Коррозия бетона: виды, механизмы, способы защиты. Коррозия бетона и арматуры: разновидности процесса и способы защиты Использование состава ВВМ-М

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.

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. 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 .

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.

На то, насколько прочны и долговечны будут бетонные конструкции, может влиять качество и степень гидроизоляции перед началом строительства. Исключить попадание в структуру материала веществ, которые будут воздействовать разрушительно, способны лишь хорошо подобранные системы гидроизоляции. Они продлевают срок эксплуатации бетонного сооружения и снижают затраты на реставрацию, а также содержание.

Необходимость защиты

Защита бетона от разрушения на улице необходима по той причине, что описываемый материал хоть и является очень прочным, но в процессе эксплуатации постоянно подвергается разрушающим факторам, среди них осадки, химические реагенты, а также промышленные газы.

Иногда бетон постоянно контактирует с водой, для его защиты в этом случае используются материалы, обеспечивающие высокую гидроизоляцию и устойчивость к воздействию химических и абразивных нагрузок. В данном случае речь идет о бетонных резервуарах, в которых глубина поражения коррозией может достигать 50 см. Если не защитить материал, то со временем он может попросту превратиться в пыль.

Разновидности материалов для защиты

Для защиты бетона на улице используются материалы, исключающие воздействие влаги, коррозии, а также увеличивающие прочность. Это под силу гидрофобизирующим веществам, которые наносятся методом пропитывания. Это позволяет уменьшить угол смачивания, ведь бетон оказывается защищен кремнийсодержащим составом. Преимущество такого подхода состоит в долговечности и водонепроницаемости, а также прочности. Такие вещества представлены эмалями, которые под воздействием щелочей становятся растворимыми и теряют гидрофобные свойства.

Защита бетона от разрушения может быть осуществлена водонепроницаемой пленкой. На поверхности формируется слой из различных смол, например, поливинилхлоридных или полиуретановых. Недостатком способа является низкая паропроницаемость.

Если на покрытие в течение длительного времени будет воздействовать пар, то оно расслоится и разрушится. Для того чтобы исключить эти недостатки, следует совмещать защитный слой и пропитку, однако состав должен быть создан на одной основе. Важно использовать щелочестойкую плёнку, тогда как защитный слой должен обладать повышенной паропроницаемостью.

Защита от разрушения

Рассматривая средства для защиты бетона, вы должны выделить способы, которые позволили бы исключить разрушение материала. К таким средствам защиты можно отнести противогрибковые и антисептические, а также лакокрасочные материалы и пропитки. Уберечь структуру от разрушения можно методом нанесения изоляции и пропитки.

Защита от коррозии

Развитие коррозии происходит за счёт пористости бетона. Это говорит о том, что важно ограничить конструкцию от контакта с влагой и устранить воздействие осадков. Если избежать этого нельзя, то бетон следует изготавливать с повышенной плотностью, чтобы структура была лишена пор.

Иногда на материал наносится защитное покрытие с гидрофобизирующими характеристиками. Защита бетона от воды методом гидрофобизирования является лучшим вариантом предотвращения коррозии. Материал будет отталкивать воду и сохранит пористость структуры, а эксплуатировать конструкцию можно будет при широком диапазоне температур в пределах от -40 до +50 °C.

Гидрофобизирование для выполняется в несколько этапов. В цемент вводятся добавки, увеличивающие плотность и регулирующие пористость. На следующем этапе используются антигрибковые материалы, в качестве них выступают пропитки для уплотнения структуры. Для исключения воздействия влаги применяются лакокрасочные материалы. Для того чтобы предотвратить коррозию, следует использовать ленты из углеволокна. Они отлично подходят для тех участков, где металлическая составляющая сооружения проржавела.

Защита от влаги

Защита бетона раньше осуществлялась с использованием сухих цементных смесей, синтетических листов и прокладок, а также рубероида. Этого недостаточно для полноценной защиты от воды. Для решения проблемы бетонную поверхность необходимо обработать жидкостью с гидрофобизирующими способностями. Покрытие заполнит трещины и поры, обеспечит долговечность и надежную защиту.

Защита бетона от влаги осуществляется по определённому алгоритму. На первом его этапе готовый сухой слой необходимо защитить листом рубероида или водонепроницаемым строительным материалом. С помощью битумной эмульсии обрабатываются швы между листами. Сверху наносится водоотталкивающее покрытие, краска или лак.

Использование анкерного листа

Для защиты бетона сегодня всё чаще используется полимерный лист, который располагается на поверхности в шахматном порядке. Он изготавливается из полиэтилена высокой плотности, обозначающегося аббревиатурой HDPE. Бетонозащитный лист используется для монолитных и сборных железобетонных объектов. Его крепление имеет большое количество точек фиксации, что обеспечивает надежную связь или сцепление с бетоном или раствором.

