что такое коррозия бетона

Особенности защиты бетонных конструкций от коррозии

Термин «коррозия» в самом начале относился только к металлам. Постепенно специалисты стали его применять и по отношению к другим строительным материалам. Потому что синоним этого слова – разрушение. А этому процессу подвержено все.

Коррозия бетона — что это такое

Это распад ЖБИ. А точнее, разрушение его структуры, соответственно потеря таких характеристик как прочность, плотность, несущая способность.

Распад бетонного камня начинается с его расслоения на компоненты и рассыпания.

Что может воздействовать на конструкции

Коррозия бетона имеет несколько причин:

Виды коррозии, какие бывают

Существует три вида коррозии бетона. Все зависит в основном от того, какие примеси есть внутри железобетонного изделия.

Растворение составных частей

Гидроксид кальций – основной компонент бетонной смеси. Именно его выщелачивание в процессе эксплуатации приводит к серьезным проблемам. Но самое главное надо понимать, что этот химический элемент может попасть внутрь раствора с ингредиентами или образоваться самостоятельно за счет проникающей в бетон воды. В ней обязательно найдется хотя бы немного кальцийсодержащих элементов. И этого достаточно, чтобы началась реакция преобразования.

Гидроксид заполняет собой часть бетона. А при соприкосновении с водой легко его покидает, образуя поры внутри ЖБИ. От этого прочность конструкции ослабевает.

Взаимодействие с кислотами

Эту разновидность называют химической коррозией. В ее процессе вымываются известковые компоненты, а они – компоненты цемента. Или, наоборот, происходит их процентное повышение, за счет чего опять-таки снижаются прочностные характеристики материала.

Грунтовые воды отчасти являются агрессивными. Они проникают в тело бетонной конструкции, где образуют компоненты, которые не связываются с другими. То есть сам застывший раствор становится рыхлым. Он начинает медленно, но безостановочно рассыпаться.

Образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ

Под действием кислот, которые воздействуют на бетон из грунтовых или атмосферных вод, внутри изделия образуются так называемые нерастворимые соединения кальция. Они формируются в самом камне или проникают туда снаружи и заполняют собой поры.

Эти кристаллические соединения, которые со временем растут, расширяя бетонную конструкцию. Отчего она начинает трескаться и рассыпаться.

Другие виды

Есть еще несколько разрушающих процессов, которые происходят внутри бетона:

Внимание! Определить, какой из факторов стал причиной коррозии, сложно. Обычно это совокупность нескольких причин. Проверку проводят в лабораториях.

Коррозия арматуры в бетоне

Есть несколько обстоятельств, которые могут привести к ржавлению металла. Чаще они внешние, то есть начинается этот процесс от проникновения воды внутрь ЖБИ и соприкосновения с арматурными стержнями. Обычно это случается по одной причине – низкая плотность залитого бетона.

Нарушение технологии производства оставляет свои следы в виде раковин, пор и других типов пустот. Туда и стремится попасть вода. Здесь она скапливается и распространяется по всему телу изделия, достигая металлического каркаса. Начинается коррозия металла.

Есть внутренние обстоятельства. Они зависят от качества используемой в замесе раствора воды. Если в ней присутствуют активные и агрессивные компоненты, то велика вероятность, что они начнут воздействовать и на арматуру. То же самое касается цемента. В нем всегда присутствует хлорид кальция. Если его содержание превышает 2%, то ржавление металла начнется обязательно.

Внимание! Коррозия арматуры всегда происходит неравномерно. Где-то сильнее, где-то слабее. Это зависит от такой характеристики, как пористость монолитного бетона. Где пор в теле ЖБИ больше, там металл ржавеет быстрее.

Как можно её защитить

Сегодня используют три технологии, которые помогают защитить арматурный каркас.

Сегодня производители металлопрофиля предлагают улучшенные сорта, которые даже при длительном и интенсивном воздействии влаги и активных химических веществ не изменяют своих эксплуатационных характеристик. Правда, такая арматура стоит приличных денег.

