Особенности коррозионных процессов в бетоне

Особенности коррозионных процессов в бетоне

Бетон по своей структуре является камнеподобным материалом, состоящим из смеси цемента, песка, щебня и гравия. Современные бетоны обладают повышенной механической прочностью и высокой инертностью по отношению к химической агрессии окружающей среды. Однако и искусственный камень не вечен. Бетонным материалам также присущи коррозионные процессы, разрушающие воздействующие на прочнейшие строительные конструкции.

Механизм коррозионного разрушения бетона


Согласно канонам бетоноведения коррозия бетона представляет собой постепенное разрушение материала при совокупном воздействии физико-химических и биологических процессов, инициатором которых является внешняя среда (слово коррозия образовано от лат. «corrodo» – «грызу» и позднелатинского «corrosio», означающего «разъедание»). Интенсивность коррозионного разъедания зависит от структуры бетона и условий эксплуатации. Бетон является капиллярно-пористым материалом в силу своего минерального происхождения, поскольку представляет собой результат твердения компонентов бетонной смеси – цементного вяжущего, воды и заполнителей (щебень, гравий, песок). В твердеющем бетоне образуются поры и капилляры, заполняемые водой или воздухом. Показатель пористости характеризует способность бетона к водопоглощению. Бетон с развитой пористой структурой начнет быстрее разрушаться от коррозии, чем материалы с низкой пористостью.

Коррозионные изменения начинаются в цементном камне, который является наименее прочной структурной частью бетона. Прочность и стойкость цементного камня много ниже, чем его компонентов-заполнителей щебня и песка. Щебень гранитный с доставкой и песок строительный с доставкой (цена по прейскурантам) химически стабильны, на их стойкость могут повлиять только концентрированные кислоты и щелочи. У цементного камня, в состав которого входит гашеная известь Са(ОН)2 , легко растворимая в воде и вступающая в реакции со многими химикатами из окружающей среды, такой химической стабильности нет. При попадании в капилляры и поры солей, содержащихся в капельной влаге из окружающего пространства (газо-воздушная или жидкая среда), образуются кристаллы, имеющие тенденцию к наращиванию линейных и объемных размеров. Их прочность выше, чем цементного камня, структура бетона начинает деградировать. Бетон покрывается трещинами, слоится, лопается.

Классификация коррозионных процессов в бетоне

По природе процессов, приводящих к коррозионным разрушениям бетона, выделяют четыре вида коррозии бетона:

  • химическую коррозию, протекающую при воздействии атмосферных осадков и газов, содержащихся в окружающем воздухе;
  • физико-химическую коррозию, разрушающую бетон посредством температурных воздействий;
  • биологическую коррозию, инициированную воздействием продуктов жизнедеятельности микроорганизмов;
  • радиационную коррозию, при которой бетон корродирует от воздействия ионизирующих излучений или потоков нейтронов, разрушающих структуру материала.
  1. Химическая коррозия бетона

Химическую коррозию бетона вызывают воздействия атмосферной влаги, содержащей примеси сульфатов, хлоридов, карбонатов, окислов азота, а также реакции с находящимся в воздухе углекислым газом СО2 . Химическую коррозию подразделяют на три типа:

    1. Вымывание растворами кислот и щелочей из поверхностных слоев бетона растворимых компонентов, в основном гашеной извести Са(ОН)2. На бетонной поверхности появляются потеки белого цвета. Коррозию данного типа называют выщелачиванием мягкими водами, а в обиходе – «белой смертью» из-за специфических внешних признаков разрушения.
    2. Образование малорастворимых рыхлых веществ в результате ряда обменных реакций при воздействии кислот и солей, содержащихся в атмосферной влаге или окружающей жидкой среде. Начинаясь на поверхности, процесс переходит в глубокие слои бетонной конструкции, что сопровождается растрескиванием бетонного материала. В обиходе этот тип коррозии не обошли вниманием, дав ему название «цементной бациллы».
    3. Растрескивание от кристаллизации, инициированное образованием плохо растворимых соединений, которые кристаллизуются в присутствии сульфатов. Поскольку кристаллизация вызывает увеличение объема рабочей среды, бетон расширяется с образованием трещин.

Любопытно, что бетон достаточно чувствителен к содержанию в окружающем воздухе сернистого газа, оксидов азота и некоторых других веществ сравнительно небольших концентраций, которые абсолютно безопасны для человека, однако становятся причиной коррозионных процессов в бетонных конструкциях.

  1. Физико-химическая коррозия

Физико-химическая коррозия протекает при заполнении пор и капилляров влагой с последующим ее многократном, циклически повторяющемся, замораживании и размораживании. При замерзании вода увеличивает свой объем, что ведет к повышению внутренних напряжений в структуре бетона и разрушению строительной конструкции.

  1. Биологическая коррозия

Биокоррозия происходит под воздействием продуктов жизнедеятельности отдельных видов микроорганизмов (мхи и плесень). Биологическое разрушение протекает по двум направлениям:

  • гашеная известь и ее соединения являются пищей для грибка;
  • продукты метаболизма микроорганизмов накапливаются в порах бетонной структуры, повышая внутренние напряжения вплоть до локальных разрушений материала.

На рис. ниже показаны проявления грибка на бетонной стене

  1. Радиационная коррозия

Разрушающее воздействие ионизирующих излучений проявляется в результате удаления кристаллизационной воды, приводящему к деструктуризации бетона вплоть до придания ему аморфной структуры.

Знание особенностей коррозионных процессов в бетоне позволяет на научной основе организовывать полноценную эффективную защиту строительных бетонных конструкций от негативного воздействия окружающей среды и обеспечивать длительную безаварийную эксплуатацию сооружений.

Быстрый заказ