Форма анкеров формируется методом экструзии при производстве, что гарантирует высокую прочность крепления. Даже при сильных колебаниях температуры и давления оптимальное распределение напряжений обеспечивает сохранение структуры материала, ведь сила воздействия может быть вызвана грунтовыми водами. Анкерный лист для защиты бетона решает множество проблем. Он создает барьер на пути повреждений частицами и химическими веществами.

Слой выступает инфильтратом, исключает коррозию бетона и защищает материал от механических повреждений, которые могут быть вызваны влажностью, вибрацией грунта, а также воздействием корней растений. Анкерный лист можно устанавливать на поверхность при новом строительстве или для санации существующих конструкций. Реконструкция готовых сооружений ликвидирует коррозионный износ и восстанавливает утерянную несущую способность. Полимерный лист компенсирует абразивный износ и исключает дальнейшее разрушение.

Установка анкерного листа

Если защиту бетона вы планируете осуществлять анкерным листом, то необходимо ознакомиться с особенностями его монтажа. На первом этапе материал раскраивается по размерам и форме защищаемой поверхности. Полотно крепится с отступом от края на съемной опалубке или методом индукционной сварки с использованием монтажных дисков.

В пространство между полимерным листом и защищаемой поверхностью заливается бетонная смесь, которая позволяет замонолитить анкерные крепления. С помощью экструзионной сварки стыки между анкерными листами свариваются. Полученный шов обладает 97%-ной прочностью основного материала и помогает создать герметичную оболочку.

Использование состава ВВМ-М

Если вы задумались над вопросом о том, чем покрыть бетон на улице для защиты, то в качестве примера можете рассмотреть состав марки ВВМ-М. Вещество наносится воздушным распылением, а для пропитки поверхности используются кисти и валики. Толщина покрытия и глубина пропитки корректируются расстоянием распылителя от обрабатываемой поверхности.

При выборе краскопульта вы должны предпочесть прибор, который способен выдавать 2 атм. Удалиться от необходимо на 30-50 см. Рекомендуемая толщина покрытия достигает 100 мкм. Если вы планируете пропитывать бетон, то толщина наносимого слоя равна 3 см. Перед формированием каждого последующего слоя не нужно дожидаться высыхания предыдущего. Описываемые материалы изготавливаются из отечественных полимеров, а обходятся недорого, ведь в основе недефицитное сырье.

Защита фундамента

Если перед вами встала необходимость защиты бетона в дома, то можно использовать покрытие боковых поверхностей отработанным машинным маслом и полиэтиленовой пленкой. Основание может быть защищено слоем грунта, уложенного по периметру. Дополнительно можно использовать пенопласт, керамзит или шлак. Это позволяет снизить глубину промерзания грунта и исключить или сократить воздействие негативных факторов на бетон.

Комплексная защита от агрессивных воздействий и влаги

Для того чтобы добиться лучшего эффекта, можно прибегнуть к использованию нескольких технологий. Для этого применяется первичная защита, при которой затворение цементного раствора сопровождается добавлением химических модификаторов и присадок.

Для блокировки трещин следует использовать сульфатные вещества, они помогают от коррозии и обеспечивают прочность и долговечность. Вторичная защита заключается в нанесении мастик, пропиток, растворов и биоцидов. Дополнительной мерой станет защитная отделка, которая предусматривает нанесение штукатурки, установку слоя теплоизоляции и монтаж навесных вентилируемых фасадов.

В заключение

Бетон является очень прочным материалом, который славится своей долговечностью, но в его основе множество пор, через которые неизбежно проникает влага. Когда она замерзает и кристаллизуется, начинает увеличиваться в объемах, что негативно сказывается на целостности материала. Но подобное воздействие не единственное, которое способно разрушить бетон.

Для предотвращения пыления и дальнейшей потери прочности необходимо защитить конструкцию методом добавления к составу раствора специальных веществ, которые снижают пористость. На этапе эксплуатации поверхность можно защитить мастиками и пропитками, которые создают своеобразный барьер на пути влаги.

В современных стройматериалах, в основу которых входит цемент, быстро образуются поверхностные и глубокие трещины. В конструкциях из железобетона возникают разломы. Помимо прочего, на долговечность бетона влияет качество гидроизоляции, которая была выполнена перед строительством. Защита бетона от веществ, способных его разрушить, осуществляется с помощью систем гидроизоляции. Вследствие чего конструкции будут служить намного дольше, что в значительной степени снизит денежные расходы на будущие реставрационные работы. Это обеспечит бетону надежную защиту от влияния внешних факторов.

Принципы защиты

Разрушения бетонов возможны из-за водонасыщения, воздействия холода, солей, кислот и пр. Поэтому важно предотвратить негативное влияние вышеперечисленных факторов на бетон при ремонте и возведении конструкций на улице.

Железобетон, в свою очередь, необходимо защищать от , в особенности если для сокращения сроков его изготовления используются соли. При защите применяется особая грунтовка, которая обеспечивает сцепление между различными поверхностями. Есть средства, надежно предохраняющие бетон от радиации. Для защиты бетонных покрытий также используется лак, предупреждающий появление трещин и разрушения.

