Wowstick.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цемент защита от коррозии

Защита от коррозии бетона

С течением времени практически каждый строительный материал приходит в негодность и разрушается. Это касается многих материалов, применяемых в строительстве: металлов различных типов, кирпича и газобетона, пенобетона, асбоцемента и железобетона. Не является исключением в этом ряду и бетон. В связи со своей структурой, основная часть которой – это цемент, состоящий из кальциевых и кремниевых кислот с вкраплениями алюминия, основным разрушителем, вызывающим процесс коррозии бетона, является обыкновенная вода. Сегодня, защита продумана до мелочей, существуют различные способы защиты как физические (покрытие стойкими материалами), так и химические (различные пропитки и лаки).

На скорость коррозии непосредственное влияние оказывает цемент, который использовался при строительстве.

Но, насколько бы современной и совершенной ни была защита, она недолговечна, и, время от времени придется затрачивать усилия на ее обновление.

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.

Читайте так же:
Почему люди едят цемент

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.

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.

Что приводит к ржавлению арматурного каркаса

Существует несколько причин появления ржавчины на металле внутри бетонной массы. И далеко не всегда это внешние воздействия.

  • Внутреннюю коррозию может вызвать наличие большого количества агрессивных компонентов в воде, которой затворяют бетонную смесь. Кроме того, для создания армированного бетона нельзя использовать состав, содержащий более 2% (от массы цемента) хлористого кальция. Поскольку этот элемент значительно ускоряет коррозию арматуры в бетоне при эксплуатации в любой среде.
  • Немаловажное значение имеет плотность укладки бетонной смеси. Дело в том, наличие большого количества пор, пустот, раковин дает возможность влаге и воздуху проникать внутрь изделия, к арматурному каркасу. В результате на различных участка металлического контура возникают разные электрические потенциалы, что приводит к электрохимической коррозии.
  • Понятие физическая коррозия связано с разрушением бетона в результате его попеременного замораживания и оттаивания. Избежать этой неприятности можно, создав благоприятные условия во время набора бетоном прочности до заданной величины.
Читайте так же:
Что можно делать с цементом

Чтобы правильно оценить ситуацию и принять меры для ее исправления, необходимо понять уровень угрозы. Для определения степени коррозии арматуры и бетона применяются физико-химические способы:

  • Изучение состава компонентов, вновь образованных в бетонной массе под воздействием агрессивных веществ. Исследования выполняются в лаборатории при помощи дифференциально-термической и рентгено-структурной диагностики на специально отобранных образцах.
  • Проведение визуального осмотра измененной структуры бетона в конструкции, используя увеличительную лупу. Этот способ позволяет выявить многие поверхностные дефекты.
  • Мощные микроскопы помогают обнаружить характер расположения и соединения элементов цементного камня с зернами заполнителей. А также состояние контакта бетона с арматурой, габариты и направление распространения трещин.

Для определения прочностных характеристик эксплуатируемых конструкций из бетона и железобетона применяются неразрушающие методы контроля в соответствии с рекомендациями и требованиями ГОСТ 18105-86.

Защита бетона

Фундамент дома из бетона или железобетона долговечен и должен функционировать на протяжении многих десятилетий. Однако бетон не является химически стойким материалом. Он подвержен коррозии, потому требует не только надлежащего ухода при твердении, но и нуждается в защите.

Под коррозией понимают процесс разрушения первоначальной структуры – бетон становится хрупким. В состав бетона входят цементный камень и заполнители. Наименее стойким является цементный камень и именно с него начинается коррозия. Агрессивное воздействие могут оказывать сотни веществ, контактирующие с бетоном: грунтовые и сточные воды, кислые газы в атмосфере и т.д.

Так, грунтовые воды на территории химических и металлообрабатывающих заводов загрязняются органическими и минеральными кислотами; нитратами, хлоридами, сульфатами; солями железа, аммония, меди, никеля, цинка; щелочами. В воздухе вокруг промышленных предприятий могут содержаться загрязнения сернистым газом, хлористым водородом, оксидами азота и др. Несмотря на то, что их концентрация, возможно, соответствует санитарным норма, и не вредна для здоровья человека, её бывает достаточно для разрушения бетона с течением времени.

