Коррозия стальной арматуры в бетоне
В обычном плотном бетоне на портландцементе арматура длительное время не корродирует. Это объясняется тем, что поровая жидкость имеет показатель рН ≈ 12,5 и выше. При такой щелочности среды сталь пассивируется. Для того, чтобы поверхность стальной арматуры вышла из пассивного состояния, показатель рН должен понизиться до значений 11,5 – 11.8. Это может произойти в процессе эксплуатации сооружений, если железобетонные конструкции контактируют с атмосферой, содержащей кислые газы.
К наиболее распространенным кислым газам относятся:
- углекислый газ СО2;
- сернистый газ SO2;
- оксиды азота N2O, NO и NO2;
- хлорсодержащие газы, такие как хлор Cl2 и хлористый водород HCl.
При взаимодействии кислых газов с бетоном происходит либо его упрочнение, например, если на конструкции действует углекислый газ, либо незначительное понижение прочности защитного слоя бетона – в случае эксплуатации конструкций в среде хлора или хлористого водорода. При таком виде коррозии (газовой коррозии) наиболее опасной является коррозия арматуры железобетона, которая приводит к преждевременному разрушению конструкций. Опасность коррозии арматуры усугубляется тем, что ремонт или ее замена в процессе эксплуатации практически невозможны.
Самый распространенный случай коррозии арматуры в бетоне, вследствие снижения щелочности поровой жидкости, имеет место при взаимодействии бетона с углекислым газом. Этот процесс получил название карбонизации бетона.
|
|
|
Распространенность данного вида коррозии объясняется тем, что углекислый газ содержится в атмосфере (0,03 – 0,04% по объему) и карбонизации подвергаются все без исключения железобетонные конструкции.
Сущность процесса карбонизации заключается в следующем. Углекислый газ, проникая в бетон, растворяется в поровой жидкости с образованием углекислоты, которая немедленно вступает в реакцию с гидроксидом кальция, растворенном в жидкой фазе бетона. Продуктом химической реакции является карбонат кальция, который, вследствие малой растворимости, выпадает в осадок
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О
Насыщенный раствор карбоната кальция имеет рН = 9. При такой щелочности среды все продукты гидратации цемента неустойчивы. Они подвергаются гидролизу с выделением новых порций гидроксида кальция. Процесс идет до того момента, пока все соединения цементного камня не превратятся в карбонат кальция и гидроксиды кремния, алюминия и железа. По мере нейтрализации поверхностных слоев фронт карбонизации перемещается вглубь бетона, достигая арматуры. Прочность бетона при этом обычно не уменьшается.
При снижении щелочности поровой жидкости у поверхности арматуры ниже значения рН = 11,8, сталь выходит из пассивного состояния и начинается ее коррозия. На поверхности арматуры возникает слой продуктов коррозии (оксидов железа), вследствие чего нарушается монолитность связи между арматурой и бетоном. Несущая способность ж/б конструкций вследствие этого снижается.
|
|
|
Кроме понижения щелочности поровой жидкости в районе расположения арматуры, возможно развитие коррозии стали и по другой причине. Нередко и при достаточно высоком значении рН коррозия стали возникает при накоплении в бетоне агрессивных ионов хлора. Соединения хлоридов могут попадать в бетон различными путями: при введении в бетонную смесь добавок – хлористых солей; при использовании компонентов для бетонной смеси, содержащих хлористые соли, и, главным образом, при действии на железобетонные конструкции хлорсодержащих газов, аэрозолей и растворов.
При накоплении ионов хлора в бетоне увеличивается вероятность их адсорбции на поверхности стали. В местах, где поверхность стали наиболее активна, они адсорбируются, разрушают пассивирующую пленку и вызывают образование коррозионных точек (язв, питтингов). Особенно опасна питтинговая коррозия для предварительно напряженной арматуры, т.к. язвы развиваются вглубь, занимая при этом небольшую площадь. Сечение стержней в этом месте уменьшается, что может привести к появлению коррозионных трещин в стали и внезапному разрушению конструкций. Такой вид коррозии арматуры получил название коррозионного растрескивания.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 178; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!