Но есть обязательный этап производства ЖБИ. Это когда готовую продукцию оставляют на свежем воздухе. Под действием природных нагрузок на поверхности появляется упрочненная пленка из гидроксида кальция. Ее толщина 5-10 мкм. Она самое главное не растворяется в воде, инертна к многим химическим элементам. Этот процесс называется карбонизация.

Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии: используемые средства

Здесь немалый список того, что можно предложить. В первую очередь – это грамотно налаженное производство. Технология должна строго соблюдаться по требованиям государственных стандартов или технических условий. Никаких отклонений.

Сами ЖБИ должны правильно эксплуатироваться. К примеру:

Существует два типа защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии: первичная и вторичная.

Первичная

Это когда в бетон при его замесе добавляют различные добавки минерального происхождения. Их задача – повысить плотность материала. Хороший вариант, им пользуются практически все производители ЖБИ. Но есть один нюанс – если концентрация добавок на каком-то участке будет большой, то велика вероятность, что здесь ухудшатся характеристики бетона.

Рынок сегодня предлагает их большой ассортимент:

Вторичная

Это защита внешней поверхности ЖБИ. Сюда относится карбонизация, о которой говорилось выше. А также покраска бетонных изделий, для чего используется специальная лакокрасочная продукция и мастики.

Часто оба материала применяют одновременно. Сначала наносится мастика, затем краска. Производители предлагают и третий вариант защиты, как дополнение к двум первым. Это специальные пропитки, они же грунтовки.

Оптимально – составы глубокого проникновения. Они не только покрывают обрабатываемую поверхность плотным водонепроницаемым слоем, но и проникают внутрь бетона. Там полимеризируются, создавая практически непроницаемый барьер и воде, и воздуху. Плюс – упрочняют его, а также создают защиту от микроорганизмов.

Еще один вариант – оклеечная гидроизоляция. Это рулонного типа полимерные пленки, которые крепятся с помощью клеевых составов или битумной мастикой. Производители сегодня предлагают самоклеющиеся вариации. Идеальная технология защиты бетона во влажных средах, отсюда и название – гидроизоляция.

Технология железнения бетонных поверхностей

Пластифицирующие добавки для бетона и их виды

Технология полировки бетонных поверхностей

Описание железобетона и области его применения

Источник

Коррозия бетона: виды и методы устранения

Коррозия бетона — это процесс разрушения конструкций в результате воздействия на их структуру различных внешних агрессивных сред, или вследствие внутренних химических и физико-химических процессов. Экономические потери в результате снижения долговечности и прочности эксплуатируемых сооружений, в некоторых случаях, соизмеримы с солидными инвестициями в отдельные отрасли промышленности.

Заблаговременно выявляя факторы коррозии бетона и железобетона, изучая закономерности процессов, можно существенно сократить финансовые риски и повысить надежность объектов гражданского и промышленного строительства (см. видео в этой статье).

Общие сведения, виды и характер разрушений

Долговечность конструкций зависит от структуры бетона и свойств окружающей среды, в которой они эксплуатируются.

По степени своего влияния агрессивные среды делятся на:

По агрегатному состоянию реагенты можно разделить на:

Величина агрессивного воздействия на железобетонные конструкции вычисляется для каждой среды индивидуально, в зависимости от того, в каких условиях эксплуатируются сооружение.

Для твердых агрессивных веществ (аэрозоли, пыль, соли):

Скорость коррозии бетона зависит от следующих факторов:

Классификация процессов коррозии в жидкой среде

В химических реакциях, приводящих к разрушению, участвует вода, цементный камень и заполнитель. Долговечность сооружений определяется периодом от начала эксплуатации объекта до ухудшения его эксплуатационных характеристик и началом разрушения.

Виды коррозии бетона и агрессивность воздействия жидкой среды подлежат классификации по общим признакам воздействия на конкретные конструкции.