Коррозия бетона

Различают следующие виды коррозии бетона:

  • растворение составляющих цементного камня – наиболее распространенный вид коррозии бетона. В состав бетона входит гидроксид кальция (гашеная известь) – Ca(OH)2, которыйрастворяется со временем и вымывается (выщелачивается), структура бетона нарушается;
  • цементный камень вступает в реакцию с кислотами, находящимися в окружающей среде — в результате возможны: увеличение объема бетона либо вымывание легкорастворимых известковых соединений. В первом случае образуется нерастворимый в воде карбонат кальция (CaCO3), который откладывается в порах бетона, за счет чего увеличивается его объем, в дальнейшем растрескивание и разрушение. Во втором случае, образуются легкорастворимые соединения кальция (гидрокарбонат кальция (Ca(HCO3)2), хлористый кальций(CaCl2)), которые постепенно вымываются из бетона и он становится ноздреватой массой малой прочности;
  • образование и кристаллизация труднорастворимых веществ в порах бетона – в результате в стенках пор и капилляров возникают значительные напряжения, что разрушает структуру бетона;
  • биокоррозия – в поры бетона проникают бактерии и грибки, продукты метаболизма которых разрушительно действуют на структуру бетона.
Читайте так же:
Как дома изготовит цемент

Часто разрушение бетона связано с коррозией нескольких видов одновременно.

Коррозия арматуры в бетоне

Железная арматура, применяемая для армирования бетона, также подвержена коррозии, что может быть вызвано водой, сероводородом, хлором, сернистыми газами, содержащимися в окружающей среде. Под их воздействием арматура ржавеет, а продукты коррозии железа вызывают внутренние напряжения и растрескивание бетона.

Через поры в бетоне воздух и влага проникают к арматуре. Процесс этот неравномерный, поэтому на разных участках возникают разные потенциалы, начинается электрохимическая коррозия. Чем выше влагопроницаемость и пористость бетона, тем выше скорость электрохимической коррозии арматуры. Растворенные в воде вещества также могут усиливать коррозию арматуры, так как повышают концентрацию электролита.

Если бетон в течение длительного периода времени выдерживают на воздухе, то на его поверхности под воздействием углекислоты, содержащейся в воздухе, образуется тонкая защитная пленка (процесс карбонизации), нерастворимая в воде и не взаимодействующая с сульфатам. Карбонизация защищает бетон от коррозии, но увеличивает коррозию арматуры.

Также коррозию арматуры (и на воздухе, и в воде) ускоряет хлористый кальций (CaCl2), поэтому бетон, в состав которого он входит, армировать нельзя.

Защита арматуры от коррозии

Защитный слой бетона вокруг арматуры способен защитить её от коррозии. Защитное действие основано на способности цементного камня пассировать сталь: поровая жидкость бетона имеет высокую щелочность, а сталь пассивна в щелочной среде. В обычном бетоне на портландцементе достаточно гидроксида кальция для обеспечения щелочной среды.

В том случае, если в цемент добавляют активные гидравлические добавки, то последние связывают значительную часть гидроксида кальция. Тепловая обработка бетона (например, при получении ячеистого бетона) увеличивает такое связывание, что влечет значительное снижение щелочности поровой жидкости.

Защиту арматуры обеспечивают:

  • посредством повышения плотности бетона;
  • уменьшением проницаемости бетона;
  • введением в бетон ингибирующих и уплотняющих добавок;
  • при армировании бетона с пониженным значением щелочности паровой жидкости (бетоны автоклавного твердения, бетоны на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем) на арматуру наносят специальные покрытия: цементно-битумные, цементнополистирольные, цементно-латексные;
  • для усиления защитных свойств пленки, образующейся на арматуре под воздействием щелочной среды бетона, в бетонную смесь добавляют пассиваторы, например, нитрат натрия (2-3% от веса цемента).
Читайте так же:
Цементные откосы окон своими руками

Защита бетона от коррозии

Для защиты бетона целесообразно применение комплекса мер: нейтрализация агрессивных сред; герметизация; вентиляция.

В качестве первичной защиты бетона в бетонную смесь вводят специальные добавки: пластифицирующие, стабилизирующие, водоудерживающие, химические модификаторы и др. Например, применяют пуццоланизацию: добавляют кислые гидравлические добавки, содержащие активный кремнезем. В результате образуется гидросиликат кальция, который более устойчив, чем гидроксид кальция.

Химические добавки помогают:

  • повысить плотность бетона – замедляется скорость передвижения агрессивных веществ в порах бетонного камня; коррозия арматуры в плотном бетоне сокращается;
  • увеличить количество замкнутых пор в бетоне – морозостойкость увеличивается в разы.

