Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения коррозионной стойкости бетона

Изобретение относится к области исследования физико-химических и эксплуатационных свойств бетона в условиях воздействия на образец жидких агрессивных растворов.

Известен способ определения стойкости бетона к воздействию водных растворов солей, который создает циклический поток агрессивного раствора при переменно следуемых положительных и отрицательных напорах и давлении, равном предельно выдерживаемому бетону, соответствующему его марке по водонепроницаемости, а о стойкости бетона судят по количеству циклов, приводящих к появлению воды на поверхности испытуемого образца [А.с. 996941, от 07.05.1981, M. Кл.³ G01n 33/38, Бюллетень №6, опубл. от 15.02.1983].

Недостатком данного изобретения является то, что за короткий промежуток времени происходит разрушение бетонного конгломерата, не только за счет коррозии, но и за счет напора и давления жидкости, что не соответствует безнапорным (самотечным) железобетонным трубопроводам.

Известен также метод определения коррозионной стойкости бетона в растворах кислот (п. 5, ГОСТ Р 52804-2007 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний»), который основан на измерении скорости изменения химического состава раствора кислоты и цементного камня в бетоне, погруженном в раствор кислоты заданной концентрации при диффузионном переносе агрессивного вещества в бетоне.

Недостатком известного метода является то, что в нем регламентируется проводить испытания материалов в условиях, исключающих постоянный поток жидкой агрессивной среды, омывающей испытуемые образцы. Кроме того, конструкции сооружений водоотведения и водоочистки постоянно подвергаются воздействию жидких агрессивных сред, постоянно перемещающихся относительно конструкций, т.е. омывающих бетон. Наряду с этим, непрерывный поток жидкости, проходящий вдоль конструкций (или испытуемого образца), может значительно ускорять коррозию, тем самым приводя к преждевременному износу конструкций.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ определения коррозионной стойкости бетона в агрессивных жидких средах, включающий воздействие потоком агрессивного раствора на поверхность испытуемого образца, при этом с целью прогнозирования срока службы строительных конструкций, определяют отношение разности концентраций агрессивного вещества жидкой среды, поступающей и вытекающей из сосуда, с образцом к количеству агрессивного вещества, необходимого для повреждения одной весовой единицы бетона [А.с. 280968, от 07.09.1968, МПК G01n 17/00, Бюллетень №28, опубл. от 03.09.1970].

Недостатком способа является то, что с позиции механики жидкости, а именно гидродинамики, затруднено математическое описание режима и характера течения жидкости, омывающей испытуемый образец, вследствие несовершенства геометрических параметров реакционного сосуда (емкости), в котором происходит контакт движущейся агрессивной жидкости с испытуемым образцом. Кроме того, не обеспечены постоянство концентрации агрессивного раствора у поверхности образца, возможность изменения скорости движения потока, сохранение во времени площади поверхности образца, контактирующей с агрессивным раствором.

Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и создание способа определения коррозионной стойкости бетона, позволяющего проводить ускоренные испытания в условиях, характерных для конструкций, вдоль поверхности которых, происходит безнапорное или самотечное движение агрессивной жидкости.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения коррозионной стойкости бетона, включающем воздействие потоком агрессивного раствора на поверхность испытуемых образцов и наблюдение за изменением во времени характеристики, чувствительной к деструкции бетона, согласно изобретению движение потока жидкости в установке самотеком происходит по горизонтальной поверхности четырех идентичных образцов, позволяющих определить глубину коррозионного поражения бетона в четыре срока наблюдения, при котором ламинарный поток обеспечивает постоянство концентрации агрессивного раствора у поверхности испытуемых образцов. Кроме того, для сохранения во времени площади поверхности образцов, контактирующей с агрессивным раствором, воздействие производят только на одну верхнюю грань образцов, а о стойкости бетона судят по отношению разности концентраций агрессивного вещества жидкой среды, поступающего и вытекающего из реакционного сосуда с образцами, к количеству агрессивного вещества, необходимого для повреждения одной единицы площади поверхности бетона.

Сущность способа поясняется на фигуре, где приведена принципиальная схема установки для испытания бетона.

Установка состоит из рабочей емкости 1; вкладыша-формы 2 для исследуемых образцов; расходной емкости с агрессивным раствором 3, емкости для слива отработанного раствора 4; запорноговентиля 5; системы гибких трубок 6; крана 7; четырех испытуемых одинаковых бетонных образцов-кубов 8,стандартного размера 5×5×5 см; пористой мембраны 9; хлоркальциевых трубок с натронной известью 10.

В расходной емкости 3 содержится запас агрессивного раствора. Для возможности подачи требуемого объема агрессивного раствора необходим запорный вентиль 5 и система гибких трубок 6. Рабочая емкость 1 выполняет в установке функцию «реактора», в нее помещается вкладыш-форма 2 с четырьмя одинаковыми бетонными образцами 8, которые необходимо подвергнуть процессу коррозии. Для сохранения во времени площади контактируемой поверхности бетонных образцов с агрессивным раствором, протекающий ламинарный поток агрессивного раствора воздействует только на одну верхнюю их грань. Пористая мембрана 9 обеспечивает ламинарность потока агрессивной жидкости в рабочей емкости. Для выпуска воздуха из реакционной емкости установлен кран 7. В емкость 4 стекает отработанный раствор. В случае необходимости следует предусмотреть изоляцию емкостей от СO₂ воздуха посредством хлоркальциевых трубок 10 с натронной известью. Последовательно удаляя бетонные образцы из рабочей емкости в процессе эксперимента, мы сможем определить глубину коррозионного поражения в четыре срока наблюдения, тем самым повысив точность прогнозирования срока службы строительных конструкций. Для прогнозирования срока службы строительных конструкций определяют отношение разности концентраций агрессивного вещества жидкой среды, поступающей и вытекающей из реакционного сосуда с образцами, к количеству агрессивного вещества, необходимого для повреждения одной единицы площади поверхности бетона. Полученный результат - объем поврежденного бетона - пересчитывают с учетом площади реакционной поверхности образцов на глубину поражения.

Предложенный способ позволяет прогнозировать глубину поражения бетона на любой срок эксплуатации конструкций, при этом обеспечены постоянство концентрации агрессивного раствора у поверхности образцов, возможность изменения скорости движения потока, сохранение во времени площадей поверхности образцов, контактирующих с агрессивным раствором.