Принципы катодной защиты и ее применение к стали в бетоне

Принципы катодной защиты и ее применение к стали в бетоне Сталь в бетоне обычно защищена от коррозии пассивацией стали, возникающей из-за высокой щелочности пористых растворов в бетоне. На поверхности стали образуется стабильный оксидный слой, который предотвращает анодное растворение железа. Необходимость в дополнительных защитных мерах возникает, если этот стабильный оксидный слой становится нестабильным (если происходит депассивация) из-за попадания хлоридов на границу раздела сталь/бетон или карбонизации бетона, снижающей щелочность пористого раствора на границе раздела сталь/бетон. В случае загрязнения бетона хлоридами ионы хлора инициируют депассивацию, которая приводит к коррозии при наличии доступа кислорода к оставшимся пассивным областям. Депассивация и, следовательно, коррозия могут быть получены путем установления специфического потенциала сталь/бетон, точечной коррозии Epit. При потенциалах, более положительных, чем Epit, резкое увеличение скорости растворения железа приводит к высокой скорости коррозии на небольших локализованных участках поверхности стали, тогда как при более низких потенциалах, чем Epit (т.е. более отрицательных), скорость коррозии уменьшается. Целью катодной защиты является смещение потенциала стали/бетона в область, где а) инициирование коррозии, или б) если коррозия уже началась, продолжение/распространение коррозии; подавлен настолько, что коррозионное разрушение маловероятно в течение всего срока службы конструкции. В случае железобетона коррозионное разрушение может включать в себя растрескивание и расслоение покрывающего бетона, которые могут возникнуть из-за потери металла всего в 50 мкм из области арматуры или другой закладной стали из-за разрывных напряжений, создаваемых продуктами коррозии большого объема. В сталежелезобетонных конструкциях катодная защита может быть достигнута путем поляризации арматуры/стали «внешним» током. Для этого аноды монтируются на поверхность, окрашиваются или встраиваются в бетон и подключаются к положительному полюсу источника питания постоянного тока в случае защиты от импрессионного тока. В качестве альтернативы аноды из цинка или Al-Zn-In наносятся на бетон и соединяются непосредственно с арматурой. Катод системы образован стальной арматурой/сталью. В случае нагнетаемого тока отрицательный полюс источника питания постоянного тока подключается к закладной стали/арматуре. В случае катодной защиты гальванического анода гальванический анод (обычно цинковый) соединяется непосредственно с арматурой/сталью. Бетон, в частности пористый раствор, обеспечивает электролит для протекания тока и связанного с ним ионного движения. Изменение потенциала сталь/бетон обозначается электродами, которые встраиваются в бетон или размещаются на поверхности бетона и используются, в сочетании с подходящими контрольно-измерительными приборами и соединениями с арматурой/сталью, для измерения потенциалов стали/бетона/электродов.