Проведенные исследования и анализ поврежденных сооружений позволяют сделать заключение, что все действующие причины можно разделить на 3 вида:

Первый вид коррозии

Способность растворения продуктов процесса гидратации цемента в водной среде и вымывание их из структуры цементного камня значительно влияет на прочностные характеристики бетонных сооружений. Наиболее растворимым компонентом структуры цементного раствора, приготовленным на портландцементе, является известь. Поэтому, коррозия железобетона в этом случае определяется как процесс растворения гидроксида кальция.

Цементный раствор по своей структуре — это сложная неустойчивая система, состоящая из негидратированных зерен клинкера и продуктов гидратации цемента, находящихся в состоянии равновесия. Под действием воды это равновесие нарушается, и вся система переходит в новое устойчивое состояние, но с другими условиями взаимодействия.

Протекание процесса растворения (выщелачивания) компонентов можно разделить на два периода:

Способность гидроксида кальция растворяться даже в дистиллированной воде, отрицательно влияет на деструктивные процессы способствующие коррозии.

Примечание: Растворенный в воде гидроксид кальция, в результате химических реакций, происходящих в структуре материала, карбонизируется и выделяется на поверхности конструкций в виде белого налета карбоната кальция.

Повреждения первого типа сравнительно широко распространены в подземных и гидротехнических сооружениях, подвергающихся временному или постоянному влиянию пресных вод. Снизить скорость разрушений первого вида помогают пуццолановые добавки (опоки, трасса, трепел и др.), связывающие соединения Ca(OH)₂ и снижающие проницаемость бетона.

Помимо этого, для повышения устойчивости материалов к влиянию коррозии первого вида, необходимо проводить следующие мероприятия:

Сопротивление материалов выщелачиванию позитивно сказывается и на способности изделий сопротивляться обменным реакциям, протекающим в структуре конструкций, в процессе коррозийного воздействия второго вида.

Второй тип коррозии

Ко второму виду разрушающих процессов, происходящих в жидкой среде, относятся химические реакции обмена между составляющими раствора и цементного камня. Полученные в результате реакции вещества, либо легко растворяются в воде и вымываются из структуры бетона фильтрационным потоком, либо выпадают в осадок в виде аморфных соединений, не обладающих вяжущими свойствами.

Данный вид коррозии возможен при агрессивном воздействии на покрытия химических соединений отдельных типов солей и кислотных растворов. Чем интенсивней будет происходить реакция замещения, и чем быстрее будут растворяться образовавшиеся продукты, тем короче и глубже процесс разрушения цементного камня.

Основные типы коррозии второго вида:

В сравнении с разрушениями первого вида, когда происходило постепенное растворение веществ, получаемых в результате гидролиза цемента, схема отрицательных воздействий второго вида несколько иная и проходит она в верхних слоях бетона, непосредственно соприкасающихся с агрессивной средой.

Новообразования на поверхности, полученные в результате реакций обмена и не обладающие достаточной плотностью и вяжущими свойствами смываются водой, обнажая тем самым следующий слой бетона и уже в этом слое начинают происходить реакции разрушения.

Этот слой также растворяется и удаляется. По этой схеме, и в такой последовательности протекают последующие этапы коррозии второго вида вплоть до полного разрушения конструкции.

Разрушение сооружений под действием углекислотных соединений

Что такое углекислотная коррозия, и какой механизм действия данного вида разрушений рассмотрим в этой главе.

Одним из наиболее часто встречающихся деструкций второго вида — это дефекты бетона, возникающие в результате действия углекислых вод. Углекислота в той или иной степени присутствует в составе любых природных жидкостей.

Причиной присутствия CO₂ в природных водах являются биохимические процессы, происходящие как в самой жидкости, так и в грунте, с которым вода постоянно контактирует.

Выделение углекислого газа связано с микробиологическими процессами, протекающими при гниении остатков растительности на разной глубине залегания. Также выделение CO₂ возможно в результате соединения карбонатных осадочных пород с протекающими грунтовыми водами.

