Коррозия бетона: виды, причины возникновения и методы защиты

Виды коррозии бетона, способы предотвращения его разрушения

Срок эксплуатации бетонных конструкций рассчитан на длительный период времени — от 60 до 100 лет. Но на практике, уже спустя 2-3 года, могут появляться следы коррозии и выкрашивания. Почему так происходит и что следует предпринимать, чтобы предотвратить коррозию бетона, подробно разберем в этой статье.

Основные виды коррозионных процессов

Класс и марка бетона зависят от процентного содержания цемента в составе. Именно качество цемента определяет такие свойства смеси как морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Но есть еще одна немаловажная характеристика — подвижность смеси. Для достижения нужных параметров расплыва, жесткости и степени уплотняемости, в смесь добавляют пластификаторы. Это позволяет избежать образования крупных пор, воздушных карманов и обезопасить конструкцию от коррозии в будущем.

Ни в коем случае нельзя заменять специальные средства на бытовую химию. Легкость укладки бетона обеспечить получится, а вот его прочность и долговечность — нет.

С помощью добавок исключается появление крупных пор, тогда как бетон сам по себе — пористый материал. Связано это с тем, что в составе смеси используется вода, которая при высыхании испаряется. Образовавшиеся поры становятся лазейкой для разрушительных воздействий.

Коррозия подразделяется на четыре типа:

  • физико-химическая;
  • биологическая;
  • химическая;
  • радиационная.

Разрушение бетона от радиации — самое редкое явление, несмотря на то, что гранитный щебень, используемый в некоторых смесях, имеет собственный радиационный фон. Но он настолько незначителен, поэтому существенно повлиять на прочность конструкции не может.

Коррозия от радиации происходит следующим образом:

  • длительное воздействие излучения меняет кристаллическое состояние на аморфное;
  • происходит нарушение структуры материала и снижение прочности;
  • возрастает внутреннее напряжение и на бетоне появляются трещины.

Физико-химические факторы

Чем больше циклов замораживания и размораживания происходит, тем больше влаги проникает в поры. При низких температурах вода превращается в кристаллы льда, которые расширяются и постепенно разрушают конструкцию. Как следствие, бетон трескается и выкрашивается.

Биологические причины

Нарушение условий эксплуатации может стать причиной биологической коррозии бетона. При постоянной сырости на поверхности сооружений развиваются микроорганизмы, продукты жизнедеятельности которых разрушительно влияют на структуру бетона.

Химическое воздействие

Атмосферные осадки в сочетании с углекислым газом могут оказывать различное влияние на бетонные конструкции в зависимости от того, что остается на поверхности в результате: хлориды, карбонаты, сульфаты или окись азота. Так может происходить три типа процессов коррозии:

  1. Выщелачивание водами с малой жесткостью влечет вымывание компонентов, растворимых в щелочной среде. Признаки процесса — налет или потеки белого цвета. Иногда такая химическая реакция лишь увеличивает стойкость бетона к внешним воздействиям за счет образования коллоидного слоя.
  2. Кристаллизация в связи с образованием плохо растворимых соединений. При контакте с сульфатами такие соединения кристаллизуются и расширяют бетон.
  3. Растрескивание из-за влаги в атмосфере происходит по причине образования рыхлых малорастворимых веществ, которые с течением времени проникают с поверхности внутрь конструкции. Обменные реакции усиливают коррозию бетона.

Способы предотвращения коррозии

Все защитные меры должны производиться в комплексе:

  • правильное определение проектной марки бетона;
  • закупка у компаний, придерживающихся технологии производства;
  • грамотная укладка и контроль набора прочности до достижения 70% от проектной;
  • предотвращение быстрого высыхания и воздействия в этот период прямого солнечного света;
  • использование методик по гидроизоляции поверхности конструкций.

Следует избегать постоянной сырости в тех случаях, когда для возведения сооружений не использовался мостовой бетон. При необходимости производят обработку антисептическими пропитками или сухими смесями.

Железнение поверхностей

Для повышения прочности и устойчивости к влаге, а также химическим веществам, часто производят железнение бетона. Этот способ применяется на этапе формального застывания смеси, когда в поверхность втираются смеси с алюминатом натрия, жидким стеклом, корундом, гранитным или кварцевым наполнителями. Полимерные армирующие добавки улучшают адгезию и усиливают эффект железнения. Минус способа — он выполняется вручную и является достаточно трудоемким, поэтому подходит для применения на небольших объектах.

Гидроизоляционные составы и материалы

К такому типу защиты от коррозии можно отнести целый перечень методик:

Метод инъекции — инновационный, достаточно затратный и требующий специального оборудования, с помощью которого внутрь конструкции вводится гелеобразная субстанция. Образуется плотная водонепроницаемая мембрана, с высокой эффективностью предотвращающая проникновение жидкостей.

Проникающий метод, напротив, легок в применении, а из специального оборудования потребуется пулевизатор для оптимизации процесса нанесения гидроизоляции. Этот способ можно использовать при влажных поверхностях, так как в качестве катализатора выступает вода. Новая порция влаги запускает химический процесс кристаллизации, что лишь улучшает прочностные характеристики бетона. Из дополнительных преимуществ стоит отметить паропроницаемость кристаллического слоя, образующегося после нанесения гидроизоляционных составов, что исключает парниковый эффект.

И последний метод подразумевает создание разделительного слоя между поверхностью бетона и отделочными материалами. Плоскости конструкций обмазывают полимерными, битумно-латексными и полиакриловыми составами. Это гарантирует повышенный уровень влагоизоляции, пожаробезопасности и морозостойкости. К преимуществам следует отнести дешевизну метода, к недостаткам — невозможность использования, если проектом не предусмотрена декоративная отделка.

При правильном проектировании, возведении и эксплуатации сооружений из бетона, их долговечность превышает сроки службы построек из любых других материалов. Если остаются сомнения, что самостоятельно удастся выполнить все этапы строительства правильно, то непременно следует обратиться к профессионалам.

Защита бетона от коррозии

Коррозийным разъеданием подвергаются многие строительные материалы, в том числе и бетон. Она представляет собой разрушение металлов под воздействием физико-химических или химических факторов окружающей среды. Чтобы предотвратить разрушение в сооружениях из бетона и железобетона существуют различные методы защиты. Это могут быть покрытия поверхности с помощью специального стойкого материала или разнообразными лаками, пропитками.

Определение коррозии

Коррозия представляет собой разъедание строительных материалов под влиянием физических, химических и биологических факторов при контакте с окружающей средой. Бетон имеет в своем составе наименее прочный компонент – это цементный камень. Именно с этой части материала начинается коррозийный процесс. Разрушение случается в результате воздействия различных видов вод, а именно:

  • сточных;
  • вод в траншеях или трубах;
  • морских;
  • речных;
  • грунтовых.

Наиболее опасны для бетонов грунтовые воды вблизи промышленных предприятий из-за наличия в них химических выбросов. Также при воздействии с бетоном и железобетоном наносят им весомый вред сточные воды. Коррозия бетона воздействует на гидротехнические сооружения, загрязняет воздух, однако, такая концентрация газа в окружающей среде не вредит здоровью человека, но способствует разрушению бетонных конструкций.

Разрушения строительных материалов разнообразны и могут находиться разрушающие микроорганизмы как в прямом контакте, так и внутри структур. Ускоряется разъедание в бетоне при повышенной влажности окружающей среды.

Виды и описание

Существуют разновидности бетонной коррозии:

  • Радиационная, которая зависит от дозы ионизирующего облучения и количества цементного камня. Вследствие чего искажается кристаллическая решетка минералов, расширяется заполнитель, который приводит к микротрещинам, макротрещинам в материале, а в дальнейшем к полному разрушению.
  • Химическая, происходящая вследствие атмосферных осадков и под воздействием углекислого газа, входящий в состав воздуха. Таким образом, в строительстве бывает газовая коррозия, которая особенно актуальна при большом количестве влаги.
  • Биологическая. Разъедания, связанные с биологической коррозией, появляются в результате воздействия химических веществ, получившиеся при эксплуатации бетонных конструкций.
  • Физико-химическая коррозия появляется в результате замерзания воды. В жидком состоянии вода попадает в поры материала, а в результате минусовых температур она замерзает. Образовавшийся лед расширяется и распирает постройки, в итоге образуются трещины.

Вернуться к оглавлению

Химические разъедания

Образуются под взаимодействием бетонного камня с веществами окружающей среды. Процессы химической коррозии относятся к трем категориям:

  • В результате кристаллизации материалов происходит растрескивание. Трещины являются последствием расширения объема материала из-за низких температур.
  • Выщелачивание мягкими водами с последующим образованием белого налета.
  • Цементная бацилла, которая является последствием влаги, разрушает бетонные конструкции. На них образуются трещины и растрескивания.

Вернуться к оглавлению

Физико-химическая

В этом случае цементный камень расходится в воде. В результате чего гидроксид кальция вымывается или растворяется. Растворение железобетона из-за воздействия воды случается с различной быстротой. Так, например, плотные массивные конструкции подвластны коррозии лишь по истечении многих десятилетий. В сооружениях с тонкими оболочками, вымывание кальция случается уже через 2-3 года. В момент прохождения вод через бетон, процесс разложения ускоряется во много раз, и уменьшаются прочностные характеристики материала.

Биологические разрушения

Коррозия с образованием больших объемов биологических соединений в камне, является итогом влияния проникающих в бетон различных веществ. Это способствует появлению внутреннего напряжения и трещин в бетонной конструкции. Биологическая коррозия определяется наличием на цементном камне бактерий, мхов, грибков или лишайников.

Биологические разрушения развиваются из-за прямого контакта микроорганизмов с материалом. А также биоорганизмы, которые могут нанести вред материалу, находясь на расстоянии. Развиваются биологические коррозии в условиях техногенной среды с большим содержанием влаги в атмосфере.

Радиационная

Коррозия бетона бывает радиационной, которая возникает в результате радиационного излучения. Она способствует удалению из бетонной конструкции кристаллизованной жидкости и тем самым приводит к нарушению прочности структуры. Продолжительное воздействие радиационного облучения приводит к жидкому состоянию кристаллических веществ. Появляется напряжение в бетонном растворе, и возникают трещины.

Факторы влияния

Коррозия бетона возникает под воздействием следующих обстоятельств, от которых зависит скорость разрушения зданий и сооружений:

  • умение поверхности бетонного раствора противодействовать веществам;
  • пористость материала;
  • вещества, находящиеся в атмосферных осадках;
  • капиллярность.

Главная составляющая бетона – это его пористость, которая определяет количество пор и наличие плотности в структуре материала. От пористости бетона зависит возможность влагопоглощения конструкции при таянии снежных масс или других атмосферных осадков. Материал со значительным количеством пор подвластен большей возможности разрушения в результате физико-химической коррозии. Поэтому защита бетона от коррозии должна начинаться на начальном этапе постройки зданий и сооружений, ведь все виды коррозии бетона приводят к разрушению построек.

Антикоррозийная защита

Виды коррозийных разрушений бетона различны и многообразны. Многих строителей интересует вопрос защиты бетонных конструкций от влияния негативных внешних факторов окружающей среды.

Зачастую подвергаются разрушению верхние слои бетона, тогда защита заключается в применении бетона с небольшим количеством капилляров в его структуре. Используя препарат от возникновения трещин еще на начальном этапе строительства, это поможет уберечь сооружения от выщелачивания и вымывания.

Защита от разрушений в виде ржавчины разделяется:

  • способы, изменяющие состав бетона, при этом, делая его более прочным и устойчивым к негативным воздействиям окружающей среды;
  • мероприятия, связанные с покрытием поверхности материала гидравлическими препаратами;
  • комбинированные мероприятия, которые включают в себя покрытие бетона антикоррозийным препаратом с дальнейшим его проникновением вглубь материала.

Применение в состав бетона белитового цемента позволит снизить количество выделяемого гидроксида кальция, что способствует испарению жидкости. Такой компонент позволит уплотнить материал и тем самым прекратит проникновение жидкости через бетонный раствор.

Еще один вид разрушения бетонного сооружения от ржавчины — сульфатная коррозия бетона. Она появляется в результате взаимосвязи сульфатов с камнем в цементе раствора. Разрушение наблюдается в виде искривлений конструкции и распирания конструктивных элементов.

Металлические части конструкции покрывают специальными защитными материалами.

Коррозию бетона, возникшую из-за воздействия вод, предотвращают разными путями. Используют разнообразные добавки, препараты на начальном этапе приготовления бетонного раствора: водоотводы или гидроизоляцию.

Защита бетона от разъеданий подразделяется на: первичную и вторичную. Также подвластны воздействию разъедания ржавчиной сооружения из железобетона. Для их спасения применяют ингибиторы металлической коррозии в момент приготовления бетонного раствора. Таким образом, на составляющих из железобетона образуется пленка, которая останавливает контакт металла с бетоном.

Первичная

Данная защита обусловлена введением дополнительных препаратов в состав бетонной смеси в процессе его приготовления. Такой способ позволит изменить состав смеси и убережет в дальнейшем здания и сооружения от разрушений.

Применяют разнообразные стабилизирующие, гидроизоляционные, пластифицирующие, биоцидные и другие препараты. При выборе вспомогательных препаратов для изготовления раствора отталкиваются от условий эксплуатации бетонного камня. Например, при изготовлении цементного раствора в водах с большим содержанием сульфата снижают количество свинца.

Что используется?

Улучшают бетонный раствор и его прочностные характеристики химические препараты. Они позволяют сократить в порах агрессивные вещества, которые замедляются при движении. А, значит, коррозия арматуры в бетоне подвергается меньшим разъеданиям. Используя химические препараты в качестве добавок в цементный раствор, увеличивают замкнутость пор. Благодаря этому образуется высокая морозостойкость бетона и железобетона. Используют химические добавки: противоморозные, воздухопоглощающие, уплотняющие, замедлители схватывания.

Применение добавок в бетонную смесь, которые повышают морозостойкость.

Применяют добавки, которые способны улучшить сразу пару показателей или, наоборот, один улучшают, другой снижают. Для защиты бетонных сооружений от разъедания его составляющих ржавчиной используют такие добавки:

  • сульфатно-дрожжевую бражку;
  • мылонафт;
  • кремнийорганическую жидкость.

Вернуться к оглавлению

Вторичная

Вторичная защита от разрушений ржавчиной бетонных сооружений и зданий из железобетона заключается в защитном покрытии верхнего слоя цементного камня. Защита состоит из лакокрасочных покрытий и уплотняющей пропитки. Также к ней относят выдержу бетона определенное время на воздухе.

Что используется?

Вторичная защита включает в себя следующие добавки, при которых разъедание ржавчиной бетонных построек сводится к минимуму:

  • пропитки с уплотнением;
  • покрытия красками и акрилами, с помощью которых образуется защитная пленка;
  • защита мастиками, которая актуальна при большом воздействии на бетонный раствор влаги;
  • защита оклеиванием полиизобутиленовыми пластинами;
  • биоцидные добавки, которые оберегают сооружения от грибков, плесени и микроорганизмов. Большего эффекта можно добиться, используя первичную и вторичную защиту в комплексе.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Коррозийные воздействия опасны для бетонных зданий и сооружений из железобетона. Важно следить за постройками и всячески предотвращать появление разъедающей ржавчины. Иначе постройка, на которую ушло много сил и финансов, может полностью пасть. На рынке строительных материалов присутствует множество различных добавок, которые способны спасти постройку от разрушений.

