Коррозия бетона

Коррозией называют процесс медленного разрушения бетона и железобетона под воздействием различных агрессивных сред, следствием которого является постепенное снижение несущей способности конструкций и ухудшение эксплуатационных качеств сооружений в целом.

Причины разрушения бетона зависят от условий службы конструкций (на воздухе, под водой, в земле и т.д.) и вида агрессивной среды.

Коррозионные процессы в цементном бетоне можно разделить на три группы.

Коррозия I вида (коррозия выщелачивания)

Растворимость продуктов гидратации цемента в воде обусловливает возможность коррозии цементного камня в бетонах за счёт растворения и вымывания соединений, определяющих прочность кристаллизационных контактов в цементном камне. Так как наиболее растворимым компонентом цемента является гидроксид кальция Ca(OH)₂, то коррозионный процесс определяется как «выщелачивание» извести. Существует прямая зависимость интенсивности процесса выщелачивания от проницаемости (плотности) бетона и от минералогического состава цементного камня (количества свободного Ca(OH)₂) в нём.

Следует отметить, что процессы разложения составляющих цементного камня в толще бетона и вымывания гидроксида кальция несколько затормаживаются, когда на поверхности бетона под действием углекислого газа, содержащегося в воздухе, образуется карбонат кальция:

Ca(OH)₂ + CO₂ = СаСОз + H₂O.

Поэтому, например, бетонные блоки, предназначенные для подводных работ гидротехнических сооружений, до опускания в воду выдерживаются несколько месяцев на воздухе для карбонизации извести в поверхностном слое.

Коррозия II вида (коррозия кислотная и магнезиальная)

Коррозия II вида связана с развитием обменных реакций между кислотами или солями окружающей среды и составляющими цементного камня. Чем энергичнее протекает реакция взаимодействия, и чем более растворимы новообразования, тем скорее и полнее разрушается бетон.

Так как кислоты взаимодействуют прежде всего с Ca(OH)₂, а затем с гидросиликатами и гидроалюминатами кальция с образованием солей, то скорость разрушения зависит от их растворимости и структуры слоя продуктов коррозии.

Наиболее часто встречающаяся в природных условиях коррозия II вида – это коррозия при действии вод, содержащих CO₂. При действии углекислого газа на цементный камень бетона, ещё не имеющего карбонизированного поверхностного слоя, идут два процесса. Вначале, при избытке в поверхностном слое ионов OH^- образуется карбонат кальция:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O.

После того, как ионы OH^- в поверхностном слое бетона будут израсходованы, начнётся образование Ca(HCO₃)₂, растворяющегося в воде и уносимого ею:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂.

При наличии в бетоне карбонатного слоя будет идти лишь образование гидрокарбоната.

Соли магния, которые встречаются в грунтовых водах в растворённом виде и всегда содержатся в большом количестве в морской воде, также могут разрушение цементного камня в бетоне в результате обменных реакций с кристаллами Ca(OH)₂:

MgSO₄ + Ca(OH)₂ = CaSO₄ + Mg(OH)₂

MgCl₂ + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + Mg(OH)₂

Образующийся гидроксид магния выпадает в осадок в виде рыхлой, проницаемой для воды плёнки.