16. Коррозия бетона III вида

Основным признаком этого вида коррозии является накопление в порах и капиллярах солей с последующей их кристаллизацией с увеличением объема твердой фазы. Соли образуются либо в результате реакции агрессивной среды с компонентами цементного камня, либо привносятся из вне и выделяются из раствора в результате испарения воды. Рост кристаллов в порах и капиллярах в некоторый момент вызывает значительные растягивающие усилия и разрушение структуры.

Коррозия III вида может наблюдаться и при проникании в бетон некоторых мономеров и их последующей полимеризации с увеличением объема (пример: мономер хлорпренового каучука – хлорбутена).

Основной разновидностью III вида коррозии является - сульфатная коррозия бетона. Сульфаты встречаются в пресных реках и озерах (содержание SОдо 100 мг/л), морской воде (до 2700 мг/л), минерализованных грунтовых водах (десятки тысяч мг/л). Это обусловлено наличием растворенных СаSО₄, Nа₂(К₂)SО₄. Также сульфаты присутствуют в коксохимическом производстве, переработке калийных руд (Nа₂SО₄, MgSО₄), в химической (N₂SО₄), целлюлозной, металлургической промышленности.

Наибольшее влияние на стойкость цементного камня при воздействии сульфатов оказывает гидросульфоалюминат кальция. В зависимости от условий может образовываться две формы гидросульфоалюмината:

- трехсульфатный – 3СаО·Аl₂О₃·3СаSО₄·30Н₂О (а)

- моносульфатный – 3СаО·Аl₂О₃·СаSО₄·12Н₂О (б)

Наиболее опасна трехсульфатная форма гидросульфоалюмината или «этрингит», «цементная бацилла». Рост его кристаллов вызывает коррозию.

В жидкой фазе, заполняющей поры цементного камня, этрингит кристаллизуется из раствора. Соль малорастворима, особенно в растворах сульфатов и гидроксида кальция.

Признаки коррозии III вида

Внешние признаки:

– для плотных бетонов это поверхностное шелушение, отслоения, выкрашивание заполнителя и т.д.;

– для неплотных бетонов это растрескивание по всему объему, видимая деформация образца

17. Сульфатостойкость бетона.

Существует прямая связь между сульфатостойкостью, количеством гипса и тонкостью помола цемента: чем тоньше помол, тем больше гипса может быть введено и химически связано в начальный период гидратации, тем выше сульфатостойкость бетона.

Существенное влияние на сульфатостойкость оказывает содержание C₃А в цементе. С увеличением С₃А стойкость цементного камня снижается. Наблюдение за морскими сооружениями показывают, что бетоны на высокоалюминатном цементе (14-16% С₃А) менее стойки, чем на низкоалюминатном (6% C₃А).

Для обеспечения требуемой сульфатостойкости цементного камня и бетона предпочтение отдают глиноземистому и сульфатостойкому цементу. Существуют следующие разновидности сульфатостойких цементов:

– сульфатостойкий цемент ( С₃А до 5%, С₃А+С₄АF до 22%, С₃S до 50%);

– сульфатостойкий цемент с минеральной добавкой (С₃А до 5% и до 10% активных минеральных добавок);

– сульфатостойкий шлакопортландцемент (ШПЦ) (С₃А до 8%, шлака с А₂О₃ не > 8%).

Также для обеспечения требуемой сульфатостойкости предпочтение следует отдавать так называемым баритовым цементам (часть СаО заменена на ВаО).

Вопрос о стойкости пуццолановых и шлакопортландцементов зависит от концентрации раствора, вида иона ( Nа₂SО₄, MgSО₄ и др.) Пуццолановый и шлакопортландцемент в общем предпочтительнее применять, чем обычный портландцемент.

Повышения стойкости бетона в сульфатной среде можно достичь и при использовании обычных цементов: путем введения в состав цемента активной минеральной добавки (трепела) – до 10% от массы клинкера; обеспечение быстрого охлаждения клинкера (кристаллический С₃А переходит в стекловидное состояние); тепловой обработкой бетона. Пропаривание способствует некоторому повышению сульфатостойкости, но в большей степени - автоклавная обработка, в процессе которой гидрат окиси кальция взаимодействует с кремнеземом заполнителей и в результате гидратации образуется клинкерное стекло гидрогранатов, отличающееся высокой сульфатостойкостью. Однако, снижается морозостойкость.

18	Органогенная коррозия

При технологической переработке растительных и животных организмов и в результате их жизнедеятельности образуется органическая агрессивная среда, в которой происходит разрушение материалов. Такие разрушения принято называть органогенной коррозией.

Органогенная коррозия наблюдается: в гражданских – банно – прачечных предприятиях, санузлах и др., в сельскохоз. – животноводческих и птицеводческих помещениях, теплицах; на предприятиях легкой и пищевой промышленности и т.д.

Органогенные агрессивные среды и живые организмы в твердых, жидких и газообразных структурных составляющих бетона вызывают различные одновременно действующие разрушительные процессы:

1) химические (растворение цементного камня и продуктов его взаимодействия с органогенными средами);

2) физико-химические (процессы, происходящие в основном на поверхности контакта цементного камня с заполнителем);

3) физические (вследствие выделения тепловой энергии в процессе химического взаимодействия структурных составляющих бетона с органогенными средами).

19	Коррозия железобетона при воздействии блуждающих токов

Блуждающие токи - это токи утечки в электрическом оборудовании, потребляющем постоянный ток. Они возникают у электрифицированных железных дорог, в зоне работы трамваев, метрополитенов, у линий электропередач, на предприятиях, где есть указанное оборудование.

Возникновение блуждающих токов в зоне работы рельсового транспорта обусловлено тем, что электроэнергия подается от тяговых подстанций к двигателям транспортных средств по двухпроводной линии электропередач, состоящей из прямого провода (контактной сети) и обратного (рельсовых путей). Поскольку питание транспортных средств осуществляется от мощных источников тока высокого напряжения, при отсутствии изоляции рельсового пути создаются условия для стекания электрического тока с рельсов в землю, в результате чего возникают блуждающие токи.

Наиболее часто коррозионному разрушению на железнодорожных и городских рельсовых путях подвергаются шпалы, опоры контактной сети электропитания, конструкции мостов и туннелей. В метрополитенах наблюдается разрушение шпал, блоков обделки станций и тюбингов перегонных тоннелей.

Коррозия железобетона при воздействии блуждающих токов возможна в электролизных цехах предприятий цветной металлургии и химической промышленности: в железобетонных конструкциях шинных каналов, трубопроводах для транспортирования электролитов, железобетонных колоннах, балках и плитах перекрытий, на которых расположены электролизные ванны. Блуждающие токи могут воздействовать также на фундаменты различных сооружений, трубопроводы, резервуары и т.п.

В результате воздействия блуждающих токов на жбк в последних могут происходить следующие изменения:

Снижение сцепления между бетоном и арматурой;

Деструкция бетона в результате осмотического перемещения некоторых продуктов гидратации портландцемента;

Коррозия и полное разрушение арматуры вследствие различия электрических потенциалов на отдельных участках стержней.

20	Стеклопластиковая арматура

Для изготовления стеклопластиковой арматуры используется стекловолокно диаметром 9…11 мкм, имеющее предел прочности при растяжении 2000…2500 МПа. Возможность надежной совместной работы стеклопластиковой арматуры с бетоном обусловливается тем, что коэффициенты температурных деформаций стекла и бетона отлич. незначительно.

Процесс изготовления: расплавленная стеклянная масса определенного состава вытягивается из печей через фильеры и, застывая при охлаждении, превращается в тонкое волокно, которое покрывают замасливателем (парафиновой эмульсией) для предупреждения склеивания отдельных волокон, и сматывается на бобины (из одной печи получают около 200 волокон). Полученная первичная нить нескольких десятков бобин собирается в жгут и сматывается в катушку. Чем больше сложений в жгуте, тем меньше его прочность.

Наиболее химически стойким и прочным является волокно из алюмоборосиликатного стекла.

Для склеивания волокон в единый арматурный стержень применяются композиции эпоксидных смол с растворителями, содержащими большое кол.-во летучих веществ. Испарение летучих веществ обусловливает снижение стойкости арматуры в агрессивных средах, поэтому жгут до укладки в конструкцию подсушивают при 60…80˚C.

21	Защита железобетонных конструкций от коррозии

1. Электрохимическая защита

а) Протекторная защита

протектор выполняется из сплава (металла) весьма электроотрица-тельного. В цепи появляется ток, анод растворяется, а на катоде происходит восстановление.

б) Катодная защита

Происходит поляризация металлической конструкции.

Наиболее действенный метод. Анод из нерастворимого металла. Катод защищаемая конструкция.

в) Анодная защита конструкции

2. Ингибиторы коррозии

Ингибиторы коррозионного вещества, при ведении которых в коррозионную среду уменьшается опасность коррозии металла, находящегося в контакте с этой средой.

Обычно используются в замкнутых системах.

По механизму действия:

– анодные (пассиваторы) – вызывают торможение анодного процесса. Наиболее распространенные – хроматы и нитриты. К анодным относятся и «кроющие» – образуют на поверхности металла труднорастворимые осадки: NаОН, Nа₂СО₃, фосфаты.

– катодные – влияют на скорость катодного процесса. Это могут быть вещества (сульфит натрия, гидрацин), активно связывающие О₂ и уменьшающие его количество; или вещества, уменьшающие S катода за счет образования пленок труднорастворимых соединений (Са(НСО₃)₂ или ZnSО₄)

– смешанного действия – сразу на две реакции (полифосфаты и силикаты).

3. Неметаллические защитные покрытия.

Механизм действия – в отделении поверхности металла от коррозионной среды. (Но если есть металлический наполнитель – Zn, АI –, то и протекторное действие.

а) Органические покрытия

– Лакокрасочные покрытия – наиболее распространена экономическая защита. Толщина не менее 120–150мкм. Должно быть сплошным;

– полимерные покрытия (δ1,5 мкм);

– покрытия из натурального и искусственного каучука (гумирование).

б) Тонкослойные покрытия. Получаются химическим или электрохимическим путем и представляет собой образовавшийся на поверхности металла тонкие пленки химических соединений:

– фосфатов, хроматов, окислов.

– фосфатные покрытия – пленки δ= 1-20 мкм

– хроматные – окислая пленка δ до 1 мкм

– оксидные покрытия образовали слой окислов на поверхности металлов химическим и электрохимическим способом.

в) Покрытия силикатными материалами

– керамические футеровки (плитки, кирпичи);

– эмали (стеклообразующие материалы, получаемые сплавлением песка, мела и др с бурой, содой и др)

– цементные покрытия – раствор, бетон.

г) Металлические покрытия

– анодные (покрытие более электроотрицательное, чем металл) – Zn, AI, кадмиевые. Механическая и электрохимическая защита.

– катодные (покрытия более электроположительное, чем основание) Например: медное, никелевое, хромовое.