1. Види корозії бетону:
2. 2. Корозія бетону при взаємодії цементного каменю з містяться у воді кислотами.
3. 3. Корозія бетону внаслідок утворення і кристалізації в порах важкорозчинних речовин.
4. Корозія бетону (залізобетонних конструкцій) в екстремальних умовах експлуатації
5. Корозія арматури в бетоні
6. Захист арматури бетону від корозії
7. Захист бетону від корозії

Бетон - це штучний кам'яний матеріал, що складається з цементу, піску, води і щебеню. При затвердінні ущільненої суміші в'язкої речовини (цемент) з заповнювачем утворюється бетон. Як заповнювач може бути використаний щебінь, пісок, гравій.

Корозія бетону - процес руйнування його структури, охрупчивания під впливом навколишнього середовища. корозія бетону може бути трьох видів.

Види корозії бетону:

1. Розчинення складових частин цементного каменю.

Це найбільш поширений вид корозійного руйнування бетону . Бетонні вироби експлуатуються в основному на відкритому повітрі. При цьому вони піддаються впливу атмосферних опадів та інших рідких середовищ. Складовою частиною бетону є утворився гідрат окису кальцію (Са (ОН) 2) - гашене вапно. Це самий легкорозчинний компонент, тому з часом він розчиняється і поступово виноситься, порушуючи при цьому структуру бетону.

2. Корозія бетону при взаємодії цементного каменю з містяться у воді кислотами.

Під впливом кислот корозія бетону протікає або зі збільшенням його обсягу, або з вимиванням легкорозчинних вапняних з'єднань.

Збільшення обсягу відбувається по реакції:

Ca (OH) 2 + CO2 = CaCO3 + H2O

CaCO3 не розчиняється у воді. Поступово відбувається його відкладення в порах цементного каменю, за рахунок чого йде збільшення обсягу бетону, а в подальшому його розтріскування і руйнування.

При контакті бетону з водними розчинами кислот утворюється легкорозчинний бікарбонат кальцію, який агресивний для бетону, а при наявності води розчиняється в ній і поступово вимивається зі структури бетонного каменю. Освіта бікарбонату кальцію описується реакцією:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2.

Крім розчинення спостерігається і протікання хімічної корозії бетону:

Ca (OH) 2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O,

при цьому вимиваються солі хлористого кальцію.

Якщо руйнування бетону відбувається під впливом сульфатів води - застосовують пуццолановий портландцемент, а також сульфатостійкий портландцемент.

3. Корозія бетону внаслідок утворення і кристалізації в порах важкорозчинних речовин.

Крім вищеописаних корозійних руйнувань бетону при наявності мікроорганізмів можливе протікання біокоррозіі . Грибки, бактерії і деякі водорості можуть проникати в пори бетонного каменю і там розвиватися. У порах відкладаються продукти їх метаболізму і поступово руйнують структуру бетонного каменю.

При корозії бетону зазвичай одночасно протікає кілька видів руйнувань.

Корозія бетону (залізобетонних конструкцій) в екстремальних умовах експлуатації

Екстремальними умовами можна назвати вплив на бетонний камінь дуже низьких температур і різних речовин, що володіють підвищеною агресивністю.

Досить поширеним випадком корозії бетону в екстремальних умовах є руйнування матеріалу під впливом сульфатів (хімічна корозія бетону). В першу чергу, з сульфатами взаємодіють алюмінатних складові бетонного каменю і гідроксид кальцію. Дуже небажаним є взаємодія алюмінатних мінералів і сульфатів. В результаті утворюється кілька модифікацій гідросульфоалюміната, найнебезпечнішим з яких, є еттрінгіт (3СaO • Al2O3 • 3CaSO4 • 32H2O). Дана сіль у міру свого зростання (збільшення кристалів) утворює всередині бетону дуже високі напруги, які значно перевищують міцності цементного каменю. В результаті, під впливом розчинів, до складу яких входять сульфати, корозійне руйнування бетону протікає дуже інтенсивно.

При взаємодії гідроксиду кальцію з сульфатами утворюється CaSO4 • 2H2O. Згодом речовина накопичується в поровом просторі бетону, поступово його руйнуючи.

Стійкість до впливу сульфатсодержащіх середовищ дуже сильно залежить від мінералогічного складу бетону. Якщо в цементі зміст мінералів на основі алюмінію і трехкальциевого силікату обмежена, то він в даному середовищі більш стійкий.

Корозія арматури в бетоні

Якщо в конструкціях використовують залиту бетоном залізну арматуру, тобто залізобетон, можливе протікання ще одного виду руйнування - корозії арматури в бетоні. Під впливом вод навколишнього середовища або при наявності в повітрі сірководню, хлору, сірчистих газів арматура в середині бетону іржавіє і утворюються продукти корозії заліза. За обсягом вони перевищують початковий обсяг арматури, що призводить до виникнення і зростання внутрішніх напружень, а в подальшому - розтріскування бетону.

Крізь пори в цементному камені до арматури проникає повітря і волога. Підведення їх до поверхні металу здійснюється не рівномірно через що на різних ділянках поверхні спостерігаються різні потенціали - протікає електрохімічна корозія . Швидкість протікання електрохімічної корозії арматури залежить від влагопроницаемости, пористості бетонного каменю і наявності в ньому тріщин.

Наявність у воді розчинених речовин посилює корозію арматури з підвищенням концентрації електроліту.

При тривалому витримуванні бетону на повітрі на поверхні утворюється дуже тонка (5 - 10 мкм) захисна плівка, яка не розчиняється у воді і не взаємодіє з сульфатами. Процес виникнення захисної плівки під впливом вуглекислоти повітря називається карбонізацією. Карбонізація захищає бетон від корозії, але сприяє корозії арматури в бетоні.

Не можна армувати бетон, до складу якого входить хлористий кальцій (більше 2% від ваги цементу). Хлористий кальцій прискорює корозію арматури як на повітрі, так і у воді.

Захист арматури бетону від корозії

Існує кілька способів захистити сталеву арматуру в бетоні від корозії: облагородити навколишню метал середу (тобто використовувати якісний бетон спеціального складу, введення інгібіторів); додатковий захист арматури бетону від корозії (плівки і т.п.); поліпшити характеристики самого металу.

Навколо арматури знаходиться сам бетон, тому саме бетон є середовищем, що оточує метал. Для продовження терміну служби арматури необхідно поліпшити вплив бетонного каменю на сталь. Перш за все, потрібно виключити або, якщо це неможливо, звести до мінімуму речовини, що входять до складу бетону, які сприяють інтенсифікації процесу корозії арматури в бетоні. До таких речовин відносяться роданіди, хлориди.

Якщо залізобетонний виріб експлуатується в умовах періодичного змочування, необхідно просочувати бетон спеціальними просоченнями (бітумними, петролатумная і ін.). Це значно знизить проникність бетону. При постійному насиченні бетонного каменю корозія арматури в бетоні практично зводиться до мінімуму. Це пояснюється тим, що дуже сильно ускладнюється проникнення кисню до поверхні металу, відбувається значне гальмування катодного процесу.

Для продовження терміну служби металевої основи залізобетону - бетон облагороджують. Під час формування бетонної суміші до складу вводять інгібітори корозії .

Для захисту від корозії арматури в конструкційно-теплоізоляційних бетонах широко використовується спосіб омічного обмеження. Суть полягає в тому, що вологість самого бетону не повинна перевищувати рівноважне значення при відносній вологості повітря 60%. Тоді процеси корозії арматури майже припиняються, тому що виникає високе омічний опір плівок вологи у поверхні арматури. Цей спосіб не такий уже простий і не ефективний в районах з високою вологістю і частими опадами.

Хороший бетон повинен володіти початковим пасивуючим впливом на арматуру. Бетонні вироби повністю просихають приблизно за 2-3 роки. Якщо клімат сухий, то трохи швидше. Саме в цей час і відбувається найсильніше корозійне руйнування арматури, тому що вона знаходиться у вологому бетонної середовищі.

Хорошим способом захистити арматуру бетону від корозії вважається попереднє пассивирование поверхні арматури, а також утворення оксидних захисних плівок під впливом водної лужного середовища бетонного каменю. Підсилюють захисні властивості плівки введенням в бетонну суміш Пасиватор. Часто використовують нітрит натрію в кількості 2 - 3% від початкової ваги цементу.

Захист бетону від корозії

Для захисту бетону від корозії і продовження його терміну служби не достатньо застосування тільки одного виду захисту. Щоб бетон не піддавався шкідливому впливу навколишнього середовища вже на стадії проектування проводять профілактичні заходи щодо його захисту.

Експлуатаційно-профілактичні заходи передбачають нейтралізацію агресивних середовищ, герметизацію, інтенсивну вентиляцію при експлуатації цементного каменю в приміщенні (для осушення повітря).

Важливу роль в запобіганні бетону від подальшого руйнування грає раціональне конструювання. При цьому необхідно надавати бетонної поверхні конструкційної форми, яка виключатиме скупчення в поглибленнях води і різних органічних речовин. Крім того важливо забезпечити вільний відхід рідини з поверхні. Цього можна досягти при використанні водовідводів або формуванні бетонної поверхні під ухилом.

Захист бетону від корозії можна розділити на первинну і вторинну.

Первинна захист бетону від корозії передбачає при його виготовленні і формуванні вводити до складу бетону спеціальні добавки, змінюючи при цьому його мінералогічний склад. Цей спосіб вважається найбільш ефективним.

Як добавки можуть служити різні водоудерживающие, пластифікуючі, стабілізуючі, хімічні модифікатори, аморфний кремнезем і ін.

Крім того, орієнтуючись на умови експлуатації цементного каменю, при його формуванні підбирають оптимальний для даних умов склад. Наприклад, для цементів, що експлуатуються в сульфатсодержащіх водах зменшують вміст С3S.

Часто застосовують пуццоланізацію. До портландцементу додають кислі гідравлічні добавки, які містять активний кремнезем.

Са (ОН) 2 + SiO2 • nН2О = СаО • SiO2 • (n + 1) Н2О,

Утворився гідросилікат кальцію стійкіше ніж Са (ОН) 2.

Хімічні добавки можуть дуже сильно поліпшити експлуатаційні властивості бетону. Підвищити його щільність, в результаті чого агресивні агенти в порах уповільнюють швидкість свого пересування. Арматура, перебуваючи в щільному бетоні менш схильна до корозійних руйнувань.

Також за допомогою хімічних добавок можна значно збільшити кількість умовно замкнутих пор. В результаті морозостійкість цементного каменю зростає в рази.

Самими поширеними хімічними добавками, які застосовуються для захисту бетону від руйнувань є: пластифікуючі, противоморозні, що ущільнюють, гідрофобізуючі, воздухововлекающие, сповільнювачі схоплювання, газообразующие, інгібітори корозії арматури.

Деякі добавки надають подвійну дію, тобто покращують відразу кілька показників. Інші ж, можуть покращувати один, і знижувати другий.

Найперспективнішими і поширеними є такі добавки.

Милонафт. Це пластифицирующая добавка, що складається з суміші натрієвих солей нерозчинних у воді органічних кислот. Вона сприяє підвищенню однорідності бетонної суміші, зменшуючи при цьому тертя між її окремими зернами. Також залучає повітря. Виробляється і постачається у вигляді паст. У бетонну суміш необхідно вводити від 0,05 до 0,15% від маси цементу (у перерахунку на суху речовину). Якщо перевищити зазначену дозування, знижується міцність бетону на стиск.

Милонафт підвищує водонепроникність бетонного каменю на дві марки, морозостійкість - у два рази, стійкість до впливу розчинів мінеральних солей, тріщиностійкості.

Сульфітно-дріжджова брага СДБ. Це хімічна добавка пластифицирующего дії. Отримують її шляхом переробки кальцієвих солей лігносульфонових кислот. Речовина сприяє підвищенню рухливості бетонної суміші, залученню до неї повітря і зменшення злипання цементних зерен. Виробники можуть поставляти СДБ у вигляді твердих або рідких концентратів. Для досягнення захисного ефекту даної добавки потрібно трохи більше, ніж милонафта. У перерахунку на суху речовину цементу, необхідно ввести 0,15 - 0,3% сульфітно-дріжджової бражки. Вона підвищує в 1,5 - 2 рази морозостійкість, на 5 - 10% міцність, на одну марку - водонепроникність, стійкість до впливу розчинів мінеральних солей і тріщиностійкість.

Сульфітно-дріжджова брага надає найкращий ефект при введенні її в бетонний камінь на основі високоалюмінатний і швидкотверднучих портландцементов.

Кремнійорганічна рідина ГКЖ-94. Це гидрофобизирующая і газообразующая добавка, яка утворюється в процесі гідролізу етілгідросілоксана. В результаті взаємодії цементу і даної добавки виділяється водень і утворюється велика кількість замкнутих, рівномірно розподілених в бетоні пір. На капіляри і стінки пір бетону чинить активний гідрофобний вплив. На реологічнівластивості суміші майже не впливає, але дуже сильно уповільнює процес затвердіння бетону (початкові стадії). Поставляється у вигляді 50% водної емульсії або 100% рідини. Другу вводять в бетонну суміш в кількості 0,03 - 0,08%.

Сприяє підвищенню водонепроникності бетону на дві марки, морозостійкості - в три-чотири рази. Крім того, збільшує стійкість до змінного зволоження і висушування, дії розчинів мінеральних солей (в умовах капілярного підсосу), розтягування.

Вторинна захист бетону від корозії передбачає нанесення на цементний камінь різних лакофарбових матеріалів, захисних сумішей, покриттів і облицювання різними плитами. Тобто гідроізоляцію бетону.

До вторинної захисту також можна віднести карбонізацію (витримку бетону на повітрі).

Захист бетону від корозії лакофарбовими і акриловими покриттями застосовується при впливі на нього твердих і газоподібних середовищ. Новоутворена захисна плівка ефективно захищає поверхню бетону не тільки від повітря і вологи, але і від впливу різних мікроорганізмів.

Захист бетону від корозії мастиками застосовується при впливі на нього вологи, контакті з твердими середовищами. Часто застосовуються мастики на основі різних смол (смолізация).

Захист бетону від корозії ущільнювальними просоченнями використовують майже у всіх середовищах (рідкої, газоподібної), особливо при підвищеній вологості, окрім того застосовують перед нанесенням ЛФМ . Ущільнюючі просочення заповнюють зовнішній шар бетону, надаючи йому хороші гідрофобні властивості, знижують водопоглинання.

Біоцидниє матеріали застосовуються для захисту бетону від впливу різних видів грибків, цвілі, бактерій, мікроорганізмів. Хімічно активні речовини біоцидних добавок заповнюють пори бетону і знищують бактерії.

Захист бетону від корозії обклеювальну покриттями застосовується при експлуатації бетонного каменю в рідких середовищах, грунтах з високою вологістю і місцях частого змочування електролітом. Наприклад, нижню частину бетонного хвилеріза обклеюють поліізобутиленова пластинами.

Як обклеювальна покриття можуть бути використані поліетиленова плівка, поліізобутіленові пластини, рулони нафтобітуму. Вони можуть також виконувати роль непроникного підшару в облицювальних покриттях.

Найбільш ефективна комплексна захист бетону від корозії, тобто як первинна, так і вторинна.