Коррозия бетонных и каменных конструкций

⇐ ПредыдущаяСтр 37 из 95Следующая ⇒

Основные конструкции зданий и сооружений выполняются из бетона, железобетона или кирпича. Поэтому защита этих конструкций от коррозии и разрушения необходима.

Каменные материалы по своей структуре и стойкости к агрессивным средам отличаются от металлов прежде всего высокой пористостью: бетоны – 10-15%, известняки – 15-30%, керамические изделия – 5-35%. Чем выше пористость материала и более разнороден его состав, тем ниже его стойкость а агрессивной среде.

Коррозия бетонных конструкций

Бетон, как искусственный конгломерат, по составу исходных материалов достаточно долговечен и не нуждается в специальном уходе, если эксплуатируется в нормальных температурно-влажностных условиях и отсутствии агрессивной среды. В таких условиях работает относительно небольшой класс конструкций, расположенных внутри жилых и общественных зданий или же в сооружениях, эксплуатируемых в теплых и сухих климатических районах.

Физико-химические процессы, при которых разрушаются бетон и железобетон в условиях агрессивной среды, представляют собой коррозию. В бетонных конструкциях в зависимости от ведущих признаков разрушения коррозия подразделяется на три вида:

I вид — выщелачивание извести из цемента;

// вид — кислотное разрушение;

/// вид — сульфатная коррозия, или кристаллизационное разрушение.

В железобетонных конструкциях коррозия может протекать как в бетоне, так и в арматуре — IV вид.

Таким образом, для бетона различают три вида коррозии, а для железобетона — четыре.

Физико-механические разрушения бетонных конструкций происходят также вследствие замораживания и оттаивания влаги в них, расклинивающего действия пролитых на бетон масел и смазок, кристаллизации солей при увлажнении конструкций минерализованными водами и последующего испарения влаги со свободной поверхности конструкций, а также при механических внешних воздействиях.

Скорость коррозии и разрушения возрастает при одновременном воздействии на конструкцию физико-химических и механических факторов. Процессы коррозии и методы защиты от нее наиболее сложны и поэтому ниже рассматриваются подробно.

Предупреждение коррозии и разрушения бетонных и железобетонных конструкций, широко применяемых в строительстве, особенно при возведении ответственных и уникальных зданий и сооружений (здания повышенной этажности, гидротехнические сооружения и др.), является весьма актуальной задачей. Правильная защита конструкций от коррозии и своевременное восстановление защитных покрытий существенно сказываются на экономике строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Поэтому изучение процессов коррозии и разрушения бетонных и железобетонных конструкций в различных условиях эксплуатации, выбор и осуществление рациональных методов защиты имеют очень большое значение в повышении стойкости и долговечности конструкций и зданий в целом.

Факторы, влияющие на коррозию бетонных и железобетонных конструкций, делятся на две группы:

1) факторы, связанные со свойствами внешней среды(характер агрессивности, степень агрессивности, постоянство агрессивности, совместное действие с отрицательной температурой, совместное действие с механическими факторами);

2) факторы, связанные со свойствами материалов и конструкций (свойства цемента, свойства наполнителей, химическая стойкость поверхностного слоя, форма и расположение конструкций, плотность и непроницаемость конструкций).

Коррозия I вида.Коррозия этого вида вызывается фильтрацией сквозь толщу бетона мягкой воды, вымывающей его составные части, в частности гидрат окиси кальция Са(ОН)₂ — гашеную известь. Этот процесс называется выщелачиванием извести и весьма опасен для бетона, поскольку известь является составляющей почти всех цементов. Внешним признаком коррозии I вида служит белый налет на поверхности конструкции в месте выхода воды, что и послужило основанием назвать данный вид коррозии «белой смертью» бетона. Налет —это результат выпадения в осадок растворенных в бетоне солей в частности гидрата окиси кальция и карбоната кальция. При этом гидрат окиси кальция под влиянием углекислого газа воздуха превращается в карбонат кальция:

Са (ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₃О

Если приток воды очень мал и она испаряется на поверхности бетона, то гидрат окиси кальция остается в толще бетона, уплотняет его и прекращает фильтрацию; этот процесс называется самозалечиванием бетона.

Если в воде содержатся соли (кроме солей кальция), которые непосредственно не взаимодействуют с составляющими цементного камня, но повышают ионную силу раствора (NaCl, NaSO₄ и др.), то они увеличивают растворимость цементного «камня, усиливая тем самым процесс коррозии. По мере выщелачивания извести из бетона его механическая прочность снижается; при этом первоначальная потеря извести сказывается на прочности меньше, чем последующая.

Коррозия II вида.Коррозия II вида, или химическое разрушение (рис. 55), развивается в бетоне при действии на него кислот, солей и щелочей, вступающих в обменные реакции с составными частями цементного камня, в результате чего образуются хорошо растворимые соли. Примером коррозии II вида является коррозия бетона под действием кислот. Разрушение конструкций кислотами и кислыми газами наиболее часто встречается на заводах, в хранилищах кислот в лабораториях и т. п. При воздействии кислот более стойким оказывается портландцемент и менее стойким — пуццолановый портландцемент. Для условий очень агрессивной среды применяются только кислотостойкие цементы. Сущность процессов, протекающих при коррозии II вида, состоит в следующем. Основным окислом цементного камня является окись кальция. В результате взаимодействия кислоты

(серной, соляной, азотной) с гидратом окиси кальция бетон разрушается:

Са (ОН)₂ + H₂SO₄ (или 2HCI; или HNO₃) = CaSO₄ (или СаС1₂;или Са (NO₃)₂+ Н₂О)

Коррозия 111 вида.Коррозия IIIвида, или кристаллизационное разрушение бетона происходит вследствие накопления в порах и капиллярах бетона кристаллов солей. Такое накопление происходит по двум причинам:

в результате химических реакций взаимодействия агрессивной среды и составных частей цементного камня;

в результате приноса солей извне и выделения их из раствора при постепенном испарении влаги, например в частях сооружений, расположенных в жарких сухих районах с засоленными грунтами.

На начальной стадии рост кристаллов повышает плотность бетона. Однако на определенной стадии кристаллообразования возникают такие растягивающие усилия в стенках пор и капилляров, при которых структурные элементы бетона разрушаются и конструкции теряют свою прочность. Поэтому оценка опасности коррозии IIIвида только по прочности, особенно на начальной стадии, может ввести в заблуждение. Кристаллизационное разрушение конструкций при пористом бетоне и сильноагрессивной среде может наступить быстро — через недели или месяцы, а при первоначально плотном бетоне — через несколько лет.

Если при коррозии I и II видов бетон разрушается вследствие медленного или ускоренного механического либо химического растворения и вымывания водой составных частей цементного камня, то ведущим признаком коррозии III вида является, наоборот, накопление в бетоне новообразований — кристаллов,до тех пор, пока они не разрушают конструкцию.

Коррозия IV вида. Долговечность железобетона определяется способностью бетона и арматуры в совокупности длительно противостоять действию агрессивной среды. Разрушение железобетона может быть результатом коррозии как бетона, так и арматуры. В первом случае окружающая среда агрессивна по отношению к бетону, а потому он разрушается; при этом обнажается и разрушается арматура. Если же окружающая среда неагрессивна по отношению к бетону, но агрессивна к арматуре, то, проникая через поры и трещины защитного слоя к металлу, она вызывает его коррозию. Грунтовые минерализованные воды, содержащие большое количество сульфатов (25 г/л), хлоридов (35 г/л), магнезиальных и других солей, агрессивны как по отношению к бетону, так и к арматуре. Обычно железобетонные конструкции выходят из строя быстрее, чем бетонные, вследствие коррозии и бетона и арматуры. Коррозия металлической арматуры может быть химической, электрохимической или может быть вызвана блуждающими токами. Коррозия арматуры развивается в том случае, если в защитном слое имеются трещины, через которые проникает кислород, углекислый газ, вода или по порам и капиллярам поступает агрессивный раствор

Для антикоррозионной защиты бетона и повышения долговечности бетона следует выполнять конструктивные требования и применять первичную защиту (путем введения различных модифицирующих добавок), а также вторичную защиту с нанесением на поверхности конструкций различных защитных покрытий (уплотняющие пропитки, лакокрасочные покрытия, лакокрасочные мастичные покрытия, биоцидные материалы, оклеечные покрытия.) Целью применения защитных покрытий является антикоррозионная защита бетона, предотвращение распространения коррозии, предотвращение проникновения влаги в бетон и придание поверхности эстетического вида.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 968; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 32 33 34 35 363738 39 40 41 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!