Главное, принять меры как во время работы и в момент приготовления раствора, так и поддерживать сооружения в дальнейшем, чтобы коррозия бетона не разрушила все труды.

Читайте также:  Преобразователь ржавчины: принцип действия и область применения

Коррозия бетона

Изначально термин «коррозия» применялся только в отношении металлов. Позже его стали употреблять касательно других материалов и изделий из них. Главный синоним коррозии – разрушение. А этому процессу подвержены практически все строительные конструкции под влиянием различных внешних факторов.

В частности коррозия бетона – это распад его структуры, потеря плотности, прочности и, как следствие, утрата эксплуатационных качеств. Разрушение бетонных элементов начинается с рассыпания или расслоения цементного камня, поскольку заполнители более стойки к агрессивным воздействиям.

Виды коррозии бетона

Вредное, разрушительное влияние на бетон могут оказывать атмосферные осадки, содержащие кислоты и даже воздух поблизости от многих промышленных предприятий (газовая коррозия). А также вода из рек, морей, грунта, дренажных систем и стоков. Когда конструкция выполнена из армированного бетона, то к внешним факторам добавляется еще и опасность возникновения коррозионных процессов в арматуре.

В зависимости от характера содержащихся во внешней среде примесей коррозия бетона и железобетона делится на три типа:

  • 1 вид коррозии – разложение цементного камня в результате выщелачивания гидроксида кальция. Этот элемент может присутствовать в бетонной смеси с момента ее формовки, либо образоваться в процессе воздействия на готовую конструкцию воды с вредными примесями. Са(ОН)2 – это компонент, который легче всего растворяется и быстрее всего вымывается из тела бетона, тем самым разрушая его.
  • 2 вид – подразумевает распад цементного камня от взаимодействия с кислотами. Этот тип называют химической коррозией В этом случае в конструкции происходит вымывание легкорастворимых известковых продуктов, либо проистекает процесс, обратный этому.Под воздействием агрессивных вод в теле бетона образуются осадки, не обладающие вяжущими свойствами. В результате изделие теряет прочность и превращается в слабую рыхлую массу. В эту категорию можно включить щелочную коррозию, которую вызывает избыток противоморозных добавок при формировании бетонной смеси.
  • 3 вид коррозии – это процесс, при котором под воздействием кислоты образуется соединение кальция, не растворимое в воде. СаСО2 или CaSO4 постепенно заполняет свободные поры в массе бетона, увеличивая его объем, что в результате приводит к разрушению конструкции. Из всех видов 3 категории на практике чаще всего встречается сульфатная коррозия.

Понятно, что такое разделение является условным, так как не всегда можно с большой точностью определить, что именно повлияло на разъедание конкретного сооружения.

Коррозионные процессы происходят обычно под влиянием совокупности различных факторов и одновременно может совершаться несколько категорий разрушений.

В том числе значительное влияние на целостность конструкции оказывает отсутствие или наличие коррозии арматуры в железобетоне.

Что приводит к ржавлению арматурного каркаса

Существует несколько причин появления ржавчины на металле внутри бетонной массы. И далеко не всегда это внешние воздействия.

  • Внутреннюю коррозию может вызвать наличие большого количества агрессивных компонентов в воде, которой затворяют бетонную смесь. Кроме того, для создания армированного бетона нельзя использовать состав, содержащий более 2% (от массы цемента) хлористого кальция. Поскольку этот элемент значительно ускоряет коррозию арматуры в бетоне при эксплуатации в любой среде.
  • Немаловажное значение имеет плотность укладки бетонной смеси. Дело в том, наличие большого количества пор, пустот, раковин дает возможность влаге и воздуху проникать внутрь изделия, к арматурному каркасу. В результате на различных участка металлического контура возникают разные электрические потенциалы, что приводит к электрохимической коррозии.
  • Понятие физическая коррозия связано с разрушением бетона в результате его попеременного замораживания и оттаивания. Избежать этой неприятности можно, создав благоприятные условия во время набора бетоном прочности до заданной величины.

Чтобы правильно оценить ситуацию и принять меры для ее исправления, необходимо понять уровень угрозы. Для определения степени коррозии арматуры и бетона применяются физико-химические способы:

  • Изучение состава компонентов, вновь образованных в бетонной массе под воздействием агрессивных веществ. Исследования выполняются в лаборатории при помощи дифференциально-термической и рентгено-структурной диагностики на специально отобранных образцах.
  • Проведение визуального осмотра измененной структуры бетона в конструкции, используя увеличительную лупу. Этот способ позволяет выявить многие поверхностные дефекты.
  • Мощные микроскопы помогают обнаружить характер расположения и соединения элементов цементного камня с зернами заполнителей. А также состояние контакта бетона с арматурой, габариты и направление распространения трещин.

Для определения прочностных характеристик эксплуатируемых конструкций из бетона и железобетона применяются неразрушающие методы контроля в соответствии с рекомендациями и требованиями ГОСТ 18105-86.

Как защитить бетон от коррозии

Методы защиты бетонных и железобетонных конструкций от разрушений из-за ржавчины можно разделить на такие варианты:

  • Подкорректировать состав бетонной смеси таким образом, чтобы увеличить его прочностные характеристики, а также устойчивость к вредному влиянию условий эксплуатации. Достичь этого можно использованием специальных добавок или вяжущего с особыми свойствами. Например, белитового цемента, понижающего степень образования гидроксида кальция.
  • Употреблять средства по защите арматуры в бетоне от коррозии в процессе формирования стального каркаса.
  • Обработать внешние поверхности конструкций гидравлическими смесями.
  • Использовать меры по покрытию бетона антикоррозионными препаратами, обладающими свойством глубокого проникновения в тело изделия.

Существует много причин для образования коррозии железобетона, и меры защиты также бывают разными. Их делят на первичные и вторичные. К первым относятся мероприятия, по приданию бетонной смеси улучшенных характеристик. Применяются добавки, оказывающие стабилизирующее, гидроизоляционное действие, а также пластификаторы, биоциды и многое другое. К таким относятся:

  • сульфатно-дрожжевая бражка;
  • кремнийорганический препарат;
  • мылонафт.

В эту же категорию можно включить способы и средства, защищающие металл внутри массы железобетонных изделий. Обычно это антикоррозийные препараты.

Вторичную защиту бетона от коррозии обеспечивает внешнее покрытие бетонных конструкций лакокрасочными, мастичными материалами, либо пропитками с уплотняющими свойствами.

Хороший результат дает гидроизоляционное оклеечное покрытие. Однако наилучшего эффекта можно добиться, используя первичную и вторичную защиту в совокупности.

Коррозия в любом своем проявлении опасна для построек из бетона и железобетона. Поэтому очень важно соблюдать нормы и правила возведения зданий, сооружений. Применять необходимые защитные меры, препятствующие ржавлению конструкций.

Коррозия бетона (железобетона, цемента): виды (сульфатная, биологическая), защита

Коррозия бетона – процесс разрушения элементов и конструкций из данного материала под воздействием на структуру монолита разнообразных внешних негативных факторов: агрессивных сред, физико-химических процессов, внутренних изменений. Изначально термин «коррозия» использовали исключительно касательно металлов, но потом само понятие стали применять и для других материалов, изделий.

Основное значение любой коррозии – это разрушение. И данному негативному процессу подвержены почти все строительные конструкции, на которые оказывается то или иное влияние. Наиболее разрушительны внешние факторы, но часто причиной коррозии становится и прохождение различных внутренних процессов.

