Виды коррозии бетона. Способы повышения коррозионной стойкости бетона и железобетона

Первый вид – выщелачивание наблюдается в результате фильтрации воды через бетон. Этот вид коррозии наиболее опасен для тонкостенных железобетонных конструкций и конструкций, работающих под напором воды, таких, как плотины, дамбы, молы (гидротехнические). Снижение щелочности бетона, вследствие вымывания гидрооксида кальция, вызывает коррозию стальной арматуры, накопление на ее поверхности продуктов

реакции, приводящих к отслоению контактирующего слоя бетона и разрушению всей конструкции. Интенсивность этого вида коррозии прямо пропорциональна проницаемости бетона, давлению потока воды и содержанию свободного гидрооксида кальция в цементном камне. Следовательно, повысить стойкость бетона можно или за счет перевода гидрооксида кальция в более устойчивые и менее растворимые соединения, или путем целенаправленного повышения плотности бетона. Первое достигается применением пуццоланового и шлакового портландцементов, в которых гидрооксид кальция связывается опокой, трепелом, золой или шлаком в малорастворимые соединения. Второе – путем рационального подбора зернового состава заполнителей, уменьшением водоцементного отношения в сочетании с введением пластифицирующих и гидрофобных добавок, пропиткой и защитой поверхности бетона полимерными составами.

Ко второму виду коррозии относится снижение прочности бетона под действием кислотосодержащих сред. Разрушение и вымывание цементного камня, сопровождаемое обсыпанием несвязанного заполнителя, происходит в поверхностных слоях, постепенно распространяясь вглубь бетона. В большей степени этот характер разрушения бетонных конструкций: полов, стен, плит перекрытий наблюдается на предприятиях химической и пищевой промышленности. При проектировании бетонных конструкций, эксплуатация которых связана с действием растворов кислот и солей с кислой реакцией, предусматривают в качестве вяжущего использование специального кислотостойкого цемента на основе жидкого стекла или полимерного связующего, заполнителей из кислотостойких горных пород (андезита, диабаза, базальта, кварцита) и кислотостойкой стеклопластиковой арматуры. При действии концентрированных горячих кислот, применяют защиту бетонной поверхности, выполняемую с использованием полимерных кислотостойких красочных составов, рулонных материалов, а также путем облицовки плитами и плитками из ситаллов, шлакоситаллов, каменного литья и кислотостойкой керамики. Коррозия третьего вида – солевая происходит в результате заполнения пор и пустот кристаллами солей, вызывающих перенапряжение материала, рост остаточных деформаций и разрушение бетонной конструкции. При действии сульфатных сред основным способом защиты является применение цементов, при гидратации которых получается наименьшее количество свободного гидрооксида кальция, участвующего в образовании крупных сульфатосодержащих кристаллов, вызывающих растягивающие

напряжения в бетоне. К этим вяжущим относятся пуццолановый и шлако-портландцементы, которые используют при слабой и средней степени агрессивности среды. Увеличение концентрации сульфатов требует применения более стойких, надежных минеральных вяжущих, которыми являются глиноземистый цемент, сульфатостойкий портландцемент и шлакопортландцемент. При действии солей типа хлорида и карбоната натрия, не взаимодействующих с цементным камнем, разрушение происходит только при капиллярном подсосе агрессивного раствора и наличия испаряющей поверхности, поэтому повысить стойкость бетона можно за счет снижения

его проницаемости, т. е. повышения плотности.

Щелочную коррозию в зависимости от факторов, ее вызывающих, можно разделить на внутреннюю и внешнюю. При внутренней – разрушение бетона происходит из-за наличия активного кремнезема в заполнителе (опал, халцедон) и повышенной щелочности бетона. Находясь в активном состоянии, кремнезем вступает в реакцию со щелочами бетона, образуя аморфные, гелеобразные продукты в уже затвердевшем материале, объем которых значительно превышает суммарный объем участвующих в реакции соединений. Именно это и вызывает перенапряжение, рост деформаций и разрушение бетона. Основными мерами, обеспечивающими стойкость бетона, является соблюдение требований ГОСТа, в части ограничения содержания активного кремнезема в заполнителе. Кроме этого, в случае их наличия, при изготовлении бетона нельзя вводить щелочные добавки, а применяемый цемент должен содержать ограниченное количество

растворимых щелочей. Внешнее действие щелочесодержащих агрессивных сред низкой концентрации опасно для бетона только при условии испаряющей поверхности. Так как в этом случае при взаимодействии гидрооксида кальция с углекислым газом воздуха продуктами реакции являются карбонаты натрия и калия, накопление которых в порах поверхностного слоя бетона вызывает его шелушение и отслоение по типу солевой корро-

зии. При действии на бетон растворов щелочей высокой концентрации и температуры, разрушаются основные гидратные соединения цементного камня. Чем выше концентрация и температура раствора, тем больше скорость коррозии. Повысить стойкость бетона можно в первом случае увеличением плотности, во втором – защитой конструкции щелочестойкими материалами. Агрессивное действие газообразных и твердых соединений

обусловлено их растворимостью в воде. Образуя водные растворы на поверхности бетонных конструкций, они вызывают коррозию второго или третьего вида в зависимости от их химического состава.

Биокоррозия бетонных и железобетонных конструкций, характерная для предприятий пищевой промышленности, животноводческих помещений, прачечных, происходит как под действием кислот, выделяемых в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, так и самих бактерий, дрожжей, водорослей, способных разлагать входящие в состав цементного камня силикаты кальция. Биоповреждения бетона начинаются с поверхно-

сти и идут вглубь — так же как и при погружении бетона в жидкую агрессивную среду. Для повышения стойкости конструкций увеличивают плотность бетона, применяют лакокрасочные и плитные материалы. Наиболее надежная защита от биокоррозии может быть осуществлена введением в бетон биоцидных добавок.

Радиационная стойкость бетона зависит от свойств отдельных его составляющих, которые по-разному воспринимают действие ионизирующего излучения. При высоких дозах наблюдается расширение кристаллической решетки заполнителя, постепенный переход минерала в аморфное состояние, сопровождаемый ростом деформаций, снижением плотности на 3 – 15 % и прочности горной породы до 30 %. Облучение цементного камня вызывает его разогрев до 350 0С и усадку до 2,2 %, увеличивающуюся

при повышении дозы радиации. Для получения радиационностойких бетонов используют сверхплотные заполнители, способные поглощать радиационное излучение (баритовые и железосодержащие руды), и шлакопорландцемент в качестве вяжущего.

В железобетонных конструкциях, условия эксплуатации которых связаны с прохождением электрического тока большой мощности и напряжения: электростанции и подстанции, линии электропередач, возможны проявление электрокоррозии. Анализ причин потери несущей способности железобетонных конструкций позволил выделить два основных разрушающих фактора. Первый – накопление большого количества энергии в малом объеме бетона в силу его неоднородности по составу и структуре, что приводит к появлению дугового разряда, вызывающего пережег арматуры, оплавление и растрескивание бетона. Второй – электрокоррозия стали, наблюдаемая при прохождении электрического тока в условиях повышенной влажности по арматуре, приводящая к образованию и накоплению продуктов коррозии – ржавчины на стальной поверхности. Обеспечить стойкость конструкции в этих условиях эксплуатации возможно за счет снижения электропроводности бетона, т.е. повышения его диэлектрических свойств. С

этой целью вводят органические гидрофобные или уплотняющие добавки, снижающие гигроскопичность и водопоглощение бетона; применяют защитные мастичные и лакокрасочные покрытия на основе высокомолекулярных смол; используют объемную пропитку конструкций полимерными составами.