Сущность коррозии бетона

Коррозия бетона — комплексный процесс, который включает в себя химические и физические изменения в его структуре. Основным фактором является взаимодействие бетонного матрикса с водой и растворенными в ней веществами, что приводит к разрушению цементного камня и ослаблению бетона.

Причины коррозии бетона

Коррозия бетона может быть вызвана различными факторами, которые можно разделить на несколько групп:

Химические факторы коррозии бетона

• Карбонизация: Взаимодействие углекислого газа из воздуха с гидроксидом кальция в бетоне, образуя карбонат кальция. Этот процесс приводит к снижению pH бетона, делая его более уязвимым для других агрессивных веществ.
  Глубина карбонизации: при нормальных условиях коррозия может продвигаться вглубь на 4-5 мм ежегодно, но при наличии разрушенных участков или оголенной арматуры процесс ускоряется и может достигать 20 — 30 мм в год. Для определения глубины карбонизации используют индикаторные тесты (например, с фенолфталеином), которые меняют цвет в зависимости от pH среды.
  Влияние на арматуру: карбонизация не влияет на прочность самого бетона, но она оказывает пагубное влияние на арматуру. Снижение pH бетона ниже 9 делает арматуру уязвимой для коррозии.
• Сульфатная коррозия: Взаимодействие сульфатов (например, из морской воды, промышленных стоков) с гидроксидом кальция, образуя гипс. Гипс имеет больший объем, чем гидроксид кальция, что приводит к расширению бетона и его растрескиванию.
• Кислотная коррозия: Взаимодействие кислот (например, из кислотных дождей, промышленных выбросов) с гидроксидом кальция, образуя соли, которые растворяются в воде и вымываются из бетона.
• Щелочная коррозия: Взаимодействие щелочных растворов (например, из почвы, сточных вод) с бетоном, растворяя его компоненты.
• Хлоридная коррозия: это один из наиболее агрессивных видов коррозии, который возникает при присутствии хлоридных ионов в бетоне. Хлориды проникают в поры бетона и нарушают пассивный слой на поверхности арматуры, что приводит к ее коррозии. Хлориды могут попадать в бетон из морской воды, дорожных солей, строительных материалов и т.д.

Физико-химические факторы коррозии бетона

• Выщелачивание: происходит при контакте бетона с водой, которая вымывает из него гидроксид кальция, ослабляя его структуру.
• Морозное разрушение: при замерзании воды в порах бетона происходит увеличение объема, что приводит к возникновению внутренних напряжений и образованию трещин.
• Тепловое разрушение: при высоких температурах бетон может терять прочность и деформироваться.

Биологические факторы коррозии бетона

Биологическая коррозия: вызывается деятельностью микроорганизмов, которые питаются компонентами бетона и выделяют кислоты, разрушающие его структуру. Условия для развития: Влажная среда и наличие питательных веществ в воде способствуют активному развитию бактерий и грибов в бетоне. Последствия: Микробиологическая коррозия может привести к снижению прочности бетона, появлению трещин, отслоению слоев и даже полному разрушению конструкций.

Выбор подходящего типа бетона для зимнего бетонирования

Для успешного зимнего бетонирования необходимо выбрать правильный тип бетона, который будет обладать необходимыми свойствами для работы при низких температурах.

Виды коррозии бетона

В зависимости от механизма разрушения и внешних факторов, коррозия бетона может быть классифицирована по следующим видам:

• Поверхностная коррозия: характеризуется разрушением только верхнего слоя бетона, не затрагивая его глубокие слои.
• Глубокая коррозия: проникает вглубь бетона, разрушая его структуру на значительную глубину.
• Коррозия арматуры: происходит при разрушении стальной арматуры, находящейся внутри бетона, вследствие воздействия влаги и кислорода.

Определение степени коррозии арматуры

Для определения степени коррозии арматуры в бетоне применяются различные методы, как разрушающие, так и неразрушающие.

