14.5. Корозія бетону. Методи захисту бетону від корозії

Корозія бетону - це руйнування бетону під дією зовнішнього середовища. Найбільш корозійно нестійким є цементний камінь, а серед складових цементного каменю - гідроксид кальцію Са(ОН)₂.

У залежності від механізму процесів, що відбуваються, корозію бетону можна поділити на три види. Розглянемо їх детально.

1. Розкладання речовин цементного каменю водою з, наступним розчиненням та вимиванням гідроксиду кальцію, що утворився при цьому, або був наявним у бетоні раніше внаслідок гідролізу трикальцієвого силікату.

2. Утворення добре розчинних речовин внаслідок взаємодії складових цементного каменю з речовинами навколишнього середовища та вимивання цих речовин водою. Прикладами корозії другого виду можуть бути:

а) магнезіальна корозія, яка відбувається внаслідок взаємодії гідроксиду кальцію з солями магнію

Ca(OН)₂ + MgCl₂ → CaCl₂ + Mg(OH)₂↓

Гідроксид магнію має дуже малу розчинність у воді і випадає в осад у вигляді пухкої водопроникної маси, яка легко вимивається водою;

б) вуглекислотна корозія, яка відбувається внаслідок взаємодії нерозчинного карбонату кальцію з агресивним діоксидом вуглецю, що міститься у воді, з утворенням добре розчинного гідрокарбонату кальцію

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О <=> Ca(HCO₃)₂

Карбонат кальцію утворюється в бетоні при взаємодії гідроксиду кальцію з діоксидом вуглецю повітря (процес карбонізації)

Са(ОН)₂ + СО₂ + Н₂О → СаСО₃↓ + 2Н₂О;

в) кислотна корозія, наприклад, взаємодія гідроксиду кальцію з соляною кислотою, внаслідок чого, утворюється добре розчинний хлорид кальцію

Са(ОН)₂ + 2НС1 → СаС1₂ + 2Н₂О.

3. Утворення в цементному камені сполук, що мають більший об'єм, ніж вихідні речовини. Прикладом може бути сульфатна корозія. Сульфати зустрічаються в більшості природних вод, а також у стічних водах. При взаємодії сульфатів з гідроксидом кальцію цементного каменю утворюється сульфат кальцію

Ca(OH)₂ + SO^2- ₄ + 2H₂O → CaSO₄∙2H₂O + 2OH^-.

Сульфат кальцію може далі взаємодіяти з шестиводним трикальцієвим алюмінатом з утворенням гідросульфоалюмінату кальцію

3СаО∙А1₂О₃∙6Н₂О + 3CaSO₄ + 25(26)Н₂О → 3CaO∙Al₂O₃∙3CaSO₄∙31(32)Н₂О.

Об'єм утвореного продукту приблизно в 3 рази перевищує об'єм вихідної речовини, що викликає появу тріщин та руйнування бетону.

Методи захисту бетону від корозії. Для захисту бетону від корозії необхідно, по-перше, правильно вибрати вид цементу в залежності від умов експлуатації бетонної споруди. Наприклад, щоб запобігти сульфатній корозії треба використовувати сульфатостійкий цемент, який відрізняється від портландцементу зниженим вмістом трикальцієвого алюмінату. При можливій дії на бетонну споруду ґрунтових вод з підвищеним вмістом діоксиду вуглецю використовують пуцолановий цемент, що містить до 30% аморфного кремнезему SiO₂ (трепел, інфузорна земля). Аморфний кремнезем уже за звичайних умов взаємодіє з Са(ОН)₂ з утворенням нерозчинного силікату кальцію

Са(ОН)₂ + SiO₂ → CaSiO₃ + Н₂О.

По-друге, треба виготовляти особливо щільний бетон, внаслідок чого зменшується дифузія агресивних речовин в його товщу. Для цього за допомогою пластифікуючих домішок зменшують кількість води при замішуванні цементу. По-третє, використовують покриття, серед яких широко застосовуються облицювальна плитка, бітуми, кремнійорганічні та інші полімери, рідке скло (Na₂SiО₃), яке при висиханні утворює на поверхні полімерну плівку.