Определяющим фактором скорости происходящих разрушений, в этом случае, является концентрация углекислоты в растворе. Чем больше H₂CO_3, тем выше кислотные характеристики раствора и скорость углекислотной коррозии.

Характер кислотных разрушений конструкций

Агрессивное воздействие на конструкции органических или неорганических кислот также активизирует в материале процессы коррозии второго вида, которые в определенный момент могут трансформироваться в коррозию первого вида, вызывая при этом полное разрушение цементного камня в структуре изделия.

Из состава неорганических кислот, вызывающих коррозию бетона, помимо углекислоты, наиболее чаще приходится сталкиваться с реакциями:

А из органических — это молочная, уксусная и др.

Под действием кислоты цементный камень почти полностью разрушается. Причем химические продукты разрушения отчасти растворяются, а в некоторой своей части сохраняются в месте прохождения реакций.

Степень активности кислотной коррозии определяется силой действующей кислоты и концентрацией ионов водорода. В результате кислотной реакции на поверхности цементного камня формируются соли кальция и рыхлая аморфная масса.

Соли кальция, растворимые в воде, вымываются из структуры, а рыхлая масса остается. Все эти процессы снижают прочность сооружения, а с течением времени разрушают его полностью.

Важную роль в развитии процесса кислотных агрессивных воздействий играет скорость обменных реакций у поверхности пораженной конструкции.

Щелочные реакции разрушения

Этот тип коррозии может возникать при высоком содержании щелочей в вяжущих и заполнителях, используемых для приготовления бетона.

Обратите внимание: Наиболее эффективным способом защиты от щелочной деструкции, является включение в состав цемента 10–20% активных тонкомолотых минеральных добавок, которые замедляют реакции гидратации и устраняют причины напряжений, вызывающих разрушения.

На прекращение процесса щелочного воздействия положительно влияет автоклавная обработка, в результате которой на частицах заполнителя образуются защитные микропленки гидросиликата кальция.

Третий тип коррозии

Наиболее известными жидкими агрессивными средами третьего вида выступают подземные и промышленные воды, содержащие в своем составе сульфатные соединения. Сульфатная коррозия бетонов — это результат воздействия на конструкции жидких сульфатных растворов.

Применение хлоридов в качестве добавок способно оказывать замедляющее действие на развитие сульфатной коррозии, а присутствие бикарбонатов, образующих труднорастворимые компоненты, препятствует проникновению сульфатов вглубь конструкций.

Биокоррозия бетонов

Биологическая коррозия бетонов — это прямое или косвенное влияние микроорганизмов, бактерий на технические характеристики материалов. К такому виду организмов относятся различные грибковые образования, морские водоросли, лишайники, плесень и др.

Биоповреждения бетонных конструкций заключаются в нарушении плотности бетона под действием различных кислот микробного происхождения.

Микроорганизмы, реагируя в период своей жизнедеятельности с окружающей средой и загрязнениями, на поверхности конструкций выделяют кислоты, аммиак и другие агрессивные вещества. Вступая в реакцию с цементным камнем, они способствуют разрушению структурных связей и нарушению прочности конструкций.

Газообразные агрессивные среды

На развитие химических коррозионных реакций в бетоне, большое воздействие оказывает газовая среда, в которой эксплуатируются изделия.

В воздухе, помимо азота и кислорода, в небольших количествах находятся аргон, водород, углекислый газ и др. Также, в зависимости от географического положения и от развития индустриализации региона, в атмосфере могут присутствовать выбросы промышленных предприятий, автотранспорта и т.д.

В сочетании с достаточной температурой и влажностью этой воздушной среды, создаются прекрасные условия для протекания газовой коррозии.

Перечисленные выше газы легко растворимы в воде, и при контакте с цементным камнем могут образовывать кислотные соединения. Особенно опасна углекислота, которая реагируя с гидроксидом кальция образует легко растворимый в воде бикарбонат кальция, который под действием грунтовых вод или осадков свободно вымывается из структуры материала.

Способы защиты бетона от коррозии

Коррозийные процессы протекают особенно интенсивно, когда агрессивные жидкости через трещины, поры и капилляры проникают в толщу бетона.

К причинам агрессивного воздействия относятся:

Инструкция по предотвращению коррозийных разрушений предлагает следующие методы защиты:

Первичная защита конструкций

К мерам, применяемым для первичной защиты изделий и конструкций относятся:

Вторичная защита бетона

К методам вторичной защиты относятся пропитки и защитные материалы, наиболее распространенные в индивидуальном строительстве и знакомые любому застройщику, который хотя бы раз проводил ремонт бетонных поверхностей своими руками:

Внимание! – выбор антикоррозионных составов должен проводиться с учетом требований пожарной безопасности и их совместимости с огнезащитными лакокрасочными материалами.

Если осуществлен правильный выбор состава цемента, заполнителей, химических и минеральных добавок, приняты во внимание условия эксплуатации конструкций и учтены все технологические особенности приготовления и укладки смесей, то возведенные объекты будут служить долго, невзирая на любые виды коррозии бетона. И наоборот, цена допущенным просчетам в проектировании и исполнении технологической схемы — быстрое разрушение железобетонных сооружений.

Источник

Какими бывают виды коррозии бетона?

Понятие «коррозия бетона» включает в себя характеристику ряда необратимых процессов, которые приводят к частичному или полному разрушению бетонного камня и армирующего пояса. Для замедления коррозии бетона осуществляется первичная и вторичная защита конструкций. Рассмотрим виды коррозии бетона и методы борьбы с ней.

Основные виды коррозии бетона

Существует порядка десяти видов разрушения бетона (аммонийная, радиационная, магнезиальная, сульфатная, углекислотная, электрохимическая и другие). При этом основные поражающие факторы, вызывающие необратимые процессы, это:

На основе практических исследований определены самые распространенные виды коррозии бетона, которые присутствуют в 99,9% случаев:

На практике, в общем случае, процесс коррозии бетона состоит из нескольких видов: биологической коррозии, воздействие агрессивных факторов и выветривание (вымывание). Бетонные конструкции, работающие в особых условиях, дополнительно подвергаются: радиационной, электрохимической, сульфатной и другим «специальным» видам коррозии. В связи с этим защита бетона должна состоять из комплекса эффективных мероприятий.

Способы предотвращения и замедления коррозии бетона

Как уже было сказано существуют первичные и вторичные методы и способы защиты бетона от коррозии. Первичные методы реализуются на этапе приготовления бетонных растворов.

Их физический смысл заключается в максимально возможном снижении пористости и плотности за счет внесения в жидкий бетон модифицирующих, пластифицирующих и стабилизирующих присадок, которые регулируют водоудержание, схватывание и подвижность материала.

Физический смысл вторичных методов защиты заключается в максимально полной защите поверхности от влаги и других агрессивных факторов с помощью специальных материалов:

Вторичную защиту бетона рекомендуется применять везде, где существует необходимость. Причем такая необходимость существует практически для всех частных конструкций: стяжки пола, фундамента, стен и кровли здания, подвалов и погребов, оранжерей, теплиц, выгребных ям и пр.

Источник

Виды коррозии бетона, способы предотвращения его разрушения

Срок эксплуатации бетонных конструкций рассчитан на длительный период времени — от 60 до 100 лет. Но на практике, уже спустя 2-3 года, могут появляться следы коррозии и выкрашивания. Почему так происходит и что следует предпринимать, чтобы предотвратить коррозию бетона, подробно разберем в этой статье.

Основные виды коррозионных процессов

Класс и марка бетона зависят от процентного содержания цемента в составе. Именно качество цемента определяет такие свойства смеси как морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Но есть еще одна немаловажная характеристика — подвижность смеси. Для достижения нужных параметров расплыва, жесткости и степени уплотняемости, в смесь добавляют пластификаторы. Это позволяет избежать образования крупных пор, воздушных карманов и обезопасить конструкцию от коррозии в будущем.

Ни в коем случае нельзя заменять специальные средства на бытовую химию. Легкость укладки бетона обеспечить получится, а вот его прочность и долговечность — нет.

С помощью добавок исключается появление крупных пор, тогда как бетон сам по себе — пористый материал. Связано это с тем, что в составе смеси используется вода, которая при высыхании испаряется. Образовавшиеся поры становятся лазейкой для разрушительных воздействий.

Коррозия подразделяется на четыре типа:

Разрушение бетона от радиации — самое редкое явление, несмотря на то, что гранитный щебень, используемый в некоторых смесях, имеет собственный радиационный фон. Но он настолько незначителен, поэтому существенно повлиять на прочность конструкции не может.

Коррозия от радиации происходит следующим образом:

Физико-химические факторы

Чем больше циклов замораживания и размораживания происходит, тем больше влаги проникает в поры. При низких температурах вода превращается в кристаллы льда, которые расширяются и постепенно разрушают конструкцию. Как следствие, бетон трескается и выкрашивается.

Биологические причины

Нарушение условий эксплуатации может стать причиной биологической коррозии бетона. При постоянной сырости на поверхности сооружений развиваются микроорганизмы, продукты жизнедеятельности которых разрушительно влияют на структуру бетона.

Химическое воздействие

Атмосферные осадки в сочетании с углекислым газом могут оказывать различное влияние на бетонные конструкции в зависимости от того, что остается на поверхности в результате: хлориды, карбонаты, сульфаты или окись азота. Так может происходить три типа процессов коррозии:

Способы предотвращения коррозии

Все защитные меры должны производиться в комплексе:

Следует избегать постоянной сырости в тех случаях, когда для возведения сооружений не использовался мостовой бетон. При необходимости производят обработку антисептическими пропитками или сухими смесями.

Железнение поверхностей

Для повышения прочности и устойчивости к влаге, а также химическим веществам, часто производят железнение бетона. Этот способ применяется на этапе формального застывания смеси, когда в поверхность втираются смеси с алюминатом натрия, жидким стеклом, корундом, гранитным или кварцевым наполнителями. Полимерные армирующие добавки улучшают адгезию и усиливают эффект железнения. Минус способа — он выполняется вручную и является достаточно трудоемким, поэтому подходит для применения на небольших объектах.

Гидроизоляционные составы и материалы

К такому типу защиты от коррозии можно отнести целый перечень методик:

Метод инъекции — инновационный, достаточно затратный и требующий специального оборудования, с помощью которого внутрь конструкции вводится гелеобразная субстанция. Образуется плотная водонепроницаемая мембрана, с высокой эффективностью предотвращающая проникновение жидкостей.

Проникающий метод, напротив, легок в применении, а из специального оборудования потребуется пулевизатор для оптимизации процесса нанесения гидроизоляции. Этот способ можно использовать при влажных поверхностях, так как в качестве катализатора выступает вода. Новая порция влаги запускает химический процесс кристаллизации, что лишь улучшает прочностные характеристики бетона. Из дополнительных преимуществ стоит отметить паропроницаемость кристаллического слоя, образующегося после нанесения гидроизоляционных составов, что исключает парниковый эффект.

И последний метод подразумевает создание разделительного слоя между поверхностью бетона и отделочными материалами. Плоскости конструкций обмазывают полимерными, битумно-латексными и полиакриловыми составами. Это гарантирует повышенный уровень влагоизоляции, пожаробезопасности и морозостойкости. К преимуществам следует отнести дешевизну метода, к недостаткам — невозможность использования, если проектом не предусмотрена декоративная отделка.

При правильном проектировании, возведении и эксплуатации сооружений из бетона, их долговечность превышает сроки службы построек из любых других материалов. Если остаются сомнения, что самостоятельно удастся выполнить все этапы строительства правильно, то непременно следует обратиться к профессионалам.

Источник