Оценка и общие принципы повышения коррозионной стойкости

Коррозионная стойкость определяется массой материала, превращенного в продукты коррозии в единицу времени с единицы площади, находящегося во взаимодействии с агрессивной средой, а также размером разрушенного слоя в мм за год.

Основными принципами повышения коррозионной стойкости строитель­ных изделий и конструкций являются:

- подбор состава композиций, отличающегося низкой активностью в агрессивных средах; - использование специальных покрытий для химической, тепловой и ме­ханической защиты изделий и конструкций от воздействия агрессивных сред.

Следует отметить, что основным критерием, определяющим эксплуата­ционные свойства строительных материалов, является время. Поэтому такие характеристики материала, как водостойкость, морозостойкость, термостойкость и коррозионная стойкость, являются не истинно физическими свойствами, а лишь условными показателями изменения состояния его структуры при продолжительном постоянном или циклическом воздействии на материал аг­рессивной среды.

Сохранение эксплуатационных характеристик во времени принято назы­вать долговечностью строительных материалов.

Свойство долговечности, как отмечалось выше, относится к комплексной характеристике качества ИСК и выражается в их способности сопротивляться сложному воздействию внешних и внутренних факторов, проявляющихся в эксплуатационный период работы конструкции. О долговечности судят по продолжительности изменения до критических размеров прочности или деформа­ционной устойчивости как ключевых свойств в отношении данной конструкции здания или сооружения.

Первичной характеристикой материала является не качест­во, а его структура и размеры ее изменения, особенно по сравнению с первоначальной - оптимальной, зафиксированной в предэксплуатационный период.

Поэтому в общей теории ИСК под долговечностью понимают способность материала в течение определенного времени сохранять на допустимом уровне структурные параметры сложившиеся в технологический период. Если они соответствуют параметрам оптимальной структуры, то устанавливается взаи­мосвязь между структурными параметрами и экстремальными показателями свойств.

Независимо от способа оценки - по изменению свойств или по отклонению структурных параметров от оптимальных - полный период долговечностиначинается от момента вступления материала к выполнению

своих функций в конструкции до предельно допустимого (критического)

уровня соответствующего изменению свойств или структуры.

Целый период долговечности можно условно разделить на три этапа или временных элемента:

• Первый этап - характеризуется упрочнением структуры или

улучшением показателей свойств;

• Второй этап - характеризуется их относительной стабильностью;

• Третий этап - характеризуется деструкцией, т.е. медленным или

быстрым нарушением структуры» до ее критического состояния или даже до ее полного разрушения. Следует отметить, до начала первого этапа имеется предэксплуатационный период, который в основном характеризуется набором и формированием структурных элементов и свойств в технологическом процессе. Однако он относительно кратковременный, хотя при длительном хранении готовой продукции в складских помещениях и, тем более, на отрытых площадках строительных объектов, возможно изменение приобретенных в технологический период показателей свойств и структуры. В этом случае требуется внести коррективы в первоначальную оценку качеств их структуры перед отправлением их по назначению.

Определение и изучение долговечности и соответствующих её временных элементов производится на разных уровнях структуры - от молекулярной и надмолекулярной до макроскопического, причём, всегда целесообразно начинать с характеристики структуры, а затем переходить к показателям свойств. Но они тесно взаимозависимые, а при оптимальных структурах между ними имеются закономерные связи.

Основные или ключевые характеристики свойств и структуры имеют свои критические уровни, переход за пределы которых, сопряжены со сравнительно интенсивным разрушением материала или срочным капитальным ремонтом конструкции.

Критические уровни устанавливаются для каждого ИСК в конструкции. При выборе критических уровней ключевых показателей свойств ориентируются на требования действующих стандартов и строительных норм. Для некоторых материалов могут быть приняты не один, а два-три или больше ключевых свойств или иных характеристик. Для каждого показателя устанавливают свой предельный уровень допустимого изменения

Соответствующий период времени выражает долговечность материала, поскольку дальнейшая эксплуатация конструкции недопустима без проведения капитального ремонта (в качестве примера - определение морозостойкости материалов). Аналогичный метод оценки долговечности производится и по структурным параметрам. Ключевые структурные показатели непосредственно отражают уровень внутренних изменений в материале под влиянием эксплуатационных факторов.

Большую разрушительную активность по отношению к строительным материалам и конструкциям проявляют животные и растительные микроорганизмы и их производные - органогенные агрессивные среды.

Академик В. И. Вернадский утверждал, что на земной поверхности не имеется химической среды более постояннодействующей, а поэтому и более могущественной по своим разрушающим последствиям, чем растительные и животные микро- и микроорганизмы. До 15-20% всего ущерба, который наносит коррозия, вызывается микроорганизмами. Следует отметить, что различного рода природными и производственными агрессивными средами повреждается от 15 до 75 % всех строительных конструкций зданий и сооружений.

Некоторые вопросы надежности материала в конструкциях Более широким и емким свойством ИСК и качеством конструкций из них, чем долговечность, является надежность. Она тоже выражает комплексное свойство материала или системы, но содержит в своей характеристике большее количество критериев:

• безотказность;

• сохраняемость;

• долговечность;

• ремонтопригодность.

Безотказность - свойство конгломерата (системы) сохранять работоспособность в течение определенного времени без^ вынужденных перерывов на ремонт или замену забракованного в конструкциях изделия и т.д.

Отказом называют потерю работоспособности материала (системы) вследствие недопустимого изменения структуры и свойств под влиянием внешних воздействий и внутренних процессов.

Сохраняемость - свойство конгломерата (системы) сохранять приданные ему в технологический период качественные характеристики на стадиях хранения, транспортирования и последующего времени, обусловленного технической документацией. Это свойство количественно оценивается продолжительностью хранения и транспортирования до возникновения неисправности.

Долговечность - комплексное свойство, количественно выражаемое продолжительностью эффективного сопротивления слож' ному воздействию внешних и внутренних факторов в эксплуатационный период работы материала до соответствующего критического уровня

Ремонтопригодность - свойство материала, выражающегося в способности к восстановлению неисправности, обнаруженной вследствие отказа. Показателем ремонтопригодности служит средняя продолжительность ремонта за один отказ данного вида, а также трудоемкость и стоимость устранения случайных дефектов, приведших к отказу.

За основой исходный принцип надежности ИСК принимают оптимальную структуру при условии правильно принятых компонентов, технологических параметров и режимов.

Оптимальная структура, созданная с учетом эксплуатационных условий работы материала в конструкции, обеспечивает формирование повышенного ресурса как меры вероятности пребывания материала (системы) в безопасном состоянии.