Коррозия бетона и железобетона

Коррозия бетона и железобетона

Коррозия бетона и железобетона.

Согласно классификации, предлож. проф. В.М.Москвиным, коррозия бетона по осн. признакам делится на три вида.

Коррозия бетона и железобетона — разрушение бетона и ж.бет. в результате воздействия внешн. среды или хим. и физ.-хим. взаимодействия компонентов бетона. В процессе коррозии могут повреждаться как бетон, так и стальная арматура и металлич. закладные детали. К.б.ж. развивается с разл. скоростью в зависимости от характера агрессивной среды, ее агрегатного состояния (твердая, жидкая или газообразная), хим. состава, концентрации агрессивных в-в, влажности, темп-ры, скорости подвода к поверхности агрессивных в-в и удаления продуктов коррозии, от особенностей бетона (его веществ, состава, проницаемости) и стали, от особенностей ж.-бет. конструкции (формы, толщины, величины защитного слоя, наличия допускаемых расчетом трещин, вида армирования, напряж. состояния), от характера физ. воздействий на бетон и ж.бет. (нагрев и замораживание, механич. нагрузки и пр.).

Коррозия II вида развивается при действии вод, содержащих хим. в-ва, вступающие в обменные реакции с соединениями цементного камня. При этом образуются хорошо растворимые в-ва, выносимые из бетона водой, и/или нерастворимые в-ва, не обладающие вяжущими еввами; проницаемость бетона повышается, а пористость снижается. Коррозия этого вида развивается в к-тах, р-рах магнезиальных солей и др. Напр., при действии соляной к-ты образуются хорошо растворимый хлористый кальций и не обладающие прочностью продукты, содержащие кремнезем, гидроксид алюминия, соединения железа. При действии магнезиальных солей разлагаются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция и образуется рыхлая масса гидроксида магния, соответствующих кальциевых солей и др. соединений.

Коррозия I вида характеризуется растворением и вымыванием водой компонентов цементного камня, в первую очередь гидроксида кальция. Процесс развивается при действии воды с малой временной жесткостью, особенно при фильтрации воды сквозь бетон. Вынос 20% гидроксида кальция сопровождается полным разрушением бетона. Значит, повреждения по механизму коррозии этого вида наблюдаются в гидротехнич. сооружениях при больших градиентах напора, если бетон не имеет необходимой высокой водонепроницаемости. При омывании бетона водой без фильтрации скорость коррозии невелика. Присутствие в воде солей, непосредственно не реагирующих с цементным камнем, может увеличивать растворимость гидроксида кальция и ускорять коррозию бетона. Введение пуццолановых добавок, химически связывающих гидро-ксид кальция и понижающих проницаемость бетона, повышает его стойкость к коррозии I вида.

Коррозия III вида отличается тем, что в порах и капиллярах бетона образуются и кристаллизуются с большим увеличением объема новые соединения. Кристаллизация их вызывает развитие высоких внутр. напряжений, растрескивание и разрушение бетона. Напр., коррозия в сульфатных средах сопровождается разложением силикатов и алюминатов кальция и образованием гипса и гидро-сульфоалюминатов. К коррозии III вида можно отнести также кристаллизацию в порах хим. в-в при капиллярном всасывании р-ров солей и испарении.

При невысокой концентрации агрессивной среды защита достигается применением водонепроницаемого бетона, при высокой концентрации — защитой поверхности лакокрасочными, пленочными и др. покрытиями.

Биологическая К.б.ж. вызвана, как правило, взаимодействием цементного камня с кислыми продуктами метаболизма (углекислота, серная, азотная к-ты) живых организмов (сульфатредуцирую-щие, тионовые, нитрифицирующие бактерии, низшие грибы и др.).

Прочность бетона понижается также при действии ПАВ, растит., животных и минер, масел, ряда органич. в-в (сахара, фенолы, органич. к-ты, нефтепродукты, растворители и др.). Понижение прочности происходит вследствие процессов сорбции и/или хим. взаимодействия.

Коррозия ж.бет. может развиваться при действии блуждающих токов утечки, при этом растворение стали происходит в анодных зонах при стекании тока с арматуры. Бетон на контакте со стальной арматурой может повреждаться в анодной и катодной зонах вследствие выделения газов (кислорода, водорода), а также вследствие переноса ионов ОН», СГ, Са +, Na+, K+ и Др.

Внутренняя коррозия бетона происходит при взаимодействии компонентов бетона, напр. щелочей цемента и реакци-онноспособного кремнезема заполнителей в виде опала, халцедона, вулканич. стекол, кремней и др. слабо закристаллизованных форм кремнезема. Возможны взаимодействие щелочей с доломитом, перекристаллизация сульфоалюминатов, разл. процессы в заполнителе в присутствии вредных примесей с увеличением объема твердых и гелеобразных фаз.

