Корозія бетону: види, механізми, способи захисту
Що це таке - корозія бетону та залізобетону? Чому в залізобетонних конструкціях виникають корозійні процеси? Якими способами можна запобігти їх розвиток? У статті ми постараємося відповісти на ці питання.
Що це таке
Корозія бетону - процес падіння міцності або руйнування бетонних і залізобетонних конструкцій, пов'язаний з агресивним впливом навколишнього середовища. Здається, читачеві не потрібно пояснювати, як протікає корозія металевих конструкцій. З бетоном в загальних рисах відбувається те ж саме: з часом він частково перероджується в інші матеріали, що володіють зовсім іншими механічними властивостями.
Уточнимо: від звичайної іржі залізобетонні конструкції, ясна річ, теж страждають. У більшості випадків армування не відрізняється високу корозійну стійкість.
Види і механізми
Помните пословицу «где тонко, там и рвется»? Она в полной мере относится к деградации любых конструкционных материалов.
Залізобетон - композит з декількох видів сировини, що розрізняються механічною міцністю і стійкістю до різного виду зовнішніх впливів.
| матеріал | властивості |
| пісок | Кристали кварцу виключно хімічно стабільні, що не деградують з часом |
| Щебень | Як заповнення зазвичай використовується щебінка скельних порід, своїми хімічними і механічними властивостями мало відрізняється від кварцового піску. На її міцність можуть вплинути хіба що концентровані луги і кислоти. |
| Арматура | Контакт стали в водою і повітрям (а бетон, як ми пам'ятаємо, паропроніцаєм) завжди дає дуже передбачуваний результат. Навіть під захисним шаром бетону армування буде поступово іржавіти. Вихід арматури на поверхню внаслідок руйнування конструкції багаторазово прискорить процес. |
| цементний камінь | Сполучна - цемент - після схоплювання перетворюється в порівняно міцний, але не відрізняється хімічною інертністю цементний камінь. Один з його основних компонентів - гашене вапно Ca (OH) 2 - легко розчиняється водою і вступає в реакції з іншими хімікатами. Саме з руйнування цементного каменю зазвичай починається корозійний процес. |
Давайте розберемо основні види корозії і механізми їх виникнення.
вимивання
Незважаючи на високу щільність, бетон - матеріал пористий. Причина - в тому, що схоплення цементу і зменшується час сушіння розчину супроводжуються суттєвим зменшенням його об'єму.
Зверніть увагу: порізованниє газо- і пінобетон - окрема розмова. У їхньому випадку пори створюються навмисно - введенням в розчин піни або газообразующих компонентів (як правило, алюмінієвого порошку). Мета - надання бетону максимальних теплоізоляційних якостей.
Зволоження бетону з подальшим нерівномірним випаровуванням води призведе до поступового руху води через пори. У процесі руху та сама гашене вапно Ca (OH) 2 буде поступово вимиватися; ну, а раз сполучного в товщі бетону стає менше - його міцність падає.
Найбільш наочно процес вимивання демонструють висоли - білі розводи і нарости на поверхні бетону, що залишаються там, де він часто мокне. Їх наявність говорить про те, що конструкція стрімко втрачає міцність.
розкладання кислотами
Під впливом кислот і їх водних розчинів в бетоні може протікати безліч деструктивних процесів.
Розберемо найбільш прості.
- При впливі кислот гашене вапно з'єднується з атмосферним вуглекислотою з утворенням нерозчинної солі і води. Формула, що описує реакцію, має вигляд Ca (OH) 2 + CO2 = CaCO3 + H2O.
Здавалося б - чого засмучуватися, якщо розчинний з'єднання кальцію замінено більш стабільним? Адже процес вимивання в цьому випадку повинен повністю припинитися. Та ба - то було: кристали CaCO3 не просто заповнюють пори - вони прагнуть розширити, зламати їх; в результаті бетон починає розтріскуватися.
- При надлишку води (простіше кажучи - у вологому бетоні) подальше перетворення мінералів набуває вигляду CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2. Полученный бикарбонат кальция снова растворим для воды; более того - слишком растворим: он стремительно вымывается, оставляя после себя поры и… падение конструкционной прочности.
- У присутності розчину соляної кислоти гашене вапно перетворюється в хлористий кальцій: Ca (OH) 2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O. І ця сіль виключно легко розчиняється у воді; результат цілком передбачуваний - знову-таки ослаблення конструкції.
сульфатне розкладання
В умовах підприємств хімічної промисловості (зокрема, виробляють добрива) досить поширеним випадком є так звана сульфатна корозія бетону.
В результаті взаємодії з сульфатами гашеного вапна і присутніх в цементі алюмінатів утворюється, зокрема, гидросульфоалюмінат еттрінгіт (3СaO • Al2O3 • 3CaSO4 • 32H2O). Кристали в процесі росту викликають значні напруги, істотно перевищують показники міцності цементного каменю.
іржавіння арматури
Здесь все просто и понятно: контакт низкоуглеродистых сталей с водой и воздухом приводит к образованию малопрочного Fe2O3 и более сложных окислов и солей. Армирование должно воспринимать нагрузки на растяжение; при падении прочности арматуры существенные нагрузки на изгиб приводят к появлению трещин и… ускоренному падению прочности уцелевшего армирования вследствие прямого контакта с водой и воздухом (см.также статью «Подпорные стены из бетона: технология возведения от профессионалов»).
біологічне розкладання
Наслідки високої вологості при температурах вище нуля загальновідомі: конструкції з цегли, каменю і бетону обживаються мохом і цвіллю.
В результаті руйнування йде двома шляхами:
- Горезвісна вапно і її сполуки служать грибку їжею.
- Накопичення продуктів метаболізму в порах призводить до зростання внутрішніх напружень.
морозний руйнування
Уявіть собі, що відбувається з ділянкою вологою бетонної конструкції при падінні температури нижче нуля.
- Вода в її порах починає кристалізуватися.
- Лід, що має більший у порівнянні з водою обсяг, прагне розширити пори. У конструкції з'являються мікротріщини; в міру їх розширення до руйнування залізобетону підключається корозія арматури.
способи захисту
Отже, механізми руйнування нами вивчені. Чи можливий захист бетонних і залізобетонних конструкцій від корозії? Чи можуть відповідні заходи бути зроблені в домашніх умовах, своїми руками?
Стратегія
Для початку з'ясуємо, якими шляхами ми маємо рухатися.
| Комплекс мер | роз'яснення |
| захист арматури | Підвищення корозійної стійкості армирующего каркаса запобіжить його іржавіння всередині бетону і при виході на поверхню. |
| Ущільнюючі хімічні добавки | Як правило, вони зменшують кількість пір або роблять пори замкнутими. В результаті знижується проникність матеріалу для води і повітря, рідше нестабільна гашене вапно замінюється більш хімічно стійкими сполуками. |
| заповнення пор | Готова бетонна конструкція може бути модифікована проникаючими просоченнями, нагнітають через пробурені в ній шурфи або просто нанесеними на поверхню. |
| поверхнева захист | Сюди відносяться всілякі заходи по гідроізоляції (рулонної і обмазувальної). У цю ж категорію потрапляє фарбування лакофарбовими матеріалами. |
| Біозахист | Антисептичні просочення зводять нанівець біологічне розкладання, вбиваючи саму цвіль, її суперечки і перешкоджаючи їх повторної появи. |
Тактика
А тепер давайте трохи конкретизуємо перелік можливих заходів, описавши деякі з них.
промислові умови
Як захист залізобетонних конструкцій від корозії здійснюється в умовах промислових підприємств, багатоквартирного будівництва і т.д. - простіше кажучи, коли є можливість використовувати складні технології, що вимагають спеціального обладнання?
Згадаємо кілька часто застосовуються рішень.
- Цементизация. Через пробуренные в толще конструкции отверстия под давлением нагнетается цементное молочко, приготовленное в пропорции 1:10 (цемент-вода), с небольшой (не более 7% от массы цемента) добавкой хлористого кальция. заповнення пор способствует увеличению плотности бетона и уменьшению количества открытых пор в нем.
- силікатизація зводиться до послідовного нагнітання натрієвого рідкого скла і хлористого кальцію. В процесі обробки пори заповнюються сумішшю слаборозчинні гідросилікату кальцію і нерозчинного кремнезему.
- Бітум - процес заповнення пір бітумом при температурі 200-220С. Метод виключно ефективний, але може проводитися лише при мінімальній вологості конструкції.
Корисно: основна проблема при бурінні шурфів для закачування розчинів - викликати зростання внутрішніх напружень в товщі конструкції. З цієї точки зору оптимально Алмазне буріння отворів в бетоні, бо нічого не створює ударних навантажень і не викликає відколу країв отвору.
Для розкриття і демонтажу елементів конструкції застосовується різання залізобетону алмазними колами: вони мають куди більшим у порівнянні з абразивним кругом по каменю ресурсом і, головне, чудово ріжуть арматуру.
Домашні умови
Зрозуміло, захист бетону від корозії можлива і без застосування високотехнологічного обладнання.
- Захисна фарбування - найпростіше і найочевидніше рішення. Зокрема, можна рекомендувати так звані гумові водно-дисперсійні барвники: вони надійно гідроізолюють поверхню бетону при мінімальних витратах часу і сил. Ціна кілограма гумової фарби починається приблизно від 130 рублів.
- Обробка рідким склом теж здатна захистити бетон від руйнування. Інструкція по його застосуванню гранично проста: рідке скло розводиться водою 1: 1 і наноситься на поверхню бетону пензлем або валиком в 2-3 шари без проміжної просушування.
- Найбільш ефективне рішення - проникаючі гідроізоляційні просочення (Пенетрон і його аналоги). Вони наносяться по вологому бетону і проникають на глибину до метра. Пенетрон викликає кристалізацію сполук кальцію, повністю заповнюють пори.
- На стадії приготування бетону в нього можуть вводитися різноманітні зміцнюють добавки. Ось назви кількох вітчизняних препаратів: милонафт, СДБ (сульфітно-дріжджова брага), ГКЖ-94 (кремнийорганическая рідина).
висновок
Разумеется, в рамках небольшой статьи нами затронуто лишь несколько из длинного перечня возможных решений (читайте также статью «Бетонные безнапорные трубы: нормативные документы, применение, альтернативы»).
Відео в цій статті запропонує читачеві додаткову інформацію про те, як проявляється корозія бетону і якими засобами вона може бути переможена. Успіхів!