|
Читайте также: |
Коррозией бетона называется понижение прочности, повреждение и разрушение бетона под влиянием окружающей среды.
Большой вклад в изучение коррозии бетона и мер борьбы с ней внесли русские ученые А.А.Байков, В.М.Москвин, С.Н.Алексеев, В.В,Тимашев и др. Различают коррозию бетона трех видов.
3.1. Виды коррозии бетона
3.1.1. Коррозия бетона первого вида
Этот вид коррозии сопровождается растворением составных частей цементного камня, в первую очередь гидроксида кальция под действием проточной воды. Хотя растворимость Ca(OH)2 в воде невелика (1,7 г/л при 15°С), но под действием проточной воды из цементного камня может вымыться большое количество Ca(OH)2. в связи с этим цементный камень становится пористым, теряет связанность и часть прочности. Если бетон плотный и не имеет пустот и трещин, то коррозия его может протекать только с поверхности; если же бетон пористый и вода проходит сквозь него под напором, то процесс протекает очень интенсивно. Наиболее сильное растворяющее действие на гидроксид кальция оказывает чистая дистиллированная вода (на заводах) и мягкая природная (дождевая) вода. Однако растворению Ca(OH)2 препятствует защитный верхний слой из карбоната кальция, образующегося на поверхности твердеющего бетона по реакции:
Ca(OH)2 + СО2 = Ca(OH)3 +Н2О. (1)
Эта реакция называется реакцией карбонизации. Растворимость карбоната кальция в чистой воде приблизительно в 100 раз меньше, чем гидроксида кальция. Поэтому верхний слой из карбоната кальция, хотя и очень тонкий – несколько микрометров, защищает цементный камень от вымывания Ca(OH)2 из бетона. Поэтому при строительстве морских сооружений из бетонных блоков последние обязательно выдерживают 2-3 месяца на берегу перед опусканием их в водоем.
3.1.2. Коррозия бетона второго вида
Этот вид коррозии происходит в результате реакций обмена между кислотами или солями, растворенными в воде, и составными частями цементного камня. В результате такого взаимодействия образуются вещества, которые легко растворяются в воде и вымываются ею из бетона. Это также способствует понижению прочности и коррозии бетона.
По вышеприведенной схеме протекает коррозия бетона при контакте его с природными водами, содержащими свободную углекислоту в количестве более 15-20 мг/л. Такая углекислота называется агрессивной по отношению к бетону, т.е. она разрушающе действует на бетон. Процесс коррозии бетона при действии агрессивной углекислоты начинается с растворения карбонатного слоя бетона:
CaСO3 + СО2 ↔ Ca(НСO3)2. (2)
Гидрокарбонат кальция Ca(НСO3)2 обладает значительной растворимостью в воде и вымывается из бетона. Лишенный защитного карбонатного слоя бетон быстро разрушается.
Сточные воды могут содержать различные неорганические кислоты, разрушающе действующие на бетон, например:
CaСO3 + 2HCl = CaCl2 + CО2↑ + Н2О; (3)
Ca(OН)2 + 2HCl = CaCl2 + 2 Н2О. (4)
Образующийся хлорид кальция CaCl2 легко растворим в воде и ею вымывается из бетона. Аналогично разрушают бетон и аммонийные соли, входящие в состав многих удобрений. Например, нитрат аммония, подвергаясь во влажной среде гидролизу по схеме
NH4NO3 + H2O ↔ NH4OH + HNO3, (5)
образует кислоту HNO3 . Азотная кислота, так же как и соляная, растворяет СаСО3 и, взаимодействуя с Ca(OН)2 бетона, вымывает его.
Особенно опасны для бетонов растворы солей магния, т.к. они реагируют не только с карбонатом и гидроксидом кальция, но и с основной составляющей затвердевшего цемента в бетоне – двухкальциевым гидросиликатом 2СаО · SiO2 · nH2O.
Вышеназванные процессы протекают по следущим реакциям:
MgCl2 + H2O ↔ MgOHCl + HCl; (6)
CaСO3 + 2HCl = CaCl2 + CО2↑ + Н2О (7)
Ca(OН)2 + MgSO4 + 2Н2О = Mg(OН)2↓ + Ca SO4 · 2Н2О (8)
2CaO · SiO2 · nH2O + 2MgSO4 + yH2O = 2Mg(OH)2 + 2[Ca SO4 · 2Н2О]↓ +
+ SiO2 ·mH2O↓, (9)
где n + y = m + 6.
Образующийся в реакциях (8) и (9) гидроксид магния Mg(OH)2 хотя и труднорастворим, но связанностью не обладает, поэтому тоже вымывается из бетона водой. Все эти процессы способствуют понижению прочности и разрушению бетона. Соли магния содержатся в морской воде, поэтому она особенно агрессивна по отношению к бетону.
3.1.3 Коррозия бетона третьего вида
Этот вид коррозии происходит при взаимодействии реагентов с компонентами затвердевающего бетона и сопровождается образованием веществ, кристаллизирующихся в порывах бетона с увеличением объема по сравнению с исходными компонентами бетона. Вследствие этого в бетоне возникают расклинивающие напряжения и происходит его растрескивание. Таким образом на бетон действуют серная кислота, сульфаты, гипсовые воды. При этом протекают следущие реакции:
CaСO3 + Н2SO4 + Н2О = CaSO4 · 2Н2О + СO2↑ (10)
1) CaSO4 · 2Н2О – гипс при кристаллизации увеличивается в объеме по сравнению с исходным компонентом бетона (CaСO3) на 10%;
2) гипсовые воды,содержащие в растворе сульфат кальция, реагируют с трехкальциевым гидроалюминатом, входящим в состав бетона, по схеме:
3СаО · Al2O3 · 6H2O + 3CaSO4 + 25H2O =
= 3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 31H2O (11)
Образующийся трехкальциевый гидросульфоалюминат при кристаллизации увеличивается в объеме по сравнению с компонентом бетона 3СаО · Al2O3 · 6H2O в 2,5 раза. Коррозия бетона 3 вида происходит особенно быстро, если бетон находится под нагрузкой.
Разбавленные растворы щелочей не разрушают бетон, если они постоянно его омывают. Если же щелочные растворы попеременно контактируют с бетоном, то в этом случае происходит коррозия бетона третьего вида вследствие действия углекислоты воздуха на щелочь, остающуюся в порах влажного бетона. Например, при контакте цемента с раствором гидроксида натрия идет следущая реакция:
2NaOH + CO2↑ + 9H2O = Na2CO3 · 10H2O. (12)
Образующаяся сода Na2CO3 · 10H2O также кристаллизируется с увеличением объема в порах высыхающего бетона.
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 76 | Нарушение авторских прав