Коррозия бетона и железобетона в газовой среде зависит от состава и концентрации газов, влажности, темп-ры, особенностей бетона и ж.бет. — проницаемости, вида вяжущего, толщины защитного слоя, вида армирования и пр. Механизм коррозии бетона в газовых средах зависит от св-в солей, образующихся при действии газа на цементный камень: растворимости, гигроскопичности, изменения объема твердых фаз при образовании солей, агрессивности солей к стали. По этим признакам агрессивные газы подразделяются на три группы. Газы 1-й группы образуют с гидроксидом кальция малорастворимые соли с малым изменением объема твердых фаз (углекислый газ, фтористый водород и др.). Эти газы мало изменяют прочность бетона, но нейтрализуют его щелочную среду и вызывают коррозию стальной арматуры. Газы 2-й группы образуют в процессе коррозии бетона слаборастворимые соли со значит, увеличением объема твердых фаз (серный и сернистый ангидрид, сероводород и др.); при повыш. влажности среды эти газы сильно разрушают бетон. Газы 3-й группы образуют гигроскопичные, хорошо растворимые соли, мало влияющие на пассивирующее действие бетона до его нейтрализации (оксиды азота) или сильно агрессивные к стальной арматуре (хлор, хлористый водород и др.). Газы этой группы сильно разрушают бетон, особенно в присутствии влаги, а газосодержащие среды, агрессивные к стали, провоцируют также коррозию арматуры. Защита от К.б.ж. в среде агрессивных газов достигается применением бетонов малой проницаемости, добавок-ингибиторов коррозии стали, ограничением ширины раскрытия трещин, повышением толщины защитного слоя. При высокой агрессивности среды применяют защитные покрытия.

Коррозия стальной арматуры вызывается проникающими в бетон или имеющимися в его составе агрессивными к стали в-вами, в первую очередь хлоридами, а также в-вами, понижающими щелочность жидкой фазы — разл. к-тами, солями, газами. Понижение рН жидкой фазы бетона до 11,8 и ниже сопровождается утратой пассивирующего действия по отношению к стальной арматуре и развитием коррозии стали.

В природных условиях распространены случаи К.б.ж. от выщелачивающего действия воды, сульфатная коррозия (особенно при капиллярном всасывании и испарении р-ров сульфатов), от действия углекислой и сероводородных вод, кислых болотных вод, хлоридная коррозия стальной арматуры в бетоне, разрушение от действия морской и минерализов. воды и отрицат. темп-р.

Совместное действие агрессивной среды и растягивающих, а также сжимающих напряжений высокого уровня ускоряет К.б.ж. Коррозия ускоряется при перио-дич. увлажнении и высушивании бетона, при действии повыш. темп-р, замораживании и оттаивании. Быстрое разрушение бетона и ж.бет. происходит при замораживании в р-рах солей. Стойкость бетона в этих условиях повышается, если в бет. смесь введены пластифицирующие, воз-духововлекающие, газообразующие и гид-рофобизирующие добавки, замедляющие проникание в бетон воды и создающие условно замкнутые, не заполняющиеся водой мелкие поры, являющиеся резервными при замерзании воды и ее расширении.

Большое влияние на К.б.ж. оказывает качество изготовления бетона и ж.бет.: точность дозирования материалов, фиксация арматуры в проектном положении, эффективность уплотнения бет. смесей, режимов твердения и пр.

На территории пром. предприятий наблюдаются все виды К.б.ж. Распространено повреждение ж.бет. от действия хлористых солей, проливов к-т, щелочей, солей. В транспортных сооружениях — дорогах, мостах, причалах — наблюдаются разрушения бетона и ж.бет. от действия солей и мороза.

Коррозия бетона и железобетона

Коррозия бетона. Обычный бетон на портландцементе быстро разрушается при действии на него жидкой и газообразной коррозионных сред. Разрушение бетона происходит различными путями в зависимости от характера коррозионной среды.

В естественных условиях в процессе работы плотин, шлюзов, градирен, резервуаров чистой воды при действии на бетон мягкой воды, т. е. такой, в которой содержится мало кальциевых солей, составные части затвердевшего цементного камня (известь) растворяются и уносятся протекающей водой. В результате этого бетон теряет механическую прочность и разрушается.

При эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций в цехах с коррозионными средами, главным образом в химической промышленности, на бетон действуют растворы кислот или влажные кислые газы. В результате коррозии в бетоне образуются кальциевые соли, которые либо растворяются и уносятся водой, либо выделяются в бетоне и на некоторый период уплотняют поверхностные слои бетона.

