2.2 Коррозия бетона и методы борьбы с ней

Уже во второй половине 18-ого века было замечено, что бетон, изготовленный на основе портландцемента, в некоторых водах постепенно разрушался, т.е. корродировал. Это наносило большой ущерб экономике, т.к. требовался постоянный ремонт повреждений и реконструкция зданий. В связи с этим пришлось принять ряд мер для повышения долговечности бетона. Так, в 1868 г. Одесский порт уже возводился на смеси портландцемента с гидравлической добавкой. Это существенно повысило долговечность сооружения.

В дальнейшем работы по изучению коррозии цементов и методов борьбы с ней получили широкое развитие. Были разработаны эффективные мероприятия по борьбе с различными видами коррозии.

Коррозия бетона начинается с цементного камня (затвердевшего цемента). Это объясняется его меньшей стойкостью в сравнении с каменными заполнителями, которые так же являются компонентами бетона.

Цементный камень состоит из соединений, образовавшихся в процессе его твердения. Так же в нем содержатся гидратированные зерна цемента. Гидратация наиболее крупных частиц, развивающаяся от поверхности вглубь этих частиц, происходит медленно. Даже через несколько десятилетий она может не закончится.

В цементном камне имеются открытые и закрытые поры, капиллярные ходы. Они заполнены воздухом или водой. В затвердевшем портландцементе всегда содержится определенное количество свободной извести.

2.2.1 Виды коррозии бетона

Выделяют три основных вида коррозии бетона:

1. Характеризуется растворением составных частей цементного камня (в первую очередь гидроксида кальция) в воде. В данном случае происходит растворение и вымывание (выщелачивание) образующегося при этом или уже ранее имевшегося Са(ОН)₂.

2. Взаимодействие составляющих цементного камня с веществами, находящимися в окружающей агрессивной среде. В результате образуются либо легкорастворимые продукты, уносимые движущимся раствором, либо аморфные продукты, не обладающие вяжущими свойствами.

3. Продукты химических реакций агрессивного раствора и цементного камня накапливаются в порах, каналах и трещинах бетона. Там они кристаллизуются, занимают больший объем, тем самым разрушая элементы затвердевшего цемента.

Следует отметить, что эти три вида коррозии чаще всего протекают одновременно. Но все же рассмотрим их в отдельности.

2.2.1.1 Коррозионные процессы первого вида

Эти процессы могут протекать с различной скоростью. Многое зависит от толщины сооружений. Чем тоньше конструкция из бетона, тем быстрее идут процессы разрушения.

Если вода начинает фильтроваться через бетон, то разложение гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, имеющихся в цементном камне, ускоряется. При этом значительное количество Са(ОН)₂ выносится с водой из бетона. Он становится высокопористым и теряет прочность.

Все вещества, которые повышают растворимость Са(ОН)₂ в воде, ускоряют коррозию цементного камня. Это, главным образом, соединения, способные взаимодействовать с ионами кальция Са²⁺ и гидроксид-ионами ОН^-. Вещества, уменьшающие растворимость Са(ОН)₂, способствуют значительному подавлению коррозионных процессов. Это вещества, образующие в растворе ионы Са²⁺ и ОН^-.

Процессы разложения составляющих цементного камня и вымывание Са(ОН)₂ несколько задерживаются, когда на поверхности бетона образуется карбонат кальция. Его образование происходит под действием углекислого газа воздуха из гидроксида кальция. Поэтому целесообразно бетонные блоки, предназначенные для подводных гидротехнических сооружений, до опускания в воду выдержать на открытом воздухе.