Коррозия бетонных конструкций предполагает распад структуры монолита с потерей прочности и плотности, что приводит к утрате эксплуатационных свойств. Бетонные элементы разрушаются посредством расслоения, рассыпания цементного камня, так как обычно наполнители демонстрируют более высокую стойкость к агрессивным влияниям.

Экономические потери, связанные со снижением прочности и долговечности, ухудшением эксплуатационных характеристик сооружений, часто очень высоки, поэтому защита бетона от коррозии – актуальный вопрос во всех сферах, где используется данный материал. Благодаря превентивным мерам, своевременному выявлению факторов коррозии и изучению особенностей протеканий процессов удается значительно сократить финансовые потери и значительно повысить надежность, продлить срок службы разных конструкций, зданий, объектов.

Виды коррозии

Коррозия бетона и железобетона – это разъедание строительных материалов под разрушающим воздействием химических, физических, биологических факторов при возникновении контактов с окружающей средой. Ввиду того, что в своем составе бетон имеет различные компоненты и цементный камень является наиболее уязвимым, он первым страдает от коррозийного процесса.

Виды вод, которые разрушают бетон: воды в трубах и траншеях, сточные, речные, грунтовые, морские. Самыми опасными считаются грунтовые воды, которые залегают возле промышленных предприятий, так как в них могут содержаться химические выбросы. Сточные воды также негативно влияют на материал из-за содержания химикатов. Воздействие газов можно включить в число опасных факторов.

Разрушения могут быть самыми разными и предполагать как воздействие на монолит извне, так и провоцировать изменение его структуры изнутри. При повышении влажности разъедание бетона ускоряется. Коррозировать может и арматура, расположенная внутри бетона, провоцируя разрушение железобетонных конструкций.

Основные категории коррозии бетона:

  1. Вымывание из цементного камня его компонентов.
  2. Негативное воздействие агрессивных веществ на монолит.
  3. Сочетание всех воздействий, которые меняют сам цементный камень.

Виды коррозии бетона:

  • Химическая – происходит под воздействием атмосферных осадков, содержащегося в воздухе углекислого газа. Так появляется газовая коррозия, актуальная при повышенной влажности.
  • Радиационная – зависит от величины ионизирующего излучения, объема цементного камня. Искажение кристаллической решетки минералов провоцирует расширение наполнителя, из-за чего появляются микротрещины, макротрещины, потом материал разрушается.
  • Физико-химическая – ее причиной является замерзание воды, которая попадает в поры бетона жидкой, при минусе замерзает и расширяется, распирает конструкцию и провоцирует появление трещин.
  • Биологическая – разъедается монолит под воздействием разнообразных биологических факторов (грибок, плесень, другие микроорганизмы).

Растворение составных частей цементного камня

Это разрушение происходит вследствие растворения (вымывания) компонентов цементного камня. На бетон воздействует вода и начинает растворяться гидроксид кальция, в процессе гидролиза появляется C3S и C2S, его объем растет и через 3 месяца занимает 10-15%, растворимость составляет 1.3 г/л.

Содержание гидроксида кальция из-за вымывания уменьшается до 1.1 г/л, распадаются гидросиликаты, разлагаются гидроалюминаты и гидроферриты кальция. Эти процессы провоцируют увеличение пористости материала, что означает и потерю прочности. Под воздействием воды (и особенно под давлением) процесс такой коррозии существенно ускоряется.

Но наиболее популярным методом борьбы с выщелачиванием гидроксида кальция традиционно считается применение плотных бетонов, в состав которых добавляют специальные компоненты, способствующие связыванию Са (ОН) в гидросиликат кальция, являющийся слаборастворимым соединением.

При взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами

Этот тип коррозии можно наблюдать при влиянии на цементный монолит разных агрессивных веществ, в процессе соприкосновения с которыми появляется два типа соединений: аморфные массы и соли. Соли эти легко растворяются и вымываются водой. Аморфные массы практически не демонстрируют связующих свойств и бетон распадается под действием кислотной коррозии.

Кислотную коррозию можно наблюдать при воздействии любой кислоты, за исключением кремне-фтористо-водородной и поликремниевой. Опасные кислоты, взаимодействуя с гидроксидом кальция, способствуют созданию легкорастворимых солей СаС12 в том числе, что постоянно увеличивают размер CaSO4-2H2O. Это выглядит так: Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4.2H2O.

Под воздействием кислот разрушаются гидросиликаты, гидроалюминаты, гидроферриты, появляются легкорастворимые соли и иные аморфные массы. Защититься от слабых кислотных сред (на уровне pH = 4-6) можно с применением специального кислотостойкого материала (монолит окрашивают, покрывают пленкой и т.д.).

При взаимодействии бетонного монолита с агрессивными средами появляются соединения большего размера в сравнении с теми, что были сформированы в бетоне изначально. Так появляется внутреннее напряжение внутри камня, который начинает трескаться под негативным воздействием. Это происходит сульфатная коррозия бетона.

Сульфатная коррозия имеет место из-за того, что в жидкой фазе цемента есть ионы кальция и гидроокисла, которые могут активно реагировать с агрессивной средой. Другие ионы обычно подавляются большим объемом извести. Катионы среды опасны, когда создают с ионами гидроокисла плохо растворимые соединения. Эти соединения провоцируют резкое понижение щелочности в бетонном монолите, растворение твердой извести, гидролиз силикатов и алюминатов (до этого проявляющих стойкость).

Сульфатные анионы создают с ионами кальция двуводный гипс, а в сочетании с высокоосновными алюминатами – гидросульфо-алюминат. Гипс и гидросульфо-алюминат имеют свойство кристаллизироваться и увеличиваться в объеме.

Когда такой процесс происходит в уже застывшем монолите, в структуре появляются большие внутренние напряжения. Бетон начинает покрываться трещинами или отслаиваться. Гидросульфоалюминат имеет свойство кристаллизоваться в виде игл, в связи с чем его называют «цементной бациллой».

Но так случается не всегда. Если гидросульфатоалюминат образуется в жидком бетоне или в растворе есть ионы хлора (они усиливают растворимость сульфоалюмината и алюминатов), напряжения могут не появляться. Так, сравнительно не опасна для бетона морская вода из-за содержания в ней большого объема сульфатов и большего объема хлорида.

Коррозия арматуры в бетоне

Железобетонные конструкции представляют собой залитый раствором каркас, выполненный из стальных прутьев или сетки. Арматура внутри бетона может ржаветь под воздействием хлора, сероводорода, сернистых газов, которые содержатся в воздухе.

В процессе реакции появляются продукты коррозии железа, которые провоцируют увеличение объема арматуры с появлением внутреннего напряжения, которое рано или поздно разрывает бетон (появляются трещины, отслоения).

К арматуре влага и воздух проходят через поры в цементном камне. Происходит это неравномерно из-за наличия на разных зонах поверхности разных потенциалов – так появляется электрохимическая коррозия, скорость прохождения которой зависит от пористости монолита, наличия трещин, влагопроницаемости. Если в воде есть растворенные вещества, коррозия арматуры проходит с увеличением концентрации электролита.

При долгом выдерживании бетона на свежем воздухе на всей поверхности монолита появляется тонкая (толщиной в 5-10 мкм) пленка, которая не растворяется в воде, не взаимодействует с сульфатами, защищает камень. Процесс формирования защитной пленки под влиянием углекислоты – это карбонизация, она защищает бетон от коррозии, но провоцирует коррозию в арматуре.

Защита арматуры в бетоне

Существует 3 вида защиты арматуры в бетонном монолите от коррозии: создание оптимальной среды вокруг металла за счет введения в бетон специального ингибитора, улучшение характеристик металла, дополнительная защита арматуры от коррозии (использование пленок, составов и т.д.). Также актуально приготовление качественного раствора с введением пластификаторов, которые уменьшают пористость монолита.

