Как предотвратить коррозию бетона и защитить материал от разрушения?

Защита бетона от коррозии

Коррозия бетона – постепенное разрушение цементного камня под воздействием минеральных соединений и негативных факторов окружающей среды. По типу химических реакций, протекающих в теле бетона, выделяют 3 вида коррозий: выщелачивание, кристаллизация и растворение цементного камня. Отдельно упоминают коррозию арматуры, которая также приводит к преждевременному разрушению железобетонных конструкций.

Процесс и признаки выщелачивания

Выщелачивание – химический процесс, во время которого из цементного камня вымывается кальций. В результате этого конструкция теряет марочную прочность, морозостойкость и водопроницаемость, а срок ее службы сокращается вдвое. Внешними признаками выщелачивания являются:

  • белые пятна и потеки, проступающие на бетонном полотне;
  • пористая структура материала;
  • хлопьевидные образования или сталактиты на его поверхности.

Главной причиной выщелачивания считается прямой контакт бетонного полотна с грунтовыми водами в результате неправильной гидроизоляции. Проникая в поры, мягкая вода растворяет кальций и вымывает его из цементного камня. Масштабы разрушения конструкции зависят от уровня жесткости воды и скорости ее фильтрации.

Возникновение и развитие кристаллизации

Проникая в тело бетона, соли, щелочи и сульфаты вступают в активную химическую реакцию с цементным камнем. Продукты коррозии откладываются в каменных порах и приводят к разрыву и повреждению полотна. Корродирующий бетон разбухает и деформируется, т.к. объем твердой фазы в нем увеличивается.

Данный вид коррозии называется кристаллизацией. В зависимости от типа активного вещества она может быть сульфатной, щелочной или соляной. Определить вид кристаллизации помогают лакмусовые бумажки и внешний вид бетона:

  • при сульфатной коррозии материал покрывается глубокими трещинами;
  • при соляной – пузырьками, которые откалываются от бетона плоскими круглыми осколками;
  • при щелочной – сеткой мелких трещин и белесыми пятнами.
  • Причинами развития кристаллизации считаются:
  • неправильный выбор проектной марки бетона;
  • типовые нарушения при изготовлении товарной смеси;
  • конденсат на стенах и перекрытиях.

Прямой контакт бетона с грунтовыми водами также провоцирует развитие кристаллизации.

Разъедание цементного камня

Под воздействием агрессивной среды с высоким содержанием кислот кальций распадается на легкорастворимые соли и аморфные вещества. Вследствие этого бетон становится рыхлым и утрачивает прочность. Причинами разъедания цементного камня являются:

  • смачивание железобетонных конструкций дождевой водой;
  • неправильная организация выброса технологических вод и пара через стены и фундаменты;
  • контакт с кислыми грунтами и водами.

Пораженный материал имеет рыхлую структуру и бурый цвет. При механическом воздействии от него отслаиваются бетонные площадки и куски раствора.

Образование ржавчины на поверхности полотна

Несмотря на то, что металлические элементы в железобетоне находятся в безвоздушной среде, они также могут разрушаться. Растрескивание бетона по линии залегания арматуры, ржавчина на поверхности полотна и изменение цвета материала – первые признаки коррозии металла.

Причинами разрушения арматуры являются:

  • нейтрализация бетона кислыми газами;
  • проникновение в материал агрессивных солей;
  • электрокоррозия, вызванная блуждающими токами.

При контакте с кислородом, солями и постоянным током металлические пруты покрываются ржавчиной. Для предотвращения ее развития все железные элементы конструкции обрабатывают химическими добавками перед погружением в бетонный раствор. В рамках вторичной защиты от блуждающих токов электрики применяют катодный, протекторный и дренажный методы.

Первичная защита материала

На этапе приготовления бетонного раствора в его состав вводят модифицирующие добавки. Они изменяют минералогический состав цементного камня, улучшают его прочностные характеристики и нивелируют коррозийные процессы. По типу воздействия добавки подразделяются на следующие группы:

  • пластификаторы;
  • уплотнители;
  • замедлители схватывания;
  • ингибиторы коррозии;
  • гидрофобизирущие;
  • морозостойкие;
  • газообразующие и воздухововлекающие.

При выборе добавки технологи учитывают климатические особенности региона, а также химический состав и свойства местной почвы.

На территории России наиболее популярными являются мылонафт, бражка СДБ, кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94, а также гашеная известь.

Мылонафт – пластификатор на основе солей натрия. Он улучшает удобоукладываемость, морозостойкость и водонепроницаемость бетона в несколько раз. Смеси, приготовленные на его основе, устойчивы к воздействию солей и образованию трещин.

Бражка СБД – сульфитно-дрожжевой пластификатор. Он также увеличивает подвижность, морозостойкость и водоупорность бетона в 2-3 раза. Материалы, в состав которых входит бражка СБД, не вступают в химические реакции с минеральными солями и долгое время сохраняют первичный вид.

ГКЖ-94 – гидрофобизирующая жидкость на основе кремния. Бетоны с добавлением ГКЖ-94 имеют максимальное количество замкнутых пор и отличаются повышенной морозостойкостью. Они пригодны для заливки в местах с высоким содержанием минеральных солей.

Нанесение защитных покрытий

Для защиты бетонов от разрушений используются следующие категории строительных материалов:

  • лакокрасочные покрытия подходят для конструкций, подверженных атмосферным воздействиям, конденсату и влиянию парогазовой среды;
  • штукатурки, шпаклевки, жидкая резина применяются в высокоагрессивных средах;
  • резина, рубероид и прочие рулонные материалы предназначены для защиты фундаментов, подземных помещений и магистралей, а также в качестве подслоя для чистовой отделки;
  • футеровка – покрытие, в состав которого входят грунтовки, изоляторы и облицовочные материалы, устойчивые к агрессивным химическим средам.

Перед началом облицовочных работ бетон очищают от пыли и грязи. При обнаружении неровностей поверхность реставрируют и зачищают. Для этого мастера используют проволочные щетки, пескоструйные аппараты, шлифовальные машины и ручные пылесосы. В обязательном порядке удаляются все масляные пятна, а также соляные отложения, ржавчина и кислотные разводы.

Чтобы предотвратить дальнейшее разрушение и разъедание окисленных материалов, их поверхность тщательно обрабатывают раствором кальцинированной соды и промывают теплой водой.

Любые покрытия наносятся на сухую, подготовленную поверхность. При их выборе учитываются следующие требования.

  1. Для защиты пористых бетонов применяется водная грунтовка, которую наносят в 2-3 слоя и тщательно просушивают.
  2. Шпатлевка подходит для обработки неровных поверхностей и защиты бетонов в агрессивной среде. Она предотвращает проникновение солей в цементный камень и его дальнейшее разрушение.
  3. Лаки и краски используются в качестве отдельной защиты, так и в комплексе с армирующими материалами: стекловолокном, капронами, хлориновыми тканями и стеклосетками. Стойкое покрытие предотвращает разъедание бетона солями и кислотами.
Читайте также:
Как создать эффект ржавчины на металле и других поверхностях?

Выбирая защитное покрытие, следует также учитывать место эксплуатации конструкции (улица/помещение) и свойства агрессивной среды. В некоторых случаях меры по защите, восстановлению и усилению сооружений являются малоэффективными. В этом случае принимаются меры по снижению агрессивного действия окружающей среды.

Нивелирование агрессивного действия среды

Фундаменты, подземные сооружения и коммуникации наиболее подвержены выщелачиванию и карбонизации грунтовыми водами. Чтобы нейтрализовать влияние агрессивной среды, проводится обустройство следующих конструкций:

  • дренажи;
  • кюветы;
  • нагорные канавы;
  • водонепроницаемые завесы;
  • лотки.

На пути грунтовых вод также выставляют глиняные, битумные, петролатумные подушки. Траншеи, наполненные известняком, подходят для очистки сточных и грунтовых масс от углекислоты и кислых солей.

Для нейтрализации парогазовой среды внутри зданий используют дополнительную вентиляцию и просушку. Кислоты, попавшие на поверхность бетона, нейтрализуются содовыми и щелочными растворами.

Повышение стойкости бетонных сооружений

Для восстановления поврежденных бетонов применяют такие технологии, как обработка поверхностей и инъекции растворов в толщу конструкции. Инъекции классифицируются по типу расходных материалов на цементные, битумные, силикатные и смоляные.

В процессе цементации в бетоне пробуривают глубокие отверстия, через которые в полотно нагнетают цементный раствор повышенной прочности. В результате застывания бетонные столбики предотвращают разрушение конструкции, повышая ее прочностные характеристики.

Силикатизация проводится по той же технологии, однако вместо цемента в отверстия заливается жидкое стекло и раствор хлорида кальция. Образующийся в результате химических реакций гидросиликат устойчив к растворению и вымыванию из бетона.

Битумизация – процесс обогащения железобетона битумом. Добавка повышает прочность и коррозийную стойкость бетона в агрессивных средах, а также нивелирует риск образования ржавчины.

Смолизация – технология укрепления и защиты мелкопористых бетонов. В отверстия вводят водный раствор карбамидной смолы и химически нейтральные отвердители. После застывания смолы снижают истираемость и хрупкость конструкции.