Материалы

Повысить прочность конструкции, спасти от влаги, от грибка и других отрицательных воздействий поможет использование гидрофобизирующих веществ. Существуют два способа – и создание пленки, препятствующей проникновению воды. Пропитка при помощи кремнийорганической эмали позволяет уменьшить смачивание. Преимущество способа состоит в том, что такой состав обеспечит водонепроницаемость поверхности. Эмаль продается в специализированных магазинах для строителей. Недостатком способа считается недолговечность самого покрытия, которое растворяется под влиянием щелочей.

Специалисты создают защитный водонепроницаемый слой из смол. Недостаток способа заключается в том, что слой не защищен от воздействия пара: постепенно покрытие расслаивается. Для устранения недостатков строители совмещают оба способа. Необходимо, чтобы пленка была устойчивой по отношению к щелочам, а защитный водонепроницаемый слой не пропускал пар.

Требования к защитным материалам

Материалы, используемые для предотвращения коррозии, должны быть огнеустойчивыми, иметь техпаспорт и соответствовать ГОСТу. Применять такие средства следует с учетом того, как на бетонные конструкции воздействует окружающая среда. Материал, который послужит защитой подземных сооружений от возникновения коррозии, выбирают с учетом вида изделия, его габаритов, технологии, используемой при возведении. Бетон, с которым контактируют грунтовые воды, нужно защищать в зависимости от возможного уровня их подъема.

Внутренняя защита

Внутренняя (или первичная) защита бетонных изделий от масла, от нефтепродуктов и иных факторов осуществляется в ходе подготовки смеси для бетонирования. Эффективным способом протекции является применение химических модификаторов. Стойкость основы обуславливается пластифицированными свойствами веществ. К примеру, добавки, при создании которых использовался лигносульфонат, позволяют предотвратить трещины в портландцементе из-за влияния сульфатов. Также они повышают коррозионную устойчивость изделия.

Строители останавливают разрушение основы из цемента, применяя активные добавки, в основу которых входит аморфный кремнезем. Добавки увеличивают прочность материалов. Электролитические добавки ускоряют затвердение бетона, формируют устойчивую поверхность. Также в качестве добавок используется поташ и карбонаты.

Помимо этого, существуют добавки, оказывающие двойной эффект: защищают железобетон от коррозийных процессов и делают структуру более прочной. Добавки оказывают пластифицирующее действие. Мылонафт способствует увеличению гидроизоляционных качеств, стойкости к низким температурам и солям. Использование сульфитно-дрожжевой бражки эффективно в сочетании с бетоном, в основу которого входит быстро затвердевающий портландцемент. ГКЖ-94 повышает морозостойкость в несколько раз.

Внешняя (вторичная) защита

Внешняя или вторичная защита бетона используется в ходе строительства либо ремонта конструкций из бетона. Основные методы:

• покрытие красками либо лаком;
• мастичное покрытие;
• специальные пленки;
• облицовка с помощью полимеров;
• биоцидные защитные составы;
• гидрофобизация;
• анкерный лист для защиты;
• пропитка растворами и .

Позволяют предохранить изделия от жидкостей и пара. Пленка предотвратит попадание на поверхность бактерий, влаги и агрессивных веществ, содержащихся в воздухе. Мастики помогут избежать попадания влаги. Чаще применяются мастики, при создании которых используется смола. Такие составы используются для пропитки бетонных поверхностей в среде с повышенной влажностью. Пропитка заполняет верхний слой бетона, позволяет повысить сопротивляемость влаге. Биоцидные смеси нужны, чтобы воспрепятствовать проникновению плесени и грибков. Вещества проникают в материал, заполняя его, и уничтожают микроорганизмы.

Специальные пленки, применяемые для оклейки изделий, незаменимы для эксплуатации бетона в различных жидкостях, почвах с повышенной влажностью, в зоне действия электролитов. В частности, специалисты оклеивают конструкции, расположенные в водоемах, полиизобутиленовыми пластинами либо пленками. Широко применяется пленка из полиэтилена и нефтебитум, позволяющие достичь максимальной гидроизоляции.

Бетон – это искусственный каменный материал, состоящий из цемента, песка, воды и щебня. При затвердевании уплотненной смеси вяжущего вещества (цемент) с заполнителем образуется бетон. В качестве заполнителя может быть использован щебень, песок, гравий.

– процесс разрушения его структуры, охрупчивания под воздействием окружающей среды. бетона может быть трех видов.

Виды коррозии бетона:

1. Растворение составных частей цементного камня.

Это наиболее распространенный вид коррозионного разрушения бетона . Бетонные изделия эксплуатируются в основном на открытом воздухе. При этом они подвергаются воздействию атмосферных осадков и других жидких сред. Составной частью бетона является образовавшийся гидрат окиси кальция (Са(ОН) 2) – гашеная известь. Это самый легкорастворимый компонент, поэтому со временем он растворяется и постепенно выносится, нарушая при этом структуру бетона.

