Сульфатная коррозия бетона - AUGUST-DOM.RU

Сульфатная коррозия бетона

Сульфатная коррозия бетона

КАЧЕСТВЕННО

БЫСТРО

SEO оптимизация

адаптивная верстка

Ремонт в регионах

  1. Главная
  2. Строительство
  3. Защита конструкций от коррозии
  4. Сульфатная и магнезиальная коррозия бетонов.

Сульфатная коррозия бетона состоит в том, что в жидкой фазе цемента всегда присутствуют и могут активно взаимодействовать с агрессивной средой ионы кальция (Са») и гидроокисла (ОН’). Имеются и другие ионы, но они обычно подавляются большим количеством извести.

Действие катионов среды оказывается наиболее агрессивным в том случае, если они способны образовывать с ионами гидроокисла плохо растворимые или малодиссоциированные соединения, удаляемые из сферы реакции в осадок, воду или газ. Сюда относятся катионы металлов, образующие слабые основания (гидраты окислов магния, цинка, алюминия, железа, меди, аммония).

Образование этих соединений типа Mg(OH)2 и других приводит к резкому понижению щелочности в бетоне и далее к растворению твердой извести, а затем к гидролизу устойчивых до этого силикатов и алюминатов.

Действие катионов натрия, калия, кальция и бария незначительно.
Анионы, образующие нерастворимые кальциевые соли (СО3«; С2О4» ; PO4«; SiO3«;), будут уплотнять поры бетона и, следовательно, играть положительную роль.
Особое положение занимают сульфатные анионы (SO4«). При известной концентрации они могут образовать с ионами кальция двуводный гипс, а вместе с высокоосноными алюминатами и гидросульфо-алюминат:
Са» + SO4 + 2Н20 — CaS04 • 2Н20;
3CaS04 + ЗСаО • Аl2O3 + 31Н20 — СаО •Аl2O3 • 3CaS04 • 31Н20.

Особенностью этих реакций является то, что и гипс и гидросульфо-алюминат кристаллизуются с большим количеством воды при значительном увеличении объема.

Если такое образование происходит в порах уже сложившейся структуры цементного камня, то создаются большие внутренние напряжения, приводящие бетон в конструкциях к характерному растрескиванию или отслаиванию поверхностных слоев.

Гидросульфоалюминат кристаллизуется в виде характерных игл, что послужило поводом назвать его «цементной бациллой».

Описанные разрушения бывают не всегда. Если образование гидросульфоалюмината протекает еще до формирования структуры бетона в жидкой фазе или в растворе присутствуют в значительном количестве ионы хлора, усиливающие растворимость алюминатов и сульфоалюмината, опасных напряжений может не возникать. Этим объясняется относительно невысокая агрессивность к цементному бетону морской воды, в которой содержится большое количество сульфатов, но еще большее количество хлоридов.

Если анионы хлора присутствуют в воде совместно с катионами магния, то последние, образуя с известью Mg(OH)2 и СаСl2, понижают концентрацию извести, а вместе с этим создают возможность существования высокоосновных гидроалюминатов и образование сульфоалюминатов в опасной форме.

Наличие в растворе хлористого кальция приводит к образованию неопасных хлоралюминатов и плохо растворимых хлорокисей кальция. На этом основаны специальные приемы введения в бетон большого количества хлоридов. При этом сильно понижается точка замерзания воды, что позволяет работать с бетоном в зимнее время, а самый бетон уплотняется (получается так называемый «холодный» бетон). Однако одновременно с этим было установлено, что в таком бетоне ионы хлора усиливают коррозию арматуры и поэтому широкого применения, особенно в армированных конструкциях, «холодный» бетон не получил.

Сульфатная коррозия бетона может усиливаться в том случае, если одновременно с катионами кальция цемента будут связываться и анионы гидроксила:
Са» + 20Н’ — Са (ОН)2.
Поэтому наиболее опасными являются сернокислые соли, образованные слабыми основаниями, особенно сульфат аммония
Са (ОН)2 + (NH4)2 S04 = CaS04 • 2Н20 + NH3.

При увеличении концентрации растворимых сульфатов сульфо ллюминатная коррозия переходит в гипсовую. Степень агрессивности, а также и скорость разрушения цементного камня при этом сильно возрастают.

При наличии значительных концентраций катионов магния происходит обменная реакция с разрушением структурной гидроокиси кальция и образование гипса:
Са (ОН)2 + MgS04 + 2Н20 = Mg (ОН)2 + CaS04 • 2Н2О.