Среда, которая окружает металл – это бетон и для защиты металла от коррозии нужно работать с монолитом. В первую очередь, исключают или минимизируют в составе вещества, вызывающие коррозию – это хлориды, роданиды. Если бетон испытывает постоянное воздействие влаги/воды, его покрывают специальными пропитками – петролатумными, битумными и другими, которые понижают уровень проницаемости камня.

Читайте также:  Виды коррозии металлов и способы предотвращения ее появления

Иногда используется метод омического ограничения – когда влажность бетонного монолита не превышает равновесное значение при показателе относительной влажности воздуха в 60%. В таком случае коррозия арматуры тормозится из-за появления высокого омического сопротивления, которое демонстрируют пленки влаги возле поверхности арматуры. Но метод сложен и не дает эффекта в регионах с частыми осадками и повышенной влажностью.

Качественный бетон изначально должен пассивирующе влиять на арматуру. В среднем бетон полностью сохнет в течение 2-3 лет (чуть быстрее в сухом климате). За это время сильнее разрушается арматура, так как пребывает во влажной среде.

Для защиты осуществляют пассивирование поверхности арматуры и образование защитных оксидных пленок под влиянием щелочной водной среды бетона. Для этого в раствор вводят пассиваторы – примером может выступить нитрит натрия (вводят в объеме 2-3% от массы цемента).

Самым эффективным на сегодняшний день считается использование мигрирующих ингибиторов коррозии, которые можно добавлять в жидкий или твердый бетон. Ингибиторы проходят через трещины в бетоне и поры до металлической поверхности, впитываются в металл, создавая защитный мономолекулярный слой. Так тормозятся процессы коррозии, перекрывается к металлу доступ влаги и воздуха.

Ингибиторы замедляют процесс появления ржавчины в среднем в 5-13 раз. Если использовать средство до начала процесса корродирования, время до запуска окисления металла увеличивается в 2-3 раза.

Чтобы использовать ингибиторы, поверхность нужно очистить от грязи и масла, грибка и асфальта, грунтовок и других составов. Потом ингибитор наносят малярным валиком либо с применением пульверизатора. Обычно выполняют в 2 этапа с промежутком по времени (около 8 часов).

Защита бетона

Чтобы получить оптимальный результат, желательно одновременно использовать разные виды защиты бетона. На этапе создания проекта определяются опасные для бетона факторы, рассматриваются мероприятия по профилактике и защите монолита.

Профилактическая защита бетона предполагает герметизацию конструкции, исключение агрессивных сред, улучшение вентиляции в закрытых помещениях. Важно уделить внимание и правильному конструированию – все поверхности должны быть выполнены так, чтобы иметь возможность предотвратить места скопления воды, другой органики. От цементного камня должен осуществляться нормальный водоотвод (реализуют методом создания водоотводов и поверхностей с углом).

Есть два типа защиты бетона: первичная и вторичная. Первичная защита от коррозии предполагает применение разного типа минеральных добавок в бетон, повышающих его плотность. Метод эффективен, но при слишком большой концентрации добавок можно ухудшить характеристики бетона. Используются добавки для повышения разных свойств монолита – стабилизирующие, влагоудерживающие, пластифицирующие.

Благодаря химическим добавкам увеличивается плотность бетона, что не дает проникать вовнутрь структуры агрессивным средам и даже защищает арматуру. Химические добавки закрывают поры камня, повышая морозостойкость.

Наиболее популярные добавки в бетон:

  • противоморозные;
  • воздухозахватывающие;
  • пластификаторы;
  • повышающие водонепроницаемость;
  • антикоррозийные вещества для арматуры;
  • замедлители схватывания.

Часто применяют добавки комплексного воздействия, которые одновременно меняют несколько свойств. В некоторых случаях при улучшении одних характеристик вещества ухудшают другие (менее важные).

Вторичная защита бетона от коррозии предполагает использование разных покрытий, которые не позволяют воздействовать на поверхность монолита опасным средам и веществам. Чаще всего применяют лакокрасочные смеси, обеспечивают дополнительную гидроизоляцию, долго выдерживают бетон на воздухе (до карбонизации).

Специальные краски, акриловые покрытия, лаки не позволяют попадать на бетон твердым и газообразным компонентам, способным вызвать коррозию. Такие покрытия защищают камень от влаги и противодействуют такому неприятному фактору, как биологическая коррозия бетона (воздействие микроорганизмов). Применяются разные мастики, создающие защитный барьер. Наиболее эффективными считаются смеси на базе смол.

Актуальны уплотняющие пропитки, которые могут использоваться в качестве основы перед нанесением лакокрасочных покрытий. Такие составы не позволяют воздействовать на бетон газам, влаге. Биоцидные добавки защищают от бактерий, грибков, плесени. Внутри пор материала составы не позволяют развиваться бактериям.

Коррозия бетона и арматуры в конструкциях – актуальная проблема, которая значительно ухудшает эксплуатационные характеристики и сокращает срок службы. Для наиболее эффективной защиты бетонного монолита и стальных каркасов внутри лучше всего использовать несколько методов.

Коррозия бетона и железобетона: виды, способы защиты (фото)

При изготовлении по всем правилам коррозия бетона изделиям из него не страшна, и служить они будут очень долго. Бетон должен иметь сопротивляемость к коррозионному воздействию на цементный камень.

Коррозия бетона — это процесс разрушения целостности материала, возникающих из-за воздействия внешних агрессоров.

В настоящее время именно бетон остается одним из самых востребованных материалов в строительной сфере. Свойствами этот материал обладает по большей части положительными и стоек к атмосферным воздействиям.

Виды коррозии бетона

Физические и химические воздействия окружающего пространства на бетон таковы, что происходит его разрушение, называемое коррозией. В связи цемента с водой происходит много процессов, возникает агрессивная среда, и для защиты бетона от коррозии требуется изучение тонкостей этого явления. Видов коррозии выделяется специалистами 3, но чаще всего разрушение происходит под действием нескольких видов сразу:

Виды разрушения бетона.

  1. Биологическая коррозия бетона, подразумевающая образование имеющих большой объем соединений в бетонном камне. Это происходит под влиянием различных веществ, в бетон проникающих. Соединения, приобретающие внутри больший объем, вызывают внутренние напряжения и как следствие трещины в бетоне. Сульфатная коррозия имеет наибольшее значение в исследовании вопросов разрушения бетона.
  2. Физико-химические формы коррозии бетона, при которых составляющие бетонного камня растворяются в воде. При этом происходит нередко растворение и вымывание гидроксида кальция, ранее имевшегося или образовавшегося. Размытие железобетона водой происходит с разными скоростями. Гидросооружения имеют плотный массив, в котором коррозия идет медленно, результат ее виден лишь спустя десятилетия. А в градирнях, которые имеют тонкие оболочки, гидроксид кальция вымывается значительно быстрее, отчего ремонт требуется уже спустя несколько лет. Если вода фильтруется через бетон, разложение ускоряется многократно, бетон делается высокопористым, прочность его уменьшается более чем наполовину. Этот процесс называют также выщелачиванием извести или белой смертью, из-за внешних признаков такого разрушения. Когда материал начинает подвергаться разъеданию агрессивной средой, его покрывает белый налет.
  3. Химическая коррозия, происходящая как результат взаимодействия бетонного камня и веществ из окружающей среды нередко образуются легкорастворимые соли, которые потом вымываются. Вместе с вымываемыми водой веществами в бетонных массах нередко осаждаются не имеющие вяжущей способности аморфные массы. Бетон под действием этих сил с течением времени превращается в рыхлую пористую массу, которая разрушается очень легко.

