Защита бетона. Как защитить бетон от коррозии

Коррозийным разъеданием подвергаются многие строительные материалы, в том числе и бетон. Она представляет собой разрушение металлов под воздействием физико-химических или химических факторов окружающей среды. Чтобы предотвратить разрушение в сооружениях из бетона и железобетона существуют различные методы защиты. Это могут быть покрытия поверхности с помощью специального стойкого материала или разнообразными лаками, пропитками.

Определение коррозии

Коррозия представляет собой разъедание строительных материалов под влиянием физических, химических и биологических факторов при контакте с окружающей средой. Бетон имеет в своем составе наименее прочный компонент – это цементный камень. Именно с этой части материала начинается коррозийный процесс. Разрушение случается в результате воздействия различных видов вод, а именно:

• сточных;
• вод в траншеях или трубах;
• морских;
• речных;
• грунтовых.

Наиболее опасны для бетонов грунтовые воды вблизи промышленных предприятий из-за наличия в них химических выбросов. Также при воздействии с бетоном и железобетоном наносят им весомый вред сточные воды. Коррозия бетона воздействует на гидротехнические сооружения, загрязняет воздух, однако, такая концентрация газа в окружающей среде не вредит здоровью человека, но способствует разрушению бетонных конструкций.

Разрушения строительных материалов разнообразны и могут находиться разрушающие микроорганизмы как в прямом контакте, так и внутри структур. Ускоряется разъедание в бетоне при повышенной влажности окружающей среды.

Виды и описание

Существуют разновидности бетонной коррозии:

• Радиационная, которая зависит от дозы ионизирующего облучения и количества цементного камня. Вследствие чего искажается кристаллическая решетка минералов, расширяется заполнитель, который приводит к микротрещинам, макротрещинам в материале, а в дальнейшем к полному разрушению.
• Химическая, происходящая вследствие атмосферных осадков и под воздействием углекислого газа, входящий в состав воздуха. Таким образом, в строительстве бывает газовая коррозия, которая особенно актуальна при большом количестве влаги.
• Биологическая. Разъедания, связанные с биологической коррозией, появляются в результате воздействия химических веществ, получившиеся при эксплуатации бетонных конструкций.
• Физико-химическая коррозия появляется в результате замерзания воды. В жидком состоянии вода попадает в поры материала, а в результате минусовых температур она замерзает. Образовавшийся лед расширяется и распирает постройки, в итоге образуются трещины.

Химические разъедания

Образуются под взаимодействием бетонного камня с веществами окружающей среды. Процессы химической коррозии относятся к трем категориям:

• В результате кристаллизации материалов происходит растрескивание. Трещины являются последствием расширения объема материала из-за низких температур.
• Выщелачивание мягкими водами с последующим образованием белого налета.
• Цементная бацилла, которая является последствием влаги, разрушает бетонные конструкции. На них образуются трещины и растрескивания.

Физико-химическая

Схема процесса коррозии.

В этом случае цементный камень расходится в воде. В результате чего гидроксид кальция вымывается или растворяется. Растворение железобетона из-за воздействия воды случается с различной быстротой. Так, например, плотные массивные конструкции подвластны коррозии лишь по истечении многих десятилетий. В сооружениях с тонкими оболочками, вымывание кальция случается уже через 2-3 года. В момент прохождения вод через бетон, процесс разложения ускоряется во много раз, и уменьшаются прочностные характеристики материала.

Биологические разрушения

Коррозия с образованием больших объемов биологических соединений в камне, является итогом влияния проникающих в бетон различных веществ. Это способствует появлению внутреннего напряжения и трещин в бетонной конструкции. Биологическая коррозия определяется наличием на цементном камне бактерий, мхов, грибков или лишайников.

Биологические разрушения развиваются из-за прямого контакта микроорганизмов с материалом. А также биоорганизмы, которые могут нанести вред материалу, находясь на расстоянии. Развиваются биологические коррозии в условиях техногенной среды с большим содержанием влаги в атмосфере.

Радиационная

Коррозия бетона бывает радиационной, которая возникает в результате радиационного излучения. Она способствует удалению из бетонной конструкции кристаллизованной жидкости и тем самым приводит к нарушению прочности структуры. Продолжительное воздействие радиационного облучения приводит к жидкому состоянию кристаллических веществ. Появляется напряжение в бетонном растворе, и возникают трещины.

