4. Коррозия цементного камня и способы защиты от нее

Виды коррозии

ПЦ является высокопрочным и долговечным вяжущим, но при воздействии некоторых средств он начинает разрешаться и возникает явление, называемое коррозией.

Коррозия подразделяется на 2 основных вида:

1. Физическая

2. Химическая

Физическая коррозия

• Попеременное увлажнение – высушивание. От такого воздействия появляется усадка и набухание и накапливаются остаточные деформации.

• Замораживание – оттаивание. Особенно негативно это воздействие когда цементные композиции находятся в водонасыщенном состоянии. Это разрушение зависит от структуры пор и прочности межпоровых перегородок. При замораживании происходит увеличение объема воды на 10% и возникает внутреннее давление до 40 МПа.

• Воздействие высоких температур. Цементный камень – это несгораемый компонент. При температуре около 200ºС – он несколько теряет прочность, при 500-700ºС – резкая потеря прочности. Объясняется это разложением гидратных соединений, и в первую очередь, гидросульфоаллюминатов Са, а затем гидросиликатов и Са (ОН)₂, что сопровождается усадочными деформациями и трещинообразованием. При температуре выше 1100ºС портландцемент начинает плавиться.

• Солевая физическая коррозия. После подсоса солевых растворов и их испарения соли осаждаются на стенках пор, постепенно заполняя их и кристаллизуясь. После заполнения пор внутри возникает сильное давление кристаллов на стенках. Особенно опасны соли сульфатов. Эта коррозия чаще возникает при переменных уровнях воды.

Химическая коррозия.

Обычно ее сводят к трем видам:

• Коррозия 1-го вида.

Выщелачивание происходит в мягких пресных водах. В цементном камне наиболее растворимым компонентом является Са (ОН)₂ (растворимость 2 г/л). Этот компонент вымывается, образуя сетчатую структура цементного камня.

• Коррозия 2-го вида.

Углекислая коррозия: СаСО₃ + (СО₂)_своб + Н₂О = Са(НСО₃)₂ образуется хорошо растворимый бикарбонат кальция.

Общекислотная коррозия Са(ОН)₂ + 2НС1 = СаС1₂ + 2Н₂О

растворимая соль

Са(ОН)₂ + Н₂SО₄ = СаSО₄·2Н₂О

соль увеличивающаяся в объеме

Магезиальная коррозия MgCl₂ + Ca(OH)₂ = CaС1₂ + Mg(OH)₂

MgSО₄ + Ca(OH)₂ + 2Н₂О = CaSО₄·2Н₂О + Mg(OH)₂

Образуются соли, которые вымываются водой.

• Коррозия 3-го вида

Наиболее опасный вид коррозии – коррозия в сульфатных водах. Выражается взаимодействием Ca (OH)₂ с различными сульфатами (Mg, Na... ).

3СаО Аl₂О₃ 6Н₂О + 3СаSO₄ + 25Н₂О = 3СаО Аl₂О₃ 3СаSO₄ 31Н₂О (эттрингит)

Он мало растворимый, но достаточно рыхлый. Кристаллизуется в виде длинных тонких игл. Объем его в 3-4 раза превосходит исходные фазы. Развивающееся в порах кристаллизационное давление приводит к растрескиванию бетона. Обычно такую коррозию называют цементной бациллой, или белой смертью бетона.

Способы защиты портландцемента.

При физическом виде коррозии основной способ защиты заключается в повышении плотности цементного камня, оптимизации поровой структуры (увеличение пор геля, уменьшение капиллярной и воздушной пористости). Эффективной защитой является регулирование минералогического состава портландцемента (снижение С₃А, т.к. гидроалюминат образует нестойкие рыхлые структуры).

При химическом виде коррозии основной способ защиты состоит в связывании Са (OH)₂, с образованием более стабильных и прочных соединений C-S-H, или СаСО₃, например, введением в цемент активных минеральных добавок содержащих аморфный кремнезем SiO₂. Снижение в составе цементов аллюминатов и правильное дозирование добавок гипса также повышает химическую стойкость цементного камня.