Коррозия бетона: виды, причины возникновения и методы защиты

Коррозия бетона: виды, причины возникновения и методы защиты

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ЗАЩИТЕ ОТ КОРРОЗИИ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Составитель инж. Б.Г.Олимпиев

УТВЕРЖДЕНЫ Главным инженером Союзтехэнерго Г.Г.Яковлевым 26 января 1982 г.

В Рекомендациях рассмотрены практически все виды коррозии железобетонных конструкций водоподготовительных установок тепловых электростанций. Дана их классификация и отличительные особенности. Рассмотрены и классифицированы некоторые методы защиты конструкций водоподготовительных установок. Приведены составы, характерные особенности, способы изготовления и нанесения защитных покрытий. Предложены конкретные антикоррозионные покрытия для защиты железобетонных конструкций.

Рекомендации предназначены для персонала служб эксплуатации зданий и сооружений энергопредприятий и энергоуправлений Минэнерго СССР и специализированных организаций, выполняющих обследование и ремонт строительных конструкций тепловых электростанций.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В процессе эксплуатации строительных конструкций водоподготовительной установки ВПУ наблюдаются случаи коррозионного разрушения железобетонных конструкций. Эти явления вызваны либо отклонениями от проекта при производстве защиты или изготовлении и монтаже этих конструкций, либо ошибками при их проектировании, либо неправильной их эксплуатацией.

1.2. Настоящие рекомендации помогут эксплуатационному и ремонтному персоналу оценить фактическое состояние конструкции, точно определить вид, причину возникновения и развития того или иного коррозионного процесса и выбрать наиболее эффективный способ защиты.

2. КОРРОЗИЯ БЕТОНА

Коррозия бетона – это сложный физико-химический процесс взаимодействия его составляющих с внешней средой и образование вследствие этого нежелательных соединений, иногда и их внутреннее перемещение, что чаще всего вызывает снижение прочности бетона или его полное разрушение.

В зависимости от свойств агрессивной среды – газообразной и водной – коррозия может протекать по трем основным направлениям, в соответствии с которыми различаются четыре основных вида коррозии бетона (табл.1).

Классификация процессов коррозии бетона

Растворяющаяся способность воды

Растворение гидрата окиси кальция и гидролиз гидросиликатов и других минералов цементного камня

Растворение, усиленное химическими реакциями (взаимодействие цементного камня с кислотами и кислыми солями)

Содержание ионов водорода

Растворение минералов цементного камня, усиленное действием кислот

То же, сопровождающееся обменными реакциями с солями; в первую очередь c солями магния

Образование в структуре бетона новых веществ с увеличением объема (коррозия кристаллизации)

Образование гидросульфо-
алюмината кальция со значительным увеличением объема

Содержание сульфатов при одновременном содержании хлоридов

Образование водного гипса с тем же эффектом

Высокое содержание солей при наличии испаряющейся поверхности

Накопление в порах бетона солей, способных переходить в другие кристаллогидратные формы с изменением объема

Разрушение контактов заполнителя с цементным камнем

Прохождение постоянного электрического тока

Электролиз компонентов цементного камня с разрушением контактов

2.1. Коррозия выщелачивания

Под выщелачиванием понимают процесс растворения и выноса гидроокиси кальция Са(ОН) из тела бетона фильтрующейся через его толщину водой.

Наиболее опасно, когда вода фильтруется через тело бетона под напором. В зависимости от жесткости фильтрующейся воды и интенсивности фильтрации процесс выщелачивания развивается в одном или двух направлениях.

При сильно фильтрующемся бетоне и постоянном притоке воды фильтрация идет с незатухающей скоростью, что резко снижает плотность бетона, а следовательно, и его прочность.

При бетонах нормальной плотности, высокой временной жесткости фильтрующейся воды, медленном ее поступлении к открытой поверхности конструкции и т.п. в бетоне часто происходит постепенное затухание процесса фильтрации ввиду явлений самоуплотнения бетона и отложения в его порах мельчайших взвешенных в воде минеральных частиц (кальматации пор). Этот процесс (направление) не представляет опасности для устойчивости конструкции, но снижает защитные свойства бетона по отношению к арматуре.

