68.Охарактерезуйте агрессивные среды, разрушающие цементный камень и перечислите виды коррозии цементного камня (с привидением химических реакций). Методы защиты цементного камня от коррозии.

Цементный камень в эксплуатационных условиях подвержены коррозионному воздействию различных сред, особенно минерализованной воды в морских сооружениях (молы, причалы, эстакады со свайным основанием и железобетонным верхним строением, портовые конструкции и др.), минеральной кислоты при эксплуатации резервуаров, башен и других сооружений химической промышленности, оказывают коррозионное воздействие органические кислоты и биосфера, особенно при работе сооружений в торфяных грунтах, на предприятиях пищевой промышленности., а также щелочная среда, пресная вода, особенно водные растворы электролитов. В индустриальных районах коррозионное влияние на бетонные конструкции оказывают газы, например сернистые, сероводород, хлористый водород, аэрозоли солей, например морской воды и др. Агрессивное воздействие оказывают также твердые, в основном высокодисперсные вещества, способные образовывать во влажных условиях прослойки из истинных и коллоидных растворов. Кроме химических реакций при контакте со средой возможны физические сорбционные процессы с поглощением из среды поверхностно-активных веществ (ПАВ), например серосодержащих полярных смол из нефтепродуктов, с физическим нарушением сплошности контактов в структуре и ускорением развития дефектов.

Виды коррозии:

Коррозия 1-го вида обусловлена растворением и вымыванием (выщелачиванием) гидрооксида кальция из цементного камня. Вслед за этим разлагаются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. Проявляется при действии на цементный камень мягких вод. Выщелачивание Ca(OH)₂ в количестве 15-30% общего содержания в цементном камне вызывает понижение его прочности на 40-50% и более. Выщелачивание можно заметить по появлению белых пятен (подтеков) на поверхности бетона.

Ca(OH)₂ +SiO₂ +mH₂O = Cao * SiO₂ * nH₂O

Защита от выщелачивания обеспечивается введением в цемент активных минеральных добавок (диатомит, трепел , содержащие аморфный кримнезем) и применением плотного бетона. Процесс выщелачивания замедляется, когда в поверхностном слое бетона образуется малорастворимый СaCO₃ вследствие естественной карбонизации Ca(OH)₂ при взаимодействии с СО₂ воздуха. Выдерживание на воздухе отформованных изделий способствует повышению их стойкости к выщелачиванию.

Коррозия 2-го вида (кислотная, магнезиальная) происходит при действии на цементный камень агрессивных веществ, которые вступая во взаимодействие с составными частями цементного камня, образуют либо легкорастворимые и вымываемые водой соли, либо аморфные массы, не обладающие связующими свойствами. Например углекислая коррозия развивается при действии воды, содержащей свободный диоксид углерода по схеме СаСО_{3 +} (СО₂)_своб + Н₂О = Са(НСО₃)₂. Общекислотная коррозия происходит при действии раствора любых кислот, имеющих значение водородного показателя рН<7, например: Са(ОН) +НСl = СаСl₂ +H₂O. Магнезиальная коррозия наступает при воздействии на Са(ОН) магнезиальных солей, которые встречаются в растворенном виде в грунтовых водах в большом количестве в морской воде.:

Са(ОН)₂ +MgCl₂ = CaCl₂+ Mg(OH)₂

Соли СaCl₂ и CaS0₄ *2H₂O хорошо растворимы воде и поэтому вымываются из бетона. Меры защиты те же, что и в 1-м виде коррозии.

Коррозия 3-го вида объединяет процессы, при которых компоненты цементного камня, вступая во взаимодействие с агрессивной средой, образуют соединения, занимающие больший объем, чем исходные продукты реакции. Это вызывает появление внутренних напряжений в бетоне и его растрескивание. Характерная коррозия этого вида- сульфатная коррозия. Сульфаты, часто содержащиеся в природной и промышленных водах, вступают в обменную реакцию с Са(ОН)_{2 ,} образуя гипс СаSO₄ *2H₂O. Разрушение цементного камня вызывается кристаллизационным давлением кристаллов двуводного гипса (гипсовая коррозия).

Сульфоалюминатная коррозия возникает при действии на гидроалюминат цементного камня морской воды, грунтовых и других минерализованных вод, содержащих сульфатные ионы:

3СаО* Al₂O₃ *6H₂O + 3CaSO₄ +25H₂O = 3CaO *Al₂O₃ *3CaSO₄ *31 H₂O

Данная коррозия сопровождается увеличением объема. Для предотвращения коррозии данного вида используют плотные бетоны на специальном сульфатостойком портландцементе и др. цементах.

Щелочная коррозия может происходить под действием концентрированных растворов щелочей и под их влиянием.(NaOH, KOH). Под воздействием концентрированных растворов щелочей деструктивные процессы происходят вследствие карбонизации щелочи в порах цементного камня за счет СО₂ воздуха. Вблизи поверхности бетонной конструкции, особенно при последующем высыханиим в порах накапливаются кристаллы соды и поташа, с увеличением в объеме, что вызывает внутренное кристаллизационное давление. Сильнее разрушается от действия щелочей бетон на цементе с высоким содержанием алюминатов натрия и калия.

Способы защиты: 1. Эксплуатационно-профилактические:

- усиление вентиляции в целях понижения влажности воздуха и концентрации газов, способствующих развитию опасных микроорганизмов;

- герметизация с той же целью технологического оборудования;

- периодическая очистка и дезинфекция поверхности конструкций;

- нейтрализация агрессивных сред.