Коррозия бетона – процесс разрушения структуры этого материала. Под действием многочисленных агрессивных факторов внешней среды происходит охрупчивание и разрушение бетона. Как результат этого явления — разрушаются сооружения, причем зачастую этот процесс реализуется незаметно для человеческого глаза.
Однако достижения науки позволяют решить эту проблему и на сегодня предлагаются разные способы обеспечения защиты бетона от коррозии. Предотвратить разрушение сооружения (при условии, что оно правильно сконструировано) можно только грамотным сочетанием различных способов защиты.
Общие сведения виды и характер разрушений
На сегодняшний день различают несколько видов коррозии бетона, способствующие разрушению конструкций:
- растворение и вымывание компонентов, образующих цементный камень;
- воздействие на бетон веществ, растворенных в воде;
- разрушение бетона, за счет осаждения малорастоворимых веществ в порах бетона.
Таким образом, ввиду того, что для бетона заполнитель всегда можно подобрать соответствующий требованиям, коррозия бетона происходит исключительно вследствие разрушения цементного камня.
Причины этого процесса весьма разнообразны и проявление того или иного вида коррозии зависит от конкретных условий эксплуатации, вида использованного цемента, качества бетона и соблюдения технологии работ. Несмотря на это большинство видов коррозии бетона можно разделить на несколько групп.
Вымывание
Это наиболее часто встречающаяся разновидность коррозионного разрушения бетона. В большинстве случаев бетонные конструкции систематически подвергаются влиянию атмосферных осадков, грунтовых, поверхностных вод, что оказывает на них нежелательное воздействие. Отрицательное воздействия объясняется не действием воды как таковой, а ее сквозной фильтрацией в толще бетона, растворении и выносе растворенных веществ.
В составе затвердевшего цемента всегда присутствует гидроокись кальция ( (Са(ОН)2), также называемая гашеной известью. Этот компонент способен растворяться в воде, в связи с этим может происходить его вымывание из бетона постоянными потоками фильтрующейся воды, и, как следствие, нарушение структуры бетона. В частности возрастает объем порового пространства в бетоне. Увеличение пористости определяет усиление фильтрации воды и ускорение разрушения бетона.
Влияние агрессивных жидкостей
Природные воды, особенно грунтовые всегда содержат некоторое количество растворенных, часто агрессивных, веществ (солей, кислот, щелочей) . Наиболее сильное разрушающее влияние на бетон оказывают кислоты, способные вступать во взаимодействие с составляющими цементного камня. В природной воде наиболее обычно наличие угольной кислоты (Н2СО3). Появление которой, чаще всего, является результатом биологических процессов в воде и почве.
На поверхности бетона находящегося в воздушной среде постоянно происходит процесс образования карбоната кальция. Этот процесс носит название карбонизации.
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
Карбонат кальция очень слабо растворяется в воде, поэтому он выделяется в виде осадка и при этом закупоривает поры. Это повышает стойкость бетона к вымыванию.
Воздействие же агрессивных вод, содержащих угольную кислоту, на этот слой разрушает защиту из-за растворения карбоната и образования гидрокарбоната кальция, растворимого в воде. Формирование гидрокарбоната кальция можно характеризовать следующим уравнением:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
Другие кислоты, неорганические и органические также оказывают разрушающее воздействие на цементный камень. Среди неорганических кислот это в первую очередь соляная, серная и азотная кислоты. Такие кислоты могут присутствовать в водах, отводимых от предприятий химической и других отраслей промышленности.
В результате взаимодействия этих соединений с бетоном образуются легкорастворимые соединения, которые вымываются этими же водами.
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O,
образующийся хлористый кальций хорошо растворим и вымывается из структуры материала. Такие вещества как соли и даже щелочи при высокой концентрации также способны привести к коррозии бетона. И в этом случае разрушение бетона объясняется образованием растворимых веществ.
Сульфатное разложение
Также коррозия происходит в результате воздействия на него солей серной кислоты (сульфатов). Как правило, подобного рода ситуации имеют место на химических производствах, или в сильно загрязненных районах, морская вода также содержит в своем составе значительное количество сульфатов.
Сульфатная коррозия является частным случаем коррозии 3 типа. Коррозия 3 типа проявляется в разрушающем давлении веществ, осаждающихся с увеличением объема в порах. Возрастание объема вначале приводит к упрочнению бетона, но впоследствии, в результате возникновения внутрипорового раздвигающего воздействия происходит разрушение структуры материала.
Разрушение бетона при сульфатной коррозии связано с образованием и осаждением в твердой фазе так называемого эттрингита: 3CaO∙Al2O3∙3CaSO4∙30H2O. Эттрингит является продуктом взаимодействия составных компонентов цементного камня и находящихся в растворе сульфат-ионов. При этом происходит значительное увеличение объема осадка.
В чистом виде какой-либо вид коррозии встречается редко. Чаще в бетоне, подвергающемся воздействию агрессивных сред происходят несколько процессов, из которых в большей мере проявляется один из рассмотренных видов. На силу проявления того или иного вида коррозии оказывают влияние многие факторы. Например воздействие замораживающего и оттаивающего воздействия, продолжительность нахождения в воде и др.
Газовая коррозия
Агрессивное отношение к бетону проявляют и газы, способные при растворении образовывать кислоты. Реакции происходят в пленках влаги конденсирующейся на поверхности бетона. Таким образом так называемая газовая коррозия не отличается от «жидкостной» коррозии.
Этот процесс, к тому же, возможен только при значительной концентрации газов в воздухе, что не характерно для воздуха атмосферы, поэтому газовая коррозия бетона встречается преимущественно, в химических производствах.
Биологическое разрушение
Помимо вышеописанных коррозионных деструкций бетона, вероятно протекание биокоррозии. Благодаря особенностям метаболизма, микроскопические грибы, бактерии, водоросли попадают на поверхность и в поры бетона и там развиваются, размножаются и формируют целые колонии. В результате этого, прямо в порах происходит отложение их метаболитов. Которые медленно разрушают первичную структуру бетонного камня.
Способы защиты бетона от коррозии
На практике всегда используют разные способы антикоррозионной защиты. Но только комбинированное их сочетание позволяет обеспечить желаемый эффект. Для обеспечения защиты бетона применяются химические и физические методы. За счет чего же достигается сохранность бетонных конструкций даже в самых неблагоприятных условиях. Все способы защиты подразделяют на первичную и вторичную.
Первичная защита конструкций
Первичная защита предусматривает необходимость использования специальных добавок – так называемых защитных в процессе изготовления и формования бетонной смеси, в результате чего меняется минералогический состав готового бетона. Введение добавок в бетон считается наиболее эффективным способом, обеспечивающим результат.
Сюда относятся также мероприятия, способствующие повышению плотности бетона. Использование цементов устойчивых к растворению (пуццолановые и шлакопортландцементы).
Вторичная защита бетона
Вторичная защита бетона от нежелательного воздействия коррозии предусматривает нанесение (сверху) на цементный камень специальных лакокрасочных (или же оклеечных) материалов, а также защитных смесей. Кроме того, предлагается выполнять нанесение различных покрытий и облицовку плитами. Иначе говоря, делается гидроизоляция бетона. Разновидностью вторичной защиты можно считать карбонизацию (см. выше).
Защита бетона от нежелательного воздействия лакокрасочными покрытиями применяется если в окружающей среде присутствуют агрессивные твердые и газообразные вещества. Сформировавшаяся защитная пленка результативно защищает наружную поверхность бетонного строения не только от действия атмосферы и воды, а и от попадания и последующего размножения различных микроорганизмов.
Загрузка...