Агрессивная окружающая среда негативно влияет на состояние строительных материалов. Воздействия солей, углекислого газа, воды, а также перепады температур (циклы заморозков-оттепелей) зачастую приводят к коррозии. Поэтому защита бетона от коррозии – важнейшая задача при строительстве или эксплуатации любых объектов.
Причины коррозии
Бетон, произведенный на минеральной основе, имеет капиллярно-пористую структуру и подвержен наибольшему воздействию в сравнении с другими материалами. В результате атмосферного воздействия в его пористой структуре образуются кристаллы, увеличение которых приводит к появлению трещин. Карбонаты, сульфаты и хлориды, в большом количестве растворенные в воздухе, также оказывают разрушительное влияние на строительные конструкции.
Виды коррозии
Коррозия бетона подразделяется на три вида. Основным критерием такой классификации является степень ухудшения его характеристик и свойств.
Первая степень – вымывание составных частей бетона;
Вторая степень – образование продуктов коррозии без вяжущих свойств;
Третья степень – накопление малорастворимых кристаллизующихся солей, которые увеличивают объем.
Методы защиты
Для защиты бетона и повышения его долговечности вам следует применять первичную и вторичную защиту.
К методам первичной защиты относится введение различных модифицирующих добавок. Они могут быть пластифицирующие (увеличивающие), стабилизирующие (предупреждающие расслоение), водоудерживающие, а также регулирующие схватывание бетонных смесей, их плотность, пористость и т. д.
К методам вторичной защиты относится нанесение различных защитных покрытий:
Биоцидные материалы – уничтожают и подавляют грибковые образования на бетонных конструкциях. Принцип действия заключается в проникновении химически активных элементов в структуру бетона, и заполнении ими микротрещин и пор.
Оклеечные покрытия – применяются при воздействии жидких сред (к примеру, если бетонная свая подтапливается подземными водами), в грунтах, а также в качестве непроницаемого подслоя в облицовочных покрытиях. Это могут быть рулоны нефтебитума, полиэтиленовая плёнка, полиизобутиленовые пластины и т. п.
Уплотняющие пропитки – придают бетону высокие гидрофобные свойства, резко повышают водонепроницаемость и снижают водопоглощение материала. Благодаря этим свойствам их применяют в условиях повышенной влажности и в местах, где присутствует необходимость обеспечения специальных санитарно-гигиенических требований.
Лакокрасочные и акриловые покрытия – образуют атмосферостойкую, прочную и долговечную защиту. Так, например, акрил предотвращает разрушение, создавая полимерную пленку. Еще одним плюсом подобного метода борьбы с коррозий является защита поверхности от грибков и микроорганизмов.
Лакокрасочные мастичные покрытия – используются при воздействии жидких сред, а также при непосредственном контакте бетона с твердой агрессивной средой.
Антикоррозийные покрытия можно применять везде, где существует подобная необходимость для бетона. Конструкции из этого материала встречаются в полах и стенах жилых помещений, фундаменте, гаражных комплексах, оранжереях, теплицах, очистных сооружениях, коллекторах. Также при выборе защитных средств вам следует учитывать особенности воздействия среды, возможное физическое и химическое воздействие.
При изготовлении по всем правилам коррозия бетона изделиям из него не страшна, и служить они будут очень долго. Бетон должен иметь сопротивляемость к коррозионному воздействию на цементный камень.
Коррозия бетона - это процесс разрушения целостности материала, возникающих из-за воздействия внешних агрессоров.
В настоящее время именно бетон остается одним из самых востребованных материалов в строительной сфере. Свойствами этот материал обладает по большей части положительными и стоек к атмосферным воздействиям.
Виды коррозии бетона
Физические и химические воздействия окружающего пространства на бетон таковы, что происходит его разрушение, называемое коррозией. В связи цемента с водой происходит много процессов, возникает агрессивная среда, и для защиты бетона от коррозии требуется изучение тонкостей этого явления. Видов коррозии выделяется специалистами 3, но чаще всего разрушение происходит под действием нескольких видов сразу:
- Биологическая коррозия бетона, подразумевающая образование имеющих большой объем соединений в бетонном камне. Это происходит под влиянием различных веществ, в бетон проникающих. Соединения, приобретающие внутри больший объем, вызывают внутренние напряжения и как следствие трещины в бетоне. Сульфатная коррозия имеет наибольшее значение в исследовании вопросов разрушения бетона.
