You are here:

KOROZIJA U ARMIRANOM BETONU

DANAS SE ARMIRANI BETON ŠIROKO UPOTREBLJAVA U VEĆINI TIPOVA IZGRADNJE INFRASTRUKTURE. ZGRADE, TRASIRANJE PUTEVA I ŽELEZNIČKIH PRUGA KAO I NJIHOVIH PODLOGA, LUČKE INSTALACIJE, BRANE.

Pošto beton trpi samo pritiske kompresije a ne i tenzije, mora se uvek ojačati unutrašnjim čeličnim šipkama, koje su naizgled zaštićene od spoljnih oštećenja. One su svakako van pogleda, ”sahranjene” u telu od betona…Van pogleda, van uticaja? Da li će konačno zarđati? Kratak odgovor je “DA”.

Mehanizmi korozije

Suprotno svom izgledu, beton je uglavnom vlažan i zato se čelične šipke nalaze u vlažnom okruženju. Sa druge strane, beton je prirodno alkalan (visok pH), što štiti od oksidiranja čelične šipke koje se u njemu nalaze.

A.    kontaminatori

Sve što neutrališe alkalnost betona pomaže kiseoniku da prodre složenu strukturu betona i na kraju dopre do čeličnih šipki. Poznati kontaminatori su:

  • Joni hlorida, koji se u velikim količinama nalaze u morskoj vodi, kao i u sredstvima za odleđivanje (npr. so) koja se upotrebljavaju na putevima u snežnim periodima.
  • Atmosferski ugljen dioksid sadržan u vodi reaguje sa krečom iz cementa stvarajući karbonsku kiselinu.
  • Sumpor i azotni oksid, sadržani u urbanoj zagađenoj atmosferi su uglavnom kiseli.

Sve gore navedeno vodi ka gubitku alkalnosti i tako olakšava penetraciju kiseonika kroz strukturu betona, pravo do čeličnih šipki.

B.    mehanički pritisak

Konstrukcije su uvek podložne mehaničkim naponima: vibracije, promene tereta, naponi indukovani okolinom (izložeo kasnije). Mehanički napon uzrokuje male deformacije betona, koje mogu dovesti do mikro-pucanja. Kada beton puca, oksidanti mogu lakše dopreti do unutrašnjih čeličnih šipki.

C.     uticaj okoline

  • Temperature – U principu viša temperature ubrzava svaki korozivni proces; na temperaturama ispod nule, korozivni proces je znatno usporen.
  • Vlaga – Visoka relativna vlažnost ubrzava korozivni proces. Efekat vlažnosti je određen vremenskom dužinom trajanja vlage (TOW) odnosno količina vremena u kome vremenski uslovi favorizuju stvaranje vlažnog sloja na površini strukture. Vlaga neutrališe alkalnost i time olakšava penetraciju kiseonika.
  • Morski ambijent – Uslovi visoke vlage, zajedno sa salinitetom morskog prskanja, baca na beton velike količine hloridnih jona, što neutrališe alkalnost i time olakšava penetraciju kiseonika.
  • Sastav zemljišta – Zemljište je često bogato hloridima i sulfatima, slabeći alkalnost ukopanih temelja, jačajući razvoj korozije.
  • Ciklične smene zaleđivanja i topljenja– Kada se voda mrzne, njena zapremina se povećava za nešto manje od 10%. Svako prisustvo vlage u malim pukotinama će zato povećavati ove pukotine nakon zaleđivanja. Ponavljanje ciklusa zaleđivanje-topljenje prouzrokovane cikličnim promenama ambijentne temperature će proširiti pukotine, time otvarajući put kiseonika do ugrađenih čeličnih šipki.
  • Razlike u okolini – Razlike u koncentraciji kiseonika, kiselosti, vlage ili saliniteta među raznim delovima strukture olakšavaju penetraciju kiseonika u strukturu cementa.

D.    stacionarna voda i drenaža

U mnogim betonskim strukturama odvod vode (tipično kišnica) je nezadovoljavajući, bilo zbog fizičkog oblika betonskih elemenata, ili zato što je odvod zapušen.  Svakom slučaju, stacionarna voda se taloži na određenim mestima – slana voda u morskom okruženju – i alkalnost betona na tim mestima je smanjena, vodeći ka penetraciji kiseonika do ugrađenih čeličnh šipki.

E.    povratni krug

Kada ugrađena čelična šipka počne da korodira, zahvaljujući bilo kojoj od gornjih kombinacija, njena zapremina raste. Ovo povećava pritisak unutar betonskog elementa, proširuje sve postojeće šupljine i stvara nove pukotine iznutra prema spolja. Ovo sa svoje strane povećava izloženost čelika oksidaciji i ubrzava korozioni proces. Na ovaj način, dalja korozija je praćena i daljim stvaranjem pukotina. Samim tim, kroz vreme, proces korodiranja je ubrzan.

Posledice korodiranja

Korozija čelika u betonskim elementima ima dve glavne posledice:

  • Promena zapremine čeličnih šipki u betonu, uzrokovana korozijom, tera beton na pucanje i konačnog loma.
  • Same korodirane čelične šipke slabe i postaju krhkije, vodeći ka daljem gubitku jačine betona.

Oba gore navedena fenomena vode ka verovatnom lomu strukture, posebno u vreme ekstremnih vremenskih uslova, ili teškog preopterećenja – mnogi skorašnji lomovi puteva ili mostova su posledice korozije. 

Cena korozije?

Prema “Cena korozije i strategije prevencije u SAD” (FHWA, Publication No. FHWA-RD-01-156, dated 03/2002), procena štete od same korozije u SAD je kako sledi (bazirano na studiji CC Technologies Laboratories, Inc. rađenoj između 1999. i 2001.).

Mostovi na auto-putevima: $8.3 milijarde, i to $3.8 milijarde za zamenu oštećenih mostova u sledećih 10 godina, $2.0 milijarde (uključujući i cenu kapitala) za održavanje prelaznih površina mostova, $2.0 milijarde (uključujući i cenu kapitala) za održavanje betonskih konstrukcija (bez prelaznih površina), i $0.5 milijardi održavanja farbe čeličnih mostova. Kroz analizu životnog ciklusa, procenjeno je da je indirektna cena korisniku, uzrokovana kašnjenjem saobraćaja 10 puta veća od gore navedene direktne cene.

Vodeni putevi i luke: $0.3 milijarde. Tipično, korozija se nalazi na dokovima, vezovima, strukturama za vezivanje, pregradama, potpornim zidovima i navigacionim pomoćima (kao što su svetionici). Cena korozije za ove strukture nije formalno propraćena. Ipak, zasnovano na brojkama dobijenih od inženjerskih jedinica armije SAD i obalske straže SAD, godišnja cena korozije je procenjena na $0.3 milijarde.

Saznajte više o našim proizvodima.