2. Коррозия бетона при взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами.

Под воздействием кислот коррозия бетона протекает либо с увеличением его объема, либо с вымыванием легкорастворимых известковых соединений.

Увеличение объема происходит по реакции:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

CaCO 3 не растворяется в воде. Постепенно происходит его отложение в порах цементного камня, за счет чего идет увеличение объема бетона, а в дальнейшем его растрескивание и разрушение.

При контакте бетона с водными растворами кислот образуется легкорастворимый бикарбонат кальция, который агрессивный для бетона, а при наличии воды растворяется в ней и постепенно вымывается из структуры бетонного камня. Образование бикарбоната кальция описывается реакцией:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2 .

Помимо растворения наблюдается и протекание химической коррозии бетона:

Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O,

при этом вымываются соли хлористого кальция.

Если разрушение бетона происходит под воздействием сульфатов воды – применяют пуццолановый портландцемент, а также сульфатостойкий портландцемент.

3. Коррозия бетона вследствие образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ.

Кроме вышеописанных коррозионных разрушений бетона при наличии микроорганизмов возможно протекание биокоррозии . Грибки, бактерии и некоторые водоросли могут проникать в поры бетонного камня и там развиваться. В порах откладываются продукты их метаболизма и постепенно разрушают структуру бетонного камня.

При коррозии бетона обычно одновременно протекает несколько видов разрушений.

Коррозия бетона (железобетонных конструкций) в экстремальных условиях эксплуатации

Экстремальными условиями можно назвать воздействие на бетонный камень очень низких температур и различных веществ, обладающих повышенной агрессивностью.

Достаточно распространенным случаем коррозии бетона в экстремальных условиях является разрушение материала под воздействием сульфатов (химическая коррозия бетона). В первую очередь, с сульфатами взаимодействуют алюминатные составляющие бетонного камня и гидроксид кальция. Очень нежелательным является взаимодействие алюминатных минералов и сульфатов. В результате образуется несколько модификаций гидросульфоалюмината, самым опасным из которых, является эттрингит (3СaO Al 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O). Данная соль по мере своего роста (увеличения кристаллов) образует внутри бетона очень высокие напряжения, которые значительно превышают прочностные характеристики цементного камня. В результате, под воздействием растворов, в состав которых входят сульфаты, коррозионное разрушение бетона протекает очень интенсивно.

При взаимодействии гидроксида кальция с сульфатами образуется CaSO 4 2H 2 O. Со временем вещество скапливается в поровом пространстве бетона, постепенно его разрушая.

Устойчивость к воздействию сульфатсодержащих сред очень сильно зависит от минералогического состава бетона. Если в цементе содержание минералов на основе алюминия и трехкальциевого силиката ограничено, то он в данной среде более стоек.

Если в конструкциях используют залитую бетоном железную арматуру, т.е. железобетон, возможно протекание еще одного вида разрушения – коррозии арматуры в бетоне. Под воздействием вод окружающей среды или при наличии в воздухе сероводорода, хлора, сернистых газов арматура в середине бетона ржавеет и образуются продукты коррозии железа. По объему они превышают начальный объем арматуры, что приводит к возникновению и росту внутренних напряжений, а в дальнейшем – растрескиванию бетона.

Сквозь поры в цементном камне к арматуре проникает воздух и влага. Подвод их к поверхности металла осуществляется не равномерно из-за чего на разных участках поверхности наблюдаются разные потенциалы – протекает электрохимическая коррозия . Скорость протекания электрохимической коррозии арматуры зависит от влагопроницаемости, пористости бетонного камня и наличия в нем трещин.

Наличие в воде растворенных веществ усиливает коррозию арматуры с повышением концентрации электролита.

При длительном выдерживании бетона на воздухе на поверхности образуется очень тонкая (5 – 10 мкм) защитная пленка, которая не растворяется в воде и не взаимодействует с сульфатами. Процесс возникновения защитной пленки под воздействием углекислоты воздуха называется карбонизацией. Карбонизация защищает бетон от коррозии, но способствует коррозии арматуры в бетоне.

Нельзя армировать бетон, в состав которого входит хлористый кальций (больше 2% от веса цемента). Хлористый кальций ускоряет коррозию арматуры как на воздухе, так и в воде.

Защита арматуры бетона от коррозии

Существует несколько способов защитить стальную арматуру в бетоне от коррозии: облагородить окружающую металл среду (т.е. использовать качественный бетон специального состава, введение ингибиторов); дополнительная защита арматуры бетона от коррозии (пленки и т.п.); улучшить характеристики самого металла.

Вокруг арматуры находится сам бетон, поэтому именно бетон является средой, окружающей металл. Для продления срока службы арматуры необходимо улучшить влияние бетонного камня на сталь. Прежде всего, нужно исключить или, если это невозможно, свести к минимуму вещества, входящие в состав бетона, которые способствуют интенсификации процесса коррозии арматуры в бетоне. К таким веществам относятся роданиды, хлориды.