- Физико-химические формы коррозии бетона, при которых составляющие бетонного камня растворяются в воде. При этом происходит нередко растворение и вымывание гидроксида кальция, ранее имевшегося или образовавшегося. Размытие железобетона водой происходит с разными скоростями. Гидросооружения имеют плотный массив, в котором коррозия идет медленно, результат ее виден лишь спустя десятилетия. А в градирнях, которые имеют тонкие оболочки, гидроксид кальция вымывается значительно быстрее, отчего ремонт требуется уже спустя несколько лет. Если вода фильтруется через бетон, разложение ускоряется многократно, бетон делается высокопористым, прочность его уменьшается более чем наполовину. Этот процесс называют также выщелачиванием извести или белой смертью, из-за внешних признаков такого разрушения. Когда материал начинает подвергаться разъеданию агрессивной средой, его покрывает белый налет.
- Химическая коррозия, происходящая как результат взаимодействия бетонного камня и веществ из окружающей среды нередко образуются легкорастворимые соли, которые потом вымываются. Вместе с вымываемыми водой веществами в бетонных массах нередко осаждаются не имеющие вяжущей способности аморфные массы. Бетон под действием этих сил с течением времени превращается в рыхлую пористую массу, которая разрушается очень легко.
Коррозию можно назвать отдельной отраслью науки, которая изучает все процессы, называемые коррозионными, средства их предотвращения и устойчивость бетонных сооружений к различным природным процессам. Такое словосочетание, как коррозия бетона, звучит непривычно, но подвергается коррозии не только бетон, но и кирпич, асбоцемент и газобетон, пенобетон вместе с силикатными блоками.
Вернуться к оглавлению
Что представляет собой коррозия бетона?
Начинается этот процесс с того, что бетон затвердевает, превращаясь при этом в цементный камень, стойкость которого значительно ниже, чем наполнителей камня. Состав цементного камня включает в себя образовавшиеся в процессе затвердевания соединения. В нем много капиллярных ходов как открытых, так и закрытых, они бывают заполнены либо водой, либо воздухом. Очень неоднородна структура затвердевшего бетона.
В отношении затвердевшего бетона и железобетона агрессивна вода - речная, морская, сточные и дренажные воды вместе с имеющимися в составе воздуха кислыми газами. В черте городов и особенно в районах промышленных предприятий грунтовые воды содержат очень много различных примесей, которые способствуют коррозии затвердевшего железобетона. Если в окрестностях присутствуют химические заводы, то грунтовые стоки будут загрязняться кислотами как органическими, так и минеральными, нитратами и хлоридами, солями аммония, меди, цинка, железа и никеля, сульфатами, щелочами. В окрестностях металлообрабатывающих заводов грунт будет насыщаться продуктами травильных процессов и сульфатами железа.
Больше, чем грунтовые воды, насыщаются вызывающими разрушение цементного камня веществами стоки фабрик и заводов. Если неочищенная вода спускается в реки, то и вода в реках становится агрессивной по отношению к бетонным сооружениям. Коррозия бетона очень часто поражает гидротехнические сооружения. Воздух вблизи и на самих предприятиях тоже часто содержит загрязнения, такие как окислы азота, сернистый газ, хлористый водород. Здоровью людей концентрация этих газов в пределах допущенных норм вреда не приносит, но тем не менее ее достаточно, чтобы бетонные сооружения начали разрушаться.
Коррозия бетона очень разнообразна, так как существует более сотни веществ и их соединений, которые при соприкосновении с бетонным камнем вызывают его разрушения. Существуют микроорганизмы, называемые биодеструкторами, которые разрушают все виды сооружений. Разрушающие материалы микроорганизмы могут находиться с ними в непосредственном контакте или поселяться внутри пористых структур. Худшее время для бетонных сооружений - процессы метаболизма микроорганизмов, так как все качества материала и срок его службы значительно при этом сокращаются. Наносить вред бетону даже на расстоянии способны биоорганизмы, являющиеся продуцентами агрессивных по отношению к бетону веществ.
В любой жидкой и газообразной среде для коррозии бетона и железобетона не требуется дополнительных факторов. Если в газообразной среде высокая влажность, этот фактор ускоряет коррозионные процессы.