Характерные признаки коррозии выщелачивания – образование белых потеков, хлопьев или сталактитов на внутренней, не соприкасающейся с водой поверхности бетона.

На оборудовании ВПУ этот вид коррозии чаще всего наблюдается с наружной стороны железобетонных емкостей, предназначенных для хранения химических реагентов при разрушении или повреждении внутренней химической изоляции.

2.2. Взаимодействие цементного камня с кислотами и кислыми солями

Между кислотами и кислыми солями, содержащимися в агрессивной среде, и цементным камнем протекают химические реакции, в результате которых образуются легкорастворимые соли и аморфные малорастворимые продукты. И те и другие не обладают вяжущей способностью, нарушается сцепление между компонентами бетона, последний становится рыхлым, теряет свою прочность.

Состояние водных растворов (кислый, нейтральный, щелочной) оценивается через концентрацию ионов водорода с помощью водородного показателя рН.

Оценка степени кислотности или щелочности (значение рН) водных растворов имеет большое значение для распознания вида, направления и скорости коррозионных процессов, а также при оценке степени агрессивности природных вод, содержащих кислоты и кислые соли.

Особенность воздействия отдельных кислот на обычный бетон состоит в том, что они образуют с гидратом окиси кальция (в свободном виде или в виде силикатов и алюминатов) цементного камня кальциевые соли, различные по растворимости и свойствам. Поэтому стойкость обычного бетона в кислотах зависит от степени растворимости этих солей.

Например, сульфаты и особенно хлористый кальций, образующиеся при воздействии на цементный камень соответственно серной и соляной кислот, рыхлые, нестойкие и легко вымываемые водой продукты, значительно ослабляют бетон и способствуют его быстрому разрушению.

Визуально пораженный кислотами бетон имеет шероховатую и рыхлую структуру вследствие потери вяжущих свойств, чаще всего бурого или грязно-белого цвета. Наружные поверхности конструкций шелушатся и отслаиваются от основной массы бетона кусками или лещадками.

Практически степень и глубину поражения бетона кислыми (и другими) средами определяют с помощью индикаторов – веществ, меняющих свой цвет в зависимости от относительной концентрации ионов Н и ОН. Например, индикатор лакмус окрашивается при избытке Н (т.е. в кислой среде) в красный цвет, при избытке ОН (т.е. в щелочной среде) – в синий и в нейтральной среде имеет фиолетовую окраску. Из других индикаторов чаще всего используют фенолфталеин и метилоранж.

С помощью специального набора различных индикаторов можно весьма точно определить значение рН среды.

На ВПУ очень часто интенсивной кислотной коррозии подвергаются конструкции подвальных помещений, увлажняемые агрессивными сточными водами через разрушенные или поврежденные участки водоотводящих каналов, лотков и приямков и при повышении уровня агрессивных грунтовых вод. На каркас кислоты попадают при утечке их из баков кислотных растворов, через неплотности фланцевых соединений трубопроводов и при производстве работ. Сильной кислотной коррозии подвергаются также полы насосных и реагентных отделений.

2.3. Коррозия кристаллизации

Под коррозией кристаллизации понимают механическое разрушение неметаллических строительных материалов (в частности, бетонных и железобетонных конструкций) от внутренних напряжений, возникающих при увеличении объема твердой фазы материалов, вследствие отложения продуктов коррозии, замерзания вод или кристаллизации солей в порах.

2.3.1. Сульфатная коррозия

Особый вид коррозии возникает при действии на бетон природных вод, содержащих сульфаты. В бетоне под действием агрессивных вод, содержащих сульфаты – сернокислые соединения (CaSО, NаSO, MgSO и др.), разрушение проявляется в виде разбухания и искривления конструктивных элементов. В этом случае не только не происходит удаления составляющих из объема цементного камня, а наоборот, в результате химических реакций между ним и веществами, поступающими из внешней среды, образуются новые соединения, объем которых превышает объем твердой фазы компонентов цементного камня. Типичный пример такой коррозии – образование “цементной бациллы” – гидросульфоалюмината кальция. Гидросульфоалюминаты кальция занимают объем, в два с половиной раза больший, чем исходный алюминат кальция. В результате появляются внутренние напряжения, которые могут превысить предел прочности бетона при растяжении и тем самым вызвать появление трещин.

Результатом этого вида коррозии иногда бывают образования на поверхности бетона пузырей – явление местного расслаивания. Оно состоит в том, что от бетона начинают отскакивать плоские круглые осколки.

Наиболее интенсивно процесс коррозии идет при наличии сернокислого магния (MgSO) или другой соли магния.

Особенность воздействия растворов солей магния на цементный камень – их химическое взаимодействие не только с известью, но и с гидроалюминатами и гидросиликатами, составляющими структуру цементного камня, что приводит к увеличению объема и сильному трещинообразованию. Низкая плотность бетона, наличие трещин, пустот, могут привести к быстрому разрушению бетона при этом виде коррозии.

На ВПУ в строительных конструкциях сульфатная коррозия чаще всего развивается совместно с коррозией выщелачивания.

Сильным разрушениям от этого вида коррозии подвергаются полы помещения мерников кислоты и щелочи, складов хранения реагентов.

2.3.2. Кристаллизация солей в порах бетона

При постоянном воздействии на бетон и железобетон, имеющих открытую испаряющую поверхность, минерализованных растворов в порах бетона накапливаются и кристаллизуются соли. В дальнейшем они переходят из безводной или маловодной формы в кристаллогидраты с высоким содержанием воды и увеличением объема, что создает значительное кристаллизационное давление.

Например, накопление хлористого натрия в порах бетона в дальнейшем приводит к образованию двуводного кристаллогидрата (NaCl·2HO), занимающего объем, в 2-3 раза больший, чем безводная соль. Следовательно, в бетоне достаточно содержания 43,5% соли от объема его пор, чтобы появилась возможность развития напряжений.

На ВПУ накопление растворов солей происходит в основном за счет капиллярного подсоса и испарения воды на внутренних поверхностях строительных конструкций помещений солевого хозяйства.

Вода считается агрессивной по этому виду коррозии, если содержание, растворимых солей в ней превышает 10 г/л для бетона нормальной плотности, 20 г/л для бетона повышенной плотности и 50 г/л для бетона особо плотного.

2.3.3. Щелочная коррозия

Этот вид коррозии, возникающий в результате взаимодействия заполнителей со щелочными металлами или их солями, исследован сравнительно недавно.

Причиной разрушения являются процессы, происходящие в зоне контакта поверхности заполнителя из некоторых пород и щелочей, содержащихся в цементе, введенных в состав бетона при затворении или при увлажнении бетона в процессе эксплуатации щелочными растворами.

Разрушениям были подвержены бетоны, в которых в качестве заполнителя были применены породы, содержащие аморфный кремнезем и прежде всего опал, а также халцедон, кремний, вулканическое стекло и т.д.

Разрушение характеризуется увеличением объема бетона в результате процессов, возникающих при взаимодействии кремнезема заполнителя и щелочей цемента, дополнительно введенных при затворении или при увлажнении щелочами.

Природа процесса разрушения полностью не выяснена, но можно предположить, что происходит набухание гелевой составляющей цементного камня; возможно и развитие осмотического давления в порах [1, 2] .

Разрушение при щелочной коррозии проявляется в виде сетки трещин и белых налетов в этих трещинах. При более значительном поражении бетона наблюдаются изменения состояния породы на контакте с цементным камнем.

На ВПУ щелочной коррозии подвергаются железобетонные перекрытия при попадании на них щелочей из емкостей, утечке щелочей из трубопроводов и т.д.

2.4. Прочие виды коррозии

2.4.1. Влияние минеральных масел на бетон

Под действием минеральных масел прочность бетона постепенно снижается на 20-25%, что связано с изоляцией воды бетона от его составляющих и расклинивающим действием тонких масляных пленок.

Изоляция воды от составляющих бетона возможна после окончательной пропитки бетона маслами, в то время как снижение прочности бетона за счет расклинивающего действия масляных пленок проявляется через довольно продолжительное время.

На ВПУ чаще всего интенсивному замасливанию подвергаются фундаменты насосов из-за неправильной эксплуатации маслопроводов, а машинное масло – достаточно сильная агрессивная среда по отношению к бетону на обычном портландцементе.