Коррозию можно назвать отдельной отраслью науки, которая изучает все процессы, называемые коррозионными, средства их предотвращения и устойчивость бетонных сооружений к различным природным процессам. Такое словосочетание, как коррозия бетона, звучит непривычно, но подвергается коррозии не только бетон, но и кирпич, асбоцемент и газобетон, пенобетон вместе с силикатными блоками.

Вернуться к оглавлению

Что представляет собой коррозия бетона?

Схема коррозии бетона.

Начинается этот процесс с того, что бетон затвердевает, превращаясь при этом в цементный камень, стойкость которого значительно ниже, чем наполнителей камня. Состав цементного камня включает в себя образовавшиеся в процессе затвердевания соединения. В нем много капиллярных ходов как открытых, так и закрытых, они бывают заполнены либо водой, либо воздухом. Очень неоднородна структура затвердевшего бетона.

В отношении затвердевшего бетона и железобетона агрессивна вода — речная, морская, сточные и дренажные воды вместе с имеющимися в составе воздуха кислыми газами. В черте городов и особенно в районах промышленных предприятий грунтовые воды содержат очень много различных примесей, которые способствуют коррозии затвердевшего железобетона. Если в окрестностях присутствуют химические заводы, то грунтовые стоки будут загрязняться кислотами как органическими, так и минеральными, нитратами и хлоридами, солями аммония, меди, цинка, железа и никеля, сульфатами, щелочами. В окрестностях металлообрабатывающих заводов грунт будет насыщаться продуктами травильных процессов и сульфатами железа.

Зависимость скорости разрушения бетона от времени воздействия неблагоприятных факторов.

Больше, чем грунтовые воды, насыщаются вызывающими разрушение цементного камня веществами стоки фабрик и заводов. Если неочищенная вода спускается в реки, то и вода в реках становится агрессивной по отношению к бетонным сооружениям. Коррозия бетона очень часто поражает гидротехнические сооружения. Воздух вблизи и на самих предприятиях тоже часто содержит загрязнения, такие как окислы азота, сернистый газ, хлористый водород. Здоровью людей концентрация этих газов в пределах допущенных норм вреда не приносит, но тем не менее ее достаточно, чтобы бетонные сооружения начали разрушаться.

Коррозия бетона очень разнообразна, так как существует более сотни веществ и их соединений, которые при соприкосновении с бетонным камнем вызывают его разрушения. Существуют микроорганизмы, называемые биодеструкторами, которые разрушают все виды сооружений. Разрушающие материалы микроорганизмы могут находиться с ними в непосредственном контакте или поселяться внутри пористых структур. Худшее время для бетонных сооружений — процессы метаболизма микроорганизмов, так как все качества материала и срок его службы значительно при этом сокращаются. Наносить вред бетону даже на расстоянии способны биоорганизмы, являющиеся продуцентами агрессивных по отношению к бетону веществ.

В любой жидкой и газообразной среде для коррозии бетона и железобетона не требуется дополнительных факторов. Если в газообразной среде высокая влажность, этот фактор ускоряет коррозионные процессы.

Вернуться к оглавлению

Коррозионные процессы в железобетоне

Железобетон наиболее сильно подвержен коррозии, так как содержит в себе металлический каркас.

Хотя процессы, протекающие в этих материалах, очень схожи, разрушение железобетона является значительно более сложным процессом. Заключается сложность в содержании металлического каркаса, для которого электрохимическая коррозия является врагом. Считается, что железобетон очень прочен и долговечен. Это связано с образованием обладающего защитными свойствами пассивного слоя при взаимодействии поверхности арматуры и щелочной природы бетона. Но при этом если бетон долгое время подвергается воздействию атмосферных осадков, содержащих соли и углекислый газ, происходит карбонизация, и среда в результате становится кислой. В результате понижается прочность, и здание начинает разрушаться быстрее.

Чтобы коррозия этого вида была приостановлена, требуется введение в бетон специальных ингибиторов, действующих именно на коррозию металла. Такие вещества могут создать пленку на поверхности арматуры внутри бетона, что повышает общую прочность. Эта пленка не позволяет взаимодействовать металлу и бетону, таким образом, реакция электрохимической коррозии не происходит. Эти составы добавляют непосредственно в сырой раствор перед изготовлением бетонных плит или наносят на готовые изделия. Проникнуть в бетон состав может на 50 мм.

Процесс коррозионного разрушения сложен и опасен для построек из железобетона. Если отнестись к нему недостаточно серьезно и не пытаться предотвратить и остановить его действие, любое сооружение будет разрушено значительно быстрее. Используются для защиты железобетона и проекторные аноды. С их помощью создается электрический контакт между каркасом из арматуры и болванкой металла, по свойствам более активного. При электрохимической коррозии происходит разложение за счет ЭДС металла с отрицательными значениями. Пока не растворится металл, более реакционноспособный, железобетонный каркас будет вне опасности.

Вернуться к оглавлению

Как может производится защита от коррозии бетона и железобетона?

Методы защиты бетона от коррозии.

Широко применяемый в строительстве бетон имеет несколько разработок, которые применяются для борьбы и уменьшения разрушительных процессов. Это как защита материала от воздействий внешней среды, так и введение разного рода добавок, имеющих разные функции. Некоторые из них препятствуют появлению в бетоне трещин, его разрушению и вымыванию. Нередко применяется для сооружений бетон с высокой плотностью, капиллярная структура внутри которого отсутствует.

Разрушение бетона может быть остановлено введением гидравлических добавок. Они, чтобы воспрепятствовать вымыванию, связывают гидроксид кальция в соединение, которое менее подвержено растворению, гидросиликат кальция. Защита бетона от коррозии может заключаться в применении белитового цемента, так как этот материал гидроксида кальция выделяет минимум, содержит меньше трехкальциевого силиката. Если разрушающая жидкость имеет малые количества и испаряется с поверхности бетона сама, гидроксид кальция не будет вымываться из бетона. Он уплотнит его структуру и прекратит фильтрацию, что называется самозалечиванием бетона.

Если цементный камень повреждается водами, которые содержат соли сернокислые или хлористые, то это происходит вследствие образования продуктов, которые затем с легкостью вымываются из бетона. Случается, что теряются связующие свойства бетона. С этим нужно бороться аналогичным образом, понижая содержание гидроксида кальция в бетоне. К примеру, в 100 раз менее подвержен растворению в воде хлористый кальций, если сравнивать его с гидроксидом кальция.

Капитальный ремонт, гидроизоляция и защита бетонных конструкций от коррозии.

Коррозия бетона сульфатного типа характеризуется образованиями в порах бетона, которые в ходе роста разрывают его. Это называется «цементными бациллами». Поэтому цемент, содержание трехкальциевого алюмината в котором недостаточно, дополнительно должен иметь стойкость к сульфатам. Бетонные сооружения не должны покрываться грибками и бактериями, водорослями речными и морскими, лишайниками, мхами, растениями, так как все это имеет разрушительное воздействие на них.

Защита бетона от вод с различными добавками может быть произведена различными путями. Это могут быть улучшения, технологические изменения, включающие в себя этапы приготовления бетона. Цемент для приготовления должен содержать активные минеральные добавки определенного типа и соответственный минеральный состав. Могут помочь и такие решения, где для защиты бетона от коррозии применяется дренаж, водоотводы и гидроизоляция.

Вернуться к оглавлению

Виды защиты бетона от коррозии

Наиболее простым способом защиты бетонных конструкций от коррозии является покраска.

Хорошим сопротивлением коррозии бетона является как можно большее уплотнение его при укладке и особое приготовление смесей. Для этого потребуется приготовить смеси с минимумом водоцементного отношения. Водостойкость можно повысить, применяя разного рода добавки, такие как доменный шлак гранулированный, опока, диатомит, трепела.