В отличие от инъекций, технология обработки поверхностей не требует больших трудозатрат. В качестве расходных материалов применяются полимеры (технология гидрофобизации), либо флюаты (флюатирование). Специальные составы наносятся на бетонные кистью, валиком или пульверизатором.

Чтобы предотвратить разрушение бетона в агрессивной водной среде, специалисты рекомендуют проводить регулярную обработку поверхностей. Химические растворы и пропитки глубокого проникновения эффективно защищают конструкции от атмосферных осадков, конденсата и агрессивной парогазовой среды.

Бетон от компании EuroBeton

КСМ «ЕвроБетон» предлагает цементные растворы, товарные бетоны и ж/б-конструкции собственного производства. Продукция компании соответствует требованиям ГОСТ и международным стандартам качества. Перед поступлением в продажу строительные материалы проходят лабораторную проверку и комплектуются строительными паспортами.

Все материалы изготовлены с учетом климатических особенностей Ростова-на-Дону и почвенным составом региона. Для получения более подробной информации позвоните по указанному телефону или оставьте заявку на обратный звонок.

Коррозия бетона (железобетона, цемента): виды (сульфатная, биологическая), защита

Коррозия бетона – процесс разрушения элементов и конструкций из данного материала под воздействием на структуру монолита разнообразных внешних негативных факторов: агрессивных сред, физико-химических процессов, внутренних изменений. Изначально термин «коррозия» использовали исключительно касательно металлов, но потом само понятие стали применять и для других материалов, изделий.

Основное значение любой коррозии – это разрушение. И данному негативному процессу подвержены почти все строительные конструкции, на которые оказывается то или иное влияние. Наиболее разрушительны внешние факторы, но часто причиной коррозии становится и прохождение различных внутренних процессов.

Коррозия бетонных конструкций предполагает распад структуры монолита с потерей прочности и плотности, что приводит к утрате эксплуатационных свойств. Бетонные элементы разрушаются посредством расслоения, рассыпания цементного камня, так как обычно наполнители демонстрируют более высокую стойкость к агрессивным влияниям.

Экономические потери, связанные со снижением прочности и долговечности, ухудшением эксплуатационных характеристик сооружений, часто очень высоки, поэтому защита бетона от коррозии – актуальный вопрос во всех сферах, где используется данный материал. Благодаря превентивным мерам, своевременному выявлению факторов коррозии и изучению особенностей протеканий процессов удается значительно сократить финансовые потери и значительно повысить надежность, продлить срок службы разных конструкций, зданий, объектов.

Виды коррозии

Коррозия бетона и железобетона – это разъедание строительных материалов под разрушающим воздействием химических, физических, биологических факторов при возникновении контактов с окружающей средой. Ввиду того, что в своем составе бетон имеет различные компоненты и цементный камень является наиболее уязвимым, он первым страдает от коррозийного процесса.

Виды вод, которые разрушают бетон: воды в трубах и траншеях, сточные, речные, грунтовые, морские. Самыми опасными считаются грунтовые воды, которые залегают возле промышленных предприятий, так как в них могут содержаться химические выбросы. Сточные воды также негативно влияют на материал из-за содержания химикатов. Воздействие газов можно включить в число опасных факторов.

Разрушения могут быть самыми разными и предполагать как воздействие на монолит извне, так и провоцировать изменение его структуры изнутри. При повышении влажности разъедание бетона ускоряется. Коррозировать может и арматура, расположенная внутри бетона, провоцируя разрушение железобетонных конструкций.

  1. Вымывание из цементного камня его компонентов.
  2. Негативное воздействие агрессивных веществ на монолит.
  3. Сочетание всех воздействий, которые меняют сам цементный камень.

Растворение составных частей цементного камня

Это разрушение происходит вследствие растворения (вымывания) компонентов цементного камня. На бетон воздействует вода и начинает растворяться гидроксид кальция, в процессе гидролиза появляется C3S и C2S, его объем растет и через 3 месяца занимает 10-15%, растворимость составляет 1.3 г/л.

Содержание гидроксида кальция из-за вымывания уменьшается до 1.1 г/л, распадаются гидросиликаты, разлагаются гидроалюминаты и гидроферриты кальция. Эти процессы провоцируют увеличение пористости материала, что означает и потерю прочности. Под воздействием воды (и особенно под давлением) процесс такой коррозии существенно ускоряется.

Но наиболее популярным методом борьбы с выщелачиванием гидроксида кальция традиционно считается применение плотных бетонов, в состав которых добавляют специальные компоненты, способствующие связыванию Са (ОН) в гидросиликат кальция, являющийся слаборастворимым соединением.

При взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами

Этот тип коррозии можно наблюдать при влиянии на цементный монолит разных агрессивных веществ, в процессе соприкосновения с которыми появляется два типа соединений: аморфные массы и соли. Соли эти легко растворяются и вымываются водой. Аморфные массы практически не демонстрируют связующих свойств и бетон распадается под действием кислотной коррозии.

Читайте также:
Как победить ржавчину: основные способы защиты металла от коррозии

Кислотную коррозию можно наблюдать при воздействии любой кислоты, за исключением кремне-фтористо-водородной и поликремниевой. Опасные кислоты, взаимодействуя с гидроксидом кальция, способствуют созданию легкорастворимых солей СаС12 в том числе, что постоянно увеличивают размер CaSO4-2H2O. Это выглядит так: Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4.2H2O.

Под воздействием кислот разрушаются гидросиликаты, гидроалюминаты, гидроферриты, появляются легкорастворимые соли и иные аморфные массы. Защититься от слабых кислотных сред (на уровне pH = 4-6) можно с применением специального кислотостойкого материала (монолит окрашивают, покрывают пленкой и т.д.).

При взаимодействии бетонного монолита с агрессивными средами появляются соединения большего размера в сравнении с теми, что были сформированы в бетоне изначально. Так появляется внутреннее напряжение внутри камня, который начинает трескаться под негативным воздействием. Это происходит сульфатная коррозия бетона.

Сульфатная коррозия имеет место из-за того, что в жидкой фазе цемента есть ионы кальция и гидроокисла, которые могут активно реагировать с агрессивной средой. Другие ионы обычно подавляются большим объемом извести. Катионы среды опасны, когда создают с ионами гидроокисла плохо растворимые соединения. Эти соединения провоцируют резкое понижение щелочности в бетонном монолите, растворение твердой извести, гидролиз силикатов и алюминатов (до этого проявляющих стойкость).

Сульфатные анионы создают с ионами кальция двуводный гипс, а в сочетании с высокоосновными алюминатами – гидросульфо-алюминат. Гипс и гидросульфо-алюминат имеют свойство кристаллизироваться и увеличиваться в объеме.

Когда такой процесс происходит в уже застывшем монолите, в структуре появляются большие внутренние напряжения. Бетон начинает покрываться трещинами или отслаиваться. Гидросульфоалюминат имеет свойство кристаллизоваться в виде игл, в связи с чем его называют «цементной бациллой».

Но так случается не всегда. Если гидросульфатоалюминат образуется в жидком бетоне или в растворе есть ионы хлора (они усиливают растворимость сульфоалюмината и алюминатов), напряжения могут не появляться. Так, сравнительно не опасна для бетона морская вода из-за содержания в ней большого объема сульфатов и большего объема хлорида.

Коррозия арматуры в бетоне

Железобетонные конструкции представляют собой залитый раствором каркас, выполненный из стальных прутьев или сетки. Арматура внутри бетона может ржаветь под воздействием хлора, сероводорода, сернистых газов, которые содержатся в воздухе.

В процессе реакции появляются продукты коррозии железа, которые провоцируют увеличение объема арматуры с появлением внутреннего напряжения, которое рано или поздно разрывает бетон (появляются трещины, отслоения).

К арматуре влага и воздух проходят через поры в цементном камне. Происходит это неравномерно из-за наличия на разных зонах поверхности разных потенциалов – так появляется электрохимическая коррозия, скорость прохождения которой зависит от пористости монолита, наличия трещин, влагопроницаемости. Если в воде есть растворенные вещества, коррозия арматуры проходит с увеличением концентрации электролита.

При долгом выдерживании бетона на свежем воздухе на всей поверхности монолита появляется тонкая (толщиной в 5-10 мкм) пленка, которая не растворяется в воде, не взаимодействует с сульфатами, защищает камень. Процесс формирования защитной пленки под влиянием углекислоты – это карбонизация, она защищает бетон от коррозии, но провоцирует коррозию в арматуре.

Защита арматуры в бетоне

Существует 3 вида защиты арматуры в бетонном монолите от коррозии: создание оптимальной среды вокруг металла за счет введения в бетон специального ингибитора, улучшение характеристик металла, дополнительная защита арматуры от коррозии (использование пленок, составов и т.д.). Также актуально приготовление качественного раствора с введением пластификаторов, которые уменьшают пористость монолита.

Среда, которая окружает металл – это бетон и для защиты металла от коррозии нужно работать с монолитом. В первую очередь, исключают или минимизируют в составе вещества, вызывающие коррозию – это хлориды, роданиды. Если бетон испытывает постоянное воздействие влаги/воды, его покрывают специальными пропитками – петролатумными, битумными и другими, которые понижают уровень проницаемости камня.

Иногда используется метод омического ограничения – когда влажность бетонного монолита не превышает равновесное значение при показателе относительной влажности воздуха в 60%. В таком случае коррозия арматуры тормозится из-за появления высокого омического сопротивления, которое демонстрируют пленки влаги возле поверхности арматуры. Но метод сложен и не дает эффекта в регионах с частыми осадками и повышенной влажностью.

Качественный бетон изначально должен пассивирующе влиять на арматуру. В среднем бетон полностью сохнет в течение 2-3 лет (чуть быстрее в сухом климате). За это время сильнее разрушается арматура, так как пребывает во влажной среде.

Для защиты осуществляют пассивирование поверхности арматуры и образование защитных оксидных пленок под влиянием щелочной водной среды бетона. Для этого в раствор вводят пассиваторы – примером может выступить нитрит натрия (вводят в объеме 2-3% от массы цемента).

Самым эффективным на сегодняшний день считается использование мигрирующих ингибиторов коррозии, которые можно добавлять в жидкий или твердый бетон. Ингибиторы проходят через трещины в бетоне и поры до металлической поверхности, впитываются в металл, создавая защитный мономолекулярный слой. Так тормозятся процессы коррозии, перекрывается к металлу доступ влаги и воздуха.

Ингибиторы замедляют процесс появления ржавчины в среднем в 5-13 раз. Если использовать средство до начала процесса корродирования, время до запуска окисления металла увеличивается в 2-3 раза.

Чтобы использовать ингибиторы, поверхность нужно очистить от грязи и масла, грибка и асфальта, грунтовок и других составов. Потом ингибитор наносят малярным валиком либо с применением пульверизатора. Обычно выполняют в 2 этапа с промежутком по времени (около 8 часов).

Защита бетона

Чтобы получить оптимальный результат, желательно одновременно использовать разные виды защиты бетона. На этапе создания проекта определяются опасные для бетона факторы, рассматриваются мероприятия по профилактике и защите монолита.

Читайте также:
Особенности и методы протекторной защиты трубопроводов от коррозии

Профилактическая защита бетона предполагает герметизацию конструкции, исключение агрессивных сред, улучшение вентиляции в закрытых помещениях. Важно уделить внимание и правильному конструированию – все поверхности должны быть выполнены так, чтобы иметь возможность предотвратить места скопления воды, другой органики. От цементного камня должен осуществляться нормальный водоотвод (реализуют методом создания водоотводов и поверхностей с углом).

Есть два типа защиты бетона: первичная и вторичная. Первичная защита от коррозии предполагает применение разного типа минеральных добавок в бетон, повышающих его плотность. Метод эффективен, но при слишком большой концентрации добавок можно ухудшить характеристики бетона. Используются добавки для повышения разных свойств монолита – стабилизирующие, влагоудерживающие, пластифицирующие.

Благодаря химическим добавкам увеличивается плотность бетона, что не дает проникать вовнутрь структуры агрессивным средам и даже защищает арматуру. Химические добавки закрывают поры камня, повышая морозостойкость.

  • противоморозные;
  • воздухозахватывающие;
  • пластификаторы;
  • повышающие водонепроницаемость;
  • антикоррозийные вещества для арматуры;
  • замедлители схватывания.

Часто применяют добавки комплексного воздействия, которые одновременно меняют несколько свойств. В некоторых случаях при улучшении одних характеристик вещества ухудшают другие (менее важные).

Вторичная защита бетона от коррозии предполагает использование разных покрытий, которые не позволяют воздействовать на поверхность монолита опасным средам и веществам. Чаще всего применяют лакокрасочные смеси, обеспечивают дополнительную гидроизоляцию, долго выдерживают бетон на воздухе (до карбонизации).

Специальные краски, акриловые покрытия, лаки не позволяют попадать на бетон твердым и газообразным компонентам, способным вызвать коррозию. Такие покрытия защищают камень от влаги и противодействуют такому неприятному фактору, как биологическая коррозия бетона (воздействие микроорганизмов). Применяются разные мастики, создающие защитный барьер. Наиболее эффективными считаются смеси на базе смол.

Актуальны уплотняющие пропитки, которые могут использоваться в качестве основы перед нанесением лакокрасочных покрытий. Такие составы не позволяют воздействовать на бетон газам, влаге. Биоцидные добавки защищают от бактерий, грибков, плесени. Внутри пор материала составы не позволяют развиваться бактериям.

Коррозия бетона и арматуры в конструкциях – актуальная проблема, которая значительно ухудшает эксплуатационные характеристики и сокращает срок службы. Для наиболее эффективной защиты бетонного монолита и стальных каркасов внутри лучше всего использовать несколько методов.

Как предотвратить коррозию бетона и защитить материал от разрушения?

Автор: Анастасия Исакова · Опубликовано 10.09.2018 · Обновлено 19.01.2018

Бетон – это материал, без применения которого не обходится строительство жилых и нежилых объектов. По своей структуре он является очень прочным, однако даже этот строительный материал со временем приходит в негодность и разрушается. При постоянном контакте с водой, а также в результате воздействия температурных перепадов на поверхности появляются трещины и другие дефекты. Но коррозия бетона не будет столь опасной, если при изготовлении и уходе за железобетонными изделиями учитывать требования нормативной документации.

Виды коррозии и причины возникновения

Бетон, который находится на улице, постоянно подвергается негативному воздействию окружающей среды. Осадки, температурные колебания, кислоты и газы – все это вызывает определенные физические и химические реакции в структуре материала. На основании проведенных исследований были определены виды коррозии бетона, а также основные причины ее возникновения.

Биологическая

Данный вид изменения бетона и железобетона происходит в результате накапливания солей в микротрещинах и капиллярах конструкции, нерастворяющихся в воде. Постепенно образовывается твердый камень, которой провоцирует разрушение бетона. Не исключено, что в поры материала возможно проникновение бактерий, грибов и водорослей, которые продолжают размножаться и провоцировать растрескивание конструкции.

Физико-химическая

Это процесс вымывания из тела материала важных компонентов. Конструкции в основном используются на открытом участке местности, поэтому на них воздействуют внешние негативные факторы. В составе бетонной смеси находится гидроксид кальция, улетучивающийся под воздействием влажной среды или воды. Под влиянием этого воздействия нарушается структура бетона, и начинают появляться трещины, провоцирующие процессы дальнейшего его разрушения.

Химическая

Химическая коррозия бетона – это процесс вымывания извести, образованной легкорастворимыми соединениями, при непосредственном контакте с кислотной средой. Под воздействием агрессивных сред происходит образование солей и аморфных масс. Первые образовываются в процессе взаимодействия с негативными факторами, они быстро растворяются и вместе с водой вымываются. Связующие характеристики у аморфных масс совсем отсутствуют.

Химическую коррозию распознают в результате появления гидроферитов, гидроалюминатов и гидросиликатов, способствующих возникновению растворимых солей и иных веществ. Содержание углеродных диоксидов провоцирует появление коррозии бетонных конструкций углекислотного типа. Причина появления разрушения оксидной пленки, образованной карбонатом — превышение допустимых по содержанию показателей углекислоты.

Чтобы обеспечить защиту железобетонной конструкции и бетона, следует изучить причину возникновения неблагоприятных факторов воздействия и учесть это во время изготовления, монтажных работ и при уходе за бетоном.

Коррозия от разрушения арматуры

Железобетонные изделия состоят из двух компонентов — это бетонная смесь и арматура. Последняя оказывает непосредственное влияние на материал. В процессе эксплуатации происходит ржавление металла, потому что на бетон воздействуют химические элементы: хлор, сероводород и сернистые газы. В теле бетонной конструкции появляется внутреннее напряжение, что приводит к образованию трещин.

Воздушная среда и вода приникают внутрь через поры бетонного изделия. Электрохимическая коррозия происходит вследствие неравномерности воздействия негативных сред, а скорость реакций зависит от уровня проникновения влаги и размеров пор камня.

Если очень долго бетон находится на открытом воздухе, то под воздействием углекислоты будет образовываться тонкий слой оксидной пленки, который не растворяется в воде и не вступает в реакцию с солями. Название процесса — карбонизация. Она защищает от появления ржавчины бетонный камень, но становится причиной образования коррозии арматуры.

При изготовлении железобетонных изделий следует учитывать антикоррозионную обработку арматуры. Эти требования обязательны и регламентированы нормативными документами.

Способы защиты бетона

Чтобы на протяжении всей эксплуатации железобетонных изделий материал как можно меньше был поражен коррозией, следствием которой является его разрушение, то в процессе проектирования должны быть предусмотрены условия по недопущению этих явлений.

В мероприятиях по защите, как правило, предусматривают наличие герметизации, нейтрализации и вентиляции в тот период, когда бетонные изделия выполняют свою задачу.

Важно следить, чтобы в процессе конструирования форм бетонных и железобетонных изделий не было мест для сосредоточения воды, то есть должно быть естественное водоотведение сформированной поверхности. Последнее достигается образованием наклона бетонного основания при сооружении конструкции. В целом обеспечивают защиту бетона от коррозии двумя способами: первичным и вторичным.

Читайте также:
Способы удаления ржавчины с металлических поверхностей

Первичная защита

На стадии изготовления в бетонную смесь добавляют различные добавки, поэтому минералогический состав конечного материала изменяется. Эффективность этого метода подтверждена испытаниями.

Антикоррозионными добавками для бетонных смесей могут выступать пластификаторы, водоудерживающие составы, добавление химического вещества, в том числе аморфного кремнезема.

В проекте по изготовлению учитывается эксплуатационная среда изделия, к примеру, если не избежать контакта с сульфатсодержащими водами, то нужно снизить процент сернистого углеводорода в бетонной смеси. Довольно часто используется пуццоланизация, то есть в состав портландцемента добавляют гидродобавки с активным кремнеземом. При этом происходит образование гидросиликата кальция, который устойчивее к образованию коррозии, чем гидроксид кальция.

При добавлении в состав бетонной смеси химической активной добавки повышается плотность бетонного камня, а это способствует замедлению скорости воздействия агрессивных сред. В результате находящаяся внутри арматура меньше подвергается ржавлению.

Добавки позволяют уменьшить размеры и количество пор, а это обеспечивает увеличение стойкости будущей конструкции к морозам.

Добавки от коррозии

Защита бетона от коррозии должна обеспечиваться на стадии изготовления смеси и железобетонных конструкций. Химические добавки от воздействия коррозионного фактора следующие:

  • пластификаторы;
  • антиморозные;
  • воздухововлекающие;
  • уплотняющие;
  • ингибирующие коррозионные свойства;
  • газообразующие;
  • снижающие скорость схватывания.

Из этого списка можно выделить несколько наиболее часто используемых видов антикоррозионных смесей:

Смесь органических кислот и натриевых солей, нерастворимых в водной среде.

Повышение однородности бетона, снижение коэффициента трения между компонентами, вовлечение воздушных масс. Увеличивается морозостойкость и водонепроницаемость на 2 ступени, вследствие чего устойчивость к образованию трещин и проникновению минеральных солей увеличивается.

0,15-0,5% от основной массы цементного порошка, при превышении дозировки прочность образца при испытании на сжатие уменьшается.

Сульфитно-дрожжевая бражка или СДБ

Эта добавка производится путем переработки солей кальция из лигносульфоновых кислот.

Значительно повышается подвижность смеси бетона, обеспечивается лучшее сцепление зерен цементного порошка и проникновение воздушных масс. Выделяется водород и образовываются поры. Повышается почти в 2 раза устойчивость к морозам, а показатель прочности увеличивается от 5 до 10%. Водонепроницаемость, стойкость к воздействию солей и показатель трещиностойкости на одну марку увеличивается.

Достаточно 0,15-0,3% СДБ ввести в бетон. Выпускается в твердом или жидком виде.

Производство продукта обеспечивается путем процесса гидролиза этилгиросилоксана.

При контакте цемента и этой добавки происходит выделение водорода, поэтому образовывается множество пор, которые одновременно замкнуты между собой. На капилляры и стенки бетона активно воздействует гидрофобизирующее вещество. Процесс схватывания смеси замедляется. При этом водонепроницаемость повышается на 2 ступени, а морозостойкость в 3-4 раза.

В бетон вводят 0,03-0,08% вида данного вещества. Выпускается в жидкой форме, 100% состав или 50% раствор с водой.

Важно! Процент вносимых добавок устанавливается нормативными документами и учитывается производителем при изготовлении.

На видео: как получить качественный бетон зимой.

Вторичная защита

Это дополнительная защита бетона от внешних негативных воздействий, приводящих к коррозии материала. Иными словами, производится гидроизоляция бетонных конструкций от влаги, например, нанесением лакокрасочного покрытия, защитных составов, а также осуществляется облицовка плитами и рулонными покрытиями.

Выполнение данного вида защиты бетона от ржавчины выполняется разными материалами, в зависимости от условий его будущей эксплуатации:

Используемый материал

Эксплуатационные условия

Обеспечение защиты

Лакокрасочное акриловое покрытие

Твердые или газообразные среды

Защита от проникновения влаги, воздуха и микроорганизмов

Защита от твердых сред и влаги

Для газообразной или жидкой среды

Для грунтов с повышенным уровнем влажности и жидких сред

Способствуют снижению образования пенициллина и иных микроорганизмов

Для жидких сред, влажных грунтов со смачиванием электролитов

Опыт строительства подсказывает, что наиболее эффективной защитой от коррозии будет применение первичной и вторичной обработки.

Меры предотвращения коррозии железобетона

Защитить от образования ржавчины важно не только сам бетон, но и арматуру, находящуюся в железобетонных изделиях. Всего существует несколько методов данной защиты:

  • Применять только качественный материал для изготовления бетона с добавлением ингибиторов.
  • Обеспечить защиту арматуры оксидной пленкой.
  • Металл должен быть подобран с улучшенными характеристиками.

Нескольку советов по защите арматуры:

  • Средой, окружающей металлические стержни, будет сам бетон, поэтому основная защита должна быть именно в нем. Следует снизить уровень содержания роданидов и хлоридов, способствующих развитию процесса ржавчины.
  • Если необходимо периодически смачивать железобетонную конструкцию, то предварительно рекомендуется провести обработку битумными пропитками. Только так снизится процент проникновения влаги и произойдет затормаживание катодного процесса.
  • В бетонном составе смеси изначально должны присутствовать ингибиторы коррозии.
  • Коррозионное пассивирование арматуры и образование оксидных пленок под влиянием среды, создаваемой железобетоном, обеспечивает неплохую защиту от ржавчины.

Антикоррозионный состав по бетону (1 видео)

Защита бетона от коррозии

Коррозийным разъеданием подвергаются многие строительные материалы, в том числе и бетон. Она представляет собой разрушение металлов под воздействием физико-химических или химических факторов окружающей среды. Чтобы предотвратить разрушение в сооружениях из бетона и железобетона существуют различные методы защиты. Это могут быть покрытия поверхности с помощью специального стойкого материала или разнообразными лаками, пропитками.

Определение коррозии

Коррозия представляет собой разъедание строительных материалов под влиянием физических, химических и биологических факторов при контакте с окружающей средой. Бетон имеет в своем составе наименее прочный компонент – это цементный камень. Именно с этой части материала начинается коррозийный процесс. Разрушение случается в результате воздействия различных видов вод, а именно:

  • сточных;
  • вод в траншеях или трубах;
  • морских;
  • речных;
  • грунтовых.
Читайте также:
Как и чем очистить алюминий от продуктов коррозии и окисления

Наиболее опасны для бетонов грунтовые воды вблизи промышленных предприятий из-за наличия в них химических выбросов. Также при воздействии с бетоном и железобетоном наносят им весомый вред сточные воды. Коррозия бетона воздействует на гидротехнические сооружения, загрязняет воздух, однако, такая концентрация газа в окружающей среде не вредит здоровью человека, но способствует разрушению бетонных конструкций.

Разрушения строительных материалов разнообразны и могут находиться разрушающие микроорганизмы как в прямом контакте, так и внутри структур. Ускоряется разъедание в бетоне при повышенной влажности окружающей среды.

Виды и описание

Существуют разновидности бетонной коррозии:

  • Радиационная, которая зависит от дозы ионизирующего облучения и количества цементного камня. Вследствие чего искажается кристаллическая решетка минералов, расширяется заполнитель, который приводит к микротрещинам, макротрещинам в материале, а в дальнейшем к полному разрушению.
  • Химическая, происходящая вследствие атмосферных осадков и под воздействием углекислого газа, входящий в состав воздуха. Таким образом, в строительстве бывает газовая коррозия, которая особенно актуальна при большом количестве влаги.
  • Биологическая. Разъедания, связанные с биологической коррозией, появляются в результате воздействия химических веществ, получившиеся при эксплуатации бетонных конструкций.
  • Физико-химическая коррозия появляется в результате замерзания воды. В жидком состоянии вода попадает в поры материала, а в результате минусовых температур она замерзает. Образовавшийся лед расширяется и распирает постройки, в итоге образуются трещины.

Вернуться к оглавлению

Химические разъедания

Образуются под взаимодействием бетонного камня с веществами окружающей среды. Процессы химической коррозии относятся к трем категориям:

  • В результате кристаллизации материалов происходит растрескивание. Трещины являются последствием расширения объема материала из-за низких температур.
  • Выщелачивание мягкими водами с последующим образованием белого налета.
  • Цементная бацилла, которая является последствием влаги, разрушает бетонные конструкции. На них образуются трещины и растрескивания.

Вернуться к оглавлению

Физико-химическая

В этом случае цементный камень расходится в воде. В результате чего гидроксид кальция вымывается или растворяется. Растворение железобетона из-за воздействия воды случается с различной быстротой. Так, например, плотные массивные конструкции подвластны коррозии лишь по истечении многих десятилетий. В сооружениях с тонкими оболочками, вымывание кальция случается уже через 2-3 года. В момент прохождения вод через бетон, процесс разложения ускоряется во много раз, и уменьшаются прочностные характеристики материала.

Биологические разрушения

Коррозия с образованием больших объемов биологических соединений в камне, является итогом влияния проникающих в бетон различных веществ. Это способствует появлению внутреннего напряжения и трещин в бетонной конструкции. Биологическая коррозия определяется наличием на цементном камне бактерий, мхов, грибков или лишайников.

