern Механизм действия в данном случае не зависит от концентрации. В питьевой воде достаточно солей жесткости которые кристализуются при испарении. В морской воде более приоритетен механизм сульфатной коррозии.

Механизм не зависит. Но скорость зависит. И еще, подозреваю, материал. В обычной воде это кальциевые соли. Во всяком случае, факт, что этого не происходит.
Сульфатная коррозия сама по себе. Кстати, сульфатная коррозия замедляется при очень большом количестве хлоридов, что происходит как раз в морской воде

[adstern]

Сообщение от Bel Механизм не зависит. Но скорость зависит. И еще, подозреваю, материал. В обычной воде это кальциевые соли. Во всяком случае, факт, что этого не происходит.

Естественно зависит скорость (при концентрированных растворах это произойдет через пол года, а на слабоминерализованной воде через 10 лет). Факт именно в том, что это и происходит. У большого количества резервуаров чистой воды на юге нашей страны (Краснодарский, Ставропольский, Астрахань, Волгоград ... это одна из основных причин разрушений бетона.
И бороться с этим можно только гарантированной гидроизоляцией на весь срок службы резервуара.

[Bel]

Сообщение от adstern Естественно зависит скорость (при концентрированных растворах это произойдет через пол года, а на слабоминерализованной воде через 10 лет). Факт именно в том, что это и происходит. У большого количества резервуаров чистой воды на юге нашей страны (Краснодарский, Ставропольский, Астрахань, Волгоград ... это одна из основных причин разрушений бетона. И бороться с этим можно только гарантированной гидроизоляцией на весь срок службы резервуара.

У меня прямо противоположный опыт.
В "моем хозяйстве" где то 700 бетонных резервуаров объемами 500- 75000 кубов ( + баки меньшего объема) и полсотни стальных баков , несколько десятков фибергласовых. Самый старый бетонный бак, кот. я ремонтировал построен в 1948 году. Пара сотен в 50-е - 60- е. Т.е. им 50- 60 лет. В год мы строем несколько новых резервуаров и десяток ремонтируем. Так что, некоторый опыт и статистика существуют. Вода очень жесткая ( гораздо больше , чем в Европе, большая проблема для чайников, стиральных и посудомоечных машин ). Именно это хорошо для бетона.
Забыл отметить- у нас жаркий климат, и температура ниже нуля практически не встречается.

[adstern]

Сообщение от Bel .... и десяток ремонтируем....

А какова причина разрушений? 50 лет - для бетона не срок. Тем более, что как Вы утверждаете соли жесткости - это еще и хорошо для бетона.
За 50 лет реакция гидратации не завершается и бетон все еще должен набирать прочность.
Причины разрушений конечно могут быть и другие (чаще всего их несколько), но в основном - это вода (с своими солями) попадающая в тело конструкции (в т.ч. и за счет капилярного подсоса) и в последующем меняющая свои свойства (нагрев, охлаждение, испарение, конденсация, замерзание, оттаивание и т.п.). Если же вода "добирается" до арматуры, то при превращении железа в гидроокись железа увеличивается обьем и процессы разрушения интенсифицируются.

[Bel]

Сообщение от adstern А какова причина разрушений? 50 лет - для бетона не срок. Тем более, что как Вы утверждаете соли жесткости - это еще и хорошо для бетона. За 50 лет реакция гидратации не завершается и бетон все еще должен набирать прочность. Причины разрушений конечно могут быть и другие (чаще всего их несколько), но в основном - это вода (с своими солями) попадающая в тело конструкции (в т.ч. и за счет капилярного подсоса) и в последующем меняющая свои свойства (нагрев, охлаждение, испарение, конденсация, замерзание, оттаивание и т.п.). Если же вода "добирается" до арматуры, то при превращении железа в гидроокись железа увеличивается обьем и процессы разрушения интенсифицируются.