Таким образом защита бетона может быть разделена условно на 2 типа. Первичной защитой считается добавление разного рода веществ еще при создании, а вторичной — нанесение защитных покрытий на готовые бетонные конструкции. Эта защита включает в себя уплотняющие пропитки и лакокрасочные покрытия. Очень популярно нанесение красок на бетонные стены. Если в составе красок присутствует поливинилхлоридная смола, то через некоторое время после застывания краска представляет собой хорошую защитную пленку. Этот вид технологий успешно применяется к жилым постройкам и частным домам, к общественным зданиям. Декоративные изделия и плиты фасада могут быть защищены таким же образом.

Чтобы сделать защиту еще более надежной, применяются биоцидные препараты, которые уменьшают биологическое воздействие на бетон, и листовые защитные материалы.

Такие препараты проникают в структуру бетона очень глубоко, защищая его и внутри, а не только снаружи. Проникновение вглубь способствует значительному уменьшению водопроницаемости. Обычно внутри бетона препараты создают кристаллическую структуру, которая не пропускает влагу внутрь. Таким образом, влажность бетона остается на уровне, при котором процесс коррозии не начинается.

Читайте также: В ес одного газосиликатного блока
Перегородка из гипсовых блоков
Как построить дом из шлакоблоков

Коррозия бетона

Бетон – это искусственный каменный материал, состоящий из цемента, песка, воды и щебня. При затвердевании уплотненной смеси вяжущего вещества (цемент) с заполнителем образуется бетон. В качестве заполнителя может быть использован щебень, песок, гравий.

Читайте также:  Ингибитор коррозии: виды и сферы применения (+30 фото)

Коррозия бетона – процесс разрушения его структуры, охрупчивания под воздействием окружающей среды. Коррозия бетона может быть трех видов.

Виды коррозии бетона:

1. Растворение составных частей цементного камня.

Это наиболее распространенный вид коррозионного разрушения бетона. Бетонные изделия эксплуатируются в основном на открытом воздухе. При этом они подвергаются воздействию атмосферных осадков и других жидких сред. Составной частью бетона является образовавшийся гидрат окиси кальция (Са(ОН)2) – гашеная известь. Это самый легкорастворимый компонент, поэтому со временем он растворяется и постепенно выносится, нарушая при этом структуру бетона.

2. Коррозия бетона при взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами.

Под воздействием кислот коррозия бетона протекает либо с увеличением его объема, либо с вымыванием легкорастворимых известковых соединений.

Увеличение объема происходит по реакции:

CaCO3 не растворяется в воде. Постепенно происходит его отложение в порах цементного камня, за счет чего идет увеличение объема бетона, а в дальнейшем его растрескивание и разрушение.

При контакте бетона с водными растворами кислот образуется легкорастворимый бикарбонат кальция, который агрессивный для бетона, а при наличии воды растворяется в ней и постепенно вымывается из структуры бетонного камня. Образование бикарбоната кальция описывается реакцией:

Помимо растворения наблюдается и протекание химической коррозии бетона:

при этом вымываются соли хлористого кальция.

Если разрушение бетона происходит под воздействием сульфатов воды – применяют пуццолановый портландцемент, а также сульфатостойкий портландцемент.

3. Коррозия бетона вследствие образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ.

Кроме вышеописанных коррозионных разрушений бетона при наличии микроорганизмов возможно протекание биокоррозии. Грибки, бактерии и некоторые водоросли могут проникать в поры бетонного камня и там развиваться. В порах откладываются продукты их метаболизма и постепенно разрушают структуру бетонного камня.

При коррозии бетона обычно одновременно протекает несколько видов разрушений.

Коррозия бетона (железобетонных конструкций) в экстремальных условиях эксплуатации

Экстремальными условиями можно назвать воздействие на бетонный камень очень низких температур и различных веществ, обладающих повышенной агрессивностью.

Достаточно распространенным случаем коррозии бетона в экстремальных условиях является разрушение материала под воздействием сульфатов (химическая коррозия бетона). В первую очередь, с сульфатами взаимодействуют алюминатные составляющие бетонного камня и гидроксид кальция. Очень нежелательным является взаимодействие алюминатных минералов и сульфатов. В результате образуется несколько модификаций гидросульфоалюмината, самым опасным из которых, является эттрингит (3СaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O). Данная соль по мере своего роста (увеличения кристаллов) образует внутри бетона очень высокие напряжения, которые значительно превышают прочностные характеристики цементного камня. В результате, под воздействием растворов, в состав которых входят сульфаты, коррозионное разрушение бетона протекает очень интенсивно.

При взаимодействии гидроксида кальция с сульфатами образуется CaSO4•2H2O. Со временем вещество скапливается в поровом пространстве бетона, постепенно его разрушая.

Устойчивость к воздействию сульфатсодержащих сред очень сильно зависит от минералогического состава бетона. Если в цементе содержание минералов на основе алюминия и трехкальциевого силиката ограничено, то он в данной среде более стоек.

Коррозия арматуры в бетоне

Если в конструкциях используют залитую бетоном железную арматуру, т.е. железобетон, возможно протекание еще одного вида разрушения – коррозии арматуры в бетоне. Под воздействием вод окружающей среды или при наличии в воздухе сероводорода, хлора, сернистых газов арматура в середине бетона ржавеет и образуются продукты коррозии железа. По объему они превышают начальный объем арматуры, что приводит к возникновению и росту внутренних напряжений, а в дальнейшем – растрескиванию бетона.

Сквозь поры в цементном камне к арматуре проникает воздух и влага. Подвод их к поверхности металла осуществляется не равномерно из-за чего на разных участках поверхности наблюдаются разные потенциалы – протекает электрохимическая коррозия. Скорость протекания электрохимической коррозии арматуры зависит от влагопроницаемости, пористости бетонного камня и наличия в нем трещин.

Наличие в воде растворенных веществ усиливает коррозию арматуры с повышением концентрации электролита.

При длительном выдерживании бетона на воздухе на поверхности образуется очень тонкая (5 – 10 мкм) защитная пленка, которая не растворяется в воде и не взаимодействует с сульфатами. Процесс возникновения защитной пленки под воздействием углекислоты воздуха называется карбонизацией. Карбонизация защищает бетон от коррозии, но способствует коррозии арматуры в бетоне.

Нельзя армировать бетон, в состав которого входит хлористый кальций (больше 2% от веса цемента). Хлористый кальций ускоряет коррозию арматуры как на воздухе, так и в воде.

Защита арматуры бетона от коррозии

Существует несколько способов защитить стальную арматуру в бетоне от коррозии: облагородить окружающую металл среду (т.е. использовать качественный бетон специального состава, введение ингибиторов); дополнительная защита арматуры бетона от коррозии (пленки и т.п.); улучшить характеристики самого металла.

Вокруг арматуры находится сам бетон, поэтому именно бетон является средой, окружающей металл. Для продления срока службы арматуры необходимо улучшить влияние бетонного камня на сталь. Прежде всего, нужно исключить или, если это невозможно, свести к минимуму вещества, входящие в состав бетона, которые способствуют интенсификации процесса коррозии арматуры в бетоне. К таким веществам относятся роданиды, хлориды.

Если железобетонное изделие эксплуатируется в условиях периодического смачивания, необходимо пропитывать бетон специальными пропитками (битумными, петролатумными и др.). Это значительно снизит проницаемость бетона. При постоянном насыщении бетонного камня коррозия арматуры в бетоне практически сводится к минимуму. Это объясняется тем, что очень сильно затрудняется проникновение кислорода к поверхности метала, происходит значительное торможение катодного процесса.

Для продления срока службы металлической основы железобетона – бетон облагораживают. Во время формирования бетонной смеси в состав вводят ингибиторы коррозии.

Для защиты от коррозии арматуры в конструкционно-теплоизоляционных бетонах широко используется способ омического ограничения. Суть заключается в том, что влажность самого бетона не должна превышать равновесное значение при относительной влажности воздуха 60%. Тогда процессы коррозии арматуры почти прекращаются, т.к. возникает высокое омическое сопротивление пленок влаги у поверхности арматуры. Этот способ не так уж прост и не эффективен в районах с высокой влажностью и частыми осадками.

Хороший бетон должен обладать первоначальным пассивирующим воздействием на арматуру. Бетонные изделия полностью просыхают примерно за 2-3 года. Если климат сухой, то немного быстрее. Именно в это время и происходит самое сильное коррозионное разрушение арматуры, т.к. она находится во влажной бетонной среде.

Хорошим способом защитить арматуру бетона от коррозии считается предварительное пассивирование поверхности арматуры, а также образование оксидных защитных пленок под воздействием водной щелочной среды бетонного камня. Усиливают защитные свойства пленки введением в бетонную смесь пассиваторов. Часто используют нитрит натрия в количестве 2 – 3 % от исходного веса цемента.

Защита бетона от коррозии

Для защиты бетона от коррозии и продления его срока службы не достаточно применения только одного вида защиты. Чтоб бетон не поддавался вредному влиянию окружающей среды уже на стадии проектирования проводят профилактические мероприятия по его защите.

Эксплуатационно-профилактические мероприятия предусматривают нейтрализацию агрессивных сред, герметизацию, интенсивную вентиляцию при эксплуатации цементного камня в помещении (для осушки воздуха).

Важную роль в предотвращении бетона от дальнейшего разрушения играет рациональное конструирование. При этом необходимо придавать бетонной поверхности конструкционной формы, которая будет исключать скопление в углублениях воды и различных органических веществ. Кроме того важно обеспечить свободный отход жидкости с поверхности. Этого можно достигнуть при использовании водоотводов или формировании бетонной поверхности под уклоном.

Защиту бетона от коррозии можно разделить на первичную и вторичную.

Первичная защита бетона от коррозии предусматривает при его изготовлении и формировании вводить в состав бетона специальные добавки, изменяя при этом его минералогический состав. Этот способ считается наиболее эффективным.

В качестве добавок могут служить различные водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие, химические модификаторы, аморфный кремнезем и др.

Кроме того, ориентируясь на условия эксплуатации цементного камня, при его формировании подбирают оптимальный для данных условий состав. Например, для цементов, эксплуатирующихся в сульфатсодержащих водах уменьшают содержание С3S.

Часто применяют пуццоланизацию. К портландцементу добавляют кислые гидравлические добавки, которые содержат активный кремнезем.

Образовавшийся гидросиликат кальция устойчивее чем Са(ОН)2.

Химические добавки могут очень сильно улучшить эксплуатационные свойства бетона. Повысить его плотность, в результате чего агрессивные агенты в порах замедляют скорость своего передвижения. Арматура, находясь в плотном бетоне менее подвержена коррозионным разрушениям.

Также при помощи химических добавок можно значительно увеличить количество условно замкнутых пор. В результате морозостойкость цементного камня возрастает в разы.

Самими распространенными химическими добавками, которые применяются для защиты бетона от разрушений являются: пластифицирующие, противоморозные, уплотняющие, гидрофобизирующие, воздухововлекающие, замедлители схватывания, газообразующие, ингибиторы коррозии арматуры.

Некоторые добавки оказывают двойное действие, т.е. улучшают сразу несколько показателей. Другие же, могут улучшать один, и понижать второй.

Самыми перспективными и распространенными являются следующие добавки.

Мылонафт. Это пластифицирующая добавка, состоящая из смеси натриевых солей нерастворимых в воде органических кислот. Она способствует повышению однородности бетонной смеси, уменьшая при этом трение между ее отдельными зернами. Также вовлекает воздух. Производится и поставляется в виде паст. В бетонную смесь необходимо вводить от 0,05 до 0,15 % от массы цемента (в перерасчете на сухое вещество). Если превысить указанную дозировку, снижается прочность бетона на сжатие.

Мылонафт повышает водонепроницаемость бетонного камня на две марки, морозостойкость – в два раза, устойчивость к воздействию растворов минеральных солей, трещиноустойчивость.

Сульфитно-дрожжевая бражка СДБ. Это химическая добавка пластифицирующего действия. Получают ее путем переработки кальциевых солей лигносульфоновых кислот. Вещество способствует повышению подвижности бетонной смеси, вовлечению в нее воздуха и уменьшению слипания цементных зерен. Производители могут поставлять СДБ в виде твердых или жидких концентратов. Для достижения защитного эффекта данной добавки нужно немного больше, чем мылонафта. В перерасчете на сухое вещество цемента, необходимо ввести 0,15 – 0,3% сульфитно-дрожжевой бражки. Она повышает в 1,5 – 2 раза морозостойкость, на 5 – 10% прочность, на одну марку – водонепроницаемость, стойкость к воздействию растворов минеральных солей и трещиностойкость.

Сульфитно-дрожжевая бражка оказывает наилучший эффект при введении ее в бетонный камень на основе высокоалюминатных и быстротвердеющих портландцементов.

Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94. Это гидрофобизирующая и газообразующая добавка, которая образуется в процессе гидролиза этилгидросилоксана. В результате взаимодействия цемента и данной добавки выделяется водород и образуется большое количество замкнутых, равномерно распределенных в бетоне пор. На капилляры и стенки пор бетона оказывает активное гидрофобизирующее воздействие. На реологические свойства смеси почти не влияет, но очень сильно замедляет процесс затвердевания бетона (начальные стадии). Поставляется в виде 50% водной эмульсии или 100% жидкости. Вторую вводят в бетонную смесь в количестве 0,03 – 0,08%.

Способствует повышению водонепроницаемости бетона на две марки, морозостойкости – в три-четыре раза. Кроме того, увеличивает стойкость к переменному увлажнению и высушиванию, воздействию растворов минеральных солей (в условиях капиллярного подсоса), растяжению.

Вторичная защита бетона от коррозии предусматривает нанесение на цементный камень различных лакокрасочных материалов, защитных смесей, покрытий и облицовку различными плитами. Т.е. гидроизоляцию бетона.

К вторичной защите также можно отнести карбонизацию (выдержку бетона на воздухе).

Защита бетона от коррозии лакокрасочными и акриловыми покрытиями применяется при воздействии на него твердых и газообразных сред. Образовавшаяся защитная пленка эффективно защищает поверхность бетона не только от воздуха и влаги, но и от воздействия различных микроорганизмов.

Защита бетона от коррозии мастиками применяется при воздействии на него влаги, контакте с твердыми средами. Часто применяются мастики на основе различных смол (смолизация).

Защиту бетона от коррозии уплотняющими пропитками используют почти во всех средах (жидкой, газообразной), особенно при повышенной влажности, кроме того применяют перед нанесением ЛКМ. Уплотняющие пропитки заполняют наружный слой бетона, придавая ему хорошие гидрофобные свойства, снижают водопоглощение.

Биоцидные материалы применяются для защиты бетона от воздействия различных видов грибков, плесени, бактерий, микроорганизмов. Химически активные вещества биоцидных добавок заполняют поры бетона и уничтожают бактерии.

Защита бетона от коррозии оклеечными покрытиями применяется при эксплуатации бетонного камня в жидких средах, грунтах с высокой влажностью и местах частого смачивания электролитом. Например, нижнюю часть бетонного волнореза оклеивают полиизобутиленовыми пластинами.

Как оклеечные покрытия могут быть использованы полиэтиленовая пленка, полиизобутиленовые пластины, рулоны нефтебитума. Они могут также выполнять роль непроницаемого подслоя в облицовочных покрытиях.

Наиболее эффективна комплексная защита бетона от коррозии, т.е. как первичная, так и вторичная.

Добавить комментарий