Коррозия бетона и железобетона

Коррозия бетона и железобетона

Бетон - наиболее востребованный, на сегодняшний день, материал в сфере строительства благодаря своим положительным свойствам и устойчивости к природным "капризам". Однако и этот материал подвержен внешнему воздействию, вызывающему ухудшение его потребительских свойств. 

Что такое коррозия бетона и что она собой представляет:

Коррозия - процесс разрушения бетона путем воздействия физических или химических явлений. Различаются три вида коррозии:

1. Электрохимическая

2. Химическая

3. Биологическая 

В связи с большим количеством разнообразных свойств агрессивных сред и процессов в происходящих в системе цемент-вода,  возникла надобность в изучении всех тонкостей данного вида явления. Коррозия - это отдельная наука, задачей которой является изучение всех коррозийных процессов, устойчивости бетона к различным негативным природным явлениям и способах ее предотвращения.

Как и различные металлы, бетон подвержен коррозии, так же, как бы это не звучало непривычно, коррозии подвержены такие материалы как асбоцемент, кирпич, пенобетонные, силикатные и газобетонные блоки. 

Процесс затвердения бетона

1. Появление на свет цемента путем обжига и измельчения смеси природных материалов, которые содержат в себе глинозем и кремнезем.

2. Преобразование цемента в бетон процессе воздействия на него воды, в то время как другие материалы твердеют под воздействием углекислого газа.

В качестве основных компонентов различных видов бетона "отметились" следующие: кремневая кислота, кальцевая соль, оксид алюминия, после отвердения которых происходит процесс образования прочных трехмерных структур.

Описание видов коррозии

Согласно информации современных институтов и лабораторий, под понятием "коррозия бетона" уясняется протекания нескольких физико-химических, биологических и химических процессов. Они возникают в процессе воздействия окружающей среды на материал, который впоследствии разрушает бетон. 

1. Физико-химическая коррозия бетона.

Коррозия бетона данного вида вызывается путем фильтрации мягкой воды сквозь толщу бетона, в процессе чего вымываются многие, необходимые для "жизни" материала составные части, особенно гашеная известь и гидрат окси кальция. Данный процесс именуется "выщелачивание извести". Он составляет очень большую угрозу для бетона, так как известь является его важной составной частью.

Подобный процесс коррозии назвали "белая смерть". Это связано с внешним признаком коррозии. Все дело в том, что конструкция, поддавшаяся бетонной "болезни" покрывается белым налетом, что и свидетельствует о разъедании материала.

Заглянув в техническую литературу можно увидеть термин "карбонизация", характеризующий данный процесс. Карбонизация бетона приведет к потере защитных свойств, так как арматура подвергнется воздействию агрессивной среды. По окончанию процесса карбонизации на бетоне появляются небольшие трещины, которые впоследствии приводят к отслаиванию материала.

Если приток воды очень мал и жидкость сама испаряется на поверхности бетонной конструкции, то гидрат окси кальция не исчезнет из толщи бетона, а наоборот, уплотнит его и прекратит фильтрацию. Данный процесс наименован "самозалечивание бетона".

Для того чтобы предотвратить физико-химическую коррозию необходимо изолировать сооружения от агрессивных вод, которые содержат сульфаты, а так же их отвод, снижение концентрации солей, оказывающие непосредственное воздействие на растворы. 

2. Биологическая коррозия бетона

Биологической коррозией называется коррозия, при которой бетонное сооружение покрывается различного вида бактериями, грибками, морскими водорослями, мхами и лишайниками. Низшие формы живых организмов способны оказывать прямое или косвенное воздействие.

Злейшими врагами строительных материалов и конструкций являются микроорганизмы-биодеструкторы. Они способны разрушить практически все виды сооружений. В результате воздействия органических кислот микробного происхождения, нарушается сцепление составляющих компонентов, что ведет к разрушению конструкции. Так же, конструкции возведенные из бетона разрушаются в процессе реакций между цементным камнем и продуктами жизнедеятельности бактерий.

Существуют два вида биологической коррозии и различаются они по процессам развития:

1. Микроорганизмы, разрушающие материал находятся в непосредственном контакте с ним. Так же, в пористых материалах микробы "поселяются" внутри. Процесс метаболизма у микроорганизмов является худшим периодом для бетона, так как при нем ухудшаются все качества материала, а так же срок его годности.

2. Биоорганизмы - продуценты агрессивных, по отношению к бетону, веществ. Даже находясь на расстоянии от материала, они способны нанести ему вред.

Условия техногенных сред - наилучшие для развития биологической коррозии. Как правила, коррозия подобного вида развивается в местах повышенной влажности, наличия органических веществ, аммиака, жиров и растворов солей. В этих условиях активно развиваются микроорганизмы-биодеструкторы.

В процессе исследования микрофлоры строительных материалов ученные выяснили, во всех предметах присутствуют бактерии способствующие развитию коррозии.

 3. Химическая коррозия бетона

Если инженерные постройки эксплуатируются в жидкой и газовой среде, то коррозия бетона "не заставит себя ждать". В газообразной среде, коррозия обычно протекает в присутствии влаги.

Существуют три типа коррозии данного вида. В одном виде она встречается очень редко, так как в основном протекает в двух-трех видах:

1. В результате растворения водами малой жесткости камня, происходит коррозия. Это вода: дождевая, болотная, вода с горных рек или конденсат. Агрессивность воды уменьшается при появлении в ней кальция(Ca) и магния(Mg). Агрессивной является вода только с бикарбонатной щелочью менее 1,4-0,7 мг экв/л. С  вымыванием Са (ОН)2 (при растворимости  1,2 г/л в расчете на СаО начинается) разрушение цементного камня, затем разрушаются клинкерные минералы. Выщелачивание 15-30% СаО является причиной уменьшения прочности на 50%.

2. Возникает в результате взаимодействия различных кислот, солей и цементного камня. Впоследствии обменных реакций образуются легкорастворимые соединения не имеющие прочности. К данному виду коррозии относятся три типа:

Наиболее частой является углекислая. Она происходит образование углекислой кислоты в процессе растворения углекислого газа в воде. Для нейтрализации углекислой кислоты необходимо наличие в воде карбоната кальция, который и приводит равновесие в системе. Данная кислота не наносит вреда бетону, однако, если равновесие нарушено и кислоты больше, то она вполне может разрушить бетонную постройку по следующим реакциям:

Са (ОН)2 + Н2СО3 = СаСО3 + 2Н2О;

СаСО3 + Н2СО3 = Са (НСО3)2.

Так же, нередко встречается и магнезиальная коррозия, которая происходит при действии магнезиальных солей с цементным камнем. Например, в воде находится хлорид магния, который при взаимодействии с цементным камнем разрушает его.

3. При действии на цементный камень веществ, которые способны образовать увеличенные кристаллические соединения, возникает коррозия третьего вида. Коррозия может произойти в присутствии вод содержащих сульфат натрия, сульфат кальция и прочее.

Предотвращение коррозии бетона

С учетом того, что бетон, на сегодняшний день, является широко применяемым материалом, ученные разработали множество видов предотвращения его коррозии. В основном это защита бетонных сооружений от внешнего атмосферного воздействия, введение в материал специальных добавок, которые препятствуют появлению трещин, отслаиванию и вымыванию, а так же применение бетона высокой плотности у которого отсутствует внутренняя копилярная структура.

В основном защита бетона делиться на два типа:

Первичная защита образуется еще в процессе создания материала, так как в сам бетон добавляются различные вещества, которые предотвращают коррозию.

Вторичная защита - это нанесение на бетонные конструкции защитных материалов, в частности лакокрасочные покрытия и уплотняющие пропитки.

Для более надежной защиты применяются биоцидные препараты (охраняют материал от биологического воздействия), а так же защитные листовые материалы. 

Наиболее популярной защитой является нанесение красок на основе поливинилхлоридных смол. Через некоторый период времени после нанесения краска создает защитную пленку, защищающую здание. Данная технология успешно используется на жилых постройках, частных домах, на стенах и фасадах общественных зданий. Так же, подобным способом "защищают" декоративные изделия и фасадные плиты.

Помимо защитных покрытий ученные изобрели препараты, которые могут впитаться глубоко в структуру бетона и защищать его изнутри. Одним из них является Masterseal 501. Он проникает далеко вглубь бетона и способствует понижению водопроницаемости. 

Для того чтоб предохранить поверхность от проникновения влаги широко используются сеаланты с полимерцементными композитами. "Сеаланты" - специальные препараты, упрочняющие поверхность бетона. Препарат проникает во все слои и трещины бетона и образует кристаллическую структуру, не пропускающую влагу, в результате чего влажность бетона снижается до процента, при котором коррозия не протекает.

Коррозия железобетона

При подробном рассмотрении вопроса коррозии бетона, ученные пришли к коррозии железобетона - более сложному процессу. В отличие от простого бетона, железобетон обладает металлическими изделиями, "врагом" которых является электрохимическая коррозия. Большое количество времени многие люди располагали информацией о том, что железобетон является прочным и долговечным материалом. Считалась, что материал устойчив благодаря взаимодействию щелочной природы бетона и поверхности металлической арматуры образовался пассивный слой, обладающий защитными свойствами. Однако оказалось что не все так "безоблачно". При длительном воздействии на бетон атмосферных осадков, которые содержат растворы солей, и растворы углекислого газа начинается процесс карбонизации, в результате которого среда становиться кислой. Это  понижает прочность и разрушает сооружение. Для того чтоб предотвратить подобного вида коррозию, в бетон необходимо ввести ингибиторы металлической коррозии. В большинстве случаев данные вещества образуют защитные пленки на поверхности металлической арматуры, которые защищают ее от разрушения. Образовавшиеся пленки препятствуют контакту метала и бетона, и тем самым прекращают процесс электрохимической коррозии. Подобные ингибиторы коррозии, возможно добавлять в ремонтные смеси, бетон или же наносить поверх уже готовой конструкции. Данный раствор способен проникнуть в бетон на глубину 50 мм.  

Помимо этого, для защиты металлической арматуры от электрохимической коррозии успешно используют различные способы. Проекторные аноды нашли себе широкое применение в данной сфере. В данном случае между каркасом металлической арматуры железобетона и болванкой более активного металла создается электрический контакт. Его разложение происходит засчет отрицательных значений ЭДС металла при процессе электрохимической коррозии. Каркас железобетона не теряет свою неприкосновенность до того времени, пока не пройдет растворение более реакционноспособного металла. 

Процесс коррозии - очень сложный и опасный для бетонных или железобетонных построек процесс. Поэтому к нему стоит отнестись с большим вниманием. Если пренебрегать коррозией и не пытаться ее предотвратить, то любая постройка через некоторый период времени может полностью разрушиться. К счастью, на сегодняшний день существует большое количество материалов, препятствующих этому процессу. Остается лишь только ими воспользоваться.

Защита от коррозии для металла.

Расскажи о нас:

Nanoprotech в соцсетях

Подписка на новости

 

Имя:
E-mail:
Новости компании, акции,
мероприятия. Рассылка один раз в неделю. Гарантируем не передавать ваши данные третьим лицами.
 

Защита от коррозии

podval_1

Защита электрики

podval_2

Универсальная защита

podval_3

ОOО “Инновационные Технологии”, г. Санкт-Петербург.