Объект исследования – торкрет-бетоны для условий воздействия агрессивных сульфатных и хлоридных сред, а также отрицательных температур.
Целью работы является исследование коррозионных свойств торкрет-бетона и определение нормируемых параметров торкрет-бетона повышенной коррозионной стойкости.
Методология проведения работы заключалась в следующем. На основании анализа аналитического обзора научно-технической, нормативной и методической литературы по применению торкрет-бетонов была разработана программа испытаний. В соответствии с программой подобраны составы и изготовлены торкрет-бетоны для изучения физико-механических свойств. С учетом полученных данных по прочности и водонепроницаемости подобраны составы и изготовлены торкрет-бетоны для изучения коррозионных свойств. Результаты исследования позволили определить нормируемые параметры торкрет-бетона повышенной коррозионной стойкости.
В аналитическом обзоре показано, что в анализируемых документах описаны области применения торкрет-бетона, технология торкрет-бетона, требования к материалам для изготовления торкрет-бетона, указаны основные свойства – прочность, водонепроницаемость и реже морозостойкость. Сведения о коррозионных характеристиках торкрет-бетона отсутствуют.
При составлении обзора не обнаружены количественные характеристики, необходимые для назначения торкрет-бетона в качестве защиты конструкций от агрессивных воздействий среды. Отсутствуют данные о сульфатостойкости, проницаемости для хлоридов, мало информации о морозостойкости торкрет-бетона.
В нормативах (Сводах правил и ГОСТах), регламентирующих требования по защите от коррозии, применение торкрет-бетона не отражено, что обусловлено недостаточной изученностью коррозионных свойств торкрет-бетона.
Программа экспериментальных исследований составлена с учетом получения количественных характеристик, необходимых для назначения торкрет-бетона в качестве защиты конструкций.
В приведенных результатах определения прочности и водонепроницаемости - показано, что используя торкретирование, как вид бетонирования при ведении ремонтно-восстановительных работ, можно получить широкий диапазон прочностных характеристик торкрет-бетона. Прочность на сжатие в отдельных составах получена от 32,5 МПа до 75,2 МПа, на раскалывание – от 3 МПа до 13,4 МПа. Марка торкрет-бетона по водонепроницаемости во всех исследованных составах получена не менее W12, что позволило оценить материал как бетон особо низкой проницаемости и является предпосылкой для повышенной и высокой коррозионной стойкости торкрет-бетона.
Результаты исследований морозостойкости торкрет-бетона показали высокую морозостойкость испытанных составов. Получены марки по морозостойкости торкрет-бетона на уровне F2300 и выше, что позволило рекомендовать торкрет-бетоны для применения в строительстве и ремонте транспортных и гидротехнических сооружений.
Скорость сульфатной коррозии торкрет-бетона марок по водонепроницаемости W12 и выше, изготовленного на портландцементах группы II по ГОСТ 10178, ГОСТ 31108 (содержание в клинкере С3S – не более 65%, С3А – не более 7%, С3А+С4АF – не более 22%), не более скорости коррозии в сульфатных средах бетонов, изготовленных на сульфатостойких цементах по ГОСТ 22266.
Значения коэффициента диффузии хлоридов в торкрет-бетоне без добавок 6,1x10-13 м2/с примерно соответствуют маркам бетона по водонепроницаемости W10-W14. Бетоны с добавками МК или Эмбэлита имеют коэффициент диффузии (4,26-4,5)x10-13 м2/с, что соответствует марке по водонепроницаемости W20. Таким образом, испытанные торкрет-бетоны соответствуют бетонам особо низкой проницаемости, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость в агрессивных хлоридных средах.
Результаты исследования позволили рекомендовать торкрет-бетон в качестве эффективной защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. По своим коррозионным свойствам торкрет-бетон может быть приравнен к бетонам особо низкой проницаемости на портландцементе и на него могут быть распространены условия применения обычных бетонов в агрессивных средах.
Предложено ввести в СП 72.13330 новый раздел «Торкрет-бетонные защитные покрытия».
Свод правил СП 72.13330 СНиП 3.04.03-85 «Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии» распространяется на производство работ по защите от коррозии при строительстве и реконструкции предприятий, зданий и сооружений и должен соблюдаться при устройстве антикоррозионных покрытий металлических, бетонных, железобетонных и каменных строительных конструкций.
Значимость работы заключается в расширении нормируемых мер вторичной защиты строительных конструкций.
Результаты данного исследования будут использованы в ремонтных и строительных работах с применением торкрет-бетона, а по мере накопления данных будут востребованы при пересмотре других нормативных документов по защите бетонных и железобетонных строительных конструкций от коррозии.
Морозостойкие и коррозионностойкие торкрет-бетоны могут применяться в районах с суровыми климатическими условиями, в том числе при действии минерализованных вод (сульфатные среды, морская вода, растворы противогололедных реагентов), при возведении и ремонте морских сооружений в арктической зоне страны, ремонте бетонных крепей подземных горнодобывающих сооружений, строительстве на вечной мерзлоте и в других регионах.
С учетом выявленной высокой коррозионной стойкости торкрет-бетона его применение в качестве вторичной защиты строительных конструкций будет возрастать.