Masterant: Homeag Catalin MihaiAnul VI: Tehnologii speciale in constructii

Disciplina: Patologia constructiilor

Degradarea betonului armat

Protectia otelului in beton

Otelul beton este protejat impotriva coroziunii prin

pasivitatea data de alcalinitatea betonului(valoarea pH-ului in porii

umpluti cu apa trebuie sa fie mai mare de 12,5).

La asemenea valori ale pH-ului,formarea peliculei

microscopice la suprafata otelului face imposibila degradarea

lui,chiar in prezenta umezelii si oxigenului.

Mecanisme de coroziune

Prin carbonatarea sau prin actiunea ionilor de clor,pelicula

miicroscopica formata la suprafata otelului poate fi distrusa local

sau pe zone mai mari(schema 6).

Carbonarea betonului

Carbonatarea este reactia chimica care are loc intre

hidroxizii de calciu si dioxidul de carbon,care patrunde prin

pori in interiorul betonului.

Penetrarea CO2 se face de la suprafata spre interior.Dupa

ce betonul a fost carbonat,valoarea pH-ului scade spre 9.

Observatie importanta:Fenomenul de carbonatare nu

conduce in mod automat la coroziunea armaturii.Daca sunt

indeplinite anumite conditii de umiditate,chiar daca betonul e

carbonatat,armatura poate sa nu corodeze.Acest aspect a fost

evidentiat prin cercetari in situ,efectiv la constructii vechi.

Degradarea Betonului Armat pag. 1 din 8

Masterant: Homeag Catalin MihaiAnul VI: Tehnologii speciale in constructii

Disciplina: Patologia constructiilor Astfel,au fost depistate armaturi in stadii avansate de

coroziune in medii cu umiditate ridicata(bai,bucatarii)si armaturi

neafectate,in medii “uscate”,pentru aceleasi valori ale pH-ului

betonului.

De aceea,pare hazardata afirmatia ca durata de viata a

unei constructii din beton poate fi considerata drept timpul dupa

care adancimea de carbonatare a betonului este egala cu

adancimea stratului de acoperis cu beton a armaturii(teorie

prezentata in unele studii stiintifice).

Carbonarea este mai rapida cand umiditatea relativa este

de 50-60%.

Penetrarea clorurilor in beton

In afara de CO2 ionii de clor (prevenind,de exemplu din

apa marii)patrund prin pori in interiorul betonului.Difuzia clorurilor

este un proces care are loc total sau partial in porii umpluti cu

apa,existand,intotdeauna,un echilibru intre clorul legat si ionii de

clor liberi.

Dupa carbonatare,clorul este desfacut inca o

data,crescand riscul de coroziune.

Observatie:Acest fenomen se intalneste si in cazul folosirii

substantelor pentru desghet,cand,datorita umezelii si uscarii

suprafetei betonului,ionii de clor patrund in beton prin suctiune

capilara,iar prin uscare,apa migreaza in exterior ,producand o

imbogatire in cloruri a zonei afectate de umezire si

uscare.Grosimea acestei suprafete are o mare importanta ,in

special in legatura cu acoperirea cu beton a armaturilot(schema 7).

Degradarea Betonului Armat pag. 2 din 8

Masterant: Homeag Catalin MihaiAnul VI: Tehnologii speciale in constructii

Disciplina: Patologia constructiilor Depasivizarea in zona fisurilor

Atat CO2 cat si clorul pot patrunde la armaturile din otel

prin fisuri,mai repede decat prin betonul nefisurat.,timpul de

depasivizare depinzand de deschiderea fisurilor.

Coroziunea otelului

Simplificat,procesul de coroziune al otelului poate fi separat

in:

-procesul catodic;

-procesul anodic.

Procesul anodic provoaca ,de fapt,distrugerea

fierului:Fe=Fe2+2e

Surplusul de electroni in otel se va combina cu apa si O2 si

va forma ioni hidroxil: 2e+1/2O2+H2O=2(HO)

Fierul si ionii hidroxil se vor combina ,formand oxidul de fier

Fe20.