Вернуться к оглавлению
Коррозионные процессы в железобетоне
Железобетон наиболее сильно подвержен коррозии, так как содержит в себе металлический каркас.
Хотя процессы, протекающие в этих материалах, очень схожи, разрушение железобетона является значительно более сложным процессом. Заключается сложность в содержании металлического каркаса, для которого электрохимическая коррозия является врагом. Считается, что железобетон очень прочен и долговечен. Это связано с образованием обладающего защитными свойствами пассивного слоя при взаимодействии поверхности арматуры и щелочной природы бетона. Но при этом если бетон долгое время подвергается воздействию атмосферных осадков, содержащих соли и углекислый газ, происходит карбонизация, и среда в результате становится кислой. В результате понижается прочность, и здание начинает разрушаться быстрее.
Чтобы коррозия этого вида была приостановлена, требуется введение в бетон специальных ингибиторов, действующих именно на коррозию металла. Такие вещества могут создать пленку на поверхности арматуры внутри бетона, что повышает общую прочность. Эта пленка не позволяет взаимодействовать металлу и бетону, таким образом, реакция электрохимической коррозии не происходит. Эти составы добавляют непосредственно в сырой раствор перед изготовлением бетонных плит или наносят на готовые изделия. Проникнуть в бетон состав может на 50 мм.
Процесс коррозионного разрушения сложен и опасен для построек из железобетона. Если отнестись к нему недостаточно серьезно и не пытаться предотвратить и остановить его действие, любое сооружение будет разрушено значительно быстрее. Используются для защиты железобетона и проекторные аноды. С их помощью создается электрический контакт между каркасом из арматуры и болванкой металла, по свойствам более активного. При электрохимической коррозии происходит разложение за счет ЭДС металла с отрицательными значениями. Пока не растворится металл, более реакционноспособный, железобетонный каркас будет вне опасности.
Вернуться к оглавлению
Как может производится защита от коррозии бетона и железобетона?
Широко применяемый в строительстве бетон имеет несколько разработок, которые применяются для борьбы и уменьшения разрушительных процессов. Это как защита материала от воздействий внешней среды, так и введение разного рода добавок, имеющих разные функции. Некоторые из них препятствуют появлению в бетоне трещин, его разрушению и вымыванию. Нередко применяется для сооружений бетон с высокой плотностью, капиллярная структура внутри которого отсутствует.
Разрушение бетона может быть остановлено введением гидравлических добавок. Они, чтобы воспрепятствовать вымыванию, связывают гидроксид кальция в соединение, которое менее подвержено растворению, гидросиликат кальция. Защита бетона от коррозии может заключаться в применении белитового цемента, так как этот материал гидроксида кальция выделяет минимум, содержит меньше трехкальциевого силиката. Если разрушающая жидкость имеет малые количества и испаряется с поверхности бетона сама, гидроксид кальция не будет вымываться из бетона. Он уплотнит его структуру и прекратит фильтрацию, что называется самозалечиванием бетона.
Если цементный камень повреждается водами, которые содержат соли сернокислые или хлористые, то это происходит вследствие образования продуктов, которые затем с легкостью вымываются из бетона. Случается, что теряются связующие свойства бетона. С этим нужно бороться аналогичным образом, понижая содержание гидроксида кальция в бетоне. К примеру, в 100 раз менее подвержен растворению в воде хлористый кальций, если сравнивать его с гидроксидом кальция.
Коррозия бетона сульфатного типа характеризуется образованиями в порах бетона, которые в ходе роста разрывают его. Это называется «цементными бациллами». Поэтому цемент, содержание трехкальциевого алюмината в котором недостаточно, дополнительно должен иметь стойкость к сульфатам. Бетонные сооружения не должны покрываться грибками и бактериями, водорослями речными и морскими, лишайниками, мхами, растениями, так как все это имеет разрушительное воздействие на них.
Защита бетона от вод с различными добавками может быть произведена различными путями. Это могут быть улучшения, технологические изменения, включающие в себя этапы . Цемент для приготовления должен содержать активные минеральные добавки определенного типа и соответственный минеральный состав. Могут помочь и такие решения, где для защиты бетона от коррозии применяется дренаж, водоотводы и гидроизоляция.
В первую очередь на состояние строительных материалов негативно влияет агрессивная окружающая среда.
Вода, углекислый газ, соли, перепады температур очень часто вызывают коррозию. В связи с этим важнейшей проблемой и задачей номер один при строительстве и последующей эксплуатации любых объектов является защита от коррозии бетона .
Причины коррозии
Структура произведенного на минеральной основе бетона - каппилярно-пористая. Поэтому он очень сильно подвержен негативному воздействию.
Атмосферные явления в пористой структуре бетона образуют кристаллы. Затем они увеличиваются и вызывают трещины.
Хлориды, сульфаты и карбонаты, растворенные в воздухе в большом количестве, тоже разрушительно влияют на строительные конструкции.
Коррозия бетона и ее виды
Коррозия бетона бывает трех видов. Основным критерием для классификации является степень ухудшения его свойств и характеристик.
Коррозия 1 степени - вымываются составные части бетона;
Коррозия 2 степени - образуются продукты коррозии без вяжущих свойств;
Коррозия 3 степени - накапливаются малорастворимые кристаллизующиеся соли, которые увеличивают объем.
Методы защиты бетона
Для защиты бетона от коррозии , а также повышения его долговечности необходимо применять первичную и вторичную его защиту.
Первичная защита подразумевает введение самых разных модифицирующих добавок. Это могут быть стабилизирующие (предупреждают расслоение), пластифицирующие (увеличивают), водоудерживающие и регулирующие процесс схватывания бетонной смеси, ее пористость, плотность и т.д.
Методы вторичной защиты от коррозии бетона подразумевает нанесение защитных покрытий:
Лакокрасочные мастичные покрытия. Они используются при воздействии жидких сред, и непосредственном контакте бетона с агрессивной твердой средой.
Лакокрасочные и акриловые покрытия. Эти средства образуют прочную атмосферостойкую и долговечную защиту. К примеру, акрил создает полимерную пленку, предотвращая тем самымкоррозию бетона . Более того, он защищает поверхность от микроорганизмов и грибков.
Уплотняющие пропитки. Эти вещества придают бетону гидрофобные свойства. Они очень резко повышают водонепроницаемость, а также снижают водопоглощение материалов. Применяются в условиях повышенной влажности и в местах, требующих специальные санитарно-гигиенические мероприятия.
Оклеечные покрытия. Их применяют при воздействии жидких сред (например, если имеет место подтопление бетонной сваи подземными водами). Кроме того, их используют в качестве непроницаемого подслоя для облицовочных покрытий. К примеру, полиизобутиленовые пластины, полиэтиленовая плёнка, рулоны нефтебитума и т. п.
Биоцидные материалы. Они призваны уничтожать и подавлять на бетонных конструкциях грибковые образования. Химически активные элементы проникают в структуру бетона и заполняют микротрещины и поры.
Антикоррозийные покрытия для бетона применяются всюду: в стенах и полах жилых помещений, в гаражных комплексах, фундаменте, коллекторах, очистных сооружениях, теплицах, оранжереях.
Билет№ 19
1) из 400г 50%-ного (по массе) раствора H2SO4 выпариванием удалили 100г воды. чему равна массовая доля H2SO4 в оставшемся растворе??
Масса серной кислоты в растворе
m(H2SO4) = m1(р-ра H2SO4) * W1 / 100 = 400 * 50 / 100 = 200 г.
Масса полученного раствора
m2(р-ра H2SO4) = m1(р-ра H2SO4) - m(H2O) = 400 - 100 = 300 г.