Если железобетонное изделие эксплуатируется в условиях периодического смачивания, необходимо пропитывать бетон специальными пропитками (битумными, петролатумными и др.). Это значительно снизит проницаемость бетона. При постоянном насыщении бетонного камня коррозия арматуры в бетоне практически сводится к минимуму. Это объясняется тем, что очень сильно затрудняется проникновение кислорода к поверхности метала, происходит значительное торможение катодного процесса.

Для продления срока службы металлической основы железобетона – бетон облагораживают. Во время формирования бетонной смеси в состав вводят ингибиторы коррозии .

Для защиты от коррозии арматуры в конструкционно-теплоизоляционных бетонах широко используется способ омического ограничения. Суть заключается в том, что влажность самого бетона не должна превышать равновесное значение при относительной влажности воздуха 60%. Тогда процессы коррозии арматуры почти прекращаются, т.к. возникает высокое омическое сопротивление пленок влаги у поверхности арматуры. Этот способ не так уж прост и не эффективен в районах с высокой влажностью и частыми осадками.

Хороший бетон должен обладать первоначальным пассивирующим воздействием на арматуру. Бетонные изделия полностью просыхают примерно за 2-3 года. Если климат сухой, то немного быстрее. Именно в это время и происходит самое сильное коррозионное разрушение арматуры, т.к. она находится во влажной бетонной среде.

Хорошим способом защитить арматуру бетона от коррозии считается предварительное пассивирование поверхности арматуры, а также образование оксидных защитных пленок под воздействием водной щелочной среды бетонного камня. Усиливают защитные свойства пленки введением в бетонную смесь пассиваторов. Часто используют нитрит натрия в количестве 2 – 3 % от исходного веса цемента.

Защита бетона от коррозии

Для защиты бетона от коррозии и продления его срока службы не достаточно применения только одного вида защиты. Чтоб бетон не поддавался вредному влиянию окружающей среды уже на стадии проектирования проводят профилактические мероприятия по его защите.

Эксплуатационно-профилактические мероприятия предусматривают нейтрализацию агрессивных сред, герметизацию, интенсивную вентиляцию при эксплуатации цементного камня в помещении (для осушки воздуха).

Важную роль в предотвращении бетона от дальнейшего разрушения играет рациональное конструирование. При этом необходимо придавать бетонной поверхности конструкционной формы, которая будет исключать скопление в углублениях воды и различных органических веществ. Кроме того важно обеспечить свободный отход жидкости с поверхности. Этого можно достигнуть при использовании водоотводов или формировании бетонной поверхности под уклоном.

Защиту бетона от коррозии можно разделить на первичную и вторичную.

Первичная защита бетона от коррозии предусматривает при его изготовлении и формировании вводить в состав бетона специальные добавки, изменяя при этом его минералогический состав. Этот способ считается наиболее эффективным.

В качестве добавок могут служить различные водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие, химические модификаторы, аморфный кремнезем и др.

Кроме того, ориентируясь на условия эксплуатации цементного камня, при его формировании подбирают оптимальный для данных условий состав. Например, для цементов, эксплуатирующихся в сульфатсодержащих водах уменьшают содержание С 3 S.

Часто применяют пуццоланизацию. К портландцементу добавляют кислые гидравлические добавки, которые содержат активный кремнезем.

Са(ОН) 2 + SiO 2 nН 2 О = СаО SiO2 (n + 1) Н 2 О,

Образовавшийся гидросиликат кальция устойчивее чем Са(ОН) 2 .

Химические добавки могут очень сильно улучшить эксплуатационные свойства бетона. Повысить его плотность, в результате чего агрессивные агенты в порах замедляют скорость своего передвижения. Арматура, находясь в плотном бетоне менее подвержена коррозионным разрушениям.

Также при помощи химических добавок можно значительно увеличить количество условно замкнутых пор. В результате морозостойкость цементного камня возрастает в разы.

Самими распространенными химическими добавками, которые применяются для защиты бетона от разрушений являются: пластифицирующие, противоморозные, уплотняющие, гидрофобизирующие, воздухововлекающие, замедлители схватывания, газообразующие, ингибиторы коррозии арматуры.

Некоторые добавки оказывают двойное действие, т.е. улучшают сразу несколько показателей. Другие же, могут улучшать один, и понижать второй.

Самыми перспективными и распространенными являются следующие добавки.

Мылонафт. Это пластифицирующая добавка, состоящая из смеси натриевых солей нерастворимых в воде органических кислот. Она способствует повышению однородности бетонной смеси, уменьшая при этом трение между ее отдельными зернами. Также вовлекает воздух. Производится и поставляется в виде паст. В бетонную смесь необходимо вводить от 0,05 до 0,15 % от массы цемента (в перерасчете на сухое вещество). Если превысить указанную дозировку, снижается прочность бетона на сжатие.

Мылонафт повышает водонепроницаемость бетонного камня на две марки, морозостойкость – в два раза, устойчивость к воздействию растворов минеральных солей, трещиноустойчивость.

