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.

4. Методы предотвращения

и снижения степени коррозии бетона

Предотвращение коррозии цементного камня обеспечивается различными способами: изменением минералогического состава клинкера, фторированием поверхности бетона, регулированием тонкости помола цемента, введением в его состав гидравлически активных материалов, автоклавной обработкой изделий из бетона и гидроизоляцией бетонных сооружений.

4.1. Влияние минералогического состава клинкера

Стойкость портландцемента в пресных водах можно повысить, уменьшив в нем содержание трехкальциевого силиката – минерала, твердеющего с выделением большого количества свободной извести. Обычно стандарт на сульфатостойкий цемент предусматривает следующие требования: 3СаО · Al₂O₃ не более 5%(мас.), сумма 3СаО · Al₂O₃ + 4СаОAl₂O₃ ·Fe₂O₃ – не более 22%, 3СаО · SiO₂ – не более 50%.

4.2 Фторирование поверхности бетона

Другой мерой защиты бетона от коррозии является обработка поверхности бетона растворами фторосиликатов магния или натрия с целью придания ей водонепроницаемости. Фторосиликаты реагируют с карбонатом и гидроксидом кальция поверхностного бетонного слоя:

2CaСO₃ + MgSiF₆ + nH₂O = 2CaF₂↓ + MgF₂ + SiO₂ · nH₂O↓ + 2CO₂↑; (13)

2Ca(OH)₂ + MgSiF₆ + (n-2)H₂O = 2CaF₂↓ + MgF₂↓ + SiO₂ · nH₂O. (14)

Образуются труднорастворимые в воде вещества CaF₂, MgF₂, SiO₂ · nH₂O.

4.3. Влияние тонкости помола на стойкость против коррозии

Согласно В.С.Горшкову, увеличение тонкости помола способствует повышению сульфатостойкости цементного камня, этот факт объясняется тем, что увеличение тонкости помола сопровождается формированием плотного цементного камня с высокой водонепроницаемостью, исключающей возможность миграции агрессивной среды, что и обусловливает высокую коррозийную стойкость бетона.

4.4. Влияние тепловлажностной обработки цементного камня

на его коррозийную стойкость

Обработка цементного камня паром при температуре выше 100°С обеспечивает хорошую коррозийностойкость бетона. При автоклавной обработке под высоким давлением Са(ОН)₂ реагирует с SiO₂ с образованием низкоосновных гидросиликатов, что повышает сульфатостойкость цемента, поскольку реакция

Са(ОН)₂ + Na₂SO₄ = CaSO₄ · 2H₂O + 2NaOH (15)

прекращается. Гидросиликаты кальция, образующиеся при автоклавной обработке, устойчивы к воздействию агрессивных сред. В процессе обработки образуются 3СаО · Al₂O₃ · 6H₂O и гидрогранаты кальция

3СаО · (Al,Fe)₂O₃ · 6H₂O, SiO₂, обладающие высокой устойчивостью к действию сульфатов натрия.