Так или иначе непосредственная связь поддерживающих
конструкций с арматурой приводит к шунтировке изоляции верхнего пояса,
сопротивление его становится близким к нулю, а сопротивление в цепи тока
утечки при соединении опоры с рельсами полностью определяется второй
составляющей — сопротивлением «арматура — грунт». Сопротивление опоры в
такой ситуации заведомо меньше 60 Ом, а ток утечки превышает безопасный
порог 40 мА уже при значениях 1,4—3,4 В потенциала «рельс — земля» или
«трос группового заземления — земля» (в случае перетекающих токов).
Приведенные данные получены с учетом наблюдающегося при протекании тока
роста потенциала (поляризации) каркаса, примерно равного 1 В.
Фактически это означает, что для опор с «металлическим» касанием в
верхнем поясе опасность электрокоррозии возникает в любых анодных и
знакопеременных зонах. Если электрическая связь поддерживающих
конструкций с арматурой опоры осуществляется через слой бетона, то
протекание значительного тока может произойти только при его увлажнении,
так как высушенный бетон ток не пропускает. Такое увлажнение происходит
во время выпадения мокрых осадков и сохраняется некоторое время после
него. Может ли развиваться электрокоррозионный процесс в этих условиях?
Для ответа на этот вопрос были проведены испытания по схеме рис. 9.
К металлическому хомуту, стягивающему железобетонный образец, подводился
ток от внешнего регулируемого источника стабильного напряжения. Ток
протекал через хомут, слой бетона (образец постоянно увлажнялся),
арматуру и возвращался к источнику через дополнительный электрод.
Испытания показали, что в процессе протекания тока одновременно с
разрушением металла в подземной части образца происходит электрокоррозия
внутренней поверхности хомута. Ток в схеме проходит через две границы
«металл—электролит» (см. рис. 9, б). Первая граница — это контакт хомута
с влажным бетоном, вторая — контакт металла арматуры с влагой,
содержащейся в бетоне. Проходя через обе границы, ток в полном
соответствии с законами электролиза разрушает участки металла,
непосредственно прилегающие к электролиту. При этом обнаружилось, что
количество про-корродировавшего металла хомута независимо от значения
тока значительно превышает аналогичные потери в подземной части. Это
объясняется тем, что часть тока, стекающего с арматуры в подземной
части, тратится на другие электрохимические процессы, в частности, на
выделение кислорода; ток же, стекающий с хомута, полностью идет на
электрокоррозию.
В процессе испытаний измерялся ток, а также сопротивление между
арматурой и хомутом. Было выявлено, что ток уменьшается во времени, а
сопротивление возрастает. Оба этих явления связаны между собой и
объясняются тем обстоятельством, что электро-коррозия хомута приводит к
снижению общей площади соприкосновения хомута с бетоном, постепенному
образованию воздушного зазора (продукты коррозии вымываются при поливе
образца). Снижение тока приводит фактически к самоторможению
электрокоррозионного процесса, которое бы не наблюдалось при
непосредственном контакте хомута С арматурой.
Результаты проведенных испытаний показывают, что значительная,
угрожающая падением конструкции электрокоррозия в подземной части опор
возможна лишь при «металлическом» контакте арматуры с болтом закладной
детали, хомутом или каким-либо другим элементом, связанным с цепью
заземления. Во всех других случаях даже при высокой влажности и низком
сопротивлении верхнего пояса протекание тока через конструкцию, не
имеющую «металлического» касания, прежде чем привести к сколько-нибудь
ощутимым повреждениям в подземной части, должно было бы вызвать такое
разрушение закладных болтов или хомутов, что они оказались бы не
способными к выполнению своих функций. Это неизбежно привело бы к
падению соответствующих элементов крепления подвески, что, однако, не
встречается на практике. Есть все основания считать, что протекание тока
через опору, не имеющую «металлического» контакта, приводит к увеличению
ее сопротивления и торможению коррозионного процесса еще на той стадии,
когда не произошло заметного снижения несущей способности.
Эти выводы полностью подтверждены всеми известными случаями
электрокоррозионных повреждений железобетонных опор на Московской
дороге. Например, многолетние обследования не выявили ни одного случая
сколько-нибудь существенной электрокоррозии закладной детали или хомута.
С другой стороны, при расследовании причин повреждений опор всегда
обнаруживаются те или иные однозначные признаки «металлического» касания
одного или нескольких закладных болтов с выходящей в отверстие
арматурной проволокой или стержнем:
металлический блеск на поверхности болта в предполагаемом месте
контакта;
следы искрения на поверхности болта (при наличии прерывистого контакта);
протертые металлом резиновые втулки.
Полученные результаты вновь подтверждают важность и первоочередность
сохранения надежной изоляции верхнего пояса. Этот вопрос, несмотря на
свою очевидность, является главным во всей проблеме электрокоррозии
опор. В течение длительного времени при монтаже опор либо вовсе не
предусматривалась изоляция закладных деталей, либо в качестве
изолирующего элемента использовали резиновые трубки. Как говорилось
выше, оба этих случая практически не отличаются с точки зрения
предохранения от «металлического» касания в примере, показанном на рис.
8. На Московской дороге это привело к тому, что значительное количество
опор (около 10%, по данным 1986 г.) являются так называемыми «низкоомными»,
т. е. имеют сопротивление ниже 60 Ом и предположительно имеют
«металлическое» касание в верхнем поясе,