Химические добавки для защиты бетона от коррозии: пластифицирующие; уплотняющие; противоморозные; воздухововлекающие; газообразующие; гидрофобизирующие; замедлители схватывания; ингибиторы коррозии арматуры. Одни добавки могут улучшать несколько показателей одновременно, другие – улучшая один показатель, ухудшать другой.

  • мылонафт – пластифицирующая добавка: повышает однородность бетонной смеси, уменьшает трение между отдельными зернами заполнителя; вовлекает воздух; повышает: трещиноустойчивость, устойчивость к действию растворов минеральных солей, морозостойкость в два раза, марку бетона по водонепроницаемости на два пункта. Производится в виде паст. Добавляется в бетонную смесь в размере 0,05% — 0,15% от массы цемента (в пересчете на сухое вещество). Превышение дозировки ведет к снижению прочности бетона на сжатие;
  • сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) – пластифицирующая добавка: повышает подвижность бетонной смеси; вовлекает воздух; уменьшает слипание цементных зерен; повышает: трещиноустойчивость, устойчивость к действию растворов минеральных солей, морозостойкость в полтора — два раза, марку бетона по водонепроницаемости на один пункт, прочность на 5%-10%. Производится в виде концентратов (твердых и жидких). Дозировка: 0,15%-0,3% от массы цемента (в пересчете на сухое вещество). Наилучший эффект при добавлении в бетонную смесь на основе высокоалюминатных и быстротвердеющих портландцементов;
  • кремнийорганическая жидкость (старое название ГКЖ-94) – гидрофобизирующая и газообразующая добавка: действие основано на выделении в бетонной смеси водорода и образования значительного количества замкнутых пор; оказывает гидрофобизирующее воздействие на стенки пор и капилляров; значительно замедляет затвердевание бетона в начальной стадии. Повышает: морозостойкость в три-четыре раза, марку бетона по водонепроницаемости на два пункта; стойкость к увлажнению-высушиванию и растяжению. Производится в виде 50%-й водной эмульсии, а также 100%-й жидкости. Дозировка жидкости: 0,03% — 0,08%.

Методы защиты бетона

Первичная защита бетона от коррозии осуществляется благодаря использованию разнообразных минеральных добавок, которые увеличивают его плотность. Этот метод является максимально эффективным, но следует всегда помнить о том, что его неправильное использование может стать причиной совершенно противоположного результата. Специально для таких целей могут использоваться стабилизирующие, пластифицирующие или влагоудерживающие добавки.

Читайте так же:
Продаю силоса для цемента

Повысить качество эксплуатационных характеристик этого материала можно благодаря использованию различных добавок химического типа, которые позволяют увеличить уровень его прочности. Благодаря увеличению последней, уменьшается уровень попадания внутрь бетонных конструкций различных веществ и соединений агрессивного характера.

Вторичная защита цементного камня подразумевает использование специальных покрытий, которые предотвращают попадание на его поверхность различных агрессивных веществ. Для этого чаще всего используются разнообразные лаки и краски или защитные смеси. Отличным способом вторичной защиты может стать карбонизация бетона или дополнительная гидроизоляция.

Покрытия из акрила, лаки и специальные краски, нанесенные на поверхность бетона, не дают попадать на поверхность частичек твердого и газообразного типа которые часто и становятся причиной необратимых процессов повреждения. Благодаря таким покрытиям можно достаточно надежно защитить бетон от воздействия влаги и вредоносных микроорганизмов.

Не менее эффективным считается метод защиты цементного камня при помощи уникальных мастик, образующих на его поверхности защитный барьер, который предохраняет ее от влаги и других твердых сред.

Биоцидные добавки внутреннего и внешнего типа защищают бетон от попадания и воздействия микроорганизмов, бактерий и грибков как внутри изделия, так и снаружи.

Самым эффективным методом защиты цементного камня от возникновения необратимых разрушительных процессов, которые вызывает коррозия бетона, специалисты считают комплексное использование первичной и вторичной защиты. Только комплексный подход позволит сохранить изделия и обеспечит им длительный срок службы.

Заключение

Увеличение срока службы строительных конструкций и оборудования достигается путем правильного выбора материала с учетом его стойкости к агрессивным средам, действующим в производственных условиях. Кроме того, необходимо принимать меры профилактического характера.

К таким мерам относятся герметизация производственной аппаратуры и трубопроводов, хорошая вентиляция помещения, улавливание газообразных и пылевидных продуктов, выделяющихся в процессе производства; правильная эксплуатация различных сливных устройств, исключающая возможность проникновения в почву агрессивных веществ; применение гидроизолирующих устройств и др.

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector