In English:
Opinion. Siarhei Besarab, a research chemist, on the impact of reagents on bridge design
На беларускай мове:
Меркаванне. Хімік-даследчык Сяргей Бесараб пра ўплыў рэагентаў на канструкцыі мостаў
Химик-исследователь, бывший научный сотрудник Академии наук, уволенный в 2020 году по политическим мотивам, и автор телеграм-канала «Лабораторный журнал хабрахимика» Сергей Бесараб, опубликовал в своем Facebook пост, где рассказал реальные причины разрушения моста на Немиге. По его словам, одной из основных причин являются «хлоридные атаки», реагенты с высоким содержанием солей попадают в железобетон и разрушают стальную арматуру. Приводим его слова без изменений.
Я знаю, что никто из администрации Минска мой пост не прочитает. Я знаю, что не прочитают его и какие-то там доктора навук и академики дорожного строительства. Но тем не менее я решил написать про Немигу, обрушившийся мост и про то, что к этому привело с точки зрения химика. Написать ибо вижу начинающуюся вакханалию «построим за месяц» (на дворе январь), «мы нашли причину, это усталость» и т.п. Саму же суть явления, видимо, вообще никто не понимает. Это не случайность, это закономерность.
Среди различных причин разрушения бетонных конструкций одними из самых важных являются химические, среди химических самые агрессивные — это «хлоридные атаки» или воздействие на железобетон хлорид-ионов.
Хлоридные атаки чаще актуальны для холодных стран, где в качестве способа борьбы с обледенением используются соли (NaCl, CaCl₂). Ионы хлора проникают в бетон с талыми водами, которые растворяют противогололедные смеси. Кроме соленой воды хлориды могут попадать в бетон с добавками. Добавка в бетон дешевого CaCl₂ ускоряет схватывание и обеспечивает раннюю прочность бетона. Особенно часто этим грешат «строители», которые делают что-то зимой, и им нужно побыстрее сдать объект (
вспоминается бравада г-на Владимира Кухарева и возникает вопрос «с помощью чего это удастся сделать»).
В США же от добавок CaCl₂ отказались определив, что он наносит серьезнейший ущерб бетонным конструкциям (на примере ГЭС).
Сергей Бесараб
/
Фото с личной страницы Сергея
Но добавки в бетон это капля в море, по сравнению с хлоридами из дорожных смесей. В Беларуси это проблема, но чиновники Минсктранса неоднократно
грозили, что в ближайшие годы замены солям не будет, пусть экологи, медики, автолюбители, обычные люди с испорченной обувью до посинения бьют тревогу. А про воздействие солей на бетонные конструкции на моей памяти вообще никто никогда не говорил. Хотя у тех же англоязычных исследователей понятие «хлоридная атака» чаще всего применяется именно по отношению к мостам, развязкам, путепроводам и другим изделиям из железобетона.
Проникая в бетон за счет диффузии и капиллярных эффектов, хлориды сначала аккумулируются на твердых объектах (алюминатные фазы цемента или мелкодисперсный минеральный остаток, образующийся от сгорания топлива в ДВС). Промежуточное накопление/аккумуляция осуществляется за счет образования хлоралюминатов, за чем следует постепенное высвобождение хлорид-ионов и разрушение пассивирующего защитного слоя у стальной арматуры.
Основные реакции, протекающим при этом, довольно просты:
- Fe²⁺ + 2Cl⁻ → FeCl₂
- FeCl₂ + 2H₂O → Fe(OH)₂ + 2HCl
Хлорид-ион не
фиксируется в составе ржавчины, а высвобождается в виде соляной кислоты для повторного участия в химических реакциях. Коррозия вызываемая хлоридами характеризуется слабо заметными, но очень глубокими точечными повреждениями (
в противоположность привычной поверхностной коррозии в виде оранжевых пятен).
Хлориды быстро «перегрызают» стальную арматуру и определить это тяжело, ибо большинство принятых на вооружение методов контроля металлоконструкций определяют среднюю интенсивность коррозии, без выделения аномалий. Разрушение же, наоборот, почти всегда начинается именно с аномалий.
Ржавчина может также выступать в качестве «расклинивающего агента» и приводить к растрескиванию бетона и/или расширению существующих трещин за счет избыточного объема. Такой же эффект может наблюдаться и при кристаллизации солей (мороз-соль-оттепель-тепло) — растворенные соли проникают в бетоны, вода испаряется и формируются объемные кристаллы, накопление которых в поровом пространстве ж/б изделия приводит к растрескиванию бетона. Фактором ускоряющим «хлоридную атаку» является поляризация металла, т.е. появление в арматуре наведенных электростатических полей. Наблюдается уже не вялотекущая диффузионная миграция хлоридов, а быстрая электромиграция, приводящая к появлению новых глубоких очагов. Притом вероятность такого процесса гораздо выше в центре столицы, нежели посреди леса на трассе M1.
Что же с этим всем делать?
Отказаться от использования хлоридов для добавок в бетон, отказаться от разбрасывания соли там, где имеются железобетонные конструкции. Надо уходить от дешевой соли и вместо химических противоголедных добавок, понижающих температуру использовать материалы, увеличивающие трение. Нужны новые подходы, иначе мосты так и будут продолжать рушится. Явно что назрела необходимость замены дорожно-мосто-строительных технологий середины прошлого века, но вот как это сделать в текущей ситуации я не знаю…