Биологические разрушения развиваются из-за прямого контакта микроорганизмов с материалом. А также биоорганизмы, которые могут нанести вред материалу, находясь на расстоянии. Развиваются биологические коррозии в условиях техногенной среды с большим содержанием влаги в атмосфере.

Радиационная

Коррозия бетона бывает радиационной, которая возникает в результате радиационного излучения. Она способствует удалению из бетонной конструкции кристаллизованной жидкости и тем самым приводит к нарушению прочности структуры. Продолжительное воздействие радиационного облучения приводит к жидкому состоянию кристаллических веществ. Появляется напряжение в бетонном растворе, и возникают трещины.

Факторы влияния

Коррозия бетона возникает под воздействием следующих обстоятельств, от которых зависит скорость разрушения зданий и сооружений:

  • умение поверхности бетонного раствора противодействовать веществам;
  • пористость материала;
  • вещества, находящиеся в атмосферных осадках;
  • капиллярность.

Главная составляющая бетона – это его пористость, которая определяет количество пор и наличие плотности в структуре материала. От пористости бетона зависит возможность влагопоглощения конструкции при таянии снежных масс или других атмосферных осадков. Материал со значительным количеством пор подвластен большей возможности разрушения в результате физико-химической коррозии. Поэтому защита бетона от коррозии должна начинаться на начальном этапе постройки зданий и сооружений, ведь все виды коррозии бетона приводят к разрушению построек.

Антикоррозийная защита

Виды коррозийных разрушений бетона различны и многообразны. Многих строителей интересует вопрос защиты бетонных конструкций от влияния негативных внешних факторов окружающей среды.

Зачастую подвергаются разрушению верхние слои бетона, тогда защита заключается в применении бетона с небольшим количеством капилляров в его структуре. Используя препарат от возникновения трещин еще на начальном этапе строительства, это поможет уберечь сооружения от выщелачивания и вымывания.

Защита от разрушений в виде ржавчины разделяется:

  • способы, изменяющие состав бетона, при этом, делая его более прочным и устойчивым к негативным воздействиям окружающей среды;
  • мероприятия, связанные с покрытием поверхности материала гидравлическими препаратами;
  • комбинированные мероприятия, которые включают в себя покрытие бетона антикоррозийным препаратом с дальнейшим его проникновением вглубь материала.

Применение в состав бетона белитового цемента позволит снизить количество выделяемого гидроксида кальция, что способствует испарению жидкости. Такой компонент позволит уплотнить материал и тем самым прекратит проникновение жидкости через бетонный раствор.

Еще один вид разрушения бетонного сооружения от ржавчины – сульфатная коррозия бетона. Она появляется в результате взаимосвязи сульфатов с камнем в цементе раствора. Разрушение наблюдается в виде искривлений конструкции и распирания конструктивных элементов.

Металлические части конструкции покрывают специальными защитными материалами.

Коррозию бетона, возникшую из-за воздействия вод, предотвращают разными путями. Используют разнообразные добавки, препараты на начальном этапе приготовления бетонного раствора: водоотводы или гидроизоляцию.

Защита бетона от разъеданий подразделяется на: первичную и вторичную. Также подвластны воздействию разъедания ржавчиной сооружения из железобетона. Для их спасения применяют ингибиторы металлической коррозии в момент приготовления бетонного раствора. Таким образом, на составляющих из железобетона образуется пленка, которая останавливает контакт металла с бетоном.

Первичная

Данная защита обусловлена введением дополнительных препаратов в состав бетонной смеси в процессе его приготовления. Такой способ позволит изменить состав смеси и убережет в дальнейшем здания и сооружения от разрушений.

Применяют разнообразные стабилизирующие, гидроизоляционные, пластифицирующие, биоцидные и другие препараты. При выборе вспомогательных препаратов для изготовления раствора отталкиваются от условий эксплуатации бетонного камня. Например, при изготовлении цементного раствора в водах с большим содержанием сульфата снижают количество свинца.

Читайте также:
Принцип действия преобразователя ржавчины и его виды
Что используется?

Улучшают бетонный раствор и его прочностные характеристики химические препараты. Они позволяют сократить в порах агрессивные вещества, которые замедляются при движении. А, значит, коррозия арматуры в бетоне подвергается меньшим разъеданиям. Используя химические препараты в качестве добавок в цементный раствор, увеличивают замкнутость пор. Благодаря этому образуется высокая морозостойкость бетона и железобетона. Используют химические добавки: противоморозные, воздухопоглощающие, уплотняющие, замедлители схватывания.

Применение добавок в бетонную смесь, которые повышают морозостойкость.

Применяют добавки, которые способны улучшить сразу пару показателей или, наоборот, один улучшают, другой снижают. Для защиты бетонных сооружений от разъедания его составляющих ржавчиной используют такие добавки:

  • сульфатно-дрожжевую бражку;
  • мылонафт;
  • кремнийорганическую жидкость.

Вернуться к оглавлению

Вторичная

Вторичная защита от разрушений ржавчиной бетонных сооружений и зданий из железобетона заключается в защитном покрытии верхнего слоя цементного камня. Защита состоит из лакокрасочных покрытий и уплотняющей пропитки. Также к ней относят выдержу бетона определенное время на воздухе.

Что используется?

Вторичная защита включает в себя следующие добавки, при которых разъедание ржавчиной бетонных построек сводится к минимуму:

  • пропитки с уплотнением;
  • покрытия красками и акрилами, с помощью которых образуется защитная пленка;
  • защита мастиками, которая актуальна при большом воздействии на бетонный раствор влаги;
  • защита оклеиванием полиизобутиленовыми пластинами;
  • биоцидные добавки, которые оберегают сооружения от грибков, плесени и микроорганизмов. Большего эффекта можно добиться, используя первичную и вторичную защиту в комплексе.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Коррозийные воздействия опасны для бетонных зданий и сооружений из железобетона. Важно следить за постройками и всячески предотвращать появление разъедающей ржавчины. Иначе постройка, на которую ушло много сил и финансов, может полностью пасть. На рынке строительных материалов присутствует множество различных добавок, которые способны спасти постройку от разрушений.

Главное, принять меры как во время работы и в момент приготовления раствора, так и поддерживать сооружения в дальнейшем, чтобы коррозия бетона не разрушила все труды.

Защита поверхности бетона — какие способы помогут уберечь стройматериал от разрушения?

Скопление осадков, химические элементы, соли и кислоты, находящиеся в грунте, оказывают разрушающее действие на бетонную конструкцию. Специальная защита бетона от коррозии и других отрицательных факторов продлевает срок службы всего сооружения. Защитные мероприятия нужны как снаружи, так и изнутри помещения. Пропитка материала гидрофобизирующими веществами делает поверхность более устойчивой к воздействию атмосферных явлений. Дополнительное покрытие водонепроницаемыми средствами делает бетон прочнее и долговечнее.

  1. О чем должен знать строитель: причины разрушений
  2. Материалы для защиты
  3. Изнутри помещения
  4. Изоляция на улице
  5. Объемные методы
  6. Поверхностная
  7. В сильно агрессивных условиях
  8. Применение защитных средств

О чем должен знать строитель: причины разрушений

Защита металла от коррозии регулируется СНиП 2.03.11—85, указывающий необходимые методы, которыми увеличивается антикоррозийная способность искусственного камня.

Контакт влаги с металлической арматурой приводит к коррозии бетона, что разрушает материал изнутри.

Бетон является популярным строительным материалом, который обладает высокой прочностью, что позволяет использовать его как для внутренних, так и для наружных работ. Чтобы под воздействием атмосферных явлений и химических элементов конструкция не разрушилась, проводится первичная и вторичная защита бетона. Эти мероприятия необходимы для предотвращения разрушающего влияния таких факторов:

  • Коррозия бетона. При контакте стальной проволоки с влагой происходит химическая реакция, отчего металл увеличивается в объеме и разрушает стройматериал изнутри. Защита арматуры от порчи заключается в предотвращении ее контакта с постоянными источниками влаги.
  • Соли и кислоты. Вместе с осадками и из грунта попадают эти вещества на бетонную конструкцию и, проникая в поры, разрушает материал.
  • Химические средства. На улице или в помещении на бетонное покрытие могут случайно попадать эти элементы и агрессивно влияют на бетон.
  • Промышленный газ. Это вещество часто попадает на бетонную конструкцию в производственных условиях, поэтому на территории таких заводов проводится изоляция объектов.
  • Воздействие низких температур. Влага, проникающая в поры при морозе, замерзает и расширяется. Это разрушает бетон изнутри.

Материалы для защиты

Изнутри помещения

Бетон широко используется в строительстве помещений жилого, хозяйственного или промышленного назначения. При контакте материала с влажной средой, вода проникает в поры, а при воздействии мороза жидкость замерзает, увеличиваясь в размере, и разрушает конструкцию изнутри. Защитная изоляция фундамента дома предотвращает стены от плесени. Защита материала от коррозии заключается в недопущении попадания влаги внутрь изделия. Для этого применяются такие средства:

  • обмазочные мастики;
  • пропиточные смеси;
  • рулонные изделия.

В особой гидроизоляции нуждаются бетонные конструкции, которые контактируют с деревянными изделиями. В таком случае в защите больше нуждаются материалы из дерева, так как влага, скапливающаяся в бетоне, впитывается в древесину и активизирует процессы гнили. Для этого в местах соприкосновения этих двух стройматериалов проводят дополнительную изоляцию. Влагозащита нужна для окон, дверей, стропил, деревянных шпал.

Изоляция на улице

Объемные методы

Защита бетона от разрушения на улице выбирается в зависимости от степени воздействия на конструкцию разрушающих факторов. Как правило, снаружи дома гидроизоляция служит 1—3 года, так как атмосферные явления и перепады температур негативно сказываются на изоляционном слое. Защитный слой создается сочетанием нескольких методов. Первым этапом изоляции является объемная защита, для этого используют такие стройматериалы:

Чтобы сделать бетонный раствор пластичнее и придать ему обтекаемости используются пластификаторы.

  • Пластификаторы. Служат для придания бетонному раствору пластичности, что способствует лучшей усадке смеси и обтекаемости опалубки. Такие меры помогают предотвратить проникновение внутрь искусственного камня агрессивных веществ.
  • Гидрофобизаторы. Способствуют уплотнению раствора и предотвращают образование большого количества пор, которые впоследствии пропитываются водой.
  • Ускорители твердения. Средство также служит уплотнителем раствора и повышает водонепроницаемость готовой конструкции.
  • Эластификаторы. Присадки для эластичности раствора защищают от пагубных воздействий низких температур, ветра и воды.
  • Добавки для устойчивости к сульфатам. Используются вместе со специальным сульфатоустойчивым цементом или отдельно от него.

Так как на улице более агрессивная среда, чем в помещении, изоляционные стройматериалы применяются комплексно, чтобы продлить срок службы конструкции.

Поверхностная

Избежать образования пор в бетонном изделии невозможно, поэтому применяются способы пропитки поверхности бетона специальными смесями или облицовочными мастиками. Защитить бетон от влаги, влияния серной и других кислот, масла и нефтепродуктов можно такими способами:

Читайте также:
Предназначение ингибиторов коррозии и их основные виды

Сделать надежную облицовку и продлить сроки эксплуатации поверхности поможет метод железнения цементом.

  • Проведение железнения цементом. Этот способ обеспечивает надежную облицовку для бетона, которая прослужит столько же, сколько и вся конструкция. Применяется для защиты бетонного пола в гаражных помещениях, на автостоянках и складах.
  • Гидрофобизирующие смеси. Приготовленным раствором пропитывается поверхность. Химзащита предполагает проникновение средства вглубь изделия на несколько сантиметров, создавая пленочное покрытие. Проникающая гидроизоляция «Пенетрон» способна сделать бетон полностью непроницаемым.
  • Полимерная краска. Создает защитный слой в виде пленки. Недостатком такой облицовки является недолговечность. Через 3—5 лет объект окрашивается повторно. Широко применяется «ДЕКОР ЛАК», который защищает стройматериал от воды.
  • Жидкая резина. Просачивается вглубь бетона до 50 см и создает прочный слой гидроизоляции. Преимуществом является эластичность верхнего слоя, который способен выдержать растрескивание бетона и при этом остаться неповрежденным.
  • Рулонные средства. Наклеиваются на бетонные участки объекта и препятствуют проникновению воды в поры стройматериала, защищая стены от образования сырости.
  • Анкерный лист для защиты бетона. Прикрепляется к поверхности непосредственно при строительстве или ремонте. Изделия вырезаются и скрепляются сваркой.
В сильно агрессивных условиях

Способ защиты конструкции зависит от условий эксплуатации. От агрессивной среды применяются специальные составы. При влиянии этих факторов рекомендуется применять такие стройматериалы:

Защитить сооружение от агрессивного воздействия окружающей среды можно применив жидкое стекло.

  • составы на основе виниловых эфиров;
  • фурановые полимеры;
  • жидкое стекло;
  • специальные ремонтно-восстановительные цементные системы.

Для защиты конструкции в условиях повышенного радиоактивного излучения используют специальный тяжелый бетон. Стройматериал ослабляет действие радиации. Параметры требуемого изделия задает специалист по радиационной защите. Если специалисты отходят от норм, то конструкция быстрее выходит из строя. Прочность бетонного пола на промышленных предприятиях обеспечивает упрочняющая смесь Mastertop.

Защиту бетона регулирует ГОСТ 31384–2008.

Применение защитных средств

Антикоррозионная защита объектов из бетона заключается в предотвращении проникновения в поры стройматериала воды, которая вследствие химической реакции окисляет арматуру. Гидроизоляция и химическая защита бетона проводится такими способами:

  • Объемная защита вводится непосредственно в бетонный раствор при заливке в опалубку.
  • Для покрытия свежеуложенного стройматериала используют пенообразующий состав для защиты бетона «Тент».
  • Для улучшения адгезии на бетонную поверхность наносится грунтовка, которая придает дополнительную защиту от грибка.
  • Гидроизолирующая пропитка для бетона наносится на увлажненный участок, а полимерная краска — на высушенный.

При работе с растворами и смесями для защиты бетона и железобетона придерживаются инструкции, указанной на упаковке. Если на бетоне видны следы от масел и нефтепродуктов, то перед нанесением изолирующего слоя проводят дополнительную очистку. При выборе стройматериалов руководствуются назначением объекта и условиями эксплуатации. При постоянном контакте с водой предпочитают окрасочные методы защиты, а для механических нагрузок лучше подойдет железнение цементной стяжкой.

Как предотвратить коррозию бетона и защитить материал от разрушения?

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ЗАЩИТЕ ОТ КОРРОЗИИ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Составитель инж. Б.Г.Олимпиев

УТВЕРЖДЕНЫ Главным инженером Союзтехэнерго Г.Г.Яковлевым 26 января 1982 г.

В Рекомендациях рассмотрены практически все виды коррозии железобетонных конструкций водоподготовительных установок тепловых электростанций. Дана их классификация и отличительные особенности. Рассмотрены и классифицированы некоторые методы защиты конструкций водоподготовительных установок. Приведены составы, характерные особенности, способы изготовления и нанесения защитных покрытий. Предложены конкретные антикоррозионные покрытия для защиты железобетонных конструкций.

Рекомендации предназначены для персонала служб эксплуатации зданий и сооружений энергопредприятий и энергоуправлений Минэнерго СССР и специализированных организаций, выполняющих обследование и ремонт строительных конструкций тепловых электростанций.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В процессе эксплуатации строительных конструкций водоподготовительной установки ВПУ наблюдаются случаи коррозионного разрушения железобетонных конструкций. Эти явления вызваны либо отклонениями от проекта при производстве защиты или изготовлении и монтаже этих конструкций, либо ошибками при их проектировании, либо неправильной их эксплуатацией.

1.2. Настоящие рекомендации помогут эксплуатационному и ремонтному персоналу оценить фактическое состояние конструкции, точно определить вид, причину возникновения и развития того или иного коррозионного процесса и выбрать наиболее эффективный способ защиты.

2. КОРРОЗИЯ БЕТОНА

Коррозия бетона – это сложный физико-химический процесс взаимодействия его составляющих с внешней средой и образование вследствие этого нежелательных соединений, иногда и их внутреннее перемещение, что чаще всего вызывает снижение прочности бетона или его полное разрушение.

В зависимости от свойств агрессивной среды – газообразной и водной – коррозия может протекать по трем основным направлениям, в соответствии с которыми различаются четыре основных вида коррозии бетона (табл.1).

Классификация процессов коррозии бетона

Растворяющаяся способность воды

Растворение гидрата окиси кальция и гидролиз гидросиликатов и других минералов цементного камня

Растворение, усиленное химическими реакциями (взаимодействие цементного камня с кислотами и кислыми солями)

Содержание ионов водорода

Растворение минералов цементного камня, усиленное действием кислот

То же, сопровождающееся обменными реакциями с солями; в первую очередь c солями магния

Образование в структуре бетона новых веществ с увеличением объема (коррозия кристаллизации)

Образование гидросульфо-
алюмината кальция со значительным увеличением объема

Содержание сульфатов при одновременном содержании хлоридов

Образование водного гипса с тем же эффектом

Высокое содержание солей при наличии испаряющейся поверхности

Накопление в порах бетона солей, способных переходить в другие кристаллогидратные формы с изменением объема

Читайте также:
Эффективные способы удаления ржавчины с ванны

Разрушение контактов заполнителя с цементным камнем

Прохождение постоянного электрического тока

Электролиз компонентов цементного камня с разрушением контактов

2.1. Коррозия выщелачивания

Под выщелачиванием понимают процесс растворения и выноса гидроокиси кальция Са(ОН) из тела бетона фильтрующейся через его толщину водой.

Наиболее опасно, когда вода фильтруется через тело бетона под напором. В зависимости от жесткости фильтрующейся воды и интенсивности фильтрации процесс выщелачивания развивается в одном или двух направлениях.

При сильно фильтрующемся бетоне и постоянном притоке воды фильтрация идет с незатухающей скоростью, что резко снижает плотность бетона, а следовательно, и его прочность.