Концентрация серной кислоты в полученном растворе:
W2 = m(H2SO4) * 100 / m2(р-ра H2SO4) = 200 * 100 / 300 = 66,67 %
2) Элементы, проявляющие в соединениях металлические и неметаллические свойства, называют амфотерными, к ним относятся элементы А-групп Периодической системы - Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po и др., а также большинство элементов Б-групп - Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au и др. Амфотерные оксиды называют так же, как и основные, например:
BeO - оксид бериллия
FeO - оксид железа(II)
Al2O3 - оксид алюминия
Fe2O3 - оксид железа(III)
SnO - оксид олова(II)
MnO2 - оксид марганца(IV)
SnO2 - диоксид олова(IV)
ZnO - оксид цинка(II)
Амфотерные гидроксиды (если степень окисления элемента превышает + II) могут находиться в орто - или (и) мета - форме. Приведем примеры амфотерных гидроксидов:
Be(OH)2
- гидроксид бериллия
Al(OH)3
- гидроксид алюминия
AlO(OH)
- метагидроксид алюминия
TiO(OH)2
- дигидроксид-оксид титана
Fe(OH)2
- гидроксид железа(II)
FeO(OH)
- метагидроксид железа
Амфотерным оксидам не всегда соответствуют амфотерные гидроксиды, поскольку при попытке получения последних образуются гидратированные оксиды, например:
SnO2 . nH2O
- полигидрат оксида олова(IV)
Au2O3 . nH2O
- полигидрат оксида золота(I)
Au2O3 . nH2O
- полигидрат оксида золота(III)
Если амфотерному элементу в соединениях отвечает несколько степеней окисления, то амфотерность соответствующих оксидов и гидроксидов (а следовательно, и амфотерность самого элемента) будет выражена по-разному. Для низких степеней окисления у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание основных свойств, а у самого элемента - металлических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав катионов. Для высоких степеней окисления, напротив, у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание кислотных свойств, а у самого элемента - неметаллических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав анионов. Так, у оксида и гидроксида марганца(II) доминируют основные свойства, а сам марганец входит в состав катионов типа 2+, тогда как у оксида и гидроксида марганца(VII) доминируют кислотные свойства, а сам марганец входит в состав аниона типа MnO4- . Амфотерным гидроксидам с большим преобладанием кислотных свойств приписывают формулы и названия по образцу кислотных гидроксидов, например НMnVIIO4 - марганцовая кислота.
Таким образом, деление элементов на металлы и неметаллы - условное; между элементами (Na, K, Ca, Ba и др.) с чисто металлическими и элементами (F, O, N, Cl, S, C и др.) с чисто неметаллическими свойствами существует большая группа элементов с амфотерными свойствами
3) Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы CO2+C↔ 2CO. Как изменится скорость прямой реакции-образования CO,если концентрацию CO2 УМЕНЬШИТЬ В 4 РАЗА?
K = 2 / - выражение для константы равновесия.
Пусть было x моль/л CO 2 , тогда после уменьшения концентрации в 4 раза будет x/4 моль/л.
Скорость прямой реакции (до):
v = k* = k*[x]
Скорость прямой реакции (после):
v" = k*" = k*
n = v"/v = (k*) / (k*[x]) = 1/4 - скорость уменьшится в 4 раза.
При повышении давления равновесие сдвигается в направлении, в котором уменьшается суммарное количество молей газов, т.е. влево.
4)Стандартный водоро́дныйэлектро́д - электрод, использующийся в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях и в гальванических элементах. Водородный электрод (ВЭ) представляет собой пластинку или проволоку из металла, хорошо поглощающего газообразный водород (обычно используют платину или палладий), насыщенную водородом (при атмосферном давлении) и погруженную вводный раствор, содержащий ионы водорода. Потенциал пластины зависит [ уточнить ] от концентрации ионов Н + в растворе. Электрод является эталоном, относительно которого ведется отсчет электродного потенциала определяемой химической реакции. При давлении водорода 1 атм., концентрации протонов в растворе 1 моль/л и температуре 298 К потенциал ВЭ принимают равным 0 В. При сборке гальванического элемента из ВЭ и определяемого электрода, на поверхности платины обратимо протекает реакция:
2Н + + 2e − = H 2
то есть, происходит либо восстановление водорода, либо его окисление - это зависит от потенциала реакции, протекающей на определяемом электроде. Измеряя ЭДС гальванического электрода при стандартных условиях (см. выше) определяют стандартный электродный потенциал определяемой химической реакции.
ВЭ применяют для измерения стандартного электродного потенциала электрохимической реакции, для измерения концентрации (активности) водородных ионов, а также любых других ионов. Применяют ВЭ так же для определения произведения растворимости, для определения констант
Устройство
Схема стандартного водородного электрода:
1. Платиновый электрод.
2. Подводимый газообразный водород.
3. Раствор кислоты (обычно HCl), в котором концентрация H + = 1 моль/л.
4. Водяной затвор, препятствующий попаданию кислорода воздуха.
5. Электролитический мост (состоящий из концентрированного р-ра KCl), позволяющий присоединить вторую половину гальванического элемента.
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.
