Coroziunea betonului și armăturii – Tratarea utilizând produsele Xypex
Betonul armat este un sistem complex, care datorită structurii chimice a componentelor sale, în special compoziția chimică a cimentului nehidratat și a produșilor rezultați în urma hidratării, se comportă diferit la atacul chimic funcție de produșii chimici cu care intră în contact.
Cele mai des întâlnite situații sunt structurile din beton armat în contact permanent cu ape reziduale, apă de mare, ape freatice cu conținut mare de sulfați, sau mai rar întâlnit la noi, degradarea betonului datorată reacției alcalii – agregate.
În cazul structurilor din beton armat, procesele de coroziune așa cum s-a menționat, sunt definite de natura compoziției apelor freatice sau a compozitiei apelor uzate ce urmează a fi stocate în construcții de tip bazine, stații de epurare etc, cu care acestea vin în contact direct.
În general, cel mai des întâlnite cauze ale degradării unui beton în practică, sunt:
- Îngheț – dezgheț – valabil pentru betonul expus la intemperii.
- Carbonatarea – ca urmare a prezenței dioxidului de carbon (CO2) în apa ce vine în contact cu un beton permeabil.
- Atacul clorului – care corodează betonul și a armăturii și care duce la distrugerea betonului prin creștere de volum datorată ruginirii.
- Atacul sulfatic – care este cel mai agresiv și care duce la distrugerea elementului din beton într-un timp relativ scurt. Acest aspect va fi tratat în cele ce urmează.
Pentru ape freatice sau meteorice normale fără conținut ridicat de radicali sulfatici (SO42-) sau de tipul clorurilor, gradul de degradare prin coroziune a betonului și implicit a armăturii este redus la o usoara carbonatare a betonului încetinită datorită următoarelor influențe:
1. BAZICITATEA BETONULUI – dată de prezența unei concentrații ridicate de Hidroxid de Calciu ( Ca(OH)2 ) în beton rezultat în urma procesului de formare a cristalohidraților. Datorită solubilității reduse a Ca(OH)2 acesta se află cristalizat și reprezintă o rezervă însemnată care asigură permanent un pH puternic bazic în beton sau în microfisurile acestuia. Prin menținerea bazicității, reacțiile de oxido-reducere ale fierului nu au loc ca urmare a formării pe suprafața armăturii a unei pelicule de oxid cunoscută în chimie ca o formă isomerică a oxidului de fier (γ-Fe2O3) foarte densă și inertă atâta timp cât există Ca(OH)2 cristalizat în beton, și deci un pH puternic bazic. Această peliculă se autogenerează odată cu începerea prizei cimentului din beton. Orice incluziune de apă cu o compoziție ce nu presupune prezența ionilor (SO42-), a unui procent ridicat de CO2 sau a nitriților (NH4+) peste limita admisă de standarde, prin microfisurile betonului va produce așa numitul proces de ”Refacere autogenă”
2. REFACEREA AUTOGENĂ – Este binecunoscut că integritatea unei pietre de ciment este dată de existența Ca(OH)2 cristalizat. Odată ce scade concentrația datorită unor influențe exterioare, betonul își pierde proprietățile mecanice și de coeziune ca urmare a hidrolizării macrocompușilor de tip hidrosilicați, hidroaluminați cu eliberare de Ca(OH)2 . Când și acesta se consumă prin reacții cu compuși sulfatici sau nitritici betonul se dezintegrează și apare coroziunea avansată. Dacă totuși sistemul de microfisuri (care este normal în masa betonului, dar care nu prezintă deplasări tangențiale) intră în contact cu apa fără conținut de radicali agresivi, acestea se vor închide complet prin reacții de hidratare a cimentului rămas anhidru până în momentul fisurării, cât și pe seama formării de CaCO3 în urma carbonatării date de reacția Ca(OH)2 cu CO2 conținut în apă. Domeniul dimensional al fisurilor care se pot închide prin refacere autogenă este situat între valorile deschiderii de 0,1 – 0,3 mm. Valori mai mari ale deschiderii fisurilor necesita aditivarea betoanelor cu diferiți aditivi ce favorizează cristalizarea (respectiv formarea de structuri C-S-H suplimentare) sau tratarea cu acest cu produse cu acțiune similară la structuri existente vechi. Desigur că acest proces este influențat de cantitatea de ciment la metru cub conținută de beton.
În cazul stațiilor de epurare sau a prezenței apei freatice cu săruri sulfatice, unde acestea pot conține o concentrație mare de sulfați, produsele rezultate ca urmare a hidratării cimentului, respectiv Aluminatului tricalcic (C3A), poate reacționa în betonul întărit cu o sare sulfatică cu formare de hidrosulfataluminat de calciu. În urma acestor reacții produsul rezultat prezintă o creștere de volum de cca 227% ceea ce duce la dezintegrarea treptată a betonului datorită apariției tensiunilor interne. În același timp Ca(OH)2 intervine cu formare de sulfat de calciu dihidrat. Creșterea de volum generată de acestă reacție este de cca 120 %.
Rezultatul este o dezintegrare treptată cu pierdere de substanță care duce în final la distrugerea betonului. (A.M. Neville)
Pentru stoparea tuturor acestor procese de coroziune, produsele XYPEX sunt o soluție deosebit de eficientă. Datorită mecanismului de acțiune în masa betonului, prin procesele chimice care au loc, crează un mediu protector pentru beton.
Structurile cristaline generate de pachetul de reactivi XYPEX asigură, pe lângă impermeabilizare și o protecție a structurilor betonului (C-S-H) și Ca(OH)2 prin imbrăcarea acestora în formațiuni cristaline ce nu mai permit contactul cu apa agresivă.
Faptul că reactivii XYPEX sunt activi în masa betonului mult timp după aplicare, eventualele microfisuri care apar ulterior și în care apa penetrează, vor fi umplute cu sistemul de cristalizare generat până nu mai are loc molecula de apă, moment în care reacția de cristalizare se oprește din nou. Dacă apare mediul de reacție (apa) procesul se reia până la epuizarea completă a reactivilor.
Cristalohidrații XYPEX rezultați sunt mult mai stabili din punct de vedere chimic și protejează astfel betonul față de orice substanță chimică în limite de pH 3 – 11 contact permanent.
În imaginile de mai jos sunt prezentate două cuburi din beton care au fost ținute într-o soluție de sulfat de sodiu în concentrație de 36000 mg/L timp de 120 de zile.
Utilizarea produselor XYPEX la tratarea betonului atât pentru impermeabilizare cât și pentru protecție la coroziune, se poate realiza atât la beton nou turnat, prin aditivarea acestuia, cât și la structuri existente prin aplicarea pe beton a produsului XYPEX CONCENTRATE. Acesta actionează pentru impermeabilizare și protecție pe o adâncime de cca 30 cm dela fața de aplicare în 130 zile cu condiția existenței apei ca mediu de reacție.Aplicarea pe beton vechi este ideal să se facă înainte de degradarea avansată a armăturii, caz în care datorită creșterii de volum datorate apariției ruginii se produc numeroase microfisuri sau așa numitele percolări (desprinderi cu exfoliere a betonului de acoperire). Apa va intra în contact direct cu armătura și procesul de degradare a acesteia se va dezvolta necontrolat.
În aceste situații se impune o îndepărtare a acoperiri de beton a armăturii până la o structură sănătoasă, coezivă cu aspect normal. După îndepărtarea ruginii de pe armătura afectată, aceasta se îmbracă cu un mortar ciment-nisip aditivat cu XYPEX ADMIX C-1000 care pe lângă faptul că este impermeabil și aderent la armătură și beton, inițiază refacerea peliculei de protecție a fierului beton așa cum este menționat mai sus.
Dacă privim ce se întâmplă într-un beton aditivat sau tratat post turnare cu XYPEX, la microscop, se poate observa dezvoltarea cristalină a produșilor de reacție de tip cristalohidrați (C-S-H) care asigură protecția structurii betonului împotriva agresiunii apei care conține radicali ce acționează ca factori corosivi. Acest sistem cristalin este diferit de cel format la hidratarea betonului, el având o structură cristalină regulată, dentritică, filiformă.
De reținut că protecția betonului este asigurată de produșii de reacție dintre hidroxidul de calciu și cristalohidrații obținuți în urma prizei cimentului din beton, cu reactanții pachetului XYPEX dezvoltând structuri de același tip care însă conțin elemente chimice mult mai stabile ce vor conduce implicit la creșterea ”imunității” betonului față de agresiunea chimică.
Cercetarea care a condus la dezvoltarea produselor XYPEX s-a bazat încă dela început pe atingerea unor obiective care, în general reprezintă probleme în viața unei construcții.
Astfel s-a urmărit crearea unui produs care aplicat pe un beton vechi existent, permeabil și afectat de coroziune, să poată penetra structura acestuia și compactarea ei cu produse cristaline deosebit de stabile, care de această dată să asigure impermeabilitate și imunitatea la atacul chimic.
În acest fel s-a asigurat posibilitatea tratării oricărui tip de structură, veche sau nouă.
În foto alăturat se observă cum se dezvoltă procesul de cristalizare XYPEX în beton surprins, proces surprins la microscop electronic la o rată de mărire de 500x și 1000x.
Fig. 1 Por din masa betonului unde se observă formarea structurilor cristaline, por care va fi obturat în final
Fig. 2 Beton tratat cu XYPEX. Se observă dezvoltarea sistemului cristalin acicular, dentritic
Vă prezentăm avantajele utilizării celor două produse XYPEX la tratarea betonului în cele două variante oferite de producător.
ADITIVAREA BETONULUI CU XYPEX ADMIX C-1000NF
Aditivarea ca procedeu de impermeabilizare este cel mai eficient din punct de vedere constructiv datorită avantajelor care le are ca soluţie tehnică.
Enumerăm câteva din avantajele aditivării betonului cu produs XYPEX ADMIX C-1000NF:
- Creşterea randamentului de hidratare a cimentului din betonul aditivat
- Creşterea rezistenţei la agresiune chimică a betonului şi protecţia la coroziune a armăturilor în limite de pH 3 – 11 contact permanent pentru orice substanţă chimică.
- Protejează eficient coroziunea armăturii în timp ca urmare a efectului de inhibare a reacţiilor de oxido-reducere în prezenţa electroliţilor
- Reducerea fisurării de contracţie a betonului cu până la 95% cu condiţia păstrării umidităţii suprafeţelor turnate şi protejării împotriva îngheţului a betoanelor turnate.
- Creşterea proprietăţilor de rezistenţă mecanică cu cca. 5 - 12% faţă de proba martor funcţie de cantitatea de aditiv XYPEX.
- Scurtarea timpului de execuţie ca urmare a eliminării manoperei de hidroizolare a structurii
- Posibilitatea unui control permanent şi total asupra hidroizolării. Se poate interveni în orice moment pentru eliminarea oricărui deranjament datorat factorilor externi sau unor calamităţi.
- Eliminarea formării rosturilor de turnare între etapele de turnare cu excepţia rosturilor formate de montarea tablei expandate la ploturi radier.
- Impermeabilizarea în acest sistem nu poate fi înţepată sau ruptă în alte faze ale construcţiei sau în timpul exploatării.Este un tratament complet ecologic ce nu se supune proceselor de îmbătrânire având o durată de viaţă egală cu a structurii din beton. Nu este influențată de direcția din care ar apare un gradient de presiune a apei
- Tratamentele cu produse XYPEX nu necesită nici un fel de protecţie sau alt procedeu suplimentar de siguranţă a hidroizolaţiei
- Sistemul poate fi controlat în permanenţă iar în cazul apariţiei unui deranjament din diferite motive, reparaţiile se execută local în câteva ore fără deranj sau perturbarea activităţii.
- Tratamentele de impermeabilizare cu produse XYPEX sunt total ecologice, produsele având avize sanitare de utilizare inclusiv în contact cu apa potabilă
TRATAMENT POST TURNARE CU XYPEX CONCENTRATE
Aplicaţiile cu produsul de impermeabilizare XYPEX CONCENTRATE prezintă următoarele avantaje:
- Aplicaţia nu poate fi zgâriată sau întreruptă decât dacă betonul este spart în întregime şi înlocuit
- Hidroizolaţia devine parte integrantă a betonului.
- Tratamentele cu XYPEX previn şi produc inhibarea reacţiilor de coroziune la armături prin stoparea infiltrării apei în masa betonului
- XYPEX CONCENTRATE aplicat pe beton, prin mecanismele specifice de cristalizare, face ca o parte din reactivi să rămână latenţi în masă timp de cca. 2 ani, timp în care, dacă apare apa (ca mediu de reacţie) datorită unei microfisurări, procesul de cristalizare se reia şi fisura este opturată. Orice infiltraţie printr-o fisură cu o deschidere de până la 0,4 mm va fi stopată prin cristalizare.
- XYPEX CONCENTRATE pătrunde într-un beton ud şi produce cristalohidraţi pe o adâncime de cca 30 cm de la faţa de tratare în cca 100 zile.
- Un beton tratat cu XYPEX CONCENTRATE este permanent controlabil.
- La aplicare nu este necesar un beton uscat ci dimpotrivă acesta cu cât este mai umed cu atât mai bine.
- Betonul tratat cu XYPEX CONCENTRATE este rezistent la atac chimic din orice direcţie în limite de pH de 3 – 11 contact permanent.
Pentru mai multe informații și detalii suplimentare puteți accesa site-urile www.reximaco.ro sau www.xypex.com direct Distribuitorul pentru Romania al produselor XYPEX S.C. REXIMACO SRL.
Telefon: 0722 285 638 / 0212226313 / 0212225961
