2.5. Коррозия бетона
Коррозия бетона – процесс разрушения его структуры, снижения характеристик физико-механических свойств под воздействием окружающей среды. Коррозия бетона может быть трех видов.
2.5.1. Виды коррозии бетона
1. Растворение составных частей цементного камня.
Это наиболее распространенный вид коррозионного разрушения бетона. Бетонные изделия эксплуатируются в основном на открытом воздухе. При этом они подвергаются воздействию атмосферных осадков и других жидких сред. Составной частью бетона является образовавшийся гидрат окиси кальция (Са(ОН)2) – гашеная известь. Это самый легкорастворимый компонент, поэтому со временем он растворяется и постепенно выносится, нарушая при этом структуру бетона (рис. 2.3а).
2. Коррозия бетона при взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами.
Под воздействием кислот коррозия бетона протекает либо с увеличением его объема, либо с вымыванием легкорастворимых известковых соединений (рис 2.3б).
Увеличение объема происходит по реакции:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
CaCO3 не растворяется в воде. Постепенно происходит его отложение в порах цементного камня, за счет чего идет увеличение объема бетона, а в дальнейшем его растрескивание и разрушение.
При контакте бетона с водными растворами кислот образуется легкорастворимый бикарбонат кальция, который агрессивный для бетона, а при наличии воды растворяется в ней и постепенно вымывается из структуры бетонного камня. Образование бикарбоната кальция описывается реакцией:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.
Помимо растворения наблюдается и протекание химической коррозии бетона при которой вымываются соли хлористого кальция:
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O,
а)
б)
Рис. 2.3 Коррозия железобетона (а – вымывание цементного камня и коррозия арматуры; б – карбонизация бетона со следами высолов на поверхности конструкций).
Если разрушение бетона происходит под воздействием сульфатов воды – применяют пуццолановый портландцемент, а также сульфатостойкий портландцемент.
Процесс карбонизации в обычной атмосфере протекает очень медленно и за год охватывает слой бетона толщиной 1 мм. Однако при длительной эксплуатации домов карбонизация бетона может пройти всю толщу защитного слоя, и тогда начнется коррозия арматуры, потому что через карбонизированный слой бетона через поры проникает кислород и влага.
Наиболее способствует коррозии арматуры влажность воздуха W=65...80%, потому что в этих условиях через капилляры и поры бетона к арматуре доступ имеют и кислород и вода. При W > 80% поры и капилляры в бетоне заполняются только влагой без доступа кислорода и коррозия прекращается. При W<50...60% коррозия арматуры также почти не развивается.
Если вся толщина защитного слоя бетона подверглась карбонизации, то в дальнейшем стоит начать мероприятия, обеспечивающие целость арматуры при дальнейшей эксплуатации. При разработке этих мероприятий стоит учитывать степень коррозийного поражения арматуры конструкций.
3. Коррозия бетона вследствие образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ.
Кроме вышеописанных коррозионных разрушений бетона при наличии микроорганизмов возможно протекание биокоррозии. Грибки, бактерии и некоторые водоросли могут проникать в поры бетонного камня и там развиваться. В порах откладываются продукты их метаболизма и постепенно разрушают структуру бетонного камня.
При коррозии бетона обычно одновременно протекает несколько видов разрушений.