Основные две причины :
- неправильное проектирование
- низкое качество бетона.
Это характерно для резервуаров ( у нас, понятно) до середины- конца 70-х.
С конца 70- х переходят на поставку заводского бетона и его качество улучшается.
В резервуарах , построенных с 80-х практически не ведем ремонтных работ, нет надобности ( за исключением , конечно , тех случав, когда в процессе строительства что то было нарушено)
В 50-е-60 е проектировались резервуары со специфической системой преднапряжения ( фирмы preload)- навивка проволоки. Все эти резервуары с недостаточных защитным слоем, зачастую без обычной арматуры ( только навивка) , тонкостенные и т.д.Я проверял- расчет явно не учитывал температурные воздействия, только давление воды.На сейсмику они то же не рассчитаны.
Скорость коррозии бетона ( карбонация ) низкая , если же бетон " здоровый" , то коррозии стали не происходит да же во влажном бетоне за счет ее пассивации.
Кальциевые соли действительно можно видеть в трещинах ( белый налет), но они никак не приводят к разрушению бетона. Очевидно , их прочность ниже прочности бетона.
Существует такое понятие ,как самолечение ( selfhealing) бетона за счет этих солей , но меня учили в ж.б. не принимать его в расчет. А вот в нормах на цементные внутренние покрытия стальных труб оно указано как причина позволяющая разрешать раскрытие трещин в 1 мм. Чего я никак не понимаю, т.к. в ж.б. конструкциях под гидростатическим давлением это 0.1 мм.
Понятно , что требования к бетону под гидростатическим давлением строже , чем к обычному бетону. Но сегодня это не что то особенное. Хороший бетон марки С 35 ( по европейским нормам ) с В\Ц меньше 0.45 вполне достаточно. Нет проблемы получить бетон и с В\Ц 0.4 , разница в цене небольшая. Да же SCC сегодня ненамного дороже.

[adstern]

У любого бетона в т.ч. марок B35 и выше с низкими В/Ц образование структурных трещин неизбежно. Для резервуаров есть 5 решений проблем:
1. Бетон с самонапряжением (применение расширяющих добавок) - проблема в том, что нужно обязательно делать испытания с учетом местных заполнителей и состава цемента
2. Конструкции с преднапряженной арматурой - не каждый подрядчик имеет соответствующие навивочные машины, все не просто с выполнением работ и с контролем натяжения
3. Интенсификация процесса самозалечивания трещин (применение специальных добавок) - на мой взгляд наиболее простой способ, добавки вносятся на БРУ или на обьекте
4. Применение проникающей гидроизоляции - целесообразно применять если не выполнялись пп 1-3
5. Применение внутренней и при наличии грунтовых вод наружной гидроизоляций (обмазочная, оклеечная и т.п.) - только в крайнем случае т.к. не обеспечивается гидроизоляция на весь срок службы конструкции и понадобятся работы по ее возобновлению.

[Bel]

Трещины есть всегда. Главное их размеры. По нормам ( американским и европейским) разрешено в резервуарах до 0.1 мм ( раньше было до 0.2). Это требование основано на том , что при таких трещинах и требуемом защитном слое кислород не проникает до арматуры ( в достаточном количестве) и коррозия не происходит.
Практика доказывает, что это работает.
Добавки ( кристаллообразующие) дороги и неэффективны в плотном бетоне.
Преднапряжение - дорогое удовольствие, но в больших резервуарах себя оправдывает. Что бы избавиться от трещин вообще в стене , надо , видимо, его делать в 2-х направлениях. Это сложно и ненужно.
Вообще -то предварительное напряжение у нас широко распространено . Конечно, не навивочные машины.Не знаю, используют ли их до сих пор.
Отдельная проблема заливка полов большой площади без трещин. Там , что бы не делать преднапряжения но сократить количество швов ( или избавиться от них) используются специальные смеси. Ограниченное количество цемента, компенсирующие усадку добавки, фибра. И , наиболее важно- технология заливки, особенно уход за бетоном ( у нам жарко).
У нас практически нет резервуаров у кот. протекал бы сам бетон ( только если были проблемы с заливкой). Коррозии арматуры так же не возникает , как я сказал у баков построенных с 80-х годов.

[adstern]

Т.е. вы делаете резервуары вообще без гидроизоляции?

[Bel]

Сообщение от adstern Т.е. вы делаете резервуары вообще без гидроизоляции?

Да, для питьевой воды.
При ремонте старых , добавляем гидроизоляцию т.к. там нехватка защитного слоя и плохого качества бетон ( соответственно более глубокая коррозия).
Резервуары более 3000 кубов как привило с пред. напряжением.
Больше всего хочу избавиться от швов ( температурно- осадочных и технических с шириной 20-40 мм) . Это основная причина протечек.

[adstern]

Сообщение от Bel Да, для питьевой воды.

Думаю это не совсем правильно. Раскрытие трещин 0,1 мм не исключает попадания воды и кислорода к арматуре. Растворенного в воде кислорода уже достаточно для коррозии. Исключение - подземные источники водоснабжения и вода из опреснителей - там в воде кислорода мало. Чем меньше размер трещины, тем сильней проявляются капиллярные эффекты. Трещины соединяются с порами, а те в свою очередь с другими внутренними волосяными трещинами. В итоге вода появляется практически во всей толще конструкции. Поры и волосяные трещины в бетоне имеют размеры от 0,0000015 мм до 0,1 мм. При этом расчетная высота подьема жидкости в капиляре составляет 1,5 см при капиляре диаметром 1 мм и 150м при капиляре 0,0001 мм.
Если даже резервуар обвалован, то влагонасыщение тела бетонной конструкции и почвы вокруг разное. В результате возникает движущая сила для перемещения влаги из тела бетона в окружающую почву. Ну а наличие движения воды в свою очередь приводит к вымыванию солей кальция. В итоге если у резервуара нет внутренней или обьемной гидроизоляции, то через несколько лет на наружной поверхности уже будут заметны "высолы" и конечно резервуар не отработает положенные ему минимум 75-100 лет.

При наличии преднапряжения такой проблемы естественно нет.

Вы писали, что "... Добавки ( кристаллообразующие) дороги и неэффективны в плотном бетоне...". Мне все таки кажется, что они дешевле работ по преднапряжению и не менее эффективны.

[Bel]

Сообщение от adstern Думаю это не совсем правильно. Раскрытие трещин 0,1 мм не исключает попадания воды и кислорода к арматуре. Растворенного в воде кислорода уже достаточно для коррозии. Исключение - подземные источники водоснабжения и вода из опреснителей - там в воде кислорода мало. Чем меньше размер трещины, тем сильней проявляются капиллярные эффекты. Трещины соединяются с порами, а те в свою очередь с другими внутренними волосяными трещинами. В итоге вода появляется практически во всей толще конструкции. Поры и волосяные трещины в бетоне имеют размеры от 0,0000015 мм до 0,1 мм. При этом расчетная высота подьема жидкости в капиляре составляет 1,5 см при капиляре диаметром 1 мм и 150м при капиляре 0,0001 мм. Если даже резервуар обвалован, то влагонасыщение тела бетонной конструкции и почвы вокруг разное. В результате возникает движущая сила для перемещения влаги из тела бетона в окружающую почву. Ну а наличие движения воды в свою очередь приводит к вымыванию солей кальция. В итоге если у резервуара нет внутренней или обьемной гидроизоляции, то через несколько лет на наружной поверхности уже будут заметны "высолы" и конечно резервуар не отработает положенные ему минимум 75-100 лет. При наличии преднапряжения такой проблемы естественно нет. Вы писали, что "... Добавки ( кристаллообразующие) дороги и неэффективны в плотном бетоне...". Мне все таки кажется, что они дешевле работ по преднапряжению и не менее эффективны.

Но вода не появляется по всей толще.Глубина проникновения разная, зависит от качества бетона."Нормальный" резервуар снаружи совершенно сухой. Если появляется влажное пятно снаруже при тесте, новый резервуар не принимается.В старом резервуаре - это сигнал к ремонту. Этот уже ненормальная ситуация.
Да же земляная плотина держит воду и сухая с наружной стороны ( у нас , кстати, 100 земляных резервуаров).Сопротивление гораздо больше давления воды.
Бетон , кот. мы использует , имеет проникновение воды под давлением в 7 атмосфер 25-50 мм ( разные смеси).То, что вы пишите - ваша теория.Практика показывает совсем другое и она соответствует нормативным документам и литературе ( ее много) по предмету.
Как я уже сказал, мы наблюдаем десятки резервуаров на пртяжении 60 лет, а мировой опыт куда как обширнее.
Вымывание кальция(выщелачивание) происходит в мягкой воде. У нас этой проблемы нет, это я сразу написал.
При трещине 0,1 мм ( на поверхности, это не значит, что она доходит до арматуры) НЕ происходит приток кислорода и НЕ происходит коррозия.Бетон защищает арматура да же во влажном состоянии. В стальных трубах для воды разрешены трещины 1(!)мм в цементном покрытии.Коррозии не происходит ( что , как я писал, мне самому непонятно, но в этой области я не специалист).
Преднапряжение делается из конструктивных соображений.В большом баке растягивующие напряжения слишком большие, невозможно обеспечить требуемое раскрытие трещин без обжатия ( обжате все равно не предотвращает появления вского рода волосяных трещин).В таком плотном бетоне добавки неэффективны ( я консультировался в фирмах пенетрон и зайпекс, они это сами говорят).Они работают в пористом бетоне и
при наличии трещин.При этом увеличивают стоимость бетона на 20%.