Факторы влияния

Коррозия бетона возникает под воздействием следующих обстоятельств, от которых зависит скорость разрушения зданий и сооружений:

• умение поверхности бетонного раствора противодействовать веществам;
• пористость материала;
• вещества, находящиеся в атмосферных осадках;
• капиллярность.

Главная составляющая бетона – это его пористость, которая определяет количество пор и наличие плотности в структуре материала. От пористости бетона зависит возможность влагопоглощения конструкции при таянии снежных масс или других атмосферных осадков . Материал со значительным количеством пор подвластен большей возможности разрушения в результате физико-химической коррозии. Поэтому защита бетона от коррозии должна начинаться на начальном этапе постройки зданий и сооружений, ведь все виды коррозии бетона приводят к разрушению построек.

Антикоррозийная защита

Виды коррозийных разрушений бетона различны и многообразны. Многих строителей интересует вопрос защиты бетонных конструкций от влияния негативных внешних факторов окружающей среды.

Зачастую подвергаются разрушению верхние слои бетона, тогда защита заключается в применении бетона с небольшим количеством капилляров в его структуре. Используя препарат от возникновения трещин еще на начальном этапе строительства, это поможет уберечь сооружения от выщелачивания и вымывания.

Защита от разрушений в виде ржавчины разделяется:

• способы, изменяющие состав бетона, при этом, делая его более прочным и устойчивым к негативным воздействиям окружающей среды;
• мероприятия, связанные с покрытием поверхности материала гидравлическими препаратами;
• комбинированные мероприятия, которые включают в себя покрытие бетона антикоррозийным препаратом с дальнейшим его проникновением вглубь материала.

Применение в состав бетона белитового цемента позволит снизить количество выделяемого гидроксида кальция, что способствует испарению жидкости. Такой компонент позволит уплотнить материал и тем самым прекратит проникновение жидкости через бетонный раствор.

Еще один вид разрушения бетонного сооружения от ржавчины — сульфатная коррозия бетона. Она появляется в результате взаимосвязи сульфатов с камнем в цементе раствора. Разрушение наблюдается в виде искривлений конструкции и распирания конструктивных элементов.

Металлические части конструкции покрывают специальными защитными материалами.

Коррозию бетона, возникшую из-за воздействия вод, предотвращают разными путями. Используют разнообразные добавки, препараты на начальном этапе приготовления бетонного раствора: водоотводы или гидроизоляцию.

Защита бетона от разъеданий подразделяется на: первичную и вторичную. Также подвластны воздействию разъедания ржавчиной сооружения из железобетона. Для их спасения применяют ингибиторы металлической коррозии в момент приготовления бетонного раствора. Таким образом, на составляющих из железобетона образуется пленка, которая останавливает контакт металла с бетоном.

Защита бетонных, а также каменных конструкций от коррозии заключается, с одной стороны, в снижении агрессивности среды, а с другой - в повышении стойкости конструкции, в устройстве защитных покрытий или в совместном применении этих мер. Защита железобетонных конструкций строится, кроме того, на подавлении коррозионных токов, возникающих в арматуре, или на дренаже блуждающих токов. Классификация методов защиты дана в табл. 9.1.

Снижение агрессивности среды. Агрессивное действие среды может быть уменьшено путем понижения уровня грунтовых вод или отвода их от сооружений.

Осушение производится посредством дренажа. Нередко в сооружениях приходится дополнительно устраивать дренаж для защиты их от воздействия агрессивных грунтовых вод и для осушения подвальных помещений. Дренаж может быть проложен за пределами сооружения или под его полом.

Снижение агрессивного действия грунтовых вод, загрязненных кислыми промышленными стоками или агрессивной С02 (составной частью нестойкой угольной кислоты), достигается прокладкой на их пути траншей, заполненных известняковым камнем. Агрессивное действие парогазовой среды внутри сооружений может быть уменьшено усиленной вентиляцией.

Повышение коррозионной стойкости поверхностного слоя конструкций. Оно достигается обработкой их поверхности торкретированием, гидрофобизацией, силикатизацией, флюатиро- ванием, карбонизацией.