Разрушающие методы предполагают снятие защитного слоя бетона и визуальный осмотр арматуры. Степень коррозии оценивается по толщине корродированного слоя, наличию ржавчины и характеру повреждений.

Неразрушающие методы позволяют оценить степень коррозии арматуры без нарушения целостности бетонной конструкции. К таким методам относятся:

• Метод потенциала полуэлемента: основан на измерении потенциала микрогальванической пары, возникающей между металлом арматуры и телом бетона. Приборы, использующие этот метод, позволяют определить степень коррозии арматуры, не снимая защитный слой бетона.
• Метод импульсного тока: основан на пропускании импульсного тока через арматуру и измерении сопротивления. По величине сопротивления можно судить о степени коррозии арматуры.
• Метод электромагнитных волн: основан на использовании электромагнитных волн для обнаружения коррозионных повреждений арматуры.

Методы защиты бетона от коррозии

Для предотвращения коррозии бетона применяются различные методы, которые можно разделить на две группы:

Превентивные методы:

Использование высококачественных материалов: Применение цемента с низким содержанием щелочей, добавление в бетонные смеси специальных добавок, повышающих его устойчивость к коррозии.

Правильное проектирование и строительство: Обеспечение достаточной толщины бетонных конструкций, правильное расположение арматуры, защита бетона от воздействия агрессивных сред.

Применение защитных покрытий: Нанесение на поверхность бетона специальных покрытий, препятствующих проникновению воды, кислорода и других агрессивных веществ.

Применение ингибиторов коррозии: Добавление в бетонные смеси специальных химических веществ, которые замедляют или предотвращают процесс коррозии арматуры. Ингибиторы коррозии могут быть органическими или неорганическими, и их эффективность зависит от типа коррозии, концентрации ингибитора и других факторов.

Механизм действия: Ингибиторы коррозии действуют, создавая защитную пленку на поверхности металла, которая предотвращает взаимодействие с окружающей средой.

Применение: Ингибиторы коррозии широко используются в различных отраслях, от автомобильной промышленности до нефтегазовой. Например, они могут быть добавлены в моторное масло, чтобы предотвратить коррозию двигателя, или в топливо, чтобы защитить топливные системы от разрушительного действия коррозии.

Виды ингибиторов: существуют различные виды ингибиторов коррозии, которые классифицируются в зависимости от их механизма действия и области применения.

• Анодные ингибиторы: создают на поверхности металла защитную пленку, которая препятствует растворению металла.
• Катодные ингибиторы: замедляют процесс катодной реакции, который является частью коррозионного процесса.
• Смешанные ингибиторы: комбинируют свойства анодных и катодных ингибиторов.

Примеры ингибиторов:

• Гидрохинон: используется для защиты от окисления.
• Соединения технеция: используются для задержки процессов ржавчины применительно к стальным сплавам.
• Трихлорид азота: применяется для защиты в средах с хлором и водородом.

Применение водоотталкивающих пропиток: Нанесение на поверхность бетона специальных пропиток, которые создают гидрофобное покрытие, препятствующее проникновению влаги в поры бетона.

Преимущества: Повышение водонепроницаемости, морозостойкости, улучшение внешнего вида, защита от проникновения химических веществ.

Виды пропиток: существуют различные виды пропиток, например, на основе силикона, акрила, воска.

Применение: Пропитки применяются для защиты бетонных поверхностей от воздействия влаги, химических веществ, абразивного износа.

Ремонтные методы:

• Заделка трещин и повреждений: Устранение трещин и других повреждений бетона, чтобы предотвратить проникновение воды и агрессивных веществ.
• Применение антикоррозионных материалов: Нанесение на поверхность бетона специальных антикоррозионных материалов, которые предотвращают разрушение бетона и арматуры.
• Катодная защита: Применение электрохимических методов для защиты арматуры от коррозии.