KIEDY BAĆ SIĘ KOROZJI ZBROJENIA? CZ. 2

Zastosowanie odpowiedniej grubości otuliny, jakości betonu oraz ograniczenie szerokości rys nie daje całkowitej ochrony zbrojenia przed korozją. Beton w kontakcie z powietrzem ulega karbonatyzacja (popularnie nazywanej "korozją betonu" ale beton nie koroduje) w wyniku przenikania dwutlenku węgla do jego wnętrza i reakcji z wilgocią.

Wodę znajdująca się w betonie rozróżnia się według możliwości jej odparowania: woda nieodparowywalna, która zawiera wodę związaną chemicznie oraz część wody niezwiązanej i w całkowicie hydratyzowanym cemencie stanowi od 18% do 23% masy zarobowej. Ilość wody odparowywalnej jest zmienna i zależy od wilgotności oraz temperatury środowiska. Wraz ze wzrostem wilgotności następuje wypełnianie porów betonu wodą wskutek kondensacji pary wodnej.

Mocno zasadowy wodorotlenek wapnia występujący w stwardniałym zaczynie cementowym reaguje w obecności wilgoci z dwutlenkiem węgla. W wyniku tej reakcji powstaje węglan wapnia którego objętość jest większa od objętości portlandytu (wodorotlenku wapniowego), który przereagował. Ponadto CaCO₃ ma dużo niższą rozpuszczalność dzięki czemu pory i rysy w betonie zostają uszczelnione przez produkty karbonatyzacji. Nieskarbonatyzowany beton charakteryzuje się wysoką alkalicznością o wartości pH=12÷13,5. Woda występująca w porach zostaje nasycona rozpuszczonymi składnikami betonu, a w cieczy porowej rozpuszczone zostają również inne związki alkaiczne. Dzięki wysokiej alkaiczności środowiska w betonie na powierzchni zbrojenia tworzy się szczelna warstwa ochronna zawierająca tlenki oddzielające stal od cieczy porowej - taki stan nazywamy pasywacją stali. Utrata stanu pasywacji związana jest z procesem karbonatyzacji (zmniejszeniem pH w wyniku obniżenia wykładnika jonów OH^- w roztworze cieczy w porach tzw. zobojętnianie betonu) i rozpoczyna się gdy wartość pH betonu obniży się do wartości pH=11,8 (przy swobodnym dostępie powietrza) lub pH=11 (przy ograniczonym dostępie powietrza). Zanik warstwy ochronnej stali spowodowany jest jej chemicznym rozpuszczaniem i od tego momentu rozpoczyna się proces korozji stali zbrojeniowej.

Po rozpuszczeniu warstwy pasywującej na powierzchni zbrojenia powstają obszary o różnych potencjałach między stalą a elektrolitem (roztworem cieczy porowej) wskutek czego tworzą się lokalne ogniwa korozyjne. Taki stan nazywamy aktywacją zbrojenia. Produktem korozji stali jest czerwonobrunatny wodorotlenek żelaza (III) zwany rdzą. Objętość produktów korozji jest kilkakrotnie większa niż materiału wyjściowego co powoduje wzrost naprężeń rozciągających w otulinie czego efektem jest zarysowanie powierzchni elementu co w konsekwencji ułatwia dostęp agresywnego środowiska do zbrojenia i przyspiesza proces degradacji konstrukcji.

Zapewnienie trwałości konstrukcji betonowych, szczególnie tych narażonych na trwały kontakt z wilgotnym środowiskiem (zwykle fundamenty i wszystkie części podziemnie budynku oraz inne elementy narażone bezpośrednio na kontakt z deszczem) uzyskuje się poprzez odpowiednie określenie tzw. klasy ekspozycji, a na podstawie tej klasy ustala się minimalną klasę betonu, stosunek w/c oraz grubość otuliny. Gdy wszystkie te warunki są spełnione możemy stwierdzić, że „zapewniliśmy trwałość” konstrukcji w zakładanym okresie. A mówiąc prosto – wiemy, że nie nastąpi korozja zbrojenia i zmniejszenie nośności elementu, czyli możemy spać spokojnie wiedząc, że nasz fundament również ma się dobrze.

- Piotr