При бетонах нормальной плотности, высокой временной жесткости фильтрующейся воды, медленном ее поступлении к открытой поверхности конструкции и т.п. в бетоне часто происходит постепенное затухание процесса фильтрации ввиду явлений самоуплотнения бетона и отложения в его порах мельчайших взвешенных в воде минеральных частиц (кальматации пор). Этот процесс (направление) не представляет опасности для устойчивости конструкции, но снижает защитные свойства бетона по отношению к арматуре.

Характерные признаки коррозии выщелачивания – образование белых потеков, хлопьев или сталактитов на внутренней, не соприкасающейся с водой поверхности бетона.

На оборудовании ВПУ этот вид коррозии чаще всего наблюдается с наружной стороны железобетонных емкостей, предназначенных для хранения химических реагентов при разрушении или повреждении внутренней химической изоляции.

2.2. Взаимодействие цементного камня с кислотами и кислыми солями

Между кислотами и кислыми солями, содержащимися в агрессивной среде, и цементным камнем протекают химические реакции, в результате которых образуются легкорастворимые соли и аморфные малорастворимые продукты. И те и другие не обладают вяжущей способностью, нарушается сцепление между компонентами бетона, последний становится рыхлым, теряет свою прочность.

Состояние водных растворов (кислый, нейтральный, щелочной) оценивается через концентрацию ионов водорода с помощью водородного показателя рН.

Оценка степени кислотности или щелочности (значение рН) водных растворов имеет большое значение для распознания вида, направления и скорости коррозионных процессов, а также при оценке степени агрессивности природных вод, содержащих кислоты и кислые соли.

Особенность воздействия отдельных кислот на обычный бетон состоит в том, что они образуют с гидратом окиси кальция (в свободном виде или в виде силикатов и алюминатов) цементного камня кальциевые соли, различные по растворимости и свойствам. Поэтому стойкость обычного бетона в кислотах зависит от степени растворимости этих солей.

Например, сульфаты и особенно хлористый кальций, образующиеся при воздействии на цементный камень соответственно серной и соляной кислот, рыхлые, нестойкие и легко вымываемые водой продукты, значительно ослабляют бетон и способствуют его быстрому разрушению.

Визуально пораженный кислотами бетон имеет шероховатую и рыхлую структуру вследствие потери вяжущих свойств, чаще всего бурого или грязно-белого цвета. Наружные поверхности конструкций шелушатся и отслаиваются от основной массы бетона кусками или лещадками.

Практически степень и глубину поражения бетона кислыми (и другими) средами определяют с помощью индикаторов – веществ, меняющих свой цвет в зависимости от относительной концентрации ионов Н и ОН . Например, индикатор лакмус окрашивается при избытке Н (т.е. в кислой среде) в красный цвет, при избытке ОН (т.е. в щелочной среде) – в синий и в нейтральной среде имеет фиолетовую окраску. Из других индикаторов чаще всего используют фенолфталеин и метилоранж.

С помощью специального набора различных индикаторов можно весьма точно определить значение рН среды.

На ВПУ очень часто интенсивной кислотной коррозии подвергаются конструкции подвальных помещений, увлажняемые агрессивными сточными водами через разрушенные или поврежденные участки водоотводящих каналов, лотков и приямков и при повышении уровня агрессивных грунтовых вод. На каркас кислоты попадают при утечке их из баков кислотных растворов, через неплотности фланцевых соединений трубопроводов и при производстве работ. Сильной кислотной коррозии подвергаются также полы насосных и реагентных отделений.

2.3. Коррозия кристаллизации

Под коррозией кристаллизации понимают механическое разрушение неметаллических строительных материалов (в частности, бетонных и железобетонных конструкций) от внутренних напряжений, возникающих при увеличении объема твердой фазы материалов, вследствие отложения продуктов коррозии, замерзания вод или кристаллизации солей в порах.

2.3.1. Сульфатная коррозия

Особый вид коррозии возникает при действии на бетон природных вод, содержащих сульфаты. В бетоне под действием агрессивных вод, содержащих сульфаты – сернокислые соединения (CaSО , Nа SO , MgSO и др.), разрушение проявляется в виде разбухания и искривления конструктивных элементов. В этом случае не только не происходит удаления составляющих из объема цементного камня, а наоборот, в результате химических реакций между ним и веществами, поступающими из внешней среды, образуются новые соединения, объем которых превышает объем твердой фазы компонентов цементного камня. Типичный пример такой коррозии – образование “цементной бациллы” – гидросульфоалюмината кальция. Гидросульфоалюминаты кальция занимают объем, в два с половиной раза больший, чем исходный алюминат кальция. В результате появляются внутренние напряжения, которые могут превысить предел прочности бетона при растяжении и тем самым вызвать появление трещин.

Результатом этого вида коррозии иногда бывают образования на поверхности бетона пузырей – явление местного расслаивания. Оно состоит в том, что от бетона начинают отскакивать плоские круглые осколки.

Наиболее интенсивно процесс коррозии идет при наличии сернокислого магния (MgSO ) или другой соли магния.

Особенность воздействия растворов солей магния на цементный камень – их химическое взаимодействие не только с известью, но и с гидроалюминатами и гидросиликатами, составляющими структуру цементного камня, что приводит к увеличению объема и сильному трещинообразованию. Низкая плотность бетона, наличие трещин, пустот, могут привести к быстрому разрушению бетона при этом виде коррозии.

На ВПУ в строительных конструкциях сульфатная коррозия чаще всего развивается совместно с коррозией выщелачивания.

Сильным разрушениям от этого вида коррозии подвергаются полы помещения мерников кислоты и щелочи, складов хранения реагентов.

Читайте также:
Способы удаления ржавчины с металлических поверхностей

2.3.2. Кристаллизация солей в порах бетона

При постоянном воздействии на бетон и железобетон, имеющих открытую испаряющую поверхность, минерализованных растворов в порах бетона накапливаются и кристаллизуются соли. В дальнейшем они переходят из безводной или маловодной формы в кристаллогидраты с высоким содержанием воды и увеличением объема, что создает значительное кристаллизационное давление.

Например, накопление хлористого натрия в порах бетона в дальнейшем приводит к образованию двуводного кристаллогидрата (NaCl·2H O), занимающего объем, в 2-3 раза больший, чем безводная соль. Следовательно, в бетоне достаточно содержания 43,5% соли от объема его пор, чтобы появилась возможность развития напряжений.

На ВПУ накопление растворов солей происходит в основном за счет капиллярного подсоса и испарения воды на внутренних поверхностях строительных конструкций помещений солевого хозяйства.

Вода считается агрессивной по этому виду коррозии, если содержание, растворимых солей в ней превышает 10 г/л для бетона нормальной плотности, 20 г/л для бетона повышенной плотности и 50 г/л для бетона особо плотного.

2.3.3. Щелочная коррозия

Этот вид коррозии, возникающий в результате взаимодействия заполнителей со щелочными металлами или их солями, исследован сравнительно недавно.

Причиной разрушения являются процессы, происходящие в зоне контакта поверхности заполнителя из некоторых пород и щелочей, содержащихся в цементе, введенных в состав бетона при затворении или при увлажнении бетона в процессе эксплуатации щелочными растворами.

Разрушениям были подвержены бетоны, в которых в качестве заполнителя были применены породы, содержащие аморфный кремнезем и прежде всего опал, а также халцедон, кремний, вулканическое стекло и т.д.

Разрушение характеризуется увеличением объема бетона в результате процессов, возникающих при взаимодействии кремнезема заполнителя и щелочей цемента, дополнительно введенных при затворении или при увлажнении щелочами.

Природа процесса разрушения полностью не выяснена, но можно предположить, что происходит набухание гелевой составляющей цементного камня; возможно и развитие осмотического давления в порах [1, 2] .

Разрушение при щелочной коррозии проявляется в виде сетки трещин и белых налетов в этих трещинах. При более значительном поражении бетона наблюдаются изменения состояния породы на контакте с цементным камнем.

На ВПУ щелочной коррозии подвергаются железобетонные перекрытия при попадании на них щелочей из емкостей, утечке щелочей из трубопроводов и т.д.

2.4. Прочие виды коррозии

2.4.1. Влияние минеральных масел на бетон

Под действием минеральных масел прочность бетона постепенно снижается на 20-25%, что связано с изоляцией воды бетона от его составляющих и расклинивающим действием тонких масляных пленок.

Изоляция воды от составляющих бетона возможна после окончательной пропитки бетона маслами, в то время как снижение прочности бетона за счет расклинивающего действия масляных пленок проявляется через довольно продолжительное время.

На ВПУ чаще всего интенсивному замасливанию подвергаются фундаменты насосов из-за неправильной эксплуатации маслопроводов, а машинное масло – достаточно сильная агрессивная среда по отношению к бетону на обычном портландцементе.

2.4.2. Влияние на бетон высоких температур

Под действием высоких температур (более 150 °С) бетон обезвоживается, в конструкциях происходит усадка и температурные деформации, расшатывается структура бетона, понижается модуль упругости (примерно на 30%), снижается сцепление арматуры с бетоном (примерно на 50%) и конструкции разрушаются.

