Контроль якості - Стор 2

4. Види корозії бетону та способи їх запобігання.

На залізобетонні конструкції будівель та споруд у процесі їх експлуатації одночасно з силовими навантаженнями руйнівно діють різноманітні зовнішні фактори – хімічні та фізичні. Відповідно розрізняють хімічну та фізичну корозії.Під хімічною корозієюрозуміють процес руйнування бетону в результаті хімічної взаємодії агресивних речовин у рідкому, твердому та газоподібному стані з складовими цементного каменю та заповнювачем.

Фізична корозіябетону і залізобетону викликається зміною негативних і позитивних температур, поперемінним зволоженням і висиханням, що супроводжуються деформаціями усадки та набухання, відкладенням солей у порах цементного каменю, що призводять до розвитку кристалізаційного руху.

На підставі результатів вивчення кристалізаційних процесів і характеру руйнування конструкцій, що експлуатуються, розрізняють такі основні види корозії (Кінд. В.А.):

1) корозію вилуговування, що відбувається внаслідок розчинення гідрату окису кальцію в цементному камені та винесення його з нього;

2) загальнокислотну корозію – в результаті дії кислот при РН менше 7;

3)вуглекислу, що викликається дією на бетон вуглекислоти;

5) магнезіальну корозію, яка також підрозділяється відповідно на магнезіальну, що викликається дією іонів магнію за відсутності у воді іонів сульфату, і магнезіально-гіпсову або сульфатно-магнезіальну, що відбувається при спільному впливі на бетон іонів магнію та сульфату.

Всі ці види корозії можуть протікати під впливом природних, промислових та побутових стічних вод. Ступінь агресивності цих вод та іншихагресивних факторів (газоподібні та тверді речовини) наведена в нормах СНіП. З великої кількості різноманітних процесів корозії В.М. Москвин виділив три основні види.

До корозії першого видуприйнято відносити процеси корозії бетону під дією вод з малою тимчасовою жорсткістю, що виникає в результаті розчинення складових частин цементного каменю і винесення їх водою, що протікає.

Під корозією другого видурозуміють процеси корозії, що розвиваються в бетоні в результаті обмінних реакцій між складовими частинами цементного каменю та хімічними речовинами, що містяться у воді.

Корозія третього видуоб'єднує процеси руйнування цементного каменю в результаті відкладення та кристалізації в порах і пустотах бетону малорозчинних солей, кристалізація яких викликає виникнення зусиль, що призводять до руйнування структури бетону.

Корозія першого виду

Причиною корозії бетону у прісній воді є розчинність окремих компонентів цементного каменю. Найбільш розчинним компонентом є гідрооксид кальцію, що утворюється при гідроліз C3S.

Цей вид корозії особливо прогресує за умов впливу проточної води, що фільтрується через тіло бетону. У загальному випадку швидкість корозії I виду прямо пропорційна швидкості течії води, при цьому спочатку відбувається руйнування багатоосновних гідросилікатів, а потім малоосновних.

Для боротьби з корозією I виду в цемент вводять активні гідравлічні добавки, які зв'язують Са(ОН)2 малорозчинний гідросилікат кальцію. Внаслідок цього кількість вільного Са(ОН)2 різко зменшується та значно знижується швидкість корозії. Одночасно гідравлічні добавки підвищують густину бетону, знижуючи йоговодонепроникність. Зниження водонепроникності можна досягти також за рахунок інтенсивнішого ущільнення бетонної суміші, що дозволяє сформувати більш щільну структуру бетону.

Корозія другого виду

Корозія другого виду відбувається в результаті взаємодії складових частин цементного каменю з кислотами і солями, що знаходяться в навколишньому середовищі. В результаті обмінних реакцій утворюються продукти у вигляді аморфної маси, які розчиняються та виносяться з тіла бетону. Це призводить до збільшення пористості та зниження міцності цементного.

каменю та подальшої активізації процесу корозії до повного руйнування бетону.

Обмінні реакції найчастіше протікають у бетоні під дією сірчанокислих та хлористих солей за наступною схемою:

Тяжкорозчинна аморфна речовина, що утворюється - Mg(OH)2 або випадає в осад на місці утворення, або вилуговується з цементного каменю. Двоводний гіпс, що утворився на першій стадії, реагує потім з трикальцієвим алюмінатом, утворюючи гідросульфоалюмінат кальцію (корозія III виду).

Ефективними засобами захисту бетону від корозії другого виду служать застосування цементів певного складу (білітові), введення гідравлічної добавки для зв'язування Са (ОН)2 і перекладу С3А.nН20 менш основний СА(гідроалюмінатСа), а також отримання щільних бетонів.

Корозія бетону третього виду

При дії на бетон мінералізованих вод у його порах та капілярах накопичуються кристали солей, а також продукти реакції, що утворюються при взаємодії води-середовища з цементним каменем. В результаті збільшення числа кристалів виникають значні зусилля, що розтягують, в стінках пор і капілярів, і під впливом цих зусиль стінки руйнуються.

Такі зміницементного каменю викликають води, що містять сульфати у вигляді розчиненого сірчанокислого кальцію та інші сульфати. Гіпс, що виділяється з розчину, відкладається у порах цементного каменю. За наявності у воді інших солей сульфатів гіпс утворюється при взаємодії цих солей із Са(ОН)2. Гіпсова корозія починається при концентрації S04 понад 1000 мг/л. Гранично допустима концентрація SO4 для портландцементу - 250 мг/л незалежно від складу сірчанокислої солі, що знаходиться у воді.

Крім того, між сульфатами та трикальцієвим алюмінатом відбувається реакція утворення важкорозчинного гідросульфоалюмінату кальцію (ГСАК):

5.Умови виникнення корозії арматури в бетоні та способи її запобігання.

Корозія арматури в бетоні є окремим випадком різноманітного явища корозії металів. Під поняттям корозії металів мається на увазі процес поступового руйнування їхньої поверхні в результаті хімічної або електрохімічної взаємодії металу з навколишнім середовищем. Чисто хімічна взаємодія металів із середовищем зустрічається незрівнянно рідше, ніж електрохімічна.

p align="justify"> Електрохімічна корозія, або корозія в електролітах, є результатом роботи безлічі мікроскопічних короткозамкнутих гальванічних елементів, що виникають на поверхні металу при контакті з електролітом. Їх виникнення зумовлено неоднорідністю металу чи довкілля. Різниця потенціалів на поверхні сталевої арматури в бетоні обумовлена ​​тим, що окремі мікроділянки стали мають різні структурні характеристики, пов'язані з характером окисних плівок, точок дотику як з рідкою фазою, так і з продуктами гідратації цементу, дрібними зернами і великого заповнювачів. Таким чином, електрохімічна корозія передбачаєнаявність електричного струму, що виникає в процесі корозії і не потребує зовнішньої причини. За наявності зовнішньої причини, наприклад, як блукаючих струмів, корозія ще більше посилюється.

Пасивна дія бетону на сталь

Корозія сталі в бетоні є результатом електрохімічного процесу, при якому на анодних ділянках залізо переходить у розчин і перетворюється на іржу. Необхідні для цього процесу гідроксил-іони утворюються на катоді з кисню та води. Сталева арматура у щільному та некарбонізованому бетоні без тріщин надійно захищена від корозії. Це зумовлено високою лужністю рН порової вологи, яка знаходиться в межах 12,5-13,5 залежно від виду та кількості цементу, виду та кількості добавок. Висока лужність бетону викликана, як відомо, процесами гідролізу та гідратації силікатних фаз цементу з утворенням Са(ОН)2. За наявності в цементі лужних солей калію та натрію вони в процесі гідратації цементу перетворюються на гідроксиди - КОН або NaOH, які підвищують рН середовища бетону до 13,5. При такому високому значенні рН середовища у присутності кисню на поверхні сталі утворюється мікроскопічно топкий шар гідроксиду двовалентного заліза, який захищає сталь від анодного розчинення. При зниженні рН середовища нижче 12 гідроксид двовалентного заліза перетворюється на гідроксид тривалентного заліза за схемою:

При цьому обсяг гідроксиду, що утворюється, більш ніж у 2 рази перевищує суму об'єму вихідних компонентів, що призводить до порушення оточенняарматур з бетоном. В результаті несуча здатність конструкцій знижується.

Електрокорозія. Умови її виникнення та запобігання

Тривала практика експлуатації залізобетонних конструкцій у полі дії блукаючихструмів показала, що в анодних зонах сталі йде інтенсивний процес корозії із руйнуванням бетонного покриття. Джерелом руйнування є струми постійної величини. Корозія сталі в бетоні під впливом струмів постійної величини описується теорією механічних напруг. Відповідно до цієї теорії, при проходженні постійного струму через арматуру остання піддається корозії, в результаті чого продукти корозії, що утворюються, призводять до виникнення внутрішніх розтягуючих напруг, що неминуче веде до руйнування бетону. Для захисту залізобетонних конструкцій від електрокорозії використовують метод протекторного захисту. Суть способу полягає у накладенні на арматуру зовнішнього захисного потенціалу, у якому вона потрапляє у зону пасивного стану діаграми Пурбе, тобто коли залізо неіонізується (не розчиняється) у будь-яких агресивних середовищах. Величина захисного потенціалу приймається в межах 0.85-1,1В по відношенню до мідно-сульфатного електрода, а щільність струму -

Основні способи захисту арматури в бетоні від корозії

цементу, м'яким режимам теплової обробки. Для підвищення захисних властивостей бетону по відношенню до сталевої арматури вводять у бетонну суміш спеціальні добавки -інгібітори або пасиватори корозії.До них відносяться нітрити, нітрати, хромати, біхромати, фосфати, силікати, борати натрію чи калію у кількостях 0,5-3,0% від маси цементу. Сутність механізму дії пасиваторів полягає у освіті на поверхні металу захисних плівок з оксидів або нерозчинних солей. Такі властивості мають нітрити, фосфати, силікати, хромати, біхромати та деякі інші сполуки. Слід, проте, помітити, що з перелічених сполук, діючи переважно на анодний процес, скорочують площу аноднихділянок та у разі малої концентрації сприяють локалізації корозійного процесу в окремих точках -піттингах. Отже, добавки – пасиватори не завжди забезпечують надійний захист сталі від корозії.

Добавки-інгібітори забезпечують надійний захист сталі від корозії, особливо в бетоні зі зниженою лужністю середовища. Вони утворюють на поверхні сталі плівки із фізичною адсорбцією. До таких добавок відносяться аміни, фосфорорганічні сполуки, ряд ПАР катіонактивної дії. Найбільшу ефективність захисту арматури у бетоні забезпечують комплексні добавки.

---