Сульфитно-дрожжевая бражка СДБ. Это химическая добавка пластифицирующего действия. Получают ее путем переработки кальциевых солей лигносульфоновых кислот. Вещество способствует повышению подвижности бетонной смеси, вовлечению в нее воздуха и уменьшению слипания цементных зерен. Производители могут поставлять СДБ в виде твердых или жидких концентратов. Для достижения защитного эффекта данной добавки нужно немного больше, чем мылонафта. В перерасчете на сухое вещество цемента, необходимо ввести 0,15 – 0,3% сульфитно-дрожжевой бражки. Она повышает в 1,5 – 2 раза морозостойкость, на 5 – 10% прочность, на одну марку – водонепроницаемость, стойкость к воздействию растворов минеральных солей и трещиностойкость.

Сульфитно-дрожжевая бражка оказывает наилучший эффект при введении ее в бетонный камень на основе высокоалюминатных и быстротвердеющих портландцементов.

Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94. Это гидрофобизирующая и газообразующая добавка, которая образуется в процессе гидролиза этилгидросилоксана. В результате взаимодействия цемента и данной добавки выделяется водород и образуется большое количество замкнутых, равномерно распределенных в бетоне пор. На капилляры и стенки пор бетона оказывает активное гидрофобизирующее воздействие. На реологические свойства смеси почти не влияет, но очень сильно замедляет процесс затвердевания бетона (начальные стадии). Поставляется в виде 50% водной эмульсии или 100% жидкости. Вторую вводят в бетонную смесь в количестве 0,03 – 0,08%.

Способствует повышению водонепроницаемости бетона на две марки, морозостойкости – в три-четыре раза. Кроме того, увеличивает стойкость к переменному увлажнению и высушиванию, воздействию растворов минеральных солей (в условиях капиллярного подсоса), растяжению.

Вторичная защита бетона от коррозии предусматривает нанесение на цементный камень различных лакокрасочных материалов, защитных смесей, покрытий и облицовку различными плитами. Т.е. гидроизоляцию бетона.

К вторичной защите также можно отнести карбонизацию (выдержку бетона на воздухе).

Защита бетона от коррозии лакокрасочными и акриловыми покрытиями применяется при воздействии на него твердых и газообразных сред. Образовавшаяся защитная пленка эффективно защищает поверхность бетона не только от воздуха и влаги, но и от воздействия различных микроорганизмов.

Защита бетона от коррозии мастиками применяется при воздействии на него влаги, контакте с твердыми средами. Часто применяются мастики на основе различных смол (смолизация).

Защиту бетона от коррозии уплотняющими пропитками используют почти во всех средах (жидкой, газообразной), особенно при повышенной влажности, кроме того применяют перед нанесением ЛКМ . Уплотняющие пропитки заполняют наружный слой бетона, придавая ему хорошие гидрофобные свойства, снижают водопоглощение.

Биоцидные материалы применяются для защиты бетона от воздействия различных видов грибков, плесени, бактерий, микроорганизмов. Химически активные вещества биоцидных добавок заполняют поры бетона и уничтожают бактерии.

Защита бетона от коррозии оклеечными покрытиями применяется при эксплуатации бетонного камня в жидких средах, грунтах с высокой влажностью и местах частого смачивания электролитом. Например, нижнюю часть бетонного волнореза оклеивают полиизобутиленовыми пластинами.

Как оклеечные покрытия могут быть использованы полиэтиленовая пленка, полиизобутиленовые пластины, рулоны нефтебитума. Они могут также выполнять роль непроницаемого подслоя в облицовочных покрытиях.

Наиболее эффективна комплексная защита бетона от коррозии, т.е. как первичная, так и вторичная.

С течением времени практически каждый строительный материал приходит в негодность и разрушается. Это касается многих материалов, применяемых в строительстве: металлов различных типов, кирпича и газобетона, пенобетона, асбоцемента и железобетона. Не является исключением в этом ряду и бетон. В связи со своей структурой, основная часть которой — это цемент, состоящий из кальциевых и кремниевых кислот с вкраплениями алюминия, основным разрушителем, вызывающим процесс коррозии бетона, является обыкновенная вода. Сегодня, защита продумана до мелочей, существуют различные способы защиты как физические (покрытие стойкими материалами), так и химические (различные пропитки и лаки).

На скорость коррозии непосредственное влияние оказывает цемент, который использовался при строительстве.

Но, насколько бы современной и совершенной ни была защита, она недолговечна, и, время от времени придется затрачивать усилия на ее обновление.

Определение коррозии

Наиболее подвержены коррозии цементные швы. Это связано с тем, что они — наименее прочное звено в конструкции.

Современная наука дает определения множеству явлений, согласно ей, коррозия — это совокупность процессов (химических, биологических, физических), инициатором которых является внешняя среда, а результатом — постепенное разрушение строительного материала.

Чаще всего процесс коррозии бетона начинается с такой его части как цементный камень. Эта часть конструкции является наименее прочной; образуется она уже в процессе затвердения, в ней есть множество капиллярных ходов, которые могут быть заполнены воздухом или водой. Воздействовать на цементный камень могут газы, находящиеся непосредственно в воздухе, а также разные виды вод:

• грунтовые;
• речные;
• морские;
• дренажные;
• сточные.

Очень вредны для цементного камня грунтовые воды, особенно те, которые находятся около предприятий промышленности. В таких водах могут найтись самые разные химические вещества, к примеру, вблизи химических производств грунтовые воды «обогащены» кислотами органическими и минеральными, щелочами, хлоридами, солями никеля, цинка, меди, железа, нитратами — список можно продолжать довольно долго. У заводов, занимающихся обработкой металлов, в грунтовых водах часто можно найти сульфаты железа и другие продукты, получающиеся в результате травильных процессов.

Быстрому разрушению бетонных конструкций способствуют мелкие трещины, через которые внутрь поступает влага.

Однако грунтовые воды вблизи фабрик и заводов не являются рекордсменами по числу и концентрации веществ, способных принести вред цементному камню: выигрывают в данном случае сточные воды. Даже в небольшой концентрации (разбавленные речной водой) сточные воды могут нанести большой вред цементному камню, который может быть, например, в гидротехнических сооружениях.

Интересно, что воздух вблизи различных заводов может быть совершенно безопасным для человека (содержание вредных веществ — оксиды азота, сернистый газ и других — не представляет вреда для здоровья), а вот для бетона, даже такие небольшие концентрации, могут стать причиной постепенной коррозии и разрушения.

Виды коррозионных процессов

Есть немало видов коррозионных воздействий. Не одна сотня химических веществ при долгом контакте приводит к коррозии. Коррозия бетона бывает следующих видов:

На графике представлена зависимость скорости разрушения от времени воздействия неблагоприятных факторов.

• химическая;
• физико-химическая;
• биологическая;
• радиационная.

Химическая коррозия является следствием атмосферных осадков и воздействия углекислого газа, который всегда присутствует в составе воздуха. Сильнее всего воздействие на бетон происходит в результате таких атмосферных осадков, в которых имеются хлориды, сульфаты или карбонаты. Разрушают и осадки, в составе которых присутствуют оксиды азота — так называемые «кислотные дожди».

Все процессы, которые имеют место при химической коррозии относятся к одному из трех видов:

Любые защитные покрытия на бетонные поверхности можно наносить после того, как они просохнут.

1. Выщелачивание с помощью мягких вод. При этом происходит вымывание таких компонентов из состава (из его поверхностного слоя), которые могут быть растворены в щелочной воде. В результате данного процесса на поверхности появляется налет белого цвета — белые потеки. От этого вида коррозии бетона в некоторых случаях он только выигрывает: выщелачивание создает коллоидный слой, который защищает бетон от других вредных воздействий окружающей среды.
2. Растрескивание или цементная бацилла. В результате этого процесса из-за влаги, которая имеется в атмосфере, на поверхности могут возникать так называемые «рыхлые малорастворимые вещества». Из-за этих веществ, в результате образования различных обменных реакций, бетон может начать растрескиваться. Чаще всего повреждаются поверхность, но может начаться и проникновение вглубь — и с течением времени, коррозия бетона может усилиться.
3. Растрескивание в связи с кристаллизацией. При этом типе химической коррозии образуются плохо растворимые соединения, которые с помощью растворов сульфатов кристаллизуются. Так как при кристаллизации происходит увеличение объема, то бетон вынужден расширяться, в итоге возникают трещины.

При ремонте бетонных конструкций, зону коррозии удаляют захватывая часть «здоровой».

Физико-химическая коррозия бетона связана с процессом замерзания воды. В поры и капилляры, пусть и в небольших количествах, попадает вода (также она может быть там изначально), а затем, при понижении температуры, она замерзает, превращается в лед. Лед по объему больше, чем вода, и он начинает распирать конструкцию — происходит растрескивание. Этот процесс идет тем быстрее, чем больше и чаще происходят процессы заморозки и разморозки бетона.

Третий вид разрушения — биологический. Здесь первоначальный источник коррозии — это микроорганизмы. Строго говоря, не сами микроорганизмы разрушают структуру, а химические вещества, продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Однако к химической коррозии этот вид не относится — причиной возникновения микроорганизмов является не атмосфера, а нарушение условий эксплуатации сооружений из бетона. Микроорганизмы начинают активно развиваться в условиях постоянной сырости, так что важно помнить об этом при пользовании зданием.

Последний, не так сильно распространенный вид коррозии бетона, — это радиационный. В этом случае из-за действующей радиации, ионизационного излучения, из бетона удаляется кристаллизованная вода. Удаление такой воды нарушает структуру и прочность материала снижается. При долгом облучении кристаллические вещества могут приобретать состояние, подобное жидкому, иначе оно называется аморфное. Как результат, все это вызывает трещины, увеличение внутренних напряжений в бетоне.

Факторы развития

Не секрет, что разрушение различных сооружений происходит в разные сроки. На коррозию влияют следующие факторы:

Если на сооружение будет длительное время воздействовать агрессивная среда, то такие сооружения покрывают гидроизоляционными смесями.

• пористость материала;
• капиллярность материала;
• преобладающие компоненты в атмосферных осадках;
• способность верхнего слоя бетона противостоять веществам.

​Пористость — является одним из . Этот показатель характеризует наличие пор и плотность. Напрямую от этого свойства проистекает другое — способность к водопоглощению. Капиллярно-пористая структура позволяет бетону впитывать воду из воздуха, при осадках и в других случаях. Бетон, имеющий сильно пористую структуру и, соответственно, большое водопоглощение, имеет больше всего шансов начать разрушаться от физико-химической коррозии. Защита бетонной конструкции должна быть продумана на этапе строительства. Поэтому очень важно проведение строительных работ профессионалами, которые смогут сделать бетонную смесь нужной пористости, чтобы в дальнейшем защита бетонной конструкции от физико-химической коррозии не тревожила владельца строения.

Способы защиты

Места, где обнаружена коррозия, зачищают и покрывают специальными грунтовками. Они обеспечивают гидро- и пароизоляцию, а следовательно, замедляют разрушение.

В связи с тем, что в последнее время огромное количество зданий и сооружений возводится из бетона, большую роль стала играть защита этого материала от внешних воздействий. Чаще всего она основывается на защите поверхности бетона, на использовании бетона с минимальной капиллярной структурой и применении особых добавок, которые не дают образовываться микротрещинам, защищают от выщелачивания и вымывания. Все эти мероприятия можно отнести к одной из двух групп. В первую группу входят такие мероприятия, которые изменяют состав бетона, делают его более устойчивым.

Во вторую группу входят средства, при которых поверхность бетона покрывается различными веществами, пропитками, лаками и так далее. Иногда в состав таких веществ могут входить добавки, которые защищают бетон от образования микроорганизмов на нем. Эффективно использование цельных листов из какого-либо защитного материала. В этом случае увеличивается скорость обработки, а защита не страдает.

Нередко сочетаются оба способа: бетон покрывается специальным веществом, но оно не только находится на его поверхности, но и впитывается внутрь, проникает в его толщу. Такие средства очень эффективны, они могут обеспечивать практически полную гидроизоляцию.

При больших очагах коррозии проводится очистка здания от них. После этого здания обрабатываются антикоррозионными полимерными грунтовками, проводят армирование и заново покрывают слоем бетона.

Защита поверхности бетонных сооружений от влаги, обеспечивается за счет использования сеалантов, в составе которых имеются полимерцементные композиты. Сеаланты — это особые вещества, основной функцией которых является именно защита и повышение прочности бетонных поверхностей. Находящиеся в составе этих веществ компоненты могут буквально просачиваться на несколько сантиметров вглубь, в результате, структура изменяется — получается аналог мембраны, которая может пропускать воду только в одном направлении: изнутри наружу. В итоге только уменьшается, а не колеблется со временем.

Коррозия железобетона

Металлические части конструкции покрывают специальными лакокрасочными защитными материалами.

Разрушению из-за влаги и химических соединений подвержены строения не только из бетона, но и из железобетона. В железобетонных конструкция дополнительно присутствует арматура из металла, которая может стать источником (причиной) коррозии электрохимического типа. Однако, несмотря на это, железобетон — более устойчивый материал, чем обыкновенный бетон. Источником его устойчивости является наличие специального слоя на поверхности; именно он защищает внутреннюю структуру. Но и здесь с течением времени атмосфера, а конкретно углекислый газ и осадки с растворами солей, разрушают этот слой. Защита железобетонной конструкции в этом случае, будет отличаться от способов защиты бетона от коррозии.

Для того чтобы минимизировать последствия электрохимической коррозии и максимально замедлить процесс разрушения, в бетон вводятся специальные вещества. Такие вещества называются ингибиторами металлической коррозии; основное их предназначение — защита материала, посредством создания защитной пленки на поверхности арматуры, важно не допустить ее контакт с бетоном, влагой и окружающим воздухом. Ингибиторы можно наносить на поверхность или добавлять в бетон в процессе производства. Подобная защита гарантирует сохранность железобетонных конструкций от появления коррозии.

Помимо этого, для защиты арматуры железобетона часто применяют и стандартные методы, которые хорошо зарекомендовали себя при использовании в обыкновенных металлических конструкциях. Например, так называемый способ протекторных анодов. При этом способе с каркасом железобетона соединяется другой метал, который в большей степени склонен к электрохимической коррозии. Защита заключается в том, что соединяясь с железобетонным каркасом, идет электрохимическая реакция, разрушению подвергается именно этот металл-болванка. Таким образом, электрохимическая коррозия железобетона начинается только после того, как эта болванка полностью разрушится.