Ca o consecinta a celor descrise,coroziunea nu poate avea

loc in betonul uscat,procesul electrolitic fiind impiedicat,dar nici in

betonul saturat de apa(lipseste O2).

In procesul anodic,pelicula microscopica de pe suprafata

otelului se distruge.

Procesul catodic poate avea loc chiar daca pelicula este

intacta.

In cazul coroziunii prin cloruri,acest efect cauzeaza

coroziunea prin puncte,pentru ca pelicula va fi distrusa numai pe

suprafete mici;vor avea,astfel,loc reduceri substantiale ale sectiunii

otelului,in adancime.

Degradarea Betonului Armat pag. 3 din 8

Masterant: Homeag Catalin MihaiAnul VI: Tehnologii speciale in constructii

Disciplina: Patologia constructiilor Efectul de coroziune

-Reducerea sectiunii de armatura din otel,

-reducerea sau chiar pierderea aderentei armaturii cu betonul,

-Desprinderea stratului de acoperire cu beton a armaturilor.

Din schema 8 se observa gravele implicatii ale efectelor

corociunii asupra comportarii elementelor din beton armat.

Parametrii care infuenteaza coroziunea sunt conditionati de

procesele de difuzie(schema 9):

-carbonatarea-difuzie de CO2 prin porii umpluti cu aer,

-penetrarea clorurilor-difuzia clorurilor prin porii umpluti cu

apa,

-coroziunea-difuzia de O2 in porii umpluti cu aer ai

betonului armat.

Toti parametrii sunt legati de aspectul grosimii stratului de

acoperire cu beton a armaturii,definita prin:

-grosime,

-permeabilitate.

In schema 10 se prezinta influienta grosimii stratului de

acoperire asupra carbonarii sau penetrarii clorurilor.

Permeabilitatea stratului de acoperire este influientata ,in

mod decisiv,de raportul a/c.

Cand a/c>0,6,permeabilitatea creste considerabil,o data cu

cresterea porozitati capilare.

In cazul unei protectii insuficiente (uscare preamatura a

suprafetei betonului)

De asemenea,o compactare necorespunzatoare poate

duce la cresterea permeabilitatii de zece ori.

Degradarea Betonului Armat pag. 4 din 8

Masterant: Homeag Catalin MihaiAnul VI: Tehnologii speciale in constructii

Disciplina: Patologia constructiilor Dozajul de ciment prea mare conduce la cresterea

capacitatii de legare a CO2 si CI.

In mod normal,un beton cu 300 Kg/m3 ciment este suficient

pentru a mentine o permeabilitate corespunzatoare,cu conditia ca

a/c< sau =0,5……..0,6.

In ceea ca priveste mediul,daca umiditatea este mai mica

de 60%riscul de coroziune este scazut,chiar daca betonul e

carbonatat.

In betonul saturat cu apa ,riscul este ,de

asemenea,redus,datorita lipsei de oxigen(exista,insa,riscul activarii

proceselor anodice si catodice la suprafata otelului).

Cele mai favorabile conditii de coroziune a otelului in beton

sunt atunci cand exista o variatie umiditate-uscare,combinata cu

temperaturi inalte.

Schema 11 se prezinta concluziile referitoare la influienta

diferitilor factori care intervin direct sau indirect aupra durabilitatii

betonului.

Degradarea Betonului Armat pag. 5 din 8

Masterant: Homeag Catalin MihaiAnul VI: Tehnologii speciale in constructii

Disciplina: Patologia constructiilor Prezenta umezelii

Toate procesele de degradare presupun prezenta apei ,un factor important

fiind umezeala in atmosfera.In aceste conditii ,betonul preia apa mai repede decat o

pierde si astfel ,cresterea umiditatii interne este mai mare decat cea a mediului.

PROCESE

Umiditate

relativa

Ioni

carbona

t

Coroziunea otelului in

beton,care poate fi:

inghe

t

A

tac

chimi

c

carbona

t

Carbona

t cu cloruri

Foarte

joasa

(<45%)

1 0 0 0 0

Joasa

(45-65%)

3 1 1 0 0

Medie

(65-85%)

2 3 3 0 0

Inalta

(85-98%)

1 2 2 3 1

Saturata

(>98%)

0 1 1 3 3

Risc: 0=neglijabil ; 1=slab ;2= mediu ; 3=inalt

Nivelul de temperatura

Desi influenta temperaturii tinde sa fie ignorata in definirea

agresivitatii,ea este importanta in ceea ce priveste reactiile

chimice,care sunt accelerate prin cresterea temperaturii.

Spre exemplu, ocrestere a temperaturi cu 10°C cauzeaza o

dublare a reactiilor care produc coroziunea.

Acoperirea cu beton

Degradarea Betonului Armat pag. 6 din 8

Masterant: Homeag Catalin MihaiAnul VI: Tehnologii speciale in constructii

Disciplina: Patologia constructiilor Capacitatea betonului armat de a avea o buna comportare

la coroziune depinde de grosimea stratului de acoperire cu

beton,de calitatea acestuia(permeabilitatea si alcalinitatea)si de

interactiunea dintre suprafata elementului si mediu.

Permeabilitatea este legata direct de raportul a/c.

Comentarii

Intr-o anumita perioada,constructiile au fost proiectate si

executate fara a se tine seama de “costurile”suplimentare ce apar

din operatiile de intretinere si reparatii ulterioare(“viata

constructiei”).Atingerea unui timp egal cu durata de serviciu a

constructiei nu inseamna ,neaparat,demolarea la acest

termen.Mentinerea,in continuare,a constructiei implica operatii

suplimentare de reparatiisi/sau consolidari,iar alegerea ,ca varianta

,a construirii unei claderi noi,se face si pe bazaunor calcule

economice.

Foarte sugestiv pentru importanta asigurarii unei durabilitati

corespunzatoare,din fazele de proiectare/executie este asa-zisa

“regula celor 5 dolari”.Aceasta indica faptul ca pentru obtinerea

unei bune durabilitati,in faza initiala ,este necesara cheltuirea unui

dolar,pentru intretinere 5 dolari,pentru reparare si intretinere 25

dolari,iar pentru reconditionare 125 dolari.

Observatie extrem de importanta :

Din cercetarile efectuate asupra unor constructii aflate in

conditii variate de mediu ,s-a constatat ca o mare pierdere in

asigurarea durabilitatii corespunzatoare o reprezinta calitatea

initiala a elementelor componente-beton si otel.

Doua aspecte sunt fundamentale:

Degradarea Betonului Armat pag. 7 din 8

Masterant: Homeag Catalin MihaiAnul VI: Tehnologii speciale in constructii

Disciplina: Patologia constructiilor -Primul este legat de calitatea stratului de acoperire,de

asigurarea compactitatii betonului,fara de care,indiferent de reteta

de beton utilizata sau de alte masuri,comportarea elementului de

beton poate fi compromisa.

Calitatea betonului de acoperire depinde ,in special,de

factori legatii de executie(mod de punere in lucru,vibrare,tratate

ulterior),fiind deci destul de sensibile la posibilele erori.

-Al doilea aspect il reprezinta neasigurarea prin executie a

grosimii stratului de acoperire prevazut in proiect.

In prezent ,in reglementarile europene ,una din conditiile

receptionari unei lucrari este controlul statistic al respectari acestor

caracteristici esentiale.

Categorii de degradari la constructiile din beton

Se va face o distinctie intre degradarile care apar in medii

agresive si cele care apar in medii curente.

a)Prima categorie este specifica constructiilor

industriale,care adapostesc procese de productie ,in care sunt

utilizate ,sau rezulta substante agresive.

b)A doua categorie este specifica constructiilor de locuit si

social-culturale,aflate in medii curate.

Degradarea Betonului Armat pag. 8 din 8