Читать еще:  На каком расстоянии от забора можно сажать малину по закону
Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Особое место занимает сульфатная коррозия, котора протекает при действии на поверхность бетонных конструкций растворов солей серной кислоты. В результате взаимодействия этих растворов с составными частями бетона образуются продукты коррозии, которые отлагаются в порах, трещинах и капиллярах бетона, кристаллизуются в них, увеличиваются при этом в объеме и при некоторых условиях вызывают разрушение бетона.

Промышленные воды, которые содержат сернокислые соли и грунтовые воды, насыщенные углекислым газом, вызывают усиленную коррозию бетона, причем скорость разрушения бетона увеличивается с повышением содержания в воде солей и углекислого газа.

В слабых растворах щелочей (до 10%) бетон на портландцементе является практически стойким. При действии щелочных растворов высокой концентрации и особенно при повышенной температуре бетон разрушается. Это объясняется тем, что концентрированные растворы щелочей (свыше 10%) растворяют составные частицы цементного раствора (зерна кварцевого песка).

Стойкость бетона при действии на него водных солевых растворов зависит от характера и концентрации растворов солей, от химического состава цемента и заполнителей бетона, а также от плотности бетона. Растворы кислых солей разрушают бетон, содержащий значительное количество свободной извести.

Коррозия железобетона. В зависимости от характера коррозионной среды разрушение железобетона может происходить вследствие коррозии как бетона, так и арматуры. Если среда агрессивна к бетону, в нем развивается коррозия, приводящая к обнажению арматуры и разрушению конструкции. Если среда агрессивна только к стальной арматуре, то, проникая к ней через поры и капилляры защитного слоя бетона, агрессивные агенты вызывают ее коррозию.

Стальную арматуру обычно покрывают защитным слоем бетона толщиной 10—20 мм и больше. Защитный слой бетона затрудняет доступ к арматурной стали влаги и кислорода воздуха или кислотообразующих газов, обусловливающих возникновение процесса коррозии. Арматура железобетонных конструкций может подвергнуться коррозии в результате механического повреждения или химического разрушения поверхностного защитного слоя бетона. Однако во многих случаях коррозия арматуры может протекать и под неповрежденным защитным слоем пористого бетона, что очень опасно.

Стальная арматура в железобетонных конструкциях, у которых не поврежден защитный слой бетона, разрушается следующим образом. Коррозионная среда, проникшая через пористый бетон, образует на поверхности арматуры продукты коррозии (ржавчину, соли), которые, увеличиваясь в объеме, разрывают прилегающие слои бетона и образуют трещины в защитном слое бетона. Обычно эти трещины идут вдоль стержней арматуры. С появлением в бетоне трещин процесс разрушения арматуры усиливается из-за более интенсивного поступления к металлу химических веществ.

Скорость коррозии арматуры зависит от поступления кислорода воздуха и влаги (во времени) к поверхности металла. Особенно быстро разрушают железобетонные конструкции производственные газы (хлор, сернистый ангидрид, хлористый водород) в присутствии влаги. Коррозия предварительно напряженной арматуры, изготовленной из высокопрочной углеродистой проволоки, при равных условиях будет больше, чем ненапряженной стержневой арматуры, изготовленной из обычной стали. Это объясняется тем, что в напряженном состоянии металл склонен к так называемому коррозионному растрескиванию, т. е. появлению на его поверхности трещин, в результате чего коррозионная среда, проникшая в трещины, оказывает расклинивающее действие и вызывает понижение прочности металла.

Коррозия штучных силикатных материалов. При строительстве цехов с коррозионными средами для возведения стен, фундаментов и других конструкций применяют разнообразные штучные силикатные материалы: обожженный глиняный кирпич, силикатный кирпич и шлакобетонные камни. Эти материалы по своему химическому составу в основном представляют собой различные соли кремниевых и поликремниевых кислот, алюмосиликаты, кальциевые силикаты, или чистый кремнезем, с примесями окислов других элементов.

Скорость коррозии силикатных материалов зависит от многих факторов: химического и минералогического составов, характера пористости (открытые и закрытые поры), вида структуры (аморфная или кристаллическая), коррозионной среды и ее концентрации и др.

Материал, в состав которого входит углекислый кальций, легко разрушается при действии коррозионной среды (минеральных кислот), образуя кальциевые соли соответствующих кислот. Материалы, содержащие кремнезем, при взаимодействии с концентрированными щелочами растворяются с образованием растворимого кремнекислого натрия.

Большое влияние -на скорость коррозии силикатных материалов оказывает их пористость и структура. Разрушение пористых материалов протекает не только на поверхности, но и в толще материала. При замкнутых, не сообщающихся друг с другом порах разрушительное влияние коррозионных сред проявляется в меньшей степени, чем при наличии открытых пор, когда жидкая коррозионная среда легко проходит в толщу материала. При кристаллической структуре материала коррозионный процесс протекает более медленно, чем при аморфной. Так, например, кристаллический кремнезем (кварц) хорошо сопротивляется воздействию растворов щелочей, в то время как аморфный кремнезем легко в них растворяется.