[Aragorn]

Хотелось бы по трещинам подытожить. Какая допустимая ширина раскрытия трещин в железобетонных резервуарах? Получается, что в наших нормах нет этого значения?

[adstern]

Сообщение от Bel То, что вы пишите - ваша теория.

- - это наша практика.
Вероятней всего у Вас при приготовлении бетона применяют пластификаторы или комплексные добавки уже содержащие кристаллообразующие соли (сочетается не со всеми цементами и добавами). Возможно состав клинкера для цемента дает интенсификацию процесса самозалечивания трещин.

[SergeyKonstr]

Сообщение от Aragorn Получается, что в наших нормах нет этого значения?

Если рассмотреть табл. 1 Пособия к СНиП 2.03.01-84 и СП 63, то по СП 63 получится п. 8.2.6 б) при частично сжатом бетоне.

[Bel]

Сообщение от adstern - - это наша практика. Вероятней всего у Вас при приготовлении бетона применяют пластификаторы или комплексные добавки уже содержащие кристаллообразующие соли (сочетается не со всеми цементами и добавами). Возможно состав клинкера для цемента дает интенсификацию процесса самозалечивания трещин.

У нас нет бетонов без суперпластификаторов ( меламин\нафталин формальдегиды или поликарбоксилаты).
Так же обязательно воздухозахватывающие добавки( замедлители то же). Кристаллообразующие добавки я не разрешаю. И еще следим ( насколько возможно ) за технологией производства. Бетоны для насосов, вибрация ( или самоуплотняющиеся бетоны) высота свободного падения, опалубка ( гладкая и новая) со спец. смазкой, улучшающей удаление воздуха при уплотнении. Уход за бетоном после заливки ( в нашем климате не менее 10 дней)
Получается бетон в кот. нет связанных между собой пор или трещин. Клинкер стандартный - по европейским нормам. Цементы CEM II A 42.5 N или CEM I 52.5
Бетон хорошо себя чувствует в воде хотя бы по трем причинам :
- При заливке не весь цемент реагирует с водой. В воде гидрация продолжается.
- Самозалечивание бетона. Волосяные трещины закрываются.
- Набухание бетона в воде. Еще в советском пособии по проектированию гидротехнических сооружений были формулы для его расчета. Трещины закрываются.

[adstern]

Гидратация продолжается не только в воде. Внутренней влаги достаточно для продолжения процесса.

Бетон хорошо себя чувствует в воде - только если нет поверхности для испарения.
Возьмите два кубика. Один полностью погрузите в воду, а второй только на половину (чем ниже влажность в помещении, тем эксперимент наглядней и воду подливайте для поддержания уровня). Проверьте через два-три месяца на прочность и водопроницаемость.

[Bel]

Сообщение от adstern Гидратация продолжается не только в воде. Внутренней влаги достаточно для продолжения процесса. Бетон хорошо себя чувствует в воде - только если нет поверхности для испарения. Возьмите два кубика. Один полностью погрузите в воду, а второй только на половину (чем ниже влажность в помещении, тем эксперимент наглядней и воду подливайте для поддержания уровня). Проверьте через два-три месяца на прочность и водопроницаемость.

При низких В/Ц может быть и недостаточно.
В воде- значит в воде .
У меня не раз было , что резервуар, после нескольких ( и да же многих) лет работы останавливали и опорожняли и он высыхал. Очень плохо для бетона.

----- добавлено через ~19 мин. -----

Сообщение от SergeyKonstr Если рассмотреть табл. 1 Пособия к СНиП 2.03.01-84 и СП 63, то по СП 63 получится п. 8.2.6 б) при частично сжатом бетоне.

У меня есть руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений . В нем написано , что оно составлено к соответствующей главе СНиП II - 56 -77 . Наверняка есть современный такой же СНиП.
Там есть таблица допустимых раскрытий трещин в зависимости от характера конструкций и условия их работы.
Центральные и внецентренно - растянутые конструкции подводные напорные конструкции при градиенте напора 20 и менее - предельная ширина раскрытия трещин 0.15 мм
Там же для капиллярного подсоса брызг и тумана при Cl и SO4 менее 50 мг предельная ширина раскрытия трещин - 0.2 мм

[SergeyKonstr]

Сообщение от Bel Наверняка есть современный такой же СНиП.

СП 41 с выдержкой

"Для тонкостенных конструкций при отсутствии агрессивной среды допустимая ширина раскрытия трещин принимается в соответствии с указаниями действующих нормативных документов."