Предельная температуростойкость железобетона составляет: в сжатых элементах 150 °С, в изгибаемых с обычным армированием 100 °С, в предварительно напряженных со стержневым армированием 80 °С и проволочным 60 °С. Длительное воздействие на бетон высоких температур, постоянных и переменных, вызывает в нем различные по физической природе процессы, суммарный эффект которых приводит к постепенному снижению структурной прочности (коррозии) и разрушению бетона.

3. КОРРОЗИЯ АРМАТУРЫ

Под коррозией металлов в общем виде понимают процесс постепенного разрушения металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой.

В железобетонных конструкциях в качестве арматуры применяются стали различных марок, которые в процессе эксплуатации подвергаются различным видам коррозии (табл.2).

Коррозия бетона: виды, методы защиты

Бетон – искусственный камень, при производстве которого используются: цемент, мелкий заполнитель – песок, крупный заполнитель – щебень, вода и добавки, сообщающие пластичной смеси и готовому продукту требуемые свойства. Под воздействием неблагоприятных внешних факторов или вследствие внутренних химических реакций бетон подвергается коррозии – процессу разрушения структуры с ухудшением технических характеристик конструкции вплоть до полного ее выхода из строя. Во избежание аварийных ситуаций и экономических потерь необходимо выбрать оптимальный способ, как предотвратить появление и развитие коррозионного процесса.

Классификация видов коррозии бетона

Существует несколько видов коррозии и вариантов ее протекания.

Растворение компонентов бетонного камня

Один из самых уязвимых для влаги компонентов – гашеная известь (гидрат оксида кальция). Это вещество попадает в бетонную смесь либо в процессе ее изготовления, либо при обработке бетонных элементов водой, загрязненной вредными примесями. При проникновении влаги вглубь бетонной конструкции гидрат оксида кальция легко растворяется и вымывается, что приводит к нарушению структуры цементного камня.

Параметры, влияющие на скорость растворения и вымывания гидроксида кальция:

  • Температура, примерно равная +20°C, – наиболее благоприятна для этого процесса. В условиях более высоких температур растворимость этого компонента снижается.
  • Продолжительное постоянное воздействие воды. Приводит не только к полному вымыванию гидроксида кальция, но и к разложению других гидратных компонентов – глинозема, кремнезема и оксида железа – до рыхлого состояния, что значительно снижает прочность бетонного камня.
  • Чем больше процентное содержание минеральных заполнителей с гидроксидом кальция, тем интенсивнее процесс их вымывания.

Способы значительного замедления разрушающих процессов:

  • введение пуццолановых присадок, связывающих гидроксид кальция и повышающих водонепроницаемость бетона;
  • применение бетонов повышенной плотности;
  • искусственная карбонизация конструкций;
  • проведение эффективных мероприятий по гидроизоляции поверхности.

Химическая коррозия

Такая коррозия происходит из-за химреакций между компонентами цементного камня и химически активными средами. В результате этих взаимодействий происходит либо вымывание соединений, легко растворяющихся в воде, либо образование рыхлых осадков, не обладающих вяжущими свойствами. Выделяют несколько подвидов этой коррозии: углекислотная, кислотная и щелочная.

Читайте также:
Предназначение ингибиторов коррозии и их основные виды

В случае протекания реакции между гидратом оксида кальция (гашеной известью) и углекислым газом, содержащимся практически во всех природных водах, образуется водонерастворимый CaCO3 и вода.

Водонерастворимый карбонат кальция CaCO3 постепенно накапливается в микропорах и микротрещинах бетонного камня, вызывает увеличение его объема и становится причиной трещинообразования и последующего разрушения материала. Карбонат кальция при взаимодействии с водой и углекислым газом образует бикарбонат кальция, представляющий опасность для структуры бетона, а при наличии воды – легко вымывающийся из бетонного элемента. Чем выше концентрация углекислоты в жидкости, тем интенсивнее протекает реакция разрушения конструкции.

При взаимодействии гашеной извести с кислотосодержащими водами в искусственном камне происходит химкоррозия бетона с образованием хлористого кальция, легко удаляемого водой.

Помимо соляной кислоты, чаще всего в природных водах присутствуют серная и азотная кислоты. Серосодержащее соединение кальция – CaSO4, как и карбонат кальция, накапливается в микропорах бетона, постепенно приводя к потере его характеристик. С сульфатами активно реагируют не только гидроксид кальция, но и алюминатные компоненты бетонного камня. Такие реакции являются нежелательными, поскольку в результате их протекания образуются гидросульфоалюминаты.

Самая опасная соль – эттрингит – по мере роста кристаллов вызывает очень сильные напряжения внутри бетонного элемента.

Устойчивость бетонного камня к сульфатсодержащим средам во многом зависит от вида минерального вяжущего. Поэтому, если планируется эксплуатация бетона в сульфатсодержащих водах, то при его производстве используются пуццолановый или сульфатостойкий цементы. Кроме неорганических кислот, коррозию могут провоцировать органические кислоты – молочная и уксусная.

Еще один вид химической коррозии – щелочной – вызывает слишком большое количество противоморозных добавок, применяемых при производстве смеси. Чаще всего встречаются реакции между кремнеземом, содержащимся в заполнителях бетонной смеси, и соединениями калия и натрия. Хлориды калия и натрия находятся в засоленных почвах, морской воде, реагентах, используемых в борьбе с гололедом. В результате таких взаимодействий в цементном камне образуются гидратированные соединения, расширяющиеся в условиях высокой влажности с появлением трещин. Из трещин в некоторых случаях может выделяться силикат натрия.

Биокоррозия

Биологическая коррозия возникает в результате негативного влияния грибков, бактерий и водорослей некоторых разновидностей. Они проникают в поры искусственного камня и развиваются в них. Из-за накопления продуктов их жизнедеятельности бетонный камень разрушается.

Для борьбы с разрушением бетонных конструкций из-за агрессивных биофакторов используют биоцидные добавки, глубоко проникающие в поры материала и уничтожающие микроорганизмы.

Физическая

К быстрому разрушению бетонных элементов приводят попеременные циклы замерзания-оттаивания во время набора марочной прочности. Избавиться от этой проблемы можно путем создания нормальных условий для схватывания и твердения бетонной смеси.

Радиационная

Этому виду коррозионного разрушения подвергаются бетоны в результате радиационного облучения, из-за которого из материала удаляется кристаллизованная вода. Удаление жидкости нарушает структуру бетона, снижает его прочность, провоцирует появление трещин.

Способы защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозионного разрушения

Методы защиты бетона и железобетона от коррозионного разрушения делят на первичные и вторичные. К первым относятся:

  • Изначальная корректировка состава, цель которой – обеспечение высокой плотности и прочности бетона, хорошей водонепроницаемости.
  • Применение спецдобавок и вяжущих с особыми характеристиками. Применяемые добавки – водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие. Часто востребованы мылонафт, кремнийорганические жидкости, сульфатнодрожжевые бражки.
  • Разработка конструктивных решений, обеспечивающих защиту стальной арматуры.

Целью вторичных защитных мероприятий является исключение прямых контактов поверхности бетонных и железобетонных конструкций с агрессивными средами. Такими способами являются:

  • Устройство оклеечной гидроизоляции. Этот вариант используется при контакте бетонной поверхности с влажным грунтом или при его периодическом смачивании жидкостями-электролитами.
  • Применение обмазочных гидроизоляционных материалов. Наиболее распространены мастики на базе различных смол.
  • Обработка поверхностей пропитывающими составами. Уплотняющие пропитки, повышающие водонепроницаемость поверхностного слоя бетона, часто наносят перед использованием лакокрасочных составов.
  • Применение акриловых и лакокрасочных составов – актуально при взаимодействии поверхности бетонного элемента с твердыми материалами или газосодержащими средами.

Коррозия стальной арматуры в железобетонных конструкциях

Для устройства силового каркаса бетонных конструкций используют стальные арматурные стержни с рифленой или гладкой поверхностью. Их основная функция – повысить устойчивость бетона к нагрузкам на сжатие, растяжение, сдвиг. Коррозионное разрушение арматуры значительно снижает прочность всей конструкции.

Факторы, провоцирующие потерю прочности каркаса, – воздействие воды, наличие в воздухе хлора, сероводорода и других серосодержащих газов.

Вода и газы поступают к стальному каркасу через поры в бетонном камне.

Способы защиты стальной арматуры в бетоне от коррозии:

  • Использование рационально составленной бетонной смеси, введение в ее состав ингибиторов, замедляющих коррозионные процессы в стали. Минимальное содержание в бетонной смеси хлоридов и роданидов. Количество хлористого кальция должно быть не более 2% от общей массы вяжущего.
  • Пассивирование поверхности стальных стержней перед сваркой или связыванием арматурного каркаса. Пассивирующие вещества вводят и в состав самой бетонной смеси. Чаще всего это нитрит натрия, применяемый в количестве 2-3% от массы вяжущего.
  • Улучшение плотности бетона, поскольку чем больше в структуре пустот, тем выше вероятность поступления к стальным стержням воды и агрессивных газов.
  • Соблюдение технологических правил укладки силового каркаса в опалубку.

Во избежание преждевременного разрушения железобетонной конструкции необходимо контролировать ее состояние с помощью технологий неразрушающего контроля, предусмотренных ГОСТом 18105-86.

  • Строитель с 20-летним стажем
  • Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: