Отчет по результатам испытания на извлечение непокрытых и покрытых Зинга арматурных стержней (закладных)

По заявке г-на Г. ВИЛЛЕМОТА, фирма «Зингаметалл», Еке, Бельгия, лаборатория Соете исследований прочности материалов, отдел коррозии, произвела полное испытание непокрытых и покрытых Зинга закладных.

1. Цель.
По заявке г-на Г. ВИЛЛЕМОТА, фирма «Зингаметалл», Еке, Бельгия, лаборатория Соете исследований прочности материалов, отдел коррозии, произвела полное испытание непокрытых и покрытых Зинга закладных.
 
2. Материалы.
Три закладных со строгим соблюдением технических требований 1=1000мм O=18 мм
Одна закладная была заложена в бетон непокрытой. Две закладных сначала были покрыты Зинга 25 микрон по  длине 500 мм и затем, после высушивания в течение 72 часов, были заложены в бетон.
 
3. Процесс испытания.
Испытание на извлечение было проведено согласно техническим условиям RILEM/CEB/FIP Рекомендация RC6-1978 “ Испытание на сцепливание армированной стали – 2. Испытание на извлечение”.
 
Закладные были помещены в центр бетонных кубов со стороной, равной 10 диаметрам закладной. Сверху закладная  накрывалась пластмассовым кубом таким образом, что только 90 мм поверхности закладной соприкасались с бетоном. Закладная выступала на 100 мм со стороны, где был контакт с бетоном. Датчик, передающий информацию о смещениях, также устанавливался на той же стороне. С другой стороны, закладная выступала на приблизительно 700 мм , и к этой части закладной прикладывалось тяговое усилие.
 
Одновременно с тремя образцами закладной для испытаний было изготовлено пять бетонных цилиндров (О=150 мм h=300мм). Эти цилиндры необходимы для оценки прочности бетона, которая должна достигать уровня примерно 30 кв. мм.
 
Образцы находились в течение трех дней в проветриваемом помещении с температурой воздуха 20+2оС и минимальной относительной влажностью 90%. После снятия опалубки их поместили в проветриваемое помещение с температурой воздуха 20+ 2оС и относительной влажностью 60+5%.
 
Спустя 28 дней отвердевания  испытание на извлечение было закончено.
 
4. Результаты.
4.1. Сжатие цилиндров.
Результаты испытания на сжатие указаны в следующей таблице:
 

Образец

Сила сжатия N/кв. мм

1

30,81

2

30,5

3

31,03

4

30,13

5

30,02

Средняя величина

30,5

Обычное отклонение

0,43


4.2. Испытание на извлечение.
Результаты испытания на извлечение отображены на рис. 1. Чтобы избежать выхода из строя датчика, измерение было прекращено в момент максимальной силы, поэтому растяжение уменьшилось. 
 
Сила адгезии подсчитывается по следующей формуле:
 
=     x   30   x   N
------- ------- -------
5 d2f cm mm2

Где:
F: максимальная сила (N)
d: диаметр закладной (18 мм)
f cm: средняя сила сжатия цилиндров (N/кв. мм)
 
Значения приведены вкратце в следующей таблице:
 

Образец

pFp (N)p

t (N/кв. мм)

Исходная величина

97.800

18,90

Средняя величина при использовании Зинга

88.115

17,03


5. Заключение.
Результаты показывают, что при допустимых отклонениях в результатах измерений сцепление закладных, покрытых Зинга, с бетоном существенно не отличается от сцепления непокрытых закладных.
 
Гент, 25 августа 1999г.
Проф. Док. Инж. Дж. Дефранк
 

ЗАЩИТА ЗАКЛАДНЫХ В БЕТОНЕ.
Разрушение бетона.
В промышленно развитых странах за период более 10 лет мы можем найти множество отчетов, в которых констатируется, что «срок эксплуатации арматуры, вышедшей из строя спустя 10 лет, можно продлить на 30 лет при условии  ее  изначальной защиты».
 
Коррозия/Технология раскалывания бетона.
Сильная щелочная среда внутри бетона является нейтральной для арматуры. На поверхности арматуры образуется тонкий слой окисла. Этот окисный слой устойчив к ненасыщенному щелочному раствору и защищает сталь от (возможной) коррозии. Сталь и в дальнейшем не будет корродировать при сохранении нейтральных условий.
 
Хорошо уплотненный бетон или подобная ему оболочка также создают защитный барьер, что снижает проникновение кислорода и влаги из атмосферы,  необходимые для начала и протекания процесса коррозии. Первоначально бетон защищен при помощи  нейтральной среды от высокой кислотности, попадающей извне в свежий бетон. Снижение содержания щелочи  понижает нейтральность среды и создает для арматуры благоприятные для коррозии условия.
 
Пассивация может разрушаться при проникновении двуокиси углерода и серы (промышленные условия) из атмосферы и /или проникновении хлорида железа из морской среды (воздействие морской воды на территории, удаленной от моря вглубь до 60 км).
 
Ржавчина может покрывать до 2/5 площади стали, а вследствие высокого внутреннего напряжения может происходить растрескивание бетона с его последующим окончательным разрушением.
 
История защиты арматуры с помощью бетона.
В течение более 30 лет люди промышленно развитых стран всего мира пытались защитить бетон от растрескивания:
- путем создания бетона более высокой плотности;
- путем добавления в бетон замедлителей коррозии;
- путем защиты арматуры от коррозии.
 
Защита арматуры от коррозии.
Первым известным опробованным способом защиты арматуры в бетоне явилось применение обычных красок. Покрытие закладных обычной краской, конечно же, не является надежным средством защиты закладных от коррозии: несколько лет тому назад лишь малое количество красок могли выдерживать высокую кислотность, попадающую извне в свежий бетон (+13), а поскольку покрытие имеет пористую структуру, невозможно предотвратить проникновение влаги и кислорода.
 
Была опробована защита закладных с помощью покрытия, в которое подмешивалась связующая эпоксидная смола, это очень дорогостоящее покрытие, технология которого сложна в исполнении, что также не решает проблемы коррозии закладных.
 
Гальванизация закладных горячим оцинковыванием также не решает этой проблемы: трещины, появляющиеся при изгибе или перегибе закладных, легко разрушают оцинкованный слой. Оцинкованные закладные не обеспечивают необходимой степени сцепления с бетоном, более того закладные требуют гальванизации в мастерской, что ограничивается размерами закладных и требует определенного времени для их транспортировки на расстояние. Это может стоить очень дорого в некоторых регионах мира.
 
Самые последние изыскания по защите арматуры доказывают, что все ранее использовавшиеся методы не решают проблемы.
 
В Северной Америке железобетон производится с закладными из полипропилена, в действительности, это очень дорогой способ защиты, но и он не решает эту проблему.
 
В Германии крупная фирма по производству металлоизделий может предложить Вам арматуру из нержавеющей стали, конечно же (!), по цене нержавеющей стали, и тем не менее, решения проблемы нет: надлежащее сцепление отсутствует, а при перегибе закладной из нержавеющей стали практически невозможно избежать повреждения.
 
Защита арматуры с помощью покрытия Зинга.
По сравнению со всеми другими способами защиты, которые использовались для арматуры, защита, которую обеспечивает тонкий слоя Зинга (макс. 40 микрон), гарантирует на рынке наилучший способ защиты с действительно очень низкой  стоимостью. 
 
Покрытие Зинга представляет собой упакованное в индивидуальную упаковку цинкосодержащее покрытие, которое легко наносится кистью, валиком, путем распыления или окунания в любых атмосферных условиях. Он обеспечивает гораздо   большую катодную защиту, чем горячее оцинковывание. Это было подтверждено в Европе, Южной Африке, а также в Северной Америке, как в лабораторных, так и в природных условиях. Слой Зинга – это однородный слой с 96 %содержанием «защищенного» цинка чистотой 99.995%.
 
Подготовка поверхности арматуры может производиться пескоструйным методом Sa 2.5 (промышленный обдув) для придания поверхности степени шероховатости Ra 12,5 или (в случае ремонта) путем удаления ржавчины с уже заржавленной арматуры с помощью стальной щетки или электрической зачистки и промывания поверхности под слабой или средней струей воды.
 
Слой Зинга подвижен, он не трескается и не повреждается при изгибе или перегибе закладных. Безусловно, это важный аспект, поскольку закладные подвергаются различным рискованным манипуляциям с большим риском быть поврежденными.
 
Кроме этого, Зинга обеспечивает хорошее сцепление с бетоном.
 
Так как покрытая слоем Зинга арматура закладывается в свежий бетон, происходит небольшое окисление слоя Зинга (из-за кислотности свежего бетона) со следующими последствиями:
 
1. появление на поверхности солей цинка окончательно закрепляет слой Зинга, что усиливает его защитные свойства;
 
2. шероховатость покрытой Зинга поверхности придает еще большее сцепление с бетоном.
 
Интенсивное исследование покрытия Зинга в Гентском университете проф. док. инж. Дж. Дефранком подтвердило уникальность его свойств, обеспечивающих защиту арматуры в бетоне.
 
Армирование стали, покрытой Зинга, обеспечивает защиту закладных, а в дальнейшем бетона, на срок более 30 лет.
 
Сектор г-на П. Ван Райета