46 Вопрос

Коррозиестойкость. Коррозия бетона происходит в результате разрушения цементного камня и обычно сопровождается понижением прочности и водонепроницаемости, а также ухудшением его сцепления с арматурой.

Меры предотвращения: увеличение плотности бетона, применение специальных цементов (пуццоланового, кислотостойкого, глиноземистого), а также облицовка плотными керамическими плитками, обработка специальными веществами (жидким стеклом с кремнефтористым натрием), покрытие гидроизоляционными битуминозными и пленкообразующими полимерными материалами.

Коррозия цементного камня. Возведенные с применением портландцемента бетонные сооружения могут подвергнуться разрушению (коррозии) под действием природных вод и агрессивных жидкостей. Разрушение обычно начинается с цементного камня, как наиболее подверженного коррозии.

Различают три основных вида коррозии цементного камня. Коррозия первого вида возникает при действии на цементный камень бетона проточных пресных вод (с малой временной жесткостью). Эти воды растворяют и вымывают гидроксид кальция, выделяющийся при гидролизе трехкальциевого силиката. В результате такого выщелачивающего действия воды повышается пористость цементного камня и снижается его прочность, что, в свою очередь, приводит к постепенному разрушению бетона.

Для повышения стойкости цементного камня в пресных водах рекомендуется вводить в портландцемент гидравлические добавки, которые связывают гидроксид кальция в малорастворимые соединения - гидросиликаты кальция.

Коррозия второго вида происходит при действии на цементный камень бетона минерализованных вод, содержащих химические соединения, которые вступают в обменные реакции с составляющими цементного камня. Образующиеся при этом продукты реакции либо легко растворяются и уносятся водой, либо выделяются в виде аморфной массы, не обладающей связующими свойствами.

Морская вода, вода соленых озер и лиманов, а также некоторые грунтовые воды, содержащие MgCl₂, MgSO₄, NaCI и другие соли, разрушающе действуют на цементный камень. Так, при воздействии на цементный камень вод, содержащих хлористый магний, последний взаимодействует с гидроксидом кальция цементного камня:

Са(ОН)₂ + MgCl₂ = CaCl₂ + Mg(OH)₂.

Образовавшийся в результате реакции хлористый кальций обладает хорошей растворимостью и быстро вымывается из бетона; остающийся гидроксид магния представляет собой аморфное вещество, не обладающее связующими свойствами.

Природные грунтовые воды обычно содержат свободную углекислоту СО₂ и ее соли, главным образом Са(НСО₃)₂. Эти соли не опасны для цементного камня, но свободная (агрессивная) угпекислота разрушает его. Вначале растворенная углекислота взаимодействует с гидроксидом кальция, образуя труднорастворимый углекислый кальций, который уплотняет поверхность цементного камня. Однако при высоком содержании в воде свободная углекислота вступает в реакцию с углекислым кальцием: СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Ca(НСО₃)₂. В результате образуется легкорастворимый в воде бикарбонат кальция, который вымывается из бетона.

Таким образом, основной причиной данного вида коррозии является присутствие в цементном камне свободного гидроксида кальция. Поэтому в состав цемента необходимо вводить активные минеральные добавки, которые связывают его в труднорастворимые соединения.

В качестве активных минеральных добавок к цементу чаще всего применяют трепелы, опоки, диатомиты, а также доменный гранулированный шлак, тоже способный связывать гидроксид кальция.

Коррозия третьего вида возникает при действии на цементный камень бетона сульфатных вод. Сульфаты CaSO₄, МgSO₄, Na₂SO₄ и др. входят в состав большинства природных грунтовых, а также сточных вод. В результате обменной реакции сульфатов с гидроксидом кальция в порах цементного камня образуется двуводный сернокислый кальций (гипс), который взаимодействует с гидроалюминатом кальция: 2(СаSО₄ 2H₂О) + 3CaO Аl₂О₃ 6H₂O + 19Н₂О = ЗСаО Аl₂О₃ 3CaSО₄ 31Н₂О.

Образующийся при этом труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, кристаллизуясь с большим количеством воды, увеличивается в объеме в 2,5 раза, что влечет за собой растрескивание бетона. Для предотвращения сульфатной коррозии бетона при его приготовлении следует применять сульфатостойкий портландцемент.

Безвредны для цементного камня соли кремниевой, кремнефтористоводородной и угольной кислот, слабые растворы щелочей, а также нефть, бензин, керосин и другие нефтепродукты, если в них нет остатков серной кислоты и значительного количества нафтеновых кислот.

Защиту цементного камня от коррозии осуществляют за счет применения цементов определенного минералогического состава, введения необходимого количества активных минеральных добавок, создания плотных бетонов, а также применения защитных покрытий и облицовок. Битумная изоляция, покрытие полимерными пленками, облицовка из стекла и керамики должны исключать воздействие агрессивной среды на бетон.