2.4.2. Влияние на бетон высоких температур

Под действием высоких температур (более 150 °С) бетон обезвоживается, в конструкциях происходит усадка и температурные деформации, расшатывается структура бетона, понижается модуль упругости (примерно на 30%), снижается сцепление арматуры с бетоном (примерно на 50%) и конструкции разрушаются.

Предельная температуростойкость железобетона составляет: в сжатых элементах 150 °С, в изгибаемых с обычным армированием 100 °С, в предварительно напряженных со стержневым армированием 80 °С и проволочным 60 °С. Длительное воздействие на бетон высоких температур, постоянных и переменных, вызывает в нем различные по физической природе процессы, суммарный эффект которых приводит к постепенному снижению структурной прочности (коррозии) и разрушению бетона.

3. КОРРОЗИЯ АРМАТУРЫ

Под коррозией металлов в общем виде понимают процесс постепенного разрушения металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой.

В железобетонных конструкциях в качестве арматуры применяются стали различных марок, которые в процессе эксплуатации подвергаются различным видам коррозии (табл.2).

Защита от коррозии бетона: рассказываем по порядку

Бетон — очень популярный строительный материал, по своей прочности он подобен камню, бетон изготавливается из цемента, воды и заполнителя. Когда эта смесь твердеет, получается крепкий бетон. Заполнитель может быть разных размеров и характеристик, чаще всего это гравий и щебенка.

Блок: 1/10 | Кол-во символов: 303
Источник: https://betonobeton.ru/korroziya-betona-korroziya-tsementnogo-kamnya/

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.

Вернуться к оглавлению

Виды коррозии бетона

Различают три основных вида коррозии этого строительного материала:

  • К коррозии первого типа относятся все процессы, возникающие в бетоне под воздействием мягких вод. При этом составляющие цементного камня растворяются в воде и уносятся ею. Этот процесс может протекать с различной скоростью. В плотных бетонах массивных гидросооружений коррозионный процесс протекает медленно и может растянуться на несколько десятилетий. В тонкостенных бетонных конструкциях компоненты цементного камня разлагаются быстро, и через несколько лет эксплуатации может возникнуть необходимость в ремонтных работах. Если через бетон начинается процесс фильтрации воды, то разложение составляющих бетона ускоряется, из материала выносится большое количество гидроксида кальция и бетон становится высокопористым, что значит – непрочным.

Вымывание гидроксида кальция замедляется, если бетонный элемент находится на воздухе. Под воздействием углекислого газа воздуха гидроксид кальция преобразуется в карбонат кальция. Поэтому бетонные блоки, предназначенные для сооружения гидротехнических объектов, до опускания на место установки в течение нескольких месяцев выдерживают на воздухе. Эта мера дает время для карбонизации гидроксида кальция на поверхности бетона.

  • Коррозия второго типа — химическая коррозия — включает те процессы, которые протекают в бетоне при взаимодействии химических веществ, содержащихся в воде или окружающей среде, с составляющими цементного камня. В результате этих реакций в теле бетона образуются легкорастворимые продукты и аморфные массы, не имеющие вяжущей способности. Из-за этого бетон может постепенно превратиться в ноздреватую массу с предельно низкой прочностью. Например, к этому типу относится сульфатная коррозия, которая возникает вследствие взаимодействия бетона с водой, содержащей большое количество сульфатов.

Из процессов коррозии второго типа наибольшее значение имеют магнезиальная и углекислотная коррозия.

  • Коррозия третьего вида включает процессы, при которых в капиллярах и порах бетона накапливаются малорастворимые соли. Кристаллизация этих солей является причиной возникновения напряжений в капиллярах и порах, что приводит к разрушению структуры бетона. Наибольшее практическое значение в процессах этой категории имеет сульфатная коррозия.

Кроме перечисленных типов коррозионного разрушения, вызванного воздействием на бетон жидкости, различают биологическую коррозию. Ей подвергаются, в основном, здания пищевой промышленности. Причиной её возникновения являются грибки, бактерии, водоросли. Разрушение бетона вызывают продукты их метаболизма. Особенно этот процесс активизируется в условиях высокой влажности.

Читайте также:  Как снять показания счётчика электроэнергии

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 2665
Источник: https://www.navigator-beton.ru/articles/zashhita-betona-i-armatury-ot-korrozii.html

Защита бетона от коррозии путем повышения стойкости самого материала

Приготовление шлакобетона — мы знаем все о том, как правильно выбрать шлак и вручную приготовить шлакобетон.

Нужен песок для строительных работ? Обращайтесь к менеджерам компании «ТД Навигатор»!

Многие мероприятия по борьбе с коррозией являются сложно выполнимыми или не слишком эффективными. На практике стараются использовать наиболее простые и недорогие способы и, прежде всего, повышают устойчивость самого бетона путем применения коррозионностойкого цемента или придания материалу высокой плотности и водонепроницаемости.

  • Использование коррозионностойких цементов. В некоторых случаях возникновение сульфатной коррозии бетона можно избежать, применив вместо портландцемента или шлакопортландцемента цементы, обладающие сульфатостойкостью. Эти специальные цементы содержат активные компоненты, которые позволяют повысить стойкость бетона не только к сульфатным, но и к пресным водам.
  • Повышение плотности бетона. Этот вид борьбы с коррозией является эффективным способом защиты материала от коррозионных процессов всех видов. Увеличение плотности бетона снижает его водонепроницаемость. Это затрудняет проникновение агрессивных сред в поры материала. Для изготовления бетона высокой плотности используют цементы с малой водопотребностью, снижают водоцементное соотношение, с особой тщательностью уплотняют смесь при изготовлении бетонного элемента.

Если эти мероприятия не дали результата, то прибегают к оптимальному в конкретном случае способу гидроизоляции.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 1534
Источник: https://www.navigator-beton.ru/articles/zashhita-betona-i-armatury-ot-korrozii.html

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.

Сводится к минимуму коррозия арматуры при непрерывным насыщении бетона по причине того, что так затрудняется попадание кислорода к металлу, существенно тормозится катодный процесс. Можно использовать ингибиторы коррозии на этапе приготовления бетонного раствора.

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).

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 2875
Источник: https://1beton.info/proizvodstvo/zashhita/korroziya-betona-zhelezobetona-tsementa-vidy-sulfatnaya-biologicheskaya-zashhita

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.

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.

Первичная защита бетона от коррозии

Под первичной защитой от коррозии бетона подразумевается использование различных минеральных специальных добавок для бетона, которые повышают плотность бетона, по этому данный метод является очень эффективным, но следует понимать что необходимо соблюдать осторожность и не добавлять добавок больше чем необходимо иначе можно получить совершенно противоположный результат.

Как правило используются добавки для бетона повышающие различные свойства бетона. Влагоудерживающие, стабилизирующие, пластифицирующие и другие.

Исходя из требуемых условий эксплуатации бетона, выбирают наилучший набор добавок. Если к примеру бетон будет эксплуатироваться в воде с высоким содержанием сульфатов, то требуется уменьшение содержания C3S.

И так в каждом случае исходя из потребностей.

Блок: 5/8 | Кол-во символов: 810
Источник: https://rys-les.ru/korroziya-betona-vidy-prichiny-vozniknoveniya-metody-zashchity/

Защита от блуждающих токов

Снизить электрокоррозию подземных коммуникаций и заглубленных металлоконструкций возможно при соблюдении нескольких правил:

  • участок конструкции, служащий источником блуждающего тока, необходимо соединить металлическим проводником с рельсом трамвайной дороги;
  • трассы теплосетей должны размещаться на максимальном удалении от рельсовых дорог, по которым передвигается электротранспорт, свести к минимуму число их пересечений;
  • применение электроизоляционных трубных опор для повышения переходного сопротивления между грунтом и трубопроводами;
  • на вводах к объектам (потенциальным источникам блуждающих токов) необходима установка изолирующих фланцев;
  • на фланцевой арматуре и сальниковых компенсаторах устанавливать токопроводящие продольные перемычки — для наращивания продольной электропроводимости на защищаемом отрезке трубопроводов;
  • чтобы выровнять потенциалы трубопроводов, расположенных параллельно, необходимо установить поперечные электроперемычки на смежных участках.

Защита металлических объектов, снабженных изоляцией, а также стальных конструкций небольшого размера выполняется с помощью протектора, выполняющего функцию анода. Материалом для протектора служит один из активных металлов (цинк, магний, алюминий и их сплавы) — он принимает на себя большую часть электрохимической коррозии, разрушаясь и сохраняя главную конструкцию. Один анод из магния, к примеру, обеспечивает защиту 8 км трубопровода.

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 1453
Источник: https://rys-les.ru/korroziya-betona-vidy-prichiny-vozniknoveniya-metody-zashchity/

Кол-во блоков: 9 | Общее кол-во символов: 13209
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:

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.

коррозия железобетона

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.

классификация вредных воздействий на бетон

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

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.

Для замедления процессов коррозии, спровоцированных вымыванием (выщелачиванием), в работе используют цемент с ограниченным объемом C3S, а бетон выдерживают долго на воздухе, чтобы на поверхности монолита прошла реакция карбонизации с появлением слаборастворимого защитного слоя из СаСО3.

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.).

выщелачивание поверхности бетона

Если рН < 4, используют специальный бетон, смешанный на кислотоупорном цементе с введением в состав кислотоупорных наполнителей. В случае необходимости можно использовать в качестве связующего полимерные компоненты.

Есть еще углекислотная коррозия, которая относится к общему типу коррозии и появляется при влиянии на бетон воды с повышенным содержанием свободных диоксидов углерода в виде слабой углекислоты. Она разрушает созданную раньше карбонатную пленку, появляется бикарбонат кальция, который очень хорошо растворяется.

Бетон разрушается и под воздействием неорганических, органических кислот. Негативно воздействуют разные масла в составе с жирными кислотами (рыбий жир, льняное масло, к примеру). Нефть и нефтепродукты (масло, бензин, керосин) бетону не вредят, если в них нет остаточных кислот, но вовнутрь бетона они способны проникнуть легко.

виды химической коррозии

Вследствие образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ

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).

развитие углекислотной коррозии

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.

сульфатная коррозия бетона

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.

Читайте также:  Какая краска для покраски стен и потолка подходит для квартиры: критерии выбора

Армировать бетон, в составе которого есть хлористый кальций (более 2% от массы цемента), нельзя. Ведь хлористый кальций активизирует коррозию арматуры в воде и на воздухе.

коррозия железобетонных конструкций

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.

Сводится к минимуму коррозия арматуры при непрерывным насыщении бетона по причине того, что так затрудняется попадание кислорода к металлу, существенно тормозится катодный процесс. Можно использовать ингибиторы коррозии на этапе приготовления бетонного раствора.

коррозия металлической арматуры

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).

гидрофобизирующая пропитка для бетона

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.

защита бетона от грибка и плесени

Набор добавок подбирают в соответствии с условиями эксплуатации – так, для бетона в воде с сульфатами актуально уменьшение содержания C3S, для других случаев на первый план выходят другие характеристики и показатели.

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.

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.

сульфатная коррозия бетона как выглядит

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.

Защита специальными покрытиями актуальна там, где нужно защитить бетон во влажных грунтах. Монолит оклеивают со всех сторон полиизобутиленовыми пластинами, полиэтиленовой пленкой, другими видами рулонной гидроизоляции.

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: виды, методы защиты

Бетон – искусственный камень, при производстве которого используются: цемент, мелкий заполнитель – песок, крупный заполнитель – щебень, вода и добавки, сообщающие пластичной смеси и готовому продукту требуемые свойства. Под воздействием неблагоприятных внешних факторов или вследствие внутренних химических реакций бетон подвергается коррозии – процессу разрушения структуры с ухудшением технических характеристик конструкции вплоть до полного ее выхода из строя. Во избежание аварийных ситуаций и экономических потерь необходимо выбрать оптимальный способ, как предотвратить появление и развитие коррозионного процесса.

Классификация видов коррозии бетона

Существует несколько видов коррозии и вариантов ее протекания.

Растворение компонентов бетонного камня

Один из самых уязвимых для влаги компонентов – гашеная известь (гидрат оксида кальция). Это вещество попадает в бетонную смесь либо в процессе ее изготовления, либо при обработке бетонных элементов водой, загрязненной вредными примесями. При проникновении влаги вглубь бетонной конструкции гидрат оксида кальция легко растворяется и вымывается, что приводит к нарушению структуры цементного камня.

Параметры, влияющие на скорость растворения и вымывания гидроксида кальция:

  • Температура, примерно равная +20°C, – наиболее благоприятна для этого процесса. В условиях более высоких температур растворимость этого компонента снижается.
  • Продолжительное постоянное воздействие воды. Приводит не только к полному вымыванию гидроксида кальция, но и к разложению других гидратных компонентов – глинозема, кремнезема и оксида железа – до рыхлого состояния, что значительно снижает прочность бетонного камня.
  • Чем больше процентное содержание минеральных заполнителей с гидроксидом кальция, тем интенсивнее процесс их вымывания.

Способы значительного замедления разрушающих процессов:

  • введение пуццолановых присадок, связывающих гидроксид кальция и повышающих водонепроницаемость бетона;
  • применение бетонов повышенной плотности;
  • искусственная карбонизация конструкций;
  • проведение эффективных мероприятий по гидроизоляции поверхности.

Химическая коррозия

Такая коррозия происходит из-за химреакций между компонентами цементного камня и химически активными средами. В результате этих взаимодействий происходит либо вымывание соединений, легко растворяющихся в воде, либо образование рыхлых осадков, не обладающих вяжущими свойствами. Выделяют несколько подвидов этой коррозии: углекислотная, кислотная и щелочная.

В случае протекания реакции между гидратом оксида кальция (гашеной известью) и углекислым газом, содержащимся практически во всех природных водах, образуется водонерастворимый CaCO3 и вода.

Водонерастворимый карбонат кальция CaCO3 постепенно накапливается в микропорах и микротрещинах бетонного камня, вызывает увеличение его объема и становится причиной трещинообразования и последующего разрушения материала. Карбонат кальция при взаимодействии с водой и углекислым газом образует бикарбонат кальция, представляющий опасность для структуры бетона, а при наличии воды – легко вымывающийся из бетонного элемента. Чем выше концентрация углекислоты в жидкости, тем интенсивнее протекает реакция разрушения конструкции.

При взаимодействии гашеной извести с кислотосодержащими водами в искусственном камне происходит химкоррозия бетона с образованием хлористого кальция, легко удаляемого водой.

Помимо соляной кислоты, чаще всего в природных водах присутствуют серная и азотная кислоты. Серосодержащее соединение кальция – CaSO4, как и карбонат кальция, накапливается в микропорах бетона, постепенно приводя к потере его характеристик. С сульфатами активно реагируют не только гидроксид кальция, но и алюминатные компоненты бетонного камня. Такие реакции являются нежелательными, поскольку в результате их протекания образуются гидросульфоалюминаты.

Самая опасная соль – эттрингит – по мере роста кристаллов вызывает очень сильные напряжения внутри бетонного элемента.

Устойчивость бетонного камня к сульфатсодержащим средам во многом зависит от вида минерального вяжущего. Поэтому, если планируется эксплуатация бетона в сульфатсодержащих водах, то при его производстве используются пуццолановый или сульфатостойкий цементы. Кроме неорганических кислот, коррозию могут провоцировать органические кислоты – молочная и уксусная.

Еще один вид химической коррозии – щелочной – вызывает слишком большое количество противоморозных добавок, применяемых при производстве смеси. Чаще всего встречаются реакции между кремнеземом, содержащимся в заполнителях бетонной смеси, и соединениями калия и натрия. Хлориды калия и натрия находятся в засоленных почвах, морской воде, реагентах, используемых в борьбе с гололедом. В результате таких взаимодействий в цементном камне образуются гидратированные соединения, расширяющиеся в условиях высокой влажности с появлением трещин. Из трещин в некоторых случаях может выделяться силикат натрия.

Биокоррозия

Биологическая коррозия возникает в результате негативного влияния грибков, бактерий и водорослей некоторых разновидностей. Они проникают в поры искусственного камня и развиваются в них. Из-за накопления продуктов их жизнедеятельности бетонный камень разрушается.

Для борьбы с разрушением бетонных конструкций из-за агрессивных биофакторов используют биоцидные добавки, глубоко проникающие в поры материала и уничтожающие микроорганизмы.

Физическая

К быстрому разрушению бетонных элементов приводят попеременные циклы замерзания-оттаивания во время набора марочной прочности. Избавиться от этой проблемы можно путем создания нормальных условий для схватывания и твердения бетонной смеси.

Радиационная

Этому виду коррозионного разрушения подвергаются бетоны в результате радиационного облучения, из-за которого из материала удаляется кристаллизованная вода. Удаление жидкости нарушает структуру бетона, снижает его прочность, провоцирует появление трещин.

Способы защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозионного разрушения

Методы защиты бетона и железобетона от коррозионного разрушения делят на первичные и вторичные. К первым относятся:

  • Изначальная корректировка состава, цель которой – обеспечение высокой плотности и прочности бетона, хорошей водонепроницаемости.
  • Применение спецдобавок и вяжущих с особыми характеристиками. Применяемые добавки – водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие. Часто востребованы мылонафт, кремнийорганические жидкости, сульфатнодрожжевые бражки.
  • Разработка конструктивных решений, обеспечивающих защиту стальной арматуры.

Целью вторичных защитных мероприятий является исключение прямых контактов поверхности бетонных и железобетонных конструкций с агрессивными средами. Такими способами являются:

  • Устройство оклеечной гидроизоляции. Этот вариант используется при контакте бетонной поверхности с влажным грунтом или при его периодическом смачивании жидкостями-электролитами.
  • Применение обмазочных гидроизоляционных материалов. Наиболее распространены мастики на базе различных смол.
  • Обработка поверхностей пропитывающими составами. Уплотняющие пропитки, повышающие водонепроницаемость поверхностного слоя бетона, часто наносят перед использованием лакокрасочных составов.
  • Применение акриловых и лакокрасочных составов – актуально при взаимодействии поверхности бетонного элемента с твердыми материалами или газосодержащими средами.

Коррозия стальной арматуры в железобетонных конструкциях

Для устройства силового каркаса бетонных конструкций используют стальные арматурные стержни с рифленой или гладкой поверхностью. Их основная функция – повысить устойчивость бетона к нагрузкам на сжатие, растяжение, сдвиг. Коррозионное разрушение арматуры значительно снижает прочность всей конструкции.

Факторы, провоцирующие потерю прочности каркаса, – воздействие воды, наличие в воздухе хлора, сероводорода и других серосодержащих газов.

Вода и газы поступают к стальному каркасу через поры в бетонном камне.

Способы защиты стальной арматуры в бетоне от коррозии:

  • Использование рационально составленной бетонной смеси, введение в ее состав ингибиторов, замедляющих коррозионные процессы в стали. Минимальное содержание в бетонной смеси хлоридов и роданидов. Количество хлористого кальция должно быть не более 2% от общей массы вяжущего.
  • Пассивирование поверхности стальных стержней перед сваркой или связыванием арматурного каркаса. Пассивирующие вещества вводят и в состав самой бетонной смеси. Чаще всего это нитрит натрия, применяемый в количестве 2-3% от массы вяжущего.
  • Улучшение плотности бетона, поскольку чем больше в структуре пустот, тем выше вероятность поступления к стальным стержням воды и агрессивных газов.
  • Соблюдение технологических правил укладки силового каркаса в опалубку.

Во избежание преждевременного разрушения железобетонной конструкции необходимо контролировать ее состояние с помощью технологий неразрушающего контроля, предусмотренных ГОСТом 18105-86.

Андрей Васильев

  • Строитель с 20-летним стажем
  • Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

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.

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

Коррозия бетона

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.

Читайте также:  Какой конструкции должны быть окна для мансарды

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

Коррозия арматуры

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.

Виды коррозии бетона, способы предотвращения его разрушения

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.

Коррозия бетона

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

Коррозия бетона

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:

  • инъекционную;
  • проникающую;
  • разделительную.

Коррозия бетона

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.

Ссылка на основную публикацию