Моделирование скорости коррозии арматуры в бетоне при карбонизации

Коррозии арматуры в бетоне, происходящей под воздействием карбонизации, посвящено множество работ. Для определения долговечности конструкций, в которых протекает коррозия арматуры, можно использовать различные модели этого процесса. Модели, определяющие параметры протекания карбонизации, чаще всего также связаны с процессом коррозии арматурного каркаса. С их помощью можно определить сроки и осуществить планирование ремонтных работ.

Коэффициент карбонизации (К) нельзя точно вычислить в первые 2 — 3 года после строительства из-за формирования поверхностной структуры бетона, а также изменения влажности в верхней части защитного слоя. Однако, за исключением нестандартных ситуаций, проблем, вызванных карбонизацией, в этот период времени и не следует ожидать.

Если в бетоне имеются повреждения, которые носят физический характер, например трещины и сколы, то обнаженный участок арматуры, подверженный воздействию воздуха и влаги, корродирует.
Углекислый газ, содержащийся в воздухе, проникает в бетон по трещине и образует по ее контуру карбонизационную зону клинового сечения.

Трещины в бетоне могут снизить защищенность арматуры от коррозии. Диоксид углерода проникает через трещину и водородный показатель опускается ниже уровня пассивации. Стальная арматура в месте трещины начинает подвергаться коррозии. Коррозия прекращается, если продукты коррозии и отложения карбоната кальция заблокируют трещину и если одновременно с этим гидроксид кальция выщелачивается из расположенной на глубине зоны бетона и переносится к месту коррозии. Этот механизм, который называется подщелачиванием изнутри, может задерживать начало коррозии до того момента, когда весь защитный слой бетона полностью не подвергнется карбонизации. Этот механизм работает в определенных условиях и в том случае, если ширина трещины на поверхности бетонного элемента не превышает 0,40 мм.

Скорость карбонизации в трещине, расположенной перпендикулярно поверхности бетона, зависит и от качества бетона. Стадия III — время до достижения уровня разрушения бетона, характеризующегося избыточной коррозией арматуры и трещинообразованием. Это период разрушения от начала трещинообразования до отколов защитного пласта бетона. Поскольку коррозия арматуры и сама скорость коррозии принимаются равномерными, откол защитного пласта бетона обычно формируется под углом (R), примерно равным 45 градусов к уровню расположения арматурного каркаса и поверхности конструкции.