Торкретирование состоит в нанесении защитного цементного слоя или активированного цемента на очищенную бетонную поверхность под давлением сжатого воздуха 5-6 ати. Смесь цемента и песка (в среднем 1:3) подготавливается заранее в растворомешалке или вручную. Активированный торкрет представляет собой смесь вибромолотах цемента и песка, песка и поверхностно-активных добавок. Сухая смесь по шлангу подается к соплу, где смачивается водой, а затем наносится на защищаемую поверхность.

Торкретирование производится обычно в два слоя. Для первого слоя (10-20 мм) рекомендуется портландцемент марки не ниже 300 и песок не крупнее 5 мм. Для второго слоя (10- 15 мм), наносимого через 24 ч, применяется более стойкий пуц- цолановый портландцемент марки 500 и песок не крупнее 2- 2,5 мм. В верхний слой торкрета для придания ему большей стойкости в агрессивной среде и гидрофобных свойств вводится раствор битума марки 3 или 4 в бензине второго сорта. На 1 кг цемента добавляется 300 г битумного раствора, приготавливаемого в пропеллерной мешалке путем растворения кускового битума в бензине.

Для ускорения схватывания и повышения антикоррозионных свойств защитного слоя в него вводится жидкое стекло. Правда, при этом он становится менее эластичным и более хрупким.

Создание непроницаемого слоя на поверхности прочных каменных материалов достигается полировкой, способствующей заполнению пор и пустот частицами камня, и последующим нанесением разогретых парафина, воска, олифы.

Гидрофобизация (придание способности не смачиваться водой) поверхностей кирпичных, бетонных и других конструкций имеет целью защиту их от атмосферных осадков в условиях повышенной влажности. Для гидрофобизации строительных конструкций используются следующие кремнийорганические полимерные материалы:

водная эмульсия ГКЖ-94, представляющая собой 50 %-ный раствор кремнийорганической жидкости ГКЖ-94, содержащей в качестве эмульгатора желатину;
раствор ГКЖ-94 в уайт-спирите или керосине; водный раствор ГКЖ-94, являющийся смесью кремнийорга- нических соединений.

Кремнийорганические материалы поступают готовыми к употреблению в виде жидкости ГКЖ-94 (100 %), водной эмульсии ГКЖ-94 (50 %) и водного раствора ГКЖ-Ю (20- 25%). Гидрофобный материал требуемой концентрации необходимо приготовить из исходной водной эмульсии на рабочем месте.

Для гидрофобизации конструкций указанные материалы наносят кистью или пульверизатором на сухую, предварительно очищенную поверхность из расчета на 1 м2 поверхности 250- 300 г 20 %-ной эмульсии, нанесенной в один слой.

Силикатизация поверхностного слоя состоит в нанесении на конструкцию (главным образом из естественных каменных материалов) жидкого стекла, а после его высыхания - раствора хлористого кальция; при этом происходит реакция Na2OSi02 + СаС12 = CaOSi02 + 2NaCl, (9.3) в результате которой образуются силикат кальция, заполняющий поры и повышающий стойкость конструкции, и соль, смываемая водой.

Флюатирование поверхности конструкций основано на взаимодействии свободной извести и растворов кремнефтористых солей легких металлов (магния, алюминия, цинка), которые, вступая в реакцию с углекислым кальцием, образуют нерастворимые продукты, оседающие в порах и уплотняющие конструкции.

Флюатирование бетонов начинается с нанесения на сухую очищенную поверхность раствора хлористого кальция, а затем флюагов. Флюаты наносятся кистью или распылителем в три слоя с повышением их концентрации: для первого - 2-3% по массе, для третьего - уже 12%. Каждый слой наносится после прекращения впитывания флюата с перерывами до 4 ч на его высыхание. После нанесения очередного слоя поверхность обрабатывается насыщенным раствором гидрата окиси кальция Са(ОН)2, приготавливаемым путем растворения извести в воде.

Поверхность бетона может обрабатываться также 3- 7%-ным раствором кремнефтористоводородной кислоты H2SiF6; при этом на поверхности образуется пленка фтористого кальция и кремнезема. Такая обработка повторяется несколько раз после высыхания каждого предыдущего слоя.

Расход флюата зависит от плотности и структуры обрабатываемого материала и составляет 150-300 г кристаллической соли на 1 м2 поверхности.

Карбонизация поверхностного слоя свежеприготовленного бетона состоит в превращении гидрата окиси кальция Са(ОН)2 под воздействием углекислого газа в карбонат кальция Са(СО)3, который более стоек к внешним воздействиям.

Устройство защитных покрытий. Одним из методов защиты конструкций является устройство или восстановление защитных покрытий: глиняной набивки, слоев обмазки, покраски, штукатурки КЦР, рулонного покрытия или слоя облицовки. Защита конструкций в этом случае основана на изоляции их от агрессивной среды, а потому покрытия должны быть водостойкими и водонепроницаемыми, а в особых случаях - и механически прочными. Чем агрессивнее среда, тем надежнее должна быть защита.

Особенность осуществления изоляции в агрессивной грунтовой среде, в отличие от обычной гидроизоляции, состоит в том, что она должна быть химически стойкой и наноситься обязательно с наружной стороны конструкции. Защита от воздействия внутренней агрессивной среды производится изнутри сооружения, при этом защищается вся толща конструкции.

В условиях эксплуатации необходимо зачастую восстанавливать защитные покрытия, предусмотренные проектом, в отдельных же случаях их устраивают вновь по специально разработанному проекту.

Штукатурная гидроизоляция коллоидным цементным раствором (КЦР) используется для противофильтрационной защиты подземных и подводных сооружений без ограничения величины действующего напора при работе гидроизоляции «на прижим» и напорах Р = 0,1 Па, при работе ее «на отрыв», а также при повышенной и постоянной влажности воздуха. Запрещается применение КЦР, если среда химически агрессивна по отношению к обычному портландцементу, а также при электрохимической агрессивности окружающей среды с блуждающими токами.

Коллоидный цементный раствор представляет собой высокодисперсную смесь вибромолотых цемента и песка, молотого песка и поверхностно-активных веществ. Он приготавливается в вибросмесителе, где производится двухчастотная обработка массы и одновременное перемешивание раствора в течение 5-6 мин.

Для гидроизоляции горизонтальных поверхностей рекомендуется КЦР, а для вертикальных - активированный торкрет (АТ). Это такой же КЦР, но смешение и нанесение его производятся цемент-пушкой, как обычного торкрета. В составе АТ увеличено содержание сульфитно-дрожжевой бражки до 2-2,5%.

Для устройства защитных покрытий пригодны и такие материалы, как эпоксидные смолы, цементно- и битумно-латексные композиции и др. Битум, являющийся отходом нефтепереработки и относительно дешевым материалом, широко используется для защитных покрытий. Соединяя битумы с каучуком, резиной, зеленым маслом и синтетическими смолами, можно повысить стойкость битумных покрытий в агрессивной среде.

Битумы применяются в разогретом (до 150-200 °С) виде смешанными с наполнителями, растворенными в маслах или углеводородах, а также в виде водорастворимых эмульсий или паст. Приготовление битумных растворов и эмульсий труднее, чем расплавов, но зато наносить их легче и безопаснее. Наиболее высокое качество таких покрытий достигается при правильном нанесении расплавленного битума, самое низкое - при нанесении битумных эмульсий.

Битумные покрытия в виде шпаклевок, плотных штукатурок и облицовок предназначены для защиты конструкций в сильноагрессивных атмосферных и агрессивных жидких средах без механических воздействий.

По мере повышения напора воды переходят к рулонной оклеечной изоляции и защите ее кирпичной стенкой. Так, при напоре до 800 мм устраивается двухслойный ковер, при 800- 1200 мм - трехслойный и защитная стенка в четверть или полкирпича, а при напоре более 1200 мм - четырехслойное покрытие. В ответственных сооружениях требуется листовая металлическая изоляция, которая, в свою очередь, защищается от воздействия агрессивной среды обмазками или электрохимическими методами.

Внутри зданий и сооружений для защиты конструкций от разрушения промышленными стоками и предотвращения проникновения их в грунт устраиваются кислотостойкие поддоны, отличающиеся тем, что собственно изоляция из битумной мастики или рулонного материала защищена от механических повреждений кислотостойкими плитками либо кирпичом.

Для защиты стен и покрытий от разрушения парообразной агрессивной средой применяются лаки и эмали, наиболее часто- битумно-смоляные эпоксидные эмали, ПХВ эмали и лаки, кремнийорганические эмали. Лакокрасочные покрытия легко наносятся и восстанавливаются, они экономичны. Из-за их высокой проницаемости они выполняются многослойными - от трех до восьми слоев, в зависимости от степени агрессивности среды.

При восстановлении или устройстве любого защитного покрытия особое внимание уделяется подготовке поверхности: она должна быть чистой, ровной (гладкой) и сухой; это в значительной мере предопределяет надежность и долговечность покрытия.

Повышение плотности и прочности конструкций нагнетанием в них растворов. Инъекция растворов в конструкции (о технологии и устройствах для нагнетания растворов см. гл. 13) с целью повышения их плотности и прочности может быть осуществлена цементацией (нагнетание цементного молока), силикатизацией (нагнетание жидкого стекла) и смоли- зацией (нагнетание синтетических смол).

Цементация заключается в нагнетании цементного раствора через пробуренные в конструкции отверстия, что увеличивает ее плотность и водонепроницаемость, а тем самым и коррозионную стойкость. Для цементации применяется раствор цемента и воды в пропорции 1:10. Чтобы ускорить его схватывание, в него вводят хлористый кальций - не более 7 % от массы цемента.

Повышение плотности и водонепроницаемости бетонных и железобетонных конструкций путем цементации, как показал опыт, недостаточно эффективно: фильтрация воды начинается очень быстро вновь; это объясняется грубодисперсным составом цементов, которые проникают в поры и трещины с раскрытием 0,2-0,1 мм, в то время как напорная вода фильтрует по каналам сечением 2-10~4 мм. Эффективность цементации может быть существенно повышена введением в раствор высокодисперсного магнитного вещества (подробнее см. гл. 13).

Силикатизация состоит в нагнетании через пробуренные в конструкциях отверстия (или иным способом) жидкого стекла, которое, проникая в пустоты и поры, заполняет их. Вводимый вслед за этим раствор хлористого кальция, реагируя с жидким стеклом, образует уплотняющий осадок из плохо растворимого гидросиликата кальция CaOSi02 2,5 Н20 и нерастворимого геля кремнезема Si02-«H20. Твердение гидросиликата и кремнезема завершается быстро -за четверо суток.

Смолизация мелкотрещиноватого, пористого бетона осуществляется путем нагнетания водного раствора карбамидной смолы, которая затвердевает при добавлении специально подобранного отвердителя, не агрессивного к бетону (например, щавелевой или кремнефтористоводородной кислоты). Смолизация предусматривает предварительное нагнетание в бетон 4 %-ного раствора щавелевой или кремнефтористоводородной кислоты (для локализации поверхностного слоя карбонатов кальция и гидрата окиси кальция созданием защитной пленки нерастворимого щавелевокислого кальция, препятствующего нейтрализации кислоты из раствора) и последующее введение раствора карбамидной смолы с отверждающей добавкой.

Смолизация - это тампонаж химических растворов - смолы и отвердителя; она рекомендуется для повышения плотности и водонепроницаемости конструкций с мелкими порами при отсутствии фильтрации воды (подробнее см. гл. 13).

При обследовании участков фильтрации определяется количество проникающей воды и величина трещин.

В зависимости от удельного водопоглощения опытным путем устанавливается ориентировочный расход материалов (смолы и кислоты) в расчете на 1 м скважины.

Зависимость между основными параметрами нагнетания растворов. Нагнетание растворов в конструкции - процесс очень сложный и трудоемкий, ибо при этом должны быть заполнены мельчайшие пустоты размером до 2- 10-4 см, по которым протекает вода, и до 10-5 см, по которым проникает воздух. Пустоты в бетонных конструкциях весьма разнообразны: они бывают переменного сечения, сквозными или тупиковыми, заполненными водой под напором или воздухом, и т. п.

Приступая к нагнетанию растворов, необходимо хотя бы приблизительно установить зависимости между основными параметрами нагнетания. Принимаем, что заполняются сквозные капилляры, по которым проходит воздух или вода. Гидроизоляция в расчете не учитывается.

Время нагнетания раствора Т зависит от его вязкости р, начального давления р0, толщины конструкции L, диаметра пустот г0. Расчетные значения параметров нагнетания определяют исходя из максимального наполнения капилляров, обеспечивающего надежную герметичность конструкции; они приведены в .

Расход маловязких материалов ориентировочно может быть определен по удельному водопоглощению. Практическая реализация всех этих вопросов рассмотрена в тринадцатой главе.

Тампонажные растворы с добавкой ферромагнитного порошка позволяют существенно сократить время уплотнения конструкции и расход раствора. Однако уплотнение конструкции при этом происходит только у поверхности - из герметика создается своеобразная пробка.

На основании изложенного можно заключить, что для защиты древесины от гниения и разрушения надо создавать вокруг эксплуатируемых конструкций такую температурно-влажностную среду, в которой не могли бы произрастать грибы. Если этого осуществить нельзя (не позволяет технологический или функциональный процесс либо иные условия), древесину конструкций необходимо обработать специальными ядохимикатами - антисептировать.

Каждому виду домового гриба присущи специфические признаки, своя окраска, те или иные формы развития грибницы (мицелия) и разрушения древесины. Все это составляет диагностические признаки грибов . Для определения вида гриба и степени поражения конструкции иногда может потребоваться специальное микроскопическое исследование образцов древесины в лаборатории.

Внешний вид древесины, пораженной настоящим домовым грибом, показан на рис. 10.1,6. Основным признаком появления домовых грибов (рис. 10.1, а) служит наличие гифов (нитей гриба) на древесине. На более поздней стадии поражения древесина буреет, темнеет, покрывается трещинами. К этому времени на пораженных ее участках вырастает грибница, имеющая обычно вид ваты белой или яркой окраски.

В зданиях дереворазрушающие грибы развиваются там, где возникают благоприятные для этого условия по температуре, влажности и скорости движения воздуха. Обычно это сырые темные непроветриваемые помещения или их части: подполья на сыром грунте и необитаемые подвалы; неантисептированные концы балок в каменных стенах; накаты перекрытий при неисправных крышах; деревянные перегородки из сырого леса, оштукатуренные с двух сторон; полы, накаты, балки под санузлами и кухнями при повышенной влажности; деревянные конструкции, увлажненные и плохо проветриваемые.

Участки древесины, пораженные грибами, вырезаются и сжигаются, после чего конструкция усиливается антисептиро- ванной древесиной или специальными металлическими протезами. Во избежание повторного поражения древесины грибами надо улучшить уход за ней: не допускать увлажнения, обеспечивать проветривание и т. п.

Вредителями древесины являются также жуки-точильщики, их личинки и термиты. Участки древесины, пораженные жуками и их личинками, тщательно осматриваются, после чего решается вопрос о несущей способности данного элемента, его замене или протезировании. Пораженные участки вырезаются и сжигаются. В жарких районах большой вред деревянным конструкциям, особенно элементам, расположенным вблизи земли, наносят термиты.

Бетон – это искусственный каменный материал, состоящий из цемента, песка, воды и щебня. При затвердевании уплотненной смеси вяжущего вещества (цемент) с заполнителем образуется бетон. В качестве заполнителя может быть использован щебень, песок, гравий.

– процесс разрушения его структуры, охрупчивания под воздействием окружающей среды. бетона может быть трех видов.

Виды коррозии бетона:

1. Растворение составных частей цементного камня.

Это наиболее распространенный вид коррозионного разрушения бетона . Бетонные изделия эксплуатируются в основном на открытом воздухе. При этом они подвергаются воздействию атмосферных осадков и других жидких сред. Составной частью бетона является образовавшийся гидрат окиси кальция (Са(ОН) 2) – гашеная известь. Это самый легкорастворимый компонент, поэтому со временем он растворяется и постепенно выносится, нарушая при этом структуру бетона.

2. Коррозия бетона при взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами.

Под воздействием кислот коррозия бетона протекает либо с увеличением его объема, либо с вымыванием легкорастворимых известковых соединений.

Увеличение объема происходит по реакции:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

CaCO 3 не растворяется в воде. Постепенно происходит его отложение в порах цементного камня, за счет чего идет увеличение объема бетона, а в дальнейшем его растрескивание и разрушение.

При контакте бетона с водными растворами кислот образуется легкорастворимый бикарбонат кальция, который агрессивный для бетона, а при наличии воды растворяется в ней и постепенно вымывается из структуры бетонного камня. Образование бикарбоната кальция описывается реакцией:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2 .

Помимо растворения наблюдается и протекание химической коррозии бетона:

Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O,

при этом вымываются соли хлористого кальция.

Если разрушение бетона происходит под воздействием сульфатов воды – применяют пуццолановый портландцемент, а также сульфатостойкий портландцемент.

3. Коррозия бетона вследствие образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ.

Кроме вышеописанных коррозионных разрушений бетона при наличии микроорганизмов возможно протекание биокоррозии . Грибки, бактерии и некоторые водоросли могут проникать в поры бетонного камня и там развиваться. В порах откладываются продукты их метаболизма и постепенно разрушают структуру бетонного камня.

При коррозии бетона обычно одновременно протекает несколько видов разрушений.

Коррозия бетона (железобетонных конструкций) в экстремальных условиях эксплуатации

Экстремальными условиями можно назвать воздействие на бетонный камень очень низких температур и различных веществ, обладающих повышенной агрессивностью.

Достаточно распространенным случаем коррозии бетона в экстремальных условиях является разрушение материала под воздействием сульфатов (химическая коррозия бетона). В первую очередь, с сульфатами взаимодействуют алюминатные составляющие бетонного камня и гидроксид кальция. Очень нежелательным является взаимодействие алюминатных минералов и сульфатов. В результате образуется несколько модификаций гидросульфоалюмината, самым опасным из которых, является эттрингит (3СaO Al 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O). Данная соль по мере своего роста (увеличения кристаллов) образует внутри бетона очень высокие напряжения, которые значительно превышают прочностные характеристики цементного камня. В результате, под воздействием растворов, в состав которых входят сульфаты, коррозионное разрушение бетона протекает очень интенсивно.

При взаимодействии гидроксида кальция с сульфатами образуется CaSO 4 2H 2 O. Со временем вещество скапливается в поровом пространстве бетона, постепенно его разрушая.

Устойчивость к воздействию сульфатсодержащих сред очень сильно зависит от минералогического состава бетона. Если в цементе содержание минералов на основе алюминия и трехкальциевого силиката ограничено, то он в данной среде более стоек.

Если в конструкциях используют залитую бетоном железную арматуру, т.е. железобетон, возможно протекание еще одного вида разрушения – коррозии арматуры в бетоне. Под воздействием вод окружающей среды или при наличии в воздухе сероводорода, хлора, сернистых газов арматура в середине бетона ржавеет и образуются продукты коррозии железа. По объему они превышают начальный объем арматуры, что приводит к возникновению и росту внутренних напряжений, а в дальнейшем – растрескиванию бетона.

Сквозь поры в цементном камне к арматуре проникает воздух и влага. Подвод их к поверхности металла осуществляется не равномерно из-за чего на разных участках поверхности наблюдаются разные потенциалы – протекает электрохимическая коррозия . Скорость протекания электрохимической коррозии арматуры зависит от влагопроницаемости, пористости бетонного камня и наличия в нем трещин.

Наличие в воде растворенных веществ усиливает коррозию арматуры с повышением концентрации электролита.

При длительном выдерживании бетона на воздухе на поверхности образуется очень тонкая (5 – 10 мкм) защитная пленка, которая не растворяется в воде и не взаимодействует с сульфатами. Процесс возникновения защитной пленки под воздействием углекислоты воздуха называется карбонизацией. Карбонизация защищает бетон от коррозии, но способствует коррозии арматуры в бетоне.

Нельзя армировать бетон, в состав которого входит хлористый кальций (больше 2% от веса цемента). Хлористый кальций ускоряет коррозию арматуры как на воздухе, так и в воде.

Защита арматуры бетона от коррозии

Существует несколько способов защитить стальную арматуру в бетоне от коррозии: облагородить окружающую металл среду (т.е. использовать качественный бетон специального состава, введение ингибиторов); дополнительная защита арматуры бетона от коррозии (пленки и т.п.); улучшить характеристики самого металла.

Вокруг арматуры находится сам бетон, поэтому именно бетон является средой, окружающей металл. Для продления срока службы арматуры необходимо улучшить влияние бетонного камня на сталь. Прежде всего, нужно исключить или, если это невозможно, свести к минимуму вещества, входящие в состав бетона, которые способствуют интенсификации процесса коррозии арматуры в бетоне. К таким веществам относятся роданиды, хлориды.

Если железобетонное изделие эксплуатируется в условиях периодического