Обыкновенный глиняный кирпич разрушается под действием растворов щелочей, водных растворов органических и минеральных кислот, а также многих солей и лишь удовлетворительно устойчив в слабых кислотах и кислых газах. Из всех сортов глиняного кирпича наибольшей устойчивостью к коррозионным средам обладает плотный обожженный кирпич (пережог), получаемый в результате обжига отформованного кирпича при более высокой температуре.

Иногда при строительстве химических заводов для заполнения стеновых проемов применяют шлакобетонные камни, однако они совершенно не устойчивы к. действию кислых коррозионных сред и малоустойчивы к действию влаги и растворов щелочей (за исключением слабых концентраций) и в условиях переменного увлажнения и замораживания.

При строительстве цехов с коррозионными средами в качестве стенового материала часто применяют силикатный кирпич, однако входящая в его состав известь обусловливает невысокую коррозионную стойкость этого материала к кислым средам. Лишь в разбавленных растворах щелочей силикатный кирпич достаточно устойчив. Процесс разрушения силикатного кирпича в солевых растворах объясняется главным образом возникновением в порах кирпича кристаллических образований, которые, увеличиваясь в объеме, разрывают материал.

Коррозия древесины. Древесина состоит из отдельных, тесно срошенных между собой клеток, разнообразных по форме и размерам. Основными составными частями древесины являются лигнин, который цементирует отдельные структурные элементы древесины и придает ей жесткость, и целлюлоза. Кроме того, в состав древесины входят экстрактивные вещества (смола, воск, масла и др.) и минеральные вещества, необходимые для питания дерева и его роста.

Коррозия древесины протекает различно в зависимости от характера коррозионной среды, ее концентрации и температуры. При действии на древесину растворов кислот или кислых солей происходит гидролиз (разрушение) целлюлозы древесины, вызывающий необратимую потерю ее прочности. Разрушение древесины под воздействием щелочей объясняется растворением лигнина и частично целлюлозы. Такое же действие на древесину оказывают растворы концентрированных сернокислых солей (сернокислый цинк, сернокислое железо и др.).

Древесина стойка в условиях слабокоррозионных сред. Хвойные породы древесины благодаря содержанию в них смолы обладают большей химической стойкостью, чем лиственные породы. Они стойки к воздействию разбавленных растворов уксусной, соляной, фосфорной и плавиковой кислот, а также растворов нейтральных солей любых концентраций, к действию раствора аммиака, гидроокисей кальция и бария. Древесина разрушается при действии на нее концентрированных минеральных кислот, особенно обладающих окислительными свойствами (азотной, крепкой серной, хромовой). Водные растворы едких щелочей медленно разрушают (расщепляют) древесину; такое же действие на древесину оказывают соли железа, алюминия и цинка.

Для повышения коррозионной стойкости древесины ее покрывают химически стойкими лакокрасочными материалами или пропитывают синтетическими смолами. Чаще всего для этого используют феноло-формальдегидную смолу. Древесина, пропитанная этой смолой, приобретает стойкость при температуре до 75—125 °С к действию растворов серной, соляной, фосфорной кислот, а также выдерживает воздействие многих газов (хлора, фтористого водорода и др.).

Из древесины изготовляют строительные конструкции для химических, коксохимических, гидрометаллургических и других предприятий, а также емкости для хранения разбавленных кислот и растворов солей, сборники, охладительные башни, градирни, вентиляционные короба, вытяжные трубы, лотки и др.

Коррозия полимерных материалов. Полимерные материалы разрушаются в результате воздействия внешней среды: жидких и газообразных химических веществ, нагревания и охлаждения, механических нагрузок, солнечных лучей, кислорода воздуха и др. Эти факторы, действие которых может быть как раздельным, так и совместным, изменяют свойства полимерных материалов и вызывают их старение и последующее разрушение. Например, полиэтиленовая пленка, обладающая высокой стойкостью к действию растворов солей, многих кислот и щелочей, полностью разрушается (изменяет окраску, теряет блеск, растрескивается, снижает механические и другие свойства) в течение 1—2 лет от воздействия кислорода воздуха и солнечных лучей. В большинстве случаев процессы старения и разрушения полимеров протекают на их поверхности там, где происходит поглощение света, кислорода или озона, поэтому целесообразно применять эти материалы в таких конструкциях, которые будут укрыты от света и окисления.

Читать еще:  Сколько метров нужно отступить от соседского забора при строительстве бани

В результате воздействия на полимерные материалы жидких и газообразных коррозионных сред происходит ухудшение их физико-механических и других свойств в зависимости от времени. Так, пластмассы становятся пористыми, легко набухают и поглощают коррозионные среды. Это объясняется тем, что при воздействии коррозионных сред на полимерный материал происходит постепенное разрушение, изменение макромолекул вещества.

Как правило, окислительные среды (азотная кислота, серная кислота высокой концентрации, перекись водорода и др.) разрушают полимерные материалы. Органические растворители (ацетон, хлороформ, бензин и др.) также действуют на большинство этих материалов. Степень разрушения полимерных материалов определяется не убылью в массе, как у силикатных материалов, а, наоборот, увеличением первоначальной массы и объема материала. При этом также сильно снижается механическая прочность.

Коррозионную стойкость полимерных материалов оценивают, исходя из результатов испытаний, по изменению массовых показателей, линейных размеров, внешнего вида и механических показателей (предела прочности при изгибе, сжатии, растяжении и т. д.).

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

Коррозия бетона и железобетона — разрушение бетона и ж.бет. в результате воздействия внешн. среды или хим. и физ.-хим. взаимодействия компонентов бетона. В процессе коррозии могут повреждаться как бетон, так и стальная арматура и металлич. закладные детали. К.б.ж. развивается с разл. скоростью в зависимости от характера агрессивной среды, ее агрегатного состояния (твердая, жидкая или газообразная), хим. состава, концентрации агрессивных в-в, влажности, темп-ры, скорости подвода к поверхности агрессивных в-в и удаления продуктов коррозии, от особенностей бетона (его веществ, состава, проницаемости) и стали, от особенностей ж.-бет. конструкции (формы, толщины, величины защитного слоя, наличия допускаемых расчетом трещин, вида армирования, напряж. состояния), от характера физ. воздействий на бетон и ж.бет. (нагрев и замораживание, механич. нагрузки и пр.).

Согласно классификации, предлож. проф. В.М.Москвиным, коррозия бетона по осн. признакам делится на три вида.

Коррозия I вида характеризуется растворением и вымыванием водой компонентов цементного камня, в первую очередь гидроксида кальция. Процесс развивается при действии воды с малой временной жесткостью, особенно при фильтрации воды сквозь бетон. Вынос 20% гидроксида кальция сопровождается полным разрушением бетона. Значит, повреждения по механизму коррозии этого вида наблюдаются в гидротехнич. сооружениях при больших градиентах напора, если бетон не имеет необходимой высокой водонепроницаемости. При омывании бетона водой без фильтрации скорость коррозии невелика. Присутствие в воде солей, непосредственно не реагирующих с цементным камнем, может увеличивать растворимость гидроксида кальция и ускорять коррозию бетона. Введение пуццолановых добавок, химически связывающих гидро-ксид кальция и понижающих проницаемость бетона, повышает его стойкость к коррозии I вида.

Коррозия II вида развивается при действии вод, содержащих хим. в-ва, вступающие в обменные реакции с соединениями цементного камня. При этом образуются хорошо растворимые в-ва, выносимые из бетона водой, и/или нерастворимые в-ва, не обладающие вяжущими еввами; проницаемость бетона повышается, а пористость снижается. Коррозия этого вида развивается в к-тах, р-рах магнезиальных солей и др. Напр., при действии соляной к-ты образуются хорошо растворимый хлористый кальций и не обладающие прочностью продукты, содержащие кремнезем, гидроксид алюминия, соединения железа. При действии магнезиальных солей разлагаются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция и образуется рыхлая масса гидроксида магния, соответствующих кальциевых солей и др. соединений.

При невысокой концентрации агрессивной среды защита достигается применением водонепроницаемого бетона, при высокой концентрации — защитой поверхности лакокрасочными, пленочными и др. покрытиями.

Коррозия III вида отличается тем, что в порах и капиллярах бетона образуются и кристаллизуются с большим увеличением объема новые соединения. Кристаллизация их вызывает развитие высоких внутр. напряжений, растрескивание и разрушение бетона. Напр., коррозия в сульфатных средах сопровождается разложением силикатов и алюминатов кальция и образованием гипса и гидро-сульфоалюминатов. К коррозии III вида можно отнести также кристаллизацию в порах хим. в-в при капиллярном всасывании р-ров солей и испарении.

Прочность бетона понижается также при действии ПАВ, растит., животных и минер, масел, ряда органич. в-в (сахара, фенолы, органич. к-ты, нефтепродукты, растворители и др.). Понижение прочности происходит вследствие процессов сорбции и/или хим. взаимодействия.

Биологическая К.б.ж. вызвана, как правило, взаимодействием цементного камня с кислыми продуктами метаболизма (углекислота, серная, азотная к-ты) живых организмов (сульфатредуцирую-щие, тионовые, нитрифицирующие бактерии, низшие грибы и др.).

Внутренняя коррозия бетона происходит при взаимодействии компонентов бетона, напр. щелочей цемента и реакци-онноспособного кремнезема заполнителей в виде опала, халцедона, вулканич. стекол, кремней и др. слабо закристаллизованных форм кремнезема. Возможны взаимодействие щелочей с доломитом, перекристаллизация сульфоалюминатов, разл. процессы в заполнителе в присутствии вредных примесей с увеличением объема твердых и гелеобразных фаз.

Коррозия ж.бет. может развиваться при действии блуждающих токов утечки, при этом растворение стали происходит в анодных зонах при стекании тока с арматуры. Бетон на контакте со стальной арматурой может повреждаться в анодной и катодной зонах вследствие выделения газов (кислорода, водорода), а также вследствие переноса ионов ОН», СГ, Са +, Na+, K+ и Др.

Коррозия стальной арматуры вызывается проникающими в бетон или имеющимися в его составе агрессивными к стали в-вами, в первую очередь хлоридами, а также в-вами, понижающими щелочность жидкой фазы — разл. к-тами, солями, газами. Понижение рН жидкой фазы бетона до 11,8 и ниже сопровождается утратой пассивирующего действия по отношению к стальной арматуре и развитием коррозии стали.

Коррозия бетона и железобетона в газовой среде зависит от состава и концентрации газов, влажности, темп-ры, особенностей бетона и ж.бет. — проницаемости, вида вяжущего, толщины защитного слоя, вида армирования и пр. Механизм коррозии бетона в газовых средах зависит от св-в солей, образующихся при действии газа на цементный камень: растворимости, гигроскопичности, изменения объема твердых фаз при образовании солей, агрессивности солей к стали. По этим признакам агрессивные газы подразделяются на три группы. Газы 1-й группы образуют с гидроксидом кальция малорастворимые соли с малым изменением объема твердых фаз (углекислый газ, фтористый водород и др.). Эти газы мало изменяют прочность бетона, но нейтрализуют его щелочную среду и вызывают коррозию стальной арматуры. Газы 2-й группы образуют в процессе коррозии бетона слаборастворимые соли со значит, увеличением объема твердых фаз (серный и сернистый ангидрид, сероводород и др.); при повыш. влажности среды эти газы сильно разрушают бетон. Газы 3-й группы образуют гигроскопичные, хорошо растворимые соли, мало влияющие на пассивирующее действие бетона до его нейтрализации (оксиды азота) или сильно агрессивные к стальной арматуре (хлор, хлористый водород и др.). Газы этой группы сильно разрушают бетон, особенно в присутствии влаги, а газосодержащие среды, агрессивные к стали, провоцируют также коррозию арматуры. Защита от К.б.ж. в среде агрессивных газов достигается применением бетонов малой проницаемости, добавок-ингибиторов коррозии стали, ограничением ширины раскрытия трещин, повышением толщины защитного слоя. При высокой агрессивности среды применяют защитные покрытия.
Совместное действие агрессивной среды и растягивающих, а также сжимающих напряжений высокого уровня ускоряет К.б.ж. Коррозия ускоряется при перио-дич. увлажнении и высушивании бетона, при действии повыш. темп-р, замораживании и оттаивании. Быстрое разрушение бетона и ж.бет. происходит при замораживании в р-рах солей. Стойкость бетона в этих условиях повышается, если в бет. смесь введены пластифицирующие, воз-духововлекающие, газообразующие и гид-рофобизирующие добавки, замедляющие проникание в бетон воды и создающие условно замкнутые, не заполняющиеся водой мелкие поры, являющиеся резервными при замерзании воды и ее расширении.

В природных условиях распространены случаи К.б.ж. от выщелачивающего действия воды, сульфатная коррозия (особенно при капиллярном всасывании и испарении р-ров сульфатов), от действия углекислой и сероводородных вод, кислых болотных вод, хлоридная коррозия стальной арматуры в бетоне, разрушение от действия морской и минерализов. воды и отрицат. темп-р.

На территории пром. предприятий наблюдаются все виды К.б.ж. Распространено повреждение ж.бет. от действия хлористых солей, проливов к-т, щелочей, солей. В транспортных сооружениях — дорогах, мостах, причалах — наблюдаются разрушения бетона и ж.бет. от действия солей и мороза.

Большое влияние на К.б.ж. оказывает качество изготовления бетона и ж.бет.: точность дозирования материалов, фиксация арматуры в проектном положении, эффективность уплотнения бет. смесей, режимов твердения и пр.

Коррозия бетона и железобетона в жидких средах

Конструкции из бетона и железобетона нередко контактируют с самыми разнообразными жидкими средами, резко различающимися по своим агрессивным свойствам. Это и обычные природные воды, и сточные воды различных предприятий, и грунтовые воды, а также технологические растворы, зачастую очень агрессивные, например растворы кислот и щелочей, проливы которых на перекрытия происходят довольно часто.

Читать еще:  Какой забор можно строить между участками?

В связи с этим знания по коррозионной устойчивости бетона в различных средах позволяют сделать бетонные и железобетонные конструкции более жизнеспособными.

Бетон — сложный пористый искусственный композиционный материал, полученный путем затвердевания смеси вяжущего вещества, заполнителей (щебня, гравия, песка) и воды. В результате взаимодействия вяжущего вещества с водой образуется цементный камень, содержащий в себе разнообразные химические соединения, состав которых зависит от вида цемента, например:

Са(ОН)2 — гидроксид кальция (фаза С-Н)

5СаО · 6SiO2 · 5,5Н2О — гидросиликат капьция-1 (фаза C-S-H(1))

2СаО · SiO2 · 1,17Н2O — гидросиликат кадьция-2 (фаза C-S-H(2))

4СаО ·Аl2O3 · 19H2O — гидроалюминат кальция (фаза С-A-Н)

2СаО ·Fе2О3 · Н2О — гидроферрит кальция (фаза C-F-H)

4СаО · Аl2O3 · 3CaS04 ·32Н2O — гидросульфоалюминат кальция (фаза С-A-Cs-H) (эттрингит) и т.д.

Все эти фазы, находясь в равновесии с водой в порах бетона, обеспечивают ее рН в пределах 12 — 13. При таком рН внутри бетона ус­тойчивы как все его составляющие, так и арматура железобетона. Сталь в слабощелочном растворе с рН = 12 — 13 хорошо пассивируется за счет образования упорядоченной плотной пленки гидроксидов железа (Fе (ОН)2, Fе (ОH) 3.

При воздействии агрессивных жидких сред на бетон и железобетон могут происходить самые разнообразные процессы:

1) снижение рН внутри бетона, приводящее к увеличению раствори­мости составляющих бетона, постепенному их растворению и, следовательно, к повышению пористости бетона и к снижению его несущих свойств. В то же время снижение рН до значений Vисп);

б) скорость фильтрации меньше скорости испарения (Vф Vисп. В этом случае мягкие промывные воды при фильтрации через бетон вымывают из поровой жидкости известь (Ca(OH)2), рН внутри пор уменьшается, повышается растворимость малорастворимых составляющих бетона, в частности кристаллического Са(ОН)2, и они начинают растворяться. Известь Са(ОН)2 и другие растворяющиеся компоненты бетона вместе с фильтрующимися водами выносятся на поверхность бетона со стороны воздуха.

На поверхности происходит реакция взаимодействия извести с углекислым газом, присутствующим в воздухе:

В результате этой реакции на поверхности бетона появляются белые подтеки мела, четко указывающие на то, что происходит вымывание составляющих бетона.

При постепенном вымывании Са(ОН)2 и других компонентов бетона возрастает пористость бетона и происходит его нейтрализация (рН внутри бетона уменьшается). Существенное увеличение пористости уве­личивает фильтрацию, ухудшает рабочие характеристики бетона и может приводить к появлению морозильных эффектов. При нейтрализации бето­на до рН 11,8). Это объясняется тем, что ионы С1 — разрушают пассивную пленку на железе, вызывая локальную (местную) коррозию. В связи с этим эффект растрескивания железобетона вдоль арматуры, особенно при периодическом обливании растворами NaCl, может проявиться очень быстро (2 — 5 лет).

3) Коррозионное воздействие жидких сред с компонентами, которые вступают во взаимодействие с составляющими бетона и образуют при этом нерастворимые объемные соединения.

К третьему виду коррозии, по классификации В.М. Москвина, относится сульфатная коррозия бетона. Сульфатная коррозия является особенно распространенной из-за того, что сульфат-ионы присутствуют практически во всех видах природных и сточных вод.

При взаимодействии сульфатов кристаллический Са(ОН)2, находящийся в цементном камне, и Са(ОН)2 поровой жидкости взаимодействуют с сульфатами с образованием гипса CaSO4∙2H2O:

При взаимодействии сульфатов с другими компонентами цементного камня может образоваться гидросульфоалюминат кальция — ГСАК

Гипс и ГСАК имеют объем, более чем в два раза превышающий объем исходных компонентов цементного камня. В связи с этим в бетоне появляются большие внутренние напряжения, приводящие к послойному растрескиванию бетона, оголению и выпадению наполнителей.

Коррозия бетона и защита от коррозии бетона

Бетон и железобетон при их правильном изготовлении и применении долговечны и могут служить на протяжении многих десятилетий.

Смотрите раздел лакокрасочные материалы для защиты бетона и железобетона

Коррозия бетона почти всегда начинается с цементного камня (затвердевшего цемента), стойкость которого обычно меньше, чем каменных заполнителей. Цементный камень состоит из соединений, образовавшихся в процессе его трердения. Также, в нем имеются открытые и закрытые капиллярные ходы, заполненные воздухом или водой. Таким образом, затвердевший цемент представляет собой микроскопически неоднородную систему.

Агрессивными по отношению к цементному камню могут быть речные, морские, грунтовые, дренажные, сточные воды, а также находящиеся в воздухе кислые газы.

Грунтовые воды, особенно в районах промышленных предприятий, отличаются исключительным разнообразием по содержанию примесей, вредных для цементного камня. Так, на территории химических заводов грунтовые воды загрязнены минеральными и органическими кислотами, хлоридами, нитратами, сульфатами, солями аммония, железа, меди, цинка, никеля, а также щелочами. Грунтовые воды вблизи металлообрабатывающих предприятий нередко содержат сульфат железа и иные продукты травильных процессов.

Сточные воды заводов и фабрик еще в большей степени, чем грунтовые, обогащены веществами, вызывающими разрушения цементного камня. При спуске неочищенных сточных вод в реки и другие водоемы вода в них может стать агрессивной по отношению к бетону гидротехнических сооружений.
В воздухе вблизи некоторых промышленных предприятий часто могут содержаться загрязнения, например: сернистый газ, хлористый водород, оксиды азота и др. Их концентрация обычно находится в пределах санитарных норм, т.е. не вредна для здоровья человека, но часто бывает достаточной, чтобы с течением времени привести к разрушению бетона.

Коррозионные воздействия многообразны. Насчитываются сотни веществ, которые могут могут входить в соприкосновение с цементным камнем и отрицательно влиять на него.

Виды коррозии бетона

Выделяют 3 вида:

  1. разложение составляющих цементного камня водой, а так же растворение и вымывание (выщелачивание) образовавшегося при этом или ранее имевшегося гидроксида кальция;
  2. образование легкорастворимых солей в результате взаимодействия составляющих цементного камня с веществами, находящимися в окружающей среде, а также вымывание этих солей;
  3. образование в цементном камне (под влиянием проникающих в него веществ) соединений, имеющих больший объем, чем исходные продукты реакции, что приводит к внутренним напряжениям и образованию трещин в бетоне;

На практике разрушение бетона обусловлено коррозионным воздействиям не одного, а различных видов.

Коррозия бетона 1 вида

Может протекать с разной скоростью. Например, в плотном массивном бетоне гидросооружений процесс коррозии бетона идет медленно и результат процессов может сказаться через несколько десятилетий. Но, например, в тонкостенных бетонных оболочках градирен вымывание гидроксида кальция и разложение составляющих цементного камня происходит очень быстро и уже через несколько лет может вызвать необходимость ремонтных работ.

Если через бетон начинает фильтроваться вода, то разложение гидросиликатов и отчасти гидроалюминатов кальция, содержащегося в цементном камне, ускоряется, и тогда из бетона выносится водой значительное количество гидроксида кальция. Бетон становится высокопористым и теряет прочность.

В соответствии с изменением растворимости гидроксида кальция меняется и скорость коррозии 1 вида.

Следует отметить, что процессы разложения составляющих цементного камня в толще бетона и вымывание гидроксида кальция настолько задерживаются, когда на поверхности бетона под воздействием диоксида углерода, содержащегося в воздухе, из гидроксида кальция образуется карбонат кальция. Поэтому, например, бетонные блоки для подводных гидротехнических сооружений, до опускания в воду выдерживают несколько месяцев на воздухе для карбонизации извести в поверхностном слое.

Коррозия бетона 2 вида

К данному виду относятся процессы, которые развиваются в бетоне при обменных реакция цементного камня с веществами, находящимися в в окружающей среде, и сопровождаются образованием легкорастворимых продуктов. Наряду с продуктами, вымываемыми водой в теле бетона могут осаждаться такие аморфные массы, не обладающие вяжущей способностью. В результате развития таких процессов бетон с течением времени может превратиться в малопрочную ноздреватую массу.

Из коррозионных процессов 2 вида особенное практическое значение имеет углекислотная и магнезиальная коррозия.

Коррозия бетона 3 вида

Основным признаком служит накопление в порах и капиллярах бетона соединений, которые образуются в нем с увеличением объема по сравнению с объемом исходных продуктов реакций. Наибольшее практическое значение из 3 вида коррозии бетона получила сульфатная коррозия.

Защита от коррозии бетона

Российскими и иностранными производителями разработано множество лакокрасочных материалов, рекомендованных для защиты бетона от коррозии. Смотрите каталог ЛКМ для антикоррозионной защиты бетона

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector