Защитный слой бетона в железобетоне — это наименьшее расстояние между поверхностью встроенной арматуры и внешней поверхностью бетона ( ACI 130 ). Глубину защитного слоя бетона можно измерить с помощью измерителя защитного слоя . Целью защитного слоя бетона является защита арматуры от коррозии, пожара и других возможных повреждений.
Требуемое бетонное покрытие зависит от нескольких факторов, включая условия окружающей среды, которым будет подвергаться конструкция, размер арматурной стали, прочность бетона и тип возводимой конструкции. Как правило, арматурные стержни большего диаметра требуют большего бетонного покрытия, чем стержни меньшего диаметра.
В большинстве случаев местные строительные нормы и технические стандарты определяют минимально необходимое бетонное покрытие для различных типов конструкций. Важно придерживаться этих требований, чтобы обеспечить безопасность и долговечность конструкции.
Бетонное покрытие должно иметь минимальную толщину по трем основным причинам:
Преждевременный выход из строя корродированной стальной арматуры и расширение продуктов коррозии железа вокруг арматуры являются одними из основных причин деградации бетона. Углеродистая сталь арматуры защищена от окисления кислородом воздуха высоким pH внутрипоровой воды бетона. Поверхность железного прутка пассивируется до тех пор, пока значение pH выше 10,5. Пресная цементная вода имеет pH около 13,5, в то время как pH выделившейся цементной воды ~ 12,5 контролируется растворением гидроксида кальция ( портландита ). Диоксид углерода, присутствующий в воздухе, медленно диффундирует через бетонное покрытие над арматурой и постепенно реагирует со щелочными гидроксидами ( KOH , NaOH ) и с гидроксидом кальция, что приводит к карбонизации гидратированного цементного теста. В результате pH цемента падает, и когда его значение ниже 10,5–9,5, стальная поверхность больше не пассивируется и начинает корродировать. Таким образом, требуется достаточная толщина бетонного покрытия для замедления процесса карбонизации по направлению к арматуре. Минимальное бетонное покрытие будет зависеть от встречающихся условий окружающей среды и должно быть толще, когда бетон также подвергается воздействию влаги и хлоридов (близость к морю, использование соли для борьбы с обледенением для мостов или дорог, ...). Высококачественный бетон, изготовленный с низким отношением воды к цементу (В/Ц), будет иметь меньшую пористость и будет менее проницаемым для воды и проникновения коррозионных веществ (растворенный кислород, хлорид, ...). Более толстое покрытие или более плотный бетон также уменьшат диффузию CO2 в бетоне, лучше защищая его от карбонизации и поддерживая более высокий pH в течение более длительного периода времени, увеличивая, таким образом, срок службы арматуры.
Бетонные покрытия часто используются при строительстве коммерческих объектов, домов, мостов, муниципалитетов, при формировании бордюров и в других местах или проектах, требующих долговечности и прочности . [2] Бетон и стальные арматурные стержни объединяются для создания прочных, устойчивых конструкций следующим образом:
Национальные кодексы также устанавливают минимальные требования к покрытию с учетом местных условий воздействия.
Для защиты арматуры от коррозии в агрессивных средах требуются большие глубины покрытия (50–75 мм), но толстое покрытие приводит к увеличению ширины трещин в изгибаемых железобетонных элементах. Большая ширина трещин (более 0,3 мм) допускает проникновение влаги и химическое воздействие на бетон, что приводит к возможной коррозии арматуры и ухудшению качества бетона . Поэтому толстое покрытие сводит на нет саму цель, для которой оно предусмотрено. Необходимо разумное соотношение глубины покрытия и требований к ширине трещин.
Возможным экономичным решением этого парадокса является размещение второго слоя коррозионно-стойкой арматуры, например, арматуры из нержавеющей стали или сеток, или арматуры из стеклопластика в бетонном покрытии для распределения трещин.
