​​Немига 2022

В ночь c 7 на 8 января в Минске произошло настоящее Рождественское чудо. Где-то после 3 часов утра в центре города (на Немиге) обрушился пролет моста. Некий Режиссер (который явно любит нас, беларусов) выбрал для обрушения самое безопасное, из всех возможных, время, когда в пустом городе никого не было. А мне, посмотрев на странную реакцию чиновников на это событие, захотелось сказать пару слов по поводу причины обрушения.

Среди различных причин разрушения бетонных конструкция одними из самых важных являются химические, среди химических самые агрессивные - это "хлоридные атаки" или воздействие на бетон 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. В США же от добавок CaCl₂ отказались определив что он наносит серьезнейший ущерб бетонным конструкциям ГЭС.

Но добавки в бетон это капля в море, по сравнению с хлоридами из дорожных смесей. В Беларуси это проблема, но чиновники Минсктранса неоднократно грозились, 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, 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 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.

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 возникают объемные кристаллы, накопление которых приводит к растрескиванию бетона.

Фактором ускоряющим "хлоридную атаку" является поляризация металла, т.е. появление разниц потенциалов (+ возможность появления наведенных вихревых токов). И тогда заработает уже не вялотекущая диффузионная миграция хлоридов, а быстрая электромиграция, приводящая к появлению новых глубоких очагов. 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 и от разбрасывания соли там, где имеются железобетонные конструкции. Надо уходить от дешевых химических противоголедных добавок, понижающих температуру и использовать материалы, увеличивающие трение. Нужны новые подходы, иначе мосты так и будут продолжать рушится...

English version