Коррозия бетона
неизбежно рано или поздно под действием агрессивных химических веществ начинает разрушать бетонные и железобетонные изделия, конструкции. Попытаемся разобраться, что такое химическая коррозия бетона и в чём состоит защита бетона от агрессивной среды. Коррозия – процесс разрушения бетона на протяжении длительного времени.
Последствия коррозии бетона влекут за собой снижение прочности конструкций, ухудшение эксплуатационных качеств и, естественно большие материальные затраты.
Поэтому защита бетона от коррозии – важнейшая задача строительства и эксплуатации.
Защита бетона от коррозии выполняется химическими и полимерными пропитками для бетона, которые обеспечивают стойкость к химической агрессии, механическую защиту бетонной поверхности.
Для защиты бетона от коррозии мы производим и предлагаем большой выбор пропиток для бетона.
В разделе Пропитка для бетона дана подробная информация о технологиях и ценах, рекомендации по выбору пропиток.
Нужно различать условия эксплуатации конструкций: на воздухе; в земле (грунтовые воды); под водой.
От вида эксплуатации и будет зависеть окружающая среда, в которой коррозия бетона и железобетона будет протекать по-своему. Соответственно, от этого зависит, какая пропитка для бетона должна использоваться. Коррозия разрушает не только сам бетон, но и находящуюся в нём арматуру. Разрушения могут носить как химический, биологический, так и физический характер. Наличие атмосферно-химического фактора делает бетон уязвимым для саморазрушения, так как происходят процессы, связанные с воздействием на бетон агрессивных веществ из атмосферы – газовая коррозия бетона. Такие как: хлориды, карбонаты, сульфаты; а так же протекающие циклы замораживания и оттаивания. Устойчивость к коррозии зависит от интенсивности агрессивной среды, условий контакта взаимодействия, напора и скорости движения жидких сред, действия грунтовых вод. Интенсивность агрессивности среды может быть разной к бетонам с разной плотностью, а так же к бетонам, сделанным на разных вяжущих веществах. То, что будет вызывать коррозию у бетонов, сделанных на портландцементе, не тронет бетоны, произведённые на шлакопортландцементе или глинозёмистом цементе. Проблемы коррозии, возникающие в твёрдых и газообразных средах, в основном протекают с помощью жидкой фазы.
Виды коррозии бетона
Существует множество факторов и условий, воздействия коррозии на бетон. Выбирая пропитки для бетона необходимо учитывать, в каких средах и при каких условиях (температура, влажность и т.п.) будет эксплуатироваться бетонная поверхность.
Рассмотрим основные виды химической коррозии бетона.
- Кислотная коррозия бетона - следствие воздействия органических и неорганических кислот.
- Сульфатная коррозия бетона - возникает в результате взаимодействия с сульфатами.
- Щелочная коррозия бетона - следствие взаимодействия с щелочами.
Можно отметить два вида агрессивного воздействия среды на бетон. Первое, это воздействие для жидких сред и второе, для газовых.
Воздействие на бетон водной среды происходит в трёх случаях:
- Вымывание мягкой водой частиц цементного камня, путём фильтрации воды через бетон.
- Воздействие вод с содержанием химических веществ.
- Накопление в порах бетона малорастворимых солей и их кристаллизация, с последующим разрушением.
Газовая коррозия бетона в основном протекает из-за содержания в воздухе углекислого газа.
Правильно подобранная пропитка для бетона обеспечит долговременную защиту.
Коррозия бетона и железобетона может протекать на протяжении длительного времени, и имеет несколько степеней агрессивности.
Допустимая глубина (см) разрушения бетона за 50 лет.
Защита бетона от коррозии
Необходима защита бетона от агрессивной среды – покрытие или пропитка для бетона, которые могли бы обеспечить эффективную и долговечную эксплуатацию. Рассмотрим как пример технологию флюатирования бетона. Простая и удобная технология пропитки бетона фторосиликатом Элакор-МБ1 (флюат пропитка для бетона) даёт возможность применить её как для только что набравших прочность бетонов, так и для бетонов с большим сроком службы. Фторосиликат воздействует на активную известь и превращает её в химически-пассивный и механически-прочный фторид кальция, что способствует значительному возрастанию химической стойкости. Кроме того, под воздействием фторосиликата образуются твердые силикаты, что обеспечивает увеличение прочности бетона. Фторосиликатная пропитка для бетона даёт полную защиту от всех негативных факторов окружающей среды, обеспечивая повышенные эксплуатационные качества.
