Коррозия бетона — Защита бетона от коррозии

Виды коррозии и Защита бетона от коррозии

Бетон — очень популярный строительный материал, по своей прочности он подобен камню, бетон изготавливается из цемента, воды и заполнителя. Когда эта смесь твердеет, получается крепкий бетон. Заполнитель может быть разных размеров и характеристик, чаще всего это гравий и щебенка.

Коррозия бетона

Коррозия бетона и железобетона — это такой процесс разрушения целостной структуры цементного камня который происходит из за воздействия воды и влаги, циклического замораживания и размораживания, а так же периодически повторяющегося процесса высыхания а насыщения влагой, а так же процесс коррозии начинается когда бетон вступает в контакт с различными агрессорами, которые присутствуют в окружающей бетон среде. Причины разрушения бетона могут бывают совершенно разными от воздействия различных веществ.

Морозостойкость бетона сильно зависит от величины (тонкости) перемола цемента, а так же от количества воды, которую необходимо использовать, что бы обеспечить удобство работы,  так же зависит от клинкера. Из всех компонентов клинкера, наименьшей морозостойкостью обладает СзА, его количество в цементе для морозостойкого бетона, должно быть не более 8%. Помол цемента должен начинаться от 3000 и до 4000 см2/г, но так же очень важно что бы в цементе присутствовали и более крупные зерна, которые позволяют выполнять «самолечение» различных дефектов, которые чаще всего возникают под переменным воздействием разных сред.

Высокая водопотребность цемента, так же уменьшает коэффициент морозостойкости бетона, это объясняется тем, что увеличивается пористость капилляров, из за чего, вода в находится состоянии геля и не замерзает в порах даже  при достаточно при температуре воздуха значительно ниже 0. Для морозоустойчивых бетонов, водопотребность должна быть менее 0.55.

Виды коррозии бетона

Исследования которые были проведены советскими учеными, позволили определить суть коррозии бетона, а так же были подобраны оптимальные методы борьбы с коррозией. Они и разделили коррозию бетона на 3 категории:

1. Вымывание компонентов цементного камня;
2. Воздействие на цементный камень агрессивных веществ;
3. Объединяет все процессы, при воздействии которых, цементный камень образует различные соединения;

Так же бывает коррозия арматуры в бетоне, но ее мы рассмотрим в ближайшее время в отдельной статье.

Первый 1 вид коррозии бетона:

Вымывание компонентов цементного камня

Данный вид коррозии бетона начинается из за процесса вымывания (растворения) компонентов цементного камня. Под воздействием воды на бетон, первым делом начинает растворяться гидроксид кальция, при гидролизе образуется C3S и C2S и его количество постепенно увеличивается и примерно к 3 месяцам становится порядка 10-15%, а растворимость 1.3 г/л. После того как процесс вымывания из цементного камня свободного гидроксида кальция. Когда содержание уменьшится до 1.1 г/л., начнется процесс распада гидросиликатов, далее происходит разложение гидроалюминатов и гидроферритов кальция, все это приводит к увеличению пористости, что означает уменьшение прочности. Данный процесс коррозии бетона значительно ускоряется, когда на него воздействует вода или вода под давлением.

Для того что бы уменьшить процессы коррозии возникающие из за выщелачивания (вымывания), используют цемент с умеренным количеством C3S, и изделия из бетона специально выдерживают достаточно долго на воздухе, для того что бы на поверхности бетона, начал процесс карбонизации, который обеспечивает образование слаборастворимого защитного слоя из CaCO3.

Но самым популярным способом при необходимости побороть выщелачивание гидроксида кальция, является использование плотных бетонов, и добавление в его состав, специальных добавок, обеспечивающих связь Ca (OH) в слаборастворимое соединение — гидросиликат кальция.

Второй 2 вид коррозии бетона: 

Воздействие на цементный камень агрессивных веществ

Данный вид коррозии возникает при воздействии на цементный камень различных агрессивных веществ, соприкасаясь с которыми образуются 2 типа соединений:

1. Соли
2. Аморфные массы

Образующиеся соли являются легкорастворимыми и растворяются (вымываются) водой. Аморфные массы, практически не обладают ни какими связующими свойствами (кислотная коррозия).

Кислотная коррозия появляется когда воздействует любая из кислот, кроме поликрениевой и кремне-фтористо-водородной кислоты. Эти кислоты, при взаимодействии с гидроксидом кальция, создают легкорастворимые соли CaC12 в том числе, которые постоянно увеличивают свой размер CaSO4-2H2O:

Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4.2H2O

При воздействии таких кислот, начинают разрушаться: гидроалюминаты, гидросиликаты и гидроферриты, создают легкорастворимые соли и другие дополнительные аморфные массы.

Защита от слабых кислотных сред pH =4-6, осуществляется с помощью специального кислотостойкого материала (покрывают пленкой, окрашивают итд). Если кислотные коррозии являются сильными, ph<4, то применяют специальный бетон, который производят на кислотоупорном цементе и таких же кислотоупорных заполнителях, при необходимости используют бетон с полимерными компонентами связующего материала.

Углекислотная коррозия — это тип общекислотной коррозии, возникает под воздействием воды на бетон, которая содержит свободные диоксиды углерода, в качестве слабой угольной кислоты, выше нормы. Такое повышенное содержание агрессивной углекислоты, разрушает ранее образованную карбонатную пленку, из за того что образуется отлично растворимый бикарбонат кальция.

Коррозия бетона при воздействии различных органических и неорганических кислот. Так же очень плохо действует на бетон различные масла, которые в своем составе содержат жирные кислоты (льняное масло, рыбий жир и.т.д). А в свою очередь нефть и все его продукты производства, такие как бензин, масло, керосин и.т.д совершенно не наносят вред бетону, при условии что не содержат остаточных кислот но необходимо знать, что они достаточно легко проникают внутрь бетона.