Рассмотрение механизма сульфатной коррозии бетона позволяет понять и практикуемые мероприятия по ее смягчению:

  • а) возможное уменьшение количества извести (например, использованием белитовых, пуццолановых или глиноземистых цементов);
  • б) уменьшение содержания высокоосновных алюминатов, что и практикуется в так называемых сульфатостойких портландцементах, где допустимый процент С3А снижается до 5% вместо обычно имеющегося содержания в 8—12%;
  • в) введение большого процента гипса в состав цемента при помоле — в этом случае гидросулвфоалюминаты образуются в жидкой фазе еще до формирования структуры.

Сульфатная коррозия бетона

Широкое распространение в природе сульфатных солей часто является причиной повышенной агрессивности воды, если учесть, что содержание сульфатных ионов может колебаться от 50 мг/л в воде реки до 4000-5000 мг/л в минерализованных природных водах. В сточных водах промышленных предприятий содержание сульфатных ионов может достигать 5000-10000 мг/л. Сульфатные ионы образуют с ионами кальция двуводный гипс, затем, реагируя с высокоосновными алюминатами, дают гидросульфоалюминаты кальция. Отличительным свойством этих новообразований является увеличение объема по сравнению с объемами исходных материалов в основном за счет присоединения кристаллизационной воды.

Наличие в растворе сульфатов натрия, кальция, магния, ионов S04 в концентрациях, превышающих 250 мг/л, вызывает повышенную растворимость составных частей цементного камня, что приводит к снижению прочности бетона или раствора.

В результате обменной реакции с замещением катионов сульфата ионами Са», Nа», Мg» возникает коррозия бетона II вида. При этом в водной среде, соприкасающейся с цементным камнем, происходит насыщение ее сернокислым кальцием.

При концентрации СаS04, превышающей 2000 мг/л, происходит образование кристаллов гипса СаS04-2Н20. Наличие в растворов других солей, например хлористого натрия, повышает растмость гипса и отодвигает начало образования кристаллов.

В свою очередь хлористый кальций снижает растворимость СаSO4 и приближает момент выпадания его в твердую фазу.

Образование двуводного гипса и гидросульфоалюмината в порах бетона, по мере разложения исходных минералов цементного камня, вызывает структурные напряжения и деформации, проявляющиеся в расслоении и растрескивании бетона, вызываемом увеличением его массы.

Образование кристаллов гипса происходит в местах повышенного содержания гидратов окиси кальция. Кроме гипса, в цементном камне образуется также гидросульфоалюминат, который кристаллизуется с 30-32 молекулами воды

Большое содержание кристаллизационной воды в составе гидросульфоалюмината кальция, которое приводит к значительному увеличению новообразований, является причиной интенсивного разрушения бетонной структуры.

Образование продуктов сульфатной коррозии идет за счет недиссоциированной гидроокиси кальция, которая имеет место при значении рН поровой жидкости, равном 11. Кристаллизация гипса идет за счет любой формы гидроокиси кальция при любом значении рН. Изменения в бетоне, вызываемые образованием гидросульфоалюмината, начинают происходить при контакте бетона со средой, содержащей 250 мг сульфат-иона. По мере увеличения концентрации сульфат-ионов интенсивность коррозионного процесса растет, вплоть до концентрации, соответствующей содержанию сульфат-иона в насыщенных растворах гипса, т. е. до 1500 мг/л.

Для того чтобы весь кальций, входящий в состав гидрата окиси кальция, перевести в гипс, необходимо, чтобы концентрация сульфата натрия была равной 3000, а сульфата магния — 2500 мг/л. Из этого вытекает, что без образования перенасыщенного раствора гипса его кристаллизация невозможна, поэтому концентрация сульфатов для образования в структуре цементного камня кристаллов гипса должна быть не менее 0,18%. При меньших концентрациях единственной твердой фазой новообразований будет гидросульфоалюминат.

Вопрос сульфатной коррозии чрезвычайно сложен. Наличие гипса и гидросульфоалюминатов в структуре цементного камня не может свидетельствовать о коррозионном процессе, поскольку и гипс и гидросульфоалюминат являются структурными элементами целого ряда цементов.

Существенно повысить сульфатную стойкость цементов можно путем снижения содержания в минералогическом составе цементного камня высокоосновных алюминатов. Например, в сульфатостойком цементе содержание СзА снижено до 5%, а в сульфатостойком шлакопортландцементе и пуццолановом цементе — до 8%. Повысить сульфатостойкость цемента можно путем добавления 10-20% тонкомолотого гранулированного шлака для портландцемента и 5-10% тонкомолотых трепела, опоки или диатомитов, а также 21-60% граншлака для сульфатостойкого шлакопортландцемента.

Для бетонов нормальной плотности и обычных портландцементов в условиях сильнофильтрующих грунтов при содержании в водной среде ионов хлора менее 1000 мг/л неагрессивной считается вода, содержащая менее 300 мг/л сульфатов в пересчете на ионы S04″ и среднеагрессивной — при содержании ионов сульфатов в пределах 401-500 мг/л.

Для сульфатостойких портландцементов содержание ионов сульфатов может быть увеличено в 10 раз, например, неагрессивной считается концентрация S», равная 3000 мг/л. Портландцементы с умеренной экзотермией по сравнению с обычными не сульфатостойкими цементами допускают концентрацию сульфатов в 5 раз выше. Наличие испаряющих поверхностей конструкции, находящейся в сильнофильтрующих грунтах, приводит к разрушению бетона при содержании в воде хлоридов, сульфатов, нитратов и других солей, поэтому неагрессивной средой считается вода, содержащая солей менее 10 г/л и среднеагрессивной — 16-20 г/л.

Коррозия бетона: виды, механизмы, способы защиты

Что это такое — коррозия бетона и железобетона? Почему в железобетонных конструкциях возникают коррозионные процессы? Какими способами можно предотвратить их развитие? В статье мы постараемся ответить на эти вопросы.

Читайте также  Устранение протечек в бетоне

Разрушение железобетонной конструкции.

Что это такое

Коррозия бетона — процесс падения прочности или разрушения бетонных и железобетонных конструкций, связанный с агрессивным воздействием окружающей среды. Думается, читателю не нужно объяснять, как протекает коррозия металлических конструкций. С бетоном в общих чертах происходит то же самое: со временем он частично перерождается в другие материалы, обладающие совсем другими механическими свойствами.

Уточним: от обычной ржавчины железобетонные конструкции, понятное дело, тоже страдают. В большинстве случаев армирование не отличается высокой коррозионной стойкостью.

Ржавление сказывается на прочности арматуры.

Виды и механизмы

Помните пословицу «где тонко, там и рвется»? Она в полной мере относится к деградации любых конструкционных материалов.

Железобетон — композит из нескольких видов сырья, различающихся механической прочностью и устойчивостью к разного вида внешним воздействиям.

Материал Свойства
Песок Кристаллы кварца исключительно химически стабильны, не деградируют со временем
Щебень В качестве заполнения обычно используется щебенка скальных пород, своими химическими и механическими свойствами мало отличающаяся от кварцевого песка. На ее прочность могут повлиять разве что концентрированные щелочи и кислоты.
Арматура Контакт стали в водой и воздухом (а бетон, как мы помним, паропроницаем) всегда дает очень предсказуемый результат. Даже под защитным слоем бетона армирование будет постепенно ржаветь. Выход арматуры на поверхность вследствие разрушения конструкции многократно ускорит процесс.
Цементный камень Связующее — цемент — после схватывания превращается в сравнительно прочный, но не отличающийся химической инертностью цементный камень. Один из его основных компонентов — гашеная известь Ca(OH)2 — легко растворяется водой и вступает в реакции с прочими химикатами. Именно с разрушения цементного камня обычно начинается коррозионный процесс.

Давайте разберем основные виды коррозии и механизмы их возникновения.

Вымывание

Несмотря на высокую плотность, бетон — материал пористый. Причина — в том, что схватывание цемента и последующая сушка раствора сопровождаются существенным уменьшением его объема.

Обратите внимание: поризованные газо- и пенобетон — отдельный разговор. В их случае поры создаются намеренно — введением в раствор пены или газообразующих компонентов (как правило, алюминиевого порошка). Цель — придание бетону максимальных теплоизоляционных качеств.

Увлажнение бетона с последующим неравномерным испарением воды приведет к постепенному движению воды через поры. В процессе движения та самая гашеная известь Ca(OH)2 будет постепенно вымываться; ну, а раз связующего в толще бетона становится меньше — его прочность падает.

Наиболее наглядно процесс вымывание демонстрируют высолы — белые разводы и наросты на поверхности бетона, остающиеся там, где он часто мокнет. Их наличие говорит о том, что конструкция стремительно утрачивает прочность.

Высолы на потолке погреба.

Разложение кислотами

Под воздействием кислот и их водных растворов в бетоне может протекать множество деструктивных процессов.

Разберем наиболее простые.

  • При воздействии кислот гашеная известь соединяется с атмосферной углекислотой с образованием нерастворимой соли и воды. Формула, описывающая реакцию, имеет вид Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O.

Казалось бы — чему огорчаться, если растворимое соединение кальция заменено более стабильным? Ведь процесс вымывания в этом случае должен полностью прекратиться. Не тут — то было: кристаллы CaCO3 не просто заполняют поры — они стремятся расширить, взломать их; в результате бетон начинает растрескиваться.

  • При избытке воды (проще говоря — во влажном бетоне) дальнейшее преобразование минералов приобретает вид CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2. Полученный бикарбонат кальция снова растворим для воды; более того — слишком растворим: он стремительно вымывается, оставляя после себя поры и… падение конструкционной прочности.
  • В присутствии раствора соляной кислоты гашеная известь превращается в хлористый кальций: Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O. И эта соль исключительно легко растворяется в воде; результат вполне предсказуем — опять-таки ослабление конструкции.

Сульфатное разложение

В условиях предприятий химической промышленности (в частности, производящих удобрения) довольно распространенным случаем является так называемая сульфатная коррозия бетона.

В результате взаимодействия с сульфатами гашеной извести и присутствующих в цементе алюминатов образуется, в частности, гидросульфоалюминат эттрингит (3СaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O). Кристаллы в процессе роста вызывают значительные напряжения, существенно превышающие прочностные показатели цементного камня.

Ржавление арматуры

Здесь все просто и понятно: контакт низкоуглеродистых сталей с водой и воздухом приводит к образованию малопрочного Fe2O3 и более сложных окислов и солей. Армирование должно воспринимать нагрузки на растяжение; при падении прочности арматуры существенные нагрузки на изгиб приводят к появлению трещин и… ускоренному падению прочности уцелевшего армирования вследствие прямого контакта с водой и воздухом (см.также статью «Подпорные стены из бетона: технология возведения от профессионалов»).

Биологическое разложение

Последствия высокой влажности при температурах выше нуля общеизвестны: конструкции из кирпича, камня и бетона обживаются мхом и плесенью.

В результате разрушение идет двумя путями:

  1. Пресловутая известь и ее соединения служат грибку пищей.
  2. Накопление продуктов метаболизма в порах приводит к росту внутренних напряжений.

Грибок на бетонной стене.

Морозное разрушение

Представьте себе, что происходит с участком влажной бетонной конструкции при падении температуры ниже нуля.

  1. Вода в ее порах начинает кристаллизоваться.
  2. Лед, имеющий больший по сравнению с водой объем, стремится расширить поры. В конструкции появляются микротрещины; по мере их расширения к разрушению железобетона подключается коррозия арматуры.

Способы защиты

Итак, механизмы разрушения нами изучены. Возможна ли защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии? Могут ли соответствующие меры быть предприняты в домашних условиях, своими руками?

Стратегия

Для начала выясним, какими путями нам предстоит двигаться.

Комплекс мер Разъяснения
Защита арматуры Повышение коррозионной стойкости армирующего каркаса предотвратит его ржавление внутри бетона и при выходе на поверхность.
Уплотняющие химические добавки Как правило, они уменьшают количество пор или делают поры замкнутыми. В результате снижается проницаемость материала для воды и воздуха, реже нестабильная гашеная известь заменяется более химически стойкими соединениями.
Заполнение пор Готовая бетонная конструкция может быть модифицирована проникающими пропитками, нагнетаемыми через пробуренные в ней шурфы или просто нанесенными на поверхность.
Поверхностная защита Сюда относятся всевозможные меры по гидроизоляции (рулонной и обмазочной). В эту же категорию попадает покраска лакокрасочными материалами.
Биозащита Антисептические пропитки сводят на нет биологическое разложение, убивая саму плесень, ее споры и препятствуя их повторному появлению.

Тактика

А теперь давайте немного конкретизируем перечень возможных мер, описав некоторые из них.

Промышленные условия

Как защита железобетонных конструкций от коррозии осуществляется в условиях промышленных предприятий, многоквартирного строительства и т.д. — проще говоря, когда есть возможность использовать сложные технологии, требующие специального оборудования?

Упомянем несколько часто применяющихся решений.

  • Цементизация. Через пробуренные в толще конструкции отверстия под давлением нагнетается цементное молочко, приготовленное в пропорции 1:10 (цемент-вода), с небольшой (не более 7% от массы цемента) добавкой хлористого кальция. Заполнение пор способствует увеличению плотности бетона и уменьшению количества открытых пор в нем.
  • Силикатизация сводится к последовательному нагнетанию натриевого жидкого стекла и хлористого кальция. В процессе обработки поры заполняются смесью слаборастворимого гидросиликата кальция и нерастворимого кремнезема.
Читайте также  Бетон гидротехнический технические характеристики

  • Битумизация — процесс заполнения пор битумом при температуре 200-220С. Метод исключительно эффективен, но может проводиться лишь при минимальной влажности конструкции.

Полезно: основная проблема при бурении шурфов для закачки растворов — не вызвать роста внутренних напряжений в толще конструкции. С этой точки зрения оптимально алмазное бурение отверстий в бетоне: оно не создает ударных нагрузок и не вызывает скола краев отверстия.

Для вскрытия и демонтажа элементов конструкции применяется резка железобетона алмазными кругами: они обладают куда большим по сравнению с абразивными кругами по камню ресурсом и, главное, прекрасно режут арматуру.

Домашние условия

Разумеется, защита бетона от коррозии возможна и без применения высокотехнологичного оборудования.

  • Защитная покраска — самое простое и очевидное решение. В частности, можно рекомендовать так называемые резиновые водно-дисперсионные красители: они надежно гидроизолируют поверхность бетона при минимальных затратах времени и сил. Цена килограмма резиновой краски начинается примерно от 130 рублей.

Резиновая водорастворимая краска.

  • Обработка жидким стеклом тоже способна защитить бетон от разрушения. Инструкция по его применению предельно проста: натриевое жидкое стекло разводится водой 1:1 и наносится на поверхность бетона кистью или валиком в 2-3 слоя без промежуточной просушки.
  • Наиболее эффективное решение — проникающие гидроизоляционные пропитки (Пенетрон и его аналоги). Они наносятся по влажному бетону и проникают на глубину до метра. Пенетрон вызывает кристаллизацию соединений кальция, полностью заполняющих поры.
  • На стадии приготовления бетона в него могут вводиться разнообразные укрепляющие добавки. Вот названия нескольких отечественных препаратов: Мылонафт, СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка), ГКЖ-94 (кремнийорганическая жидкость).

Кремнийорганические (силиконовые) пропитки могут применяться и для гидрофобизации готовых конструкций. На фото — силиконовый гидрофобный грунт Типром Д.

Заключение

Разумеется, в рамках небольшой статьи нами затронуто лишь несколько из длинного перечня возможных решений (читайте также статью «Бетонные безнапорные трубы: нормативные документы, применение, альтернативы»).

Видео в этой статье предложит читателю дополнительную информацию о том, как проявляется коррозия бетона и какими средствами она может быть побеждена. Успехов!

Коррозия цементного камня

Цементный камень состоит из гелиевых и кристаллических продуктов гидратации цемента и многочисленных включений в виде негидратированных зерен клинкера. Основная масса новообразований при взаимодействии цемента с водой получается в виде гелевидной массы, состоящей в приемущественно из субмикрокристаллических частичек гидросиликата кальция. Гелеподобная масса пронизана относительно крупными кристаллами гидроксида кальция. Такое своеобразное «комбинированное» строение предопределяет специфические свойства цементного камня, резко отличающиеся от свойств других материалов – металлов, стекла, гранита и т.п. Например, с наличием гелиевой составляющей связана усадка при твердении на воздухе и набухание в воде, особенности работы под нагрузкой и другие свойства.

Коррозия цементного камня вызывается воздействием агрессивных газов и жидкостей на составные части затвердевшего портландцемента. Встречаются десятки веществ, могущих воздействовать на цементный камень и оказаться для него вредным. Несмотря на разнообразие агрессивных веществ, основные причины коррозии можно разделить на три вида: разложение составляющих цементного камня, растворение и вымывание гидроксида кальция; образование легкорастворимых солей в следствии взаимодействия гидроксида кальция и других составных частей цементного камня с агрессивными веществами и вымывание этих солей (кислотная, магнезиальная коррозия); образование в порах новых соединений, занимающих большой объем, чем исходные продукты реакции; это вызывает появление внутренних напряжений в бетоне и его растрескивание (сульфоалюминатная коррозия).

Коррозия первого вида

Коррозия первого вида. Выщелачивание гидроксида кальция происходит интенсивно при действии мягких вод. Содержащих мало растворенных веществ. К ним относятся воды оборотного водоснабжения, конденсат, дождевые воды, воды горных рек и равнинных рек в половодье, болотная вода. Содержание гидроксида кальция в цементном камне через 3 мес твердения составляет 10-15% (считая на СаО). После его вымывания и в результате уменьшения концентрации СаО (менее 1,1 г/л) начинается разложение гидросиликатов и гидроалюминатов кальция. Выщелачивание в количестве 15-30% от общего содержания в цементном камне вызывает понижение его прочности на 40-50% и более. Выщелачивание можно заменить по появлению белых подтеков на поверхности бетона.

Для ослабления коррозии выщелачивания ограничивают содержание трехкальциевого силиката в клинкера до 50%. Главным средством борьбы с выщелачиванием гидроксида кальция является введение активных минеральных добавок и применение плотного бетона. Выдерживание на воздухе бетонных блоков и свай применяемых для сооружения оснований, а также портовых и других гидротехнических сооружений повышает их стойкость.

Коррозия второго вида

Коррозия второго вида. Углекислотная коррозия развивается при действии на цементный камень воды, содержащей свободный двуоксид углерода в виде слабой угольной кислоты. Избыточный (сверх равновесного количества) двуоксида углерода разрушает карбонатную пленку бетона вследствие образования хорошо растворимого бикарбоната кальция.

Общекислотная коррозия происходит при действии растворов любых кислот, имеющих значения водородного показателя рН — подробно узнать о всех работах, выполняемых в составе обследования, можно в разделе: «Обследование конструкций, помещений, зданий, сооружений, инженерных сетей и оборудования.»

В процессе магнезиальной коррозии образуется растворимая соль (хлористый кальций или двуводный сульфат кальция), вымываемая из бетона. Гидроксид магния представляет бессвязную массу, не растворимую в воде, в следствии чего реакция происходит до полного израсходования гидроксид кальция.

Коррозия под действием минеральных удобрений

Коррозия под действием минеральных удобрений. Особенно вредны для бетона аммиачные удобрения – аммиачная селитра и сульфат аммония. Аммиачная селитра, состоящая в основном из нитрата аммония, подвергается гидролизу и поэтому дает в воде кислую реакцию. Нитрат аммония действует на гидроксид кальция.

Образующийся нитрат кальция хорошо растворяется в воде и вымывается из бетона. Хлористый калий КСI повышает растворимость Са(ОН)2 и ускоряет коррозию. Из числа фосфорных удобрений агрессивен суперфосфат, состоящий в основном из монокальциевого фосфата и гипса, но содержащий еще и некоторое количество свободной фосфорной кислоты.

Коррозия под влияние органических веществ

Коррозия под влияние органических веществ. Органические кислоты, как и неорганические, быстро разрушают цементный камень. Большой агрессивностью отличаются уксусная, молочная и винная кислоты. Жирные насыщенные и ненасыщенные кислоты (олеиновая, стеариновая, пальмитиновая и др.) разрушают цементный камень, так как при воздействии гидроксида кальция они омыляются. Поэтому вредны и масла, содержащие кислоты жирного ряда: льняное, хлопковое, а также рыбий жир. Нефть, нефтяные продукты (керосин, бензин, мазут, нефтяные масла) не представляют опасности для бетона, если они не содержат нефтяных кислот или соединений серы. Однако надо учитывать, что нефтепродукты легко проникают через бетон. Продукты разгонки каменноугольного дегтя, содержащие фенол, могут агрессивно влиять на бетон.

Коррозия третьего вида

Коррозия третьего вида. Сульфоалюминатная коррозия возникает при действии на гидроалюминат цементного камня воды, содержащей сульфатные ионы. Образование в порах цементного камня малорастворимого трехсульфатного гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) сопровождается увеличением объема примерно в 2 раза. Развивающееся в порах кристаллизационное давление приводит к растрескиванию защитного слоя бетона. Вслед за этим происходит коррозия стальной арматуры, увеличение растрескивания бетона и разрушение конструкции. С сульфоалюминатной коррозией необъходимо считаться при строительстве морских сооружений. Вместе с тем могут оказаться агрессивными сточные воды промышленных предприятий, а также грунтовые воды. Если в воде содержится сульфат натрия, то вначале с ним реагирует гидроксид кальция.

В последующем идет образование гидросульфоалюмината кальция вследствие взаимодействия получающегося сульфата кальция и гидроалюмината. Для борьбы с сульфоалюминатной коррозией применяется специальный сульфатостойкий портландцемент.

Щелочная коррозия

Щелочная коррозия может происходить в двух формах: под действием концентрированных растворов щелочей на затвердевший цементный камень и под влиянием щелочей, имеющихся в самом цементе. Если бетон насыщается раствором щелочи (едкого натрия или калия), а затем высыхает, то под влиянием углекислого газа в порах бетона образуется сода и поташ, которые, кристаллизуясь, расширяются в объеме, повреждают и разрушают цементный камень. Сильнее разрушается от действия сильных щелочей цемент с высоким содержанием алюминатов кальция.

Читайте также  Диаметр коронки для подрозетника в бетонную стену

Коррозия, вызываемая щелочами цемента, происходит вследствие процессов, протекающих внутри бетона между его компонентами. В составе цементного клинкера всегда содержится разное количество щелочных соединений. В составе заполнителей бетона, в особенности в песке, встречаются реакционно способные модификации кремнезема: опал, халцедон, вулканическое стекло. Они вступают при обычной температуре в разрушительное для бетона реакции со щелочами цемента. В результате образуются набухающие студенистые отложения белого цвета на поверхности зерен реакционно-способного заполнителя, появляется сеть трещин, поверхность бетона местами вспучивается и шелушится. Разрушение бетона может происходить через 10-15 лет после окончания строительства.

Авторы: редакционная статья ТехСтройЭкспертизы

Защита бетонов от факторов техногенной агрессии

В современном мире почти невозможно добиться того, чтобы здания и сооружения не подвергались влиянию факторов техногенной агрессии.

Бетонные и железобетонные сооружения, как правило, эксплуатируются под открытым небом; в промышленных и технических помещениях они также могут подвергаться различным агрессивным воздействиям.

В таких условиях может происходить так называемая коррозия бетона — постепенное разрушение структуры материала, сопровождающееся прогрессирующим снижением технических характеристик.

Для того, чтобы предотвратить возникновение аварийных ситуаций, используются различные методы защиты бетона от коррозии, которые выбираются в зависимости от разных факторов. Рассмотрим основные методы защиты бетона.

Требования к защите от коррозии строительных конструкций при воздействии агрессивных сред с температурой от –70°С до плюс +50°С регулируются СП 28.13330.2017.

Агрессивные влияния на бетон

Внешние воздействия и агрессивные среды классифицируются следующим образом:

  1. по физическому состоянию — на газообразные, жидкостные и твердые;
  2. в соответствии с интенсивностью воздействия — на не агрессивные, слабоагрессивные, среднеагрессивные, сильноагрессивные;
  3. по характеру воздействия, которое они оказывают на бетон — на химические, биологические, механические.

Если на конструкцию одновременно воздействуют несколько различных агрессивных сред, то степень воздействия определяют по наиболее агрессивной.

Как определить степень агрессивности сред

Уровень агрессивности сред определяется в соответствии с нормативными документами либо на основании произведенных исследований.

Также следует учитывать, что при повышении температуры эксплуатации на каждые 10°С свыше 20°С, степень агрессивности увеличивается на один уровень.

Для массивных малоармированных конструкций степень агрессивного воздействия уменьшают на один уровень.

При комбинации влияния агрессивных сред и механического воздействия (например, истирания и влажности), степень агрессивного воздействия повышается на один уровень.

Виды коррозии бетона

Существует несколько видов коррозии бетона, каждый из которых обусловлен влиянием тех или иных агрессивных внешних воздействий.

Химическая коррозия

Данный вид коррозии возникает в результате воздействия химических сред. В зависимости от того, какие вещества воздействуют на бетон, химическая коррозия бывает:

  1. кислотной;
  2. щелочной;
  3. солевой.

О химической коррозии имеет смысл говорить не только в контексте бетона, который используется при строительстве промышленных предприятий. Природные воды и влага атмосферных осадков могут содержать соли, щелочи, кислоты, что происходит в результате попадания в атмосферу и в водоемы выбросов промышленных предприятий (техногенный фактор).

Растворение гидроксида кальция (выщелачивание)

Гидроксид Са или негашеная известь может попадать в бетон в процессе замеса или обработки бетонных смесей. Впоследствии, при воздействии влажности, гидроксид кальция легко растворяется водой и вымывается из бетона, ослабляя его структуру. На поверхности бетона при этом появляются высолы.

Некоторые факторы усиливают процессы вымывания гидроксида кальция:

  1. температура воздуха около +20°С;
  2. постоянное воздействие влаги (при этом вымываются также кремнезем, глинозем и оксиды железа, а бетон приобретает рыхлую структуру);
  3. большая доля заполнителей, содержащих гидроксид кальция увеличивает интенсивность их вымывания.

Вода, при условии постоянного воздействия, для бетона является агрессивной средой.

Кислотная коррозия бетона

Кислотная коррозия обуславливается воздействием кислот. Природные воды могут содержать соляную, серную, азотную и другие минеральные, а также органические кислоты.

Щелочные составляющие бетона вступают в химические реакции нейтрализации с кислотами с образованием легко растворимых солей. Вымывание солей ослабляет и разрыхляет структуру бетона.

Особенно нежелательны реакции с образованием гидросульфоалюминатов, кристаллы которых, в процессе своего роста, приводят к нарастанию внутренних напряжений в бетоне.

Солевая коррозия бетона

Этот вид коррозии может быть спровоцирован неумеренным применением солей в качестве противоморозных добавок. Появляющиеся в итоге гидратированные соединения в условиях высокой влажности могут расширяться, что приводит к появлению трещин в бетоне.

Биокоррозия

Биологическая коррозия бетона вызывается воздействием органических кислот, которые содержатся в продуктах метаболизма разнообразных грибов, плесени, бактерий, мхов, лишайников. Их развитие возможно в результате воздействия влажности на бетон.

Физическая коррозия бетона

Вызывается как механическими воздействиями (истирание, вибрация), так и циклами «замораживание-оттаивание».

Радиационная коррозия бетона

Радиационное облучение бетонных конструкций приводит к удалению кристаллизованной воды из структуры бетона, что приводит к появлению трещин и снижению прочности материала.

Меры защиты бетона

Основные методы защиты бетона от коррозии подразделяют на первичные, вторичные и специальные.

Для слабоагрессивной среды обычно применяют первичную защиту и, в некоторых случаях, вторичную. Для средне- и сильноагрессивной среды — первичную, вторичную и, при необходимости, специальную.

Мероприятия по защите бетона определяются на предпроектной и проектной стадиях, а также в процессе строительства, реконструкции и непосредственной эксплуатации зданий:

  1. На предпроектном этапе, а также во время выполнения изысканий и исследований определяется агрессивность среды, составляются прогнозы по изменению этих условий и оценивается степень воздействия агрессивных факторов.
  2. При разработке проекта выбирают материалы (например, те или иные виды цемента) и добавки, разрабатывают меры по снижению проницаемости бетона, выбирают защитные материалы и меры по снижению степени агрессивности среды. В основном, применяют различные добавки для бетона, например, гидрофобизаторы, а также пропитки и другие способы гидроизоляции, кроме того, могут быть запланированы меры по установке вентиляции или очистке сточных вод. Также определяются специальные меры защиты.
  3. На стадии строительства либо реконструкции применяют материалы и заполнители с повышенной коррозионной стойкостью, меры эффективного перемешивания, укладки и обработки бетона с целью получения материала высокой плотности, обработку биоцидами, пропитками, отделочными материалами.
  4. В процессе эксплуатации применяют меры защиты изделий от увлажнения, наблюдение за состоянием изделия, восстановление антикоррозионной защиты.

Методы первичной защиты

Требования к бетонам, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия агрессивных сред, определяются нормативной документацией.

К мерам первичной защиты бетона относят следующие:

  1. Выбор цементов, которые будут устойчивыми к агрессивным средам. Например, если планируется эксплуатация бетона в сульфатсодержащих водах, используются сульфатостойкие или пуццолановые цементы. Также для приготовления бетонов, которые будут эксплуатироваться в агрессивных средах, применяют глиноземистые цементы, портландцементы, шлакопортландцементы, вяжущие низкой водопотребности и безусадочные. Выбор цемента зивисит от типа и физического состояния агрессивных сред.
  2. Выбор заполнителей. Обычно в качестве мелкого заполнителя применяется кварцевый песок класса I или пористый песок, а в некоторых случаях — песок класса II; в качестве крупных заполнителей — фракционированный щебень, а также гравий и щебень из гравия марки по дробимости не ниже 800 или щебень из осадочных пород марки по дробимости не ниже 600 и водопоглощением не выше 2%.
  3. Применение специальных химических добавок. К ним относят пластификаторы, которые позволяют получить бетоны более высокой плотности (сниженной проницаемости) и снизить при этом затраты на обработку бетона и расход цемента; гидрофобизаторы, обеспечивающие повышение водонепроницаемости и морозостойкости бетона; полипропиленовую и базальтовую фибру, которые снижают усадку и уменьшают истираемость бетона.
  4. Разработка конструктивных решений, которые позволяют снизить коррозию бетона и защитить арматуру.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: