КОРРОЗИЯ БЕТОНА. ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ БЕТОНОВ К ПРОЦЕССАМ КОРРОЗИИ

Данное понятие определяет процесс разрушения структуры бетона под воздействием факторов внешней среды. Хотя при соблюдении всех правил изготовления и укладки бетона у последнего должна быть сопротивляемость к внешнему воздействию, в действительности всё не так идеально. Физические и химические воздействия окружающей среды могут нанести непоправимый вред, как нарушая свойства материала, так и его состав.

Виды коррозии бетона

Выделяют три вида коррозии бетона:

  • Биологическая коррозия
  • Физико-химическая коррозия
  • Химическая коррозия

Первый вид коррозии обусловлен проникновением в состав веществ, вызывающих за счёт собственного расширения внутреннее напряжение и разрушение материала изнутри.

Второй тип коррозии определяется чаще как размытие. За счёт постоянного контакта с водой из состава бетона нередко растворяется и вымывается гидроксид кальция. Часто мы наблюдаем такую коррозию у бетонных гидроконструкций – плотин, дамб, бетонных резервуаров.

Третий тип обусловлен взаимодействием бетонного камня и окружающей среды. При этом возникают легкорастворимые соли, которые потом вымываются водой. Нередко вымываемые водой вещества в бетонных массах заменяются аморфными составами, не имеющих вяжущих свойств.

Вследствие этого с течением времени бетон теряет свою прочность и превращается в рыхлую смесь.

Вышеуказанная классификация также дублируется но с другим названием видов коррозии, хотя принцип разделения на группы прежний:

  • Коррозия выщелачивания (биологическая)
  • Кислотная коррозия (химическая)
  • Солевая коррозия (физико-химическая)

Методы предотвращения коррозии

Существует ряд способов защиты бетона от коррозии. Эксплуатационно- профилактические мероприятия проводятся начиная с этапа проектирования стройки. Во-первых, это нейтрализация агрессивных сред, воздействующих на состав (герметизация, вентиляция, осушка воздуха).

Грамотные конструкционные решения также могут избавить бетон от ряда коррозионных процессов (недопущение контакта с поверхностями разной температуры, во избежание образования конденсата, избежание углублений для скопления воды на поверхности, обеспечение отвода жидкости).

В целом же, защиту от коррозии бетона разделяют на первичную и вторичную. Первая заключается в изменении состава бетона и вводе специальных добавок (очень эффективный способ). К эти добавкам модно отнести пластификатры, стабилизирующие модификаторы и ряд других химических добавок. Зная среду эксплуатации бетонной конструкции предугадывают состав смеси и добавляют элементы, препятствующие коррозионному процессу. Вторичная защита определяется как нанесение на уже застывший цементный камень защитных смесей, плёнок, акриловых покрытий, лакокрасочных материалов. Наиболее эффективным методом защиты является комбинирование первичной и вторичной защиты.

  1. Растворение составных частей цементного камня, когда бетон становится хрупким. Это наиболее распространенный вид коррозии бетона. Происходит это в основном, когда бетонные изделия эксплуатируются на открытом воздухе и постоянно подвергаются разрушительному воздействию погодных и др. условий. Так как составной частью бетона является гашеная известь (а это легкорастворимый компонент), то со временем цементный камень как бы растворяется, нарушая при этом структуру бетона.
  2. Коррозия бетона под воздействием кислот. Если бетон контактирует с кислотами, то коррозия может протекать по двум сценариям. Первый, это когда происходит увеличение объема бетона. Объясняется это вполне объяснимым химическим процессом, вследствие которого происходит отложение вещества в порах цементного камня. Это приводит к увеличению объема бетона, а в дальнейшем провоцирует его растрескивание и разрушение.
  3. Воздействие кислот может проходить и по другому сценарию. А именно, с вымыванием легкорастворимых известковых соединений. Например, при контакте бетона с водными растворами кислот, может образовываться компонент, который является агрессивным по отношению к бетону. А при систематическом наличии воды начинает в ней растворяться и «вымывать» структуру бетонного камня.
  4. Биокоррозия, или коррозия бетона вследствие образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ. Этот вид коррозиии бетона может быть вызван наличием различных грибков, бактерий и некоторых водорослей, которые могут проникать в поры бетона. Описать этот процесс можно примерно так: в процессе метаболизма грибков и бактерий образуются вещества, которые откладываются в порах бетонного камня и постепенно разрушают его структуру.

Обычно коррозия бетона протекает под воздействием нескольких видов разрушений.

Коррозия арматуры в бетоне

Строительная конструкция может столкнуться с еще одним видом разрушения — коррозии арматуры в бетоне. Если в конструкции используется железная арматура, то при наличии агрессивных сред арматура попросту ржавеет, вследствие чего образуются продукты коррозии железа. Эти продукты по своему объему со временем значительно превышают объем самой арматуры, что в конечном итоге вызывает рост внутреннего напряжения конструкции, и как следствие — растрескивание бетона.

image Коррозия арматуры в бетоне может происходить по разным причинам. Одна из них — электрохимическая коррозия. Скорость ее развития зависит  от влагопроницаемости и пористости бетонного камня, и от наличия в нем трещин. Проникающие сквозь поры и трещины вода и воздух приводят к разности потенциалов на поверхности бетона, что усиливает электрохимическую коррозию и повышает концентрацию электролита. Для того, чтобы защитить арматуру бетона от коррозии специалисты используют несколько способов. Например, для увеличения срока службы арматуры можно улучшить свойства самого бетона. Т.е. можно исключить или значительно уменьшить процентный состав веществ, которые способствуют интенсификации процесса коррозии арматуры в бетоне. Также, можно защитить конструкцию, используемую в экстремальных условиях, путем пропитывания бетона специальными веществами, снижающими проницаемость бетона. К таким веществам относятся битумные, петролатумные и др. пропитки. Защитить арматуру бетона от коррозии можно введением в бетонную смесь так называемых пассиваторов, которые образуют защитную оксидную пленку при воздействии водной щелочной среды бетонного камня.

Защита бетона от коррозии

Защита бетона от коррозии — наиважнейшая часть технологического процесса. Для того, чтобы продлить срок службы всей строительной конструкции, меры по защите бетона от коррозии проводят еще на стадии проектирования. Сюда можно отнести профилактические мероприятия по нейтрализации агрессивных сред, качественную герметизацию и хорошую вентиляцию при эксплуатации бетона. Важную роль защите от коррозии специалисты отводят грамотному конструированию. Здесь имеется ввиду отсутствие скоплений воды (или свободный отток жидкости) в конструкциях.

image Защита от коррозии предполагает введение в состав бетона специальных добавок, улучшающих его состав. Это могут быть пластифицирующие,  стабилизирующие и химические модификаторы. Все они значительно улучшают эксплуатационные свойства бетона, повышают его плотность и водонепроницаемость. Другой способ защиты от коррозии заключается в нанесении на поверхность бетона различных лакокрасочных материалов и покрытий, способствующих его гидроизоляции. Сюда относят разнообразные мастики, акриловые покрытия, пропитки. Все они выполняют роль непроницаемого подслоя, который также защищает бетон от разрушительного действия. Наиболее эффективным считается комплексное использование различных методов защиты от коррозии.

Бетон — это очень прочный , но хрупкий материал. Для увеличения прочности бетонной конструкции в толщу бетона помещается арматурный каркас который увеличивает ее прочность. С точки зрения увеличения прочности этот каркас должен располагаться внутри, на минимальном расстоянии от стенок бетонного элемента но здесь вступает в игру такой фактор как коррозия. Если вы используете в строительстве стеклопластиковую арматуру или арматуру из базальта -проблем нет, она не подвержена коррозии, но металлическая арматура (обычная или даже оцинкованная) — в полной мере подвержена этой «болезни». Почему ржавеет арматура в бетоне ? Ответ прост. Когда стальная арматура помещается в строительный бетон, она в начале не подвергается коррозии, поскольку щелочные свойства цемента защищают оксидную пленку на поверхности арматуры от разрушения. Однако в течении нескольких лет (при воздействии СО2 (углекислого газа) бетон становится нейтральным и загрязняется хлором, активным кислородом и водяными парами — что приводит к разрушению защитной пленки арматуры и возникновению корозии.

первая стадия процесса коррозии

вторая стадия процесса коррозии

После возникновения очагов коррозии процесс начинает прогрессировать, на его скорость влияют степень влажности, возникновение микротрещин , содержание хлора и кислорода в окружающей среде использование противогололедных реагентов и даже микротоки. Прочный металл превращается в порошок ржавчины которая занимает в 4 раза больший обьем пространства создавая тем самым огромное внутреннее давление которое сначала вызывает растрескивание монолитного бетона и в конечном счете приводит к раскалыванию бетона на куски.

коррозия металлической арматуры в несущей стене с разрушением защитного слоя бетона

коррозия металлической арматуры в опорной балке с разрушением защитного слоя бетона

коррозия металлической арматуры в плите перекрытия с разрушением защитного слоя бетона

при развитии процесса коррозии арматуры происходит постепенное разрушение бетонной конструкции

Для полного исключения коррозии арматуры в бетоне и увеличения долговечности строения есть только один путь — замена металлической арматуры на равнопрочностную, но значительно более долговечную стеклопластиковую или базальтопластиковую арматуру. Применение такой композитной арматуры набирает обороты не только в мире, но и в России. Цена стеклопластиковой арматуры не выше или меньше стоимости равнопрочностной металлической, а учитывая существенную экономию на транспорте, обрезках и скорости монтажа использование стеклопластиковой арматуры дает суммарный выигрыш по цене в 30-50%.

Но по сложившейся с прошлого века традиции проектировщики закладывают в проект металлическую арматуру и тогда для борьбы с коррозией, очень важно соблюдать достаточную толщину защитного слоя, тем самым, повышая надежность и долговечность всей монолитной конструкции.

Максимально облегчить процедуру формирования заданного в проекте защитного слоя и одновременно упростить процесс возведения монолитных конструкций позволяют закладные детали из пластмассы (фиксаторы арматуры), непосредственной функцией которых является фиксация арматуры в определенном положении, что гарантирует стабильность толщины защитного слоя как в процессе монтажа арматуры так и при заливки бетона в опалубку.

Бетон — это тяжелый раствор и при его заливке (особенно с помощью бетононасосов) динамическое воздействие на арматурный каркас очень велико и здесь фиксаторы защитного слоя арматуры выполнят свою задачу. Также пластиковый фиксатор арматуры не даст сдвинутся арматурному каркасу при виброуплотнении. Цена фиксаторов арматуры — это крохи по сравнению с приносимой ими пользой. И только недобросовестные строительные организации могут экономить на применении пластиковых фиксаторов арматуры , работая по принципу «быстрее сдать» и перекладывая проблемы последующей коррозии и разрушения на плечи заказчика.

Одним из преимуществ этих фиксаторов является их универсальность, то есть возможность применения с любой арматурой, используемой в строительстве (металлической, оцинкованной, стеклопластиковой арматурой, базальтопластиковой арматурой). Материал, из которого изготовлены фиксаторы арматуры, имеет высокий уровень морозостойкости, устойчивость к воздействию агрессивных сред, что увеличивает долговечность готовых конструкций и позволяет решать многие задачи при возведении объектов различного назначения.

Наибольшее распространение получили такие фиксаторы арматуры как «Звездочка«, «Опора«, «Стойка» и «Стульчик» , а также несъемный фиксатор опалубки одновременно выполняющий и задачи фиксации защитного слоя арматуры и крепления элементов сборной несъемной опалубки. Полный ассортимент таких фиксаторов арматуры в Москве можно приобрести в компании «ЛегоБетон», где специалисты помогут подобрать оптимальный вид фиксаторов и осуществить полную комплектацию Вашего строительства.

Использование вышеуказанных пластмассовых закладных изделий не только позволяет повысить качество монолитного домостроения, обеспечивая должный контроль над толщиной защитного бетонного слоя арматуры, но и существенно сократить сроки проведения работ, практически не оказывая сколько-нибудь значительного влияния на общую себестоимость возводимых сооружений.

Главная Коллекция «Revolution» Строительство и архитектура Виды коррозии бетонов

Химические виды коррозии бетона. Образование кристаллогидратов при взаимодействии воды и клинкерных минералов. Особенности магнезиальной, углекислотной, сульфатной и сероводородной коррозии. Физическое разрушение бетонов. Виды защиты от коррозии.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 19.06.2015
Размер файла 26,7В K

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу.

Опубликовал admin | Дата 28 Май, 2016 Рубрика: Новости, Стройка

image

—>

Обычно цемент, входящий в состав бетона, становится с годами прочнее, но иногда, наоборот, ухудшает свои свойства. Нередко оба этих явления можно наблюдать в разных местах одного и того же сооружения.

Крайне важно научиться отличать коррозию бетона от механического разрушения, поскольку внешние признаки в обоих случаях одинаковы — выкрашивание бетона, ржавление арматуры и трещины в углах конструкций.

Под коррозией бетона понимают разрушение химических соединений, входящих в состав цемента и заполнителя, и образование нежелательных соединений, а иногда и перемещение их внутри тела бетона. Примерная дозировка составляющих бетона приведены в табл.1.

Наименование составляющих
Вес в %
Объем в %
Крупный заполнитель
58
53
Песок
28
26
Нерастворимые соли кальция, железа, алюминия и другие элементы
11,5
9
Растворимые в воде соли
2,5
2
Поры
10

Свойства портландцемента, вследствие которых цементный камень подвержен коррозии.

Этот вопрос достаточно сложен и требует длительного изучения; тем не менее причины коррозии цементного камня известны достаточно хорошо:

  1. Портландцемент имеет в своем составе избыток свободной извести — до 3%. Известь, растворимая в воде, еще быстрее растворяется в разбавленных кислотах и способна мигрировать внутри бетонной конструкции. Карбонизация свободной извести ликвидирует защитные свойства арматуры, обеспечиваемые щелочными свойствами бетона;
  2. Алюминаты кальция вступают в реакцию с сульфатами (солями серной кислоты), в результате образуются кристаллы нерастворимых солей и их сростки, вызывающие значительные растягивающие усилия в стенках структурных элементов цементного камня и их разрушение;
  3. Соли кальция иногда взаимодействуют с кремпензеном (окисью кремния), вступая в щелочную реакцию с некоторыми видами заполнителей;
  4. Соединения, получающиеся в результате схватывания портландцемента, взаимодействуют с многими органическими соединениями; кроме того,кресталлическая структура цементного камня является проницаемой для многих органических соединений. Таким образом, агрессивные жидкости впитываются бетоном и цементный камень оказывается под их воздействием.

Иногда с годами цемент становится плотнее и прочнее: когда сложное химическое соединение соприкасается с влажным воздухом, неустойчивые и растворимые составляющие начинают взаимодействовать с окружающей средой и реакция продолжается до тех пор, пока не образуется устойчивое соединение. Движение воздуха внутри бетона и частичек цемента приводит к образованию двуокиси углерода, которая карбонизирует известь (гидроокись кальция, превращая ее в более устойчивые карбонаты.

Позже начинается взаимодействие между поверхностью заполнителя и частичками цемента. В результате прочность бетона увеличивается.

Вскоре после схватывания цемент представляет собой совокупность хаотически расположенных кристаллических образований, пронизывающих оставшуюся коллоидную массу. Объем всей массы со временем сокращается, поскольку вода испаряется по мере его уплотнения, прочность бетона при этом непрерывно увеличивается.

Свободная вода испаряется через поверхность бетона, она способствует гидратации плохо диспергированных частичек цемента.

Особенности строения бетона,  обуславливающие возможность его коррозии. Как мы установили, прочность цемента с годами увеличивается; казалось бы, то же должно происходить и с бетоном.  Чаще всего это так и бывает, за исключением двух случаев, когда:

а) растворенные компоненты цемента выщелачиваются до того, как они успевают образовать устойчивые химические соединения;

б) бетон работает в агрессивной среде.

Растворимость компонентов цемента в воде ведет к увеличению проницаемости, а в конечном счете — к разрушению бетона. Объемный вес кварца 2650 кг/м3; объемный вес бетона 2450 кг/м3, следовательно, объем пор составляет от 10 до 15% — до 1/6 общего объема. В основном это микропоры, но если бетон плохо уплотнен или гранулометрический состав заполнителя плохо подобран, то к этому добавляются воздушные полости и пузыри воздуха. Площадь соприкосновения таких «макропор» с частичками цемента, имеющими капилляры, больше, поэтому при температурных колебаниях перемещение влаги неизбежно.

Бетон — это смесь с весьма сложным составом; заполнители его обладают разными свойствами, поэтому часть его может оказаться способной к щелочным и некоторым другим реакциям, в результате которых возможно увеличение объема (разбухание). Заполнитель может оказаться непроницаемым, так что рост кристаллов приведет к нарушению сцепления между компонентами бетона, как правило, различны, что может привести к появлению внутренних напряжений.

Бетон с годами становится прочнее. Это бывает в тех случаях, когда он обладает качествами:

  • непроницаемостью;
  • наличием защитных свойств поверхностных слоев бетона.При таком условии возможность возникновения коррозии отсутствует. Даже находясь постоянно под водой, бетон не теряет прочности

Двойственного состояние бетона быть не может: или с годами от становится прочнее, если удовлетворяет вышеприведенным требованиям, или слабее, если эти требования не удовлетворяются.

Именно поэтому так трудно подчас объяснить, почему на одном и том  же сооружении часть бетона становится все более и более прочной, а часть — постепенно разрушается.

Коррозия бетона часть II. Читай…

  • Образование пузырей
  • Электролиз
  • Сухая гниль, грибки и лишай

image

—> —> « Пример 1.4. Сбор нагрузок на колонну Коррозия бетона часть II »

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий