Определение защитного слоя бетона

В строительстве зданий и сооружений все активнее используются железобетонные конструкции. Но чтобы такие конструкции без деформаций и повреждений выдерживали нагрузки и другие воздействия помимо правильного выбора типа и диаметра арматуры необходимо создать защитный слой бетона.

Что такое защитный слой бетона, из чего состоит

Защитный слой – это прослойка между рабочей гранью арматурного каркаса и наружной поверхностью железобетонного изделия. Состоит прослойка из цементного раствора с добавлением песка, щебня и других компонентов. Первоочередная задача защитного цементного слоя – защита армирующих элементов от коррозии. Для металлических стержней бетон является щелочной средой. Окислительные процессы в этой среде не происходят, благодаря чему арматура не ржавеет и не разрушается. Также слой обеспечивает арматуре защиту от разрушительного воздействия высоких температур, что повышает огнестойкость железобетонной конструкции.

Помимо защиты цементная прослойка улучшает сцепление бетона с армирующими элементами, повышая стойкость изделия к нагрузкам на растяжение и сжатие. Нанесенный с соблюдением технологии защитный слой формирует внешний вид конструкции из железобетона, выступает основанием для нанесения гидроизоляционных, теплоизоляционных и отделочных материалов.

Какие требования предъявляются к толщине защитного слоя бетона

Для монолитных ЖБИ и ЖБК защитный слой выполняет функцию первичной защиты, поэтому толщина его должна соответствовать законодательно установленным нормам. Для обычных ЖБК требования к защитному слою определяют СП 28.13330.2021, для эксплуатируемых в условиях повышенных температур конструкций руководствоваться нужно СП 27.13330.2017.

Для разных конструкций толщина защитного слоя разнится в зависимости от типа монолитного сооружения, диаметра, вида и роли арматуры.

Для арматуры рабочей выдвигаются следующие требования к величине защитной прослойки:

• в помещениях с нормальной и пониженной влажностью – 20 мм;
• в закрытых помещениях, где влажность превышает нормативные значения – 25 мм;
• для объектов, эксплуатируемых на открытой местности – 30 мм;
• в фундаментах зданий и сооружений – 40 мм;
• при соприкосновении монолитной конструкции с землей – от 50 до 75 мм.

В случае с конструктивной арматурой значения уменьшают на 5 миллиметров. Обязательно при создании слоя необходимо учитывать тип поверхности монолита, класс бетона, нагрузку на арматурный каркас и другие факторы. При этом минимальный защитный слой бетона не может быть меньше 10 мм и меньше сечения арматурного стержня.

В отдельную группу можно отнести промышленные железобетонные конструкции. Защитный слой в них должен составлять:

• для фундаментных балок и бетонных оснований – 20 мм;
• для плит с ребристыми или плоскими сторонами – 20 мм;
• для ферм, колонн и балок – 25 мм;
• для подземных ЖБК – 20 мм.

Важно также чтобы защитной бетонированной прослойкой были покрыты торцы арматуры. Нормативные значения: при длине 9 метров – слой толщиной 10 мм, 12 метров – 15 мм. При длине от 12 метров и больше толщина покрытия должна начинаться от 20 мм.

СНиП 2.03.04-84 и СП 52-101-2003 – основные документы, указаниями которых необходимо руководствоваться при создании защитного слоя бетона. Контроль толщины защиты армированного бетона производится по ГОСТ 22904-93.

Что может повредить/разрушить слой

В обеспечении надежности и долговечности ЖБК и ЖБИ важная роль отводится защитному слою бетона. Но со временем он может разрушаться, что приводит к коррозии металла, потери прочности и деформации конструкций. Причины разрушений могут быть разными. К наиболее распространенным относят:

• воздействие агрессивных сред. Перепады влажности и температуры, воздействие кислот, сульфатов, хлоридов и других химически активных веществ – эти и другие факторы приводят к повреждению защитного слоя. Проникая сквозь поры и микротрещины бетона эти вещества разрушают монолитную конструкцию;
• коррозия арматуры. При недостаточной толщине или дефектах слоя арматура подвергается коррозионным поражениям. Это ухудшает сцепление металла с бетоном, приводит к возникновению трещин и разрушению защитной прослойки;
• механические воздействия. Циклические нагрузки, трения и удары, физический износ и другие воздействия механического характера провоцируют отслаивание цементного покрытия от основного тела монолита;
• ошибки проектирования и строительства. Неправильно выполненные проектные расчеты, несоблюдение технологии при соединении компонентов бетонной смеси – вследствие этих и других неточностей и ошибок на конструкции образуются слабые участки с недостаточной плотностью и прочностью защитного слоя.

Качество материалов напрямую влияет на характеристики защитного слоя. При использовании песка, цемента или других материалов низкого качества бетон получится недостаточно прочным и не сможет сопротивляться агрессивным внешним воздействиям. Покрытие начнет разрушаться с одновременным оголением арматурных элементов.

Для чего необходимо измерять защитный слой бетона

Определение толщины защитного слоя бетона – обязательный вид контрольно-измерительных исследований перед началом ремонтно-строительных работ. Главная цель таких измерений состоит в контроле качества конструкций из армированного бетона при изготовлении, монтаже или в процессе эксплуатации.

Проводят измерения защитного слоя в следующих случаях:

• в процессе осуществления технологического контроля на этапе выполнения монтажных работ железобетонных изделий на строительных объектах;
• для оценки качества армирования ЖБК;
• при потребности установить остаточный эксплуатационный ресурс конструкций и в целом зданий или сооружений;
• в ходе комплексного технического обследования объектов и/или паспортизации уже эксплуатируемых сооружений и зданий;
• для установления свободных от арматуры участков при измерении прочности конструкций из железобетона;
• для определения диаметра заложенной в монолите арматуры при отсутствии на ЖБИ или ЖБК документации.

Измерение толщины защитного слоя армированных монолитных конструкций – важная мера безопасности и надежности сооружений и зданий. Если вовремя не обнаружить дефекты и несоблюдения действующих нормативов касательно толщины защитной прослойки, то уже спустя несколько лет арматура будет поражена коррозией, на конструкции образуются трещины и пустоты, что приведет к аварийным ситуациям.

Как проходят испытания

Испытания защитного слоя бетона на предмет определения его толщины и расположения в монолите стальной арматуры проводят с помощью специальных приборов неразрушающими методами: электромагнитными, радиационными и магнитными.

Обследование радиационным методом состоит в просвечивании проверяемых конструкций посредством ионизирующего излучения рентгеновским аппаратом. Исследование позволяет увидеть внутреннее строение монолитной конструкции, обнаружить дефекты.

Магнитный метод основан на анализе на взаимодействия электромагнитного или магнитного поля испытательного прибора с находящейся в ЖБК металлической арматурой. Испытания проводят в следующем порядке:

1. Определяется расположение и количество подлежащих контролю участков с учетом особенностей конструкции (в т. ч. с учетом агрессивности внешней среды), целей и условий испытаний.
2. На поверхность изделия устанавливается датчик и вдоль плоскости плавно перемещается. В ходе перемещения необходимо достичь минимального значения высоты, элемент при этом размещен под продольной осью прибора. Если расположение стержней неизвестно, то для поиска поверхность сканируется.
3. В случае, когда толщина слоя меньше граничного предела измерения прибора, измерения выполняют через прокладку из специального материала с магнетическими свойствами.
4. Производят фиксацию показаний.
5. Для получения максимально точных значений на поверхности в местах измерений не должно быть наплывов, высота которых превышает 3 мм. Результаты испытаний записывают в журнал и оформляют протоколом.

Осуществлять испытания вправе только аккредитированные организации. Задействованные в измерениях приборы должны быть внесены в госреестр серийных технических средств, прошедших первичную проверку и испытания по ГОСТам 8.383 и 8.001.