Третий 3 вид коррозии бетона:

Объединяет все процессы, при воздействии которых, цементный камень образует различные соединения

Когда бетон взаимодействует с различными агрессивными средами, в результате образуются соединения большого размера, чем изначальные соединения бетона, что приводит к образованию внутреннего напряжения в бетоне, с последующим растрескиванием. Этот вид коррозии характерен для сульфатной коррозии. Сульфаты достаточно часто содержатся в воде, и при реакции с гидроксидом кальция образуют гипс. Бетон разрушается из за давления кристаллов гипса (гипсовая коррозия). Такая коррозия происходит из за высокого содержания сульфатов в воде.

Защита бетона от коррозии

Защита бетона от коррозии позволяет значительно увеличить срок эксплуатации строение, но важно понимать, что для этого необходимо использовать сразу несколько видов защиты бетона от коррозии. Во первых еще при проектировании проекта, должны учитываться и просчитываться все возможные факторы влияния окружающей среды на бетон, и рассматриваться и проводиться профилактические мероприятия по защите бетона.

Профилактические методы защиты бетона от коррозии заключаются в способах герметизации строения, устранения агрессивных сред, повышенную вентиляцию если производится работы в закрытых помещениях.

Так же очень эффективным способом для возведения надежного строения, с защитой от разрушения в дальнейшем является правильное конструирование. Для этого необходимо делать все поверхности таким образом, что бы предотвращать любые скопления воды и других органических веществ в углублениях бетона и  что бы был реализован нормальный водоотвод от цементного камня, чаще всего это реализуется с помощью применения водоотводов и изготовлении поверхностей с небольшим углом.

Существует по классификации 2 типа защиты бетона:

1. Первичная защита от коррозии бетона
2. Вторичная защита от коррозии бетона

Первичная защита бетона от коррозии

Под первичной защитой от коррозии бетона подразумевается использование различных минеральных специальных добавок для бетона, которые повышают плотность бетона, по этому данный метод является очень эффективным, но следует понимать что необходимо соблюдать осторожность и не добавлять добавок больше чем необходимо иначе можно получить совершенно противоположный результат.

Как правило используются добавки для бетона повышающие различные свойства бетона. Влагоудерживающие, стабилизирующие, пластифицирующие и другие.

Исходя из требуемых условий эксплуатации бетона, выбирают наилучший набор добавок. Если к примеру бетон будет эксплуатироваться в воде с высоким содержанием сульфатов, то требуется уменьшение содержания C3S.

И так в каждом случае исходя из потребностей.

Химические добавки

Химические добавки в бетон позволяют сделать бетон с гораздо более хорошими эксплуатационными характеристиками. Это обеспечивается за счет увеличения плотности бетона, что позволяет уменьшить проникновение различных агрессоров внутрь бетона, даже арматура, которая находится в таком бетоне, значительно меньше подвергается коррозии.

Химические добавки позволяют закрывать поры бетона, что приводит к значительному повышению морозостойкости бетона.

Самые популярные химические добавки в бетон, которые повышают его прочность, устойчивость к разрушению и другие характеристики являются:

• Пластификаторы
• Противоморозные добавки в бетон
• Добавки повышающие водонепроницаемость бетона
• Воздухозахватывающие добавки
• Замедлители схватывания бетона
• Антикоррозийные добавки для арматуры

Достаточно часто используют добавки которые оказывают комплексное действие на бетон, они изменяют сразу несколько характеристик бетона. Иногда улучшая одни характеристики, приходится жертвовать другими.

Вторичная защита бетона от коррозии

Вторичная защита цементного камня от коррозии подразумевает использование специальных дополнительных покрытий для бетона, предотвращающих попадание на поверхность бетона различных агрессивных веществ.

Чаще всего используют разные краски и лаки, специальные защитные смеси, а так же дополнительная гидроизоляция бетона, выдержка на воздухе до карбонизации, так же относят ко вторичным методом защиты бетона от коррозии.

Защита бетона специальными красками, лаками и акриловыми покрытиями используется для предотвращение попадания на бетон различных газообразных и твердых компонентов, которые могут нанести вред. Такие покрытия обеспечивают надежную защиту бетона как и от влаги, так и предотвращает воздействие микроорганизмов на бетон.

Так же применяется метод защиты бетона с помощью различных мастик, они создают защитный барьер от попадания на поверхность бетона влаги и воздействия других твердых сред. В качестве самых популярных мастик, чаще всего используются изготовленные на основе смол.

Уплотняющие пропитки для бетона применяются при воздействии на бетон различных сред, как влаги, так и газов, так же специальные пропитки используют в качестве первого слоя перед нанесением лакокрасочных покрытий. Пропитки позволяют создать надежный верхний слой у бетона, который минимизирует проникновение влаги к бетону.

Биоцидные добавки предотвращают появление и дальнейшее развитие на бетоне плесени,  грибков и бактерий и других микроорганизмов различных типов. Биоцидные добавки внутри пор бетона, борятся с развитием бактерий.

Защита бетона с помощью специальных покрытий — данный способ хорошо себя зарекомендовал в тех случаях, когда необходимо обеспечить защиту бетона в различных грунтах с повышенным содержанием влаги, содержащих электролиты. Для защиты выполняют оклейку всех частей подверженных влиянию окружающей среды полиизобутиленовыми пластинами. Так же используется для оклейки бетона и полиэтиленовая пленка, и другие рулонные гидроизоляторы.

Конечно для обеспечения максимальной защиты бетона, рекомендуется использовать сразу несколько объединенных способов защиты бетона от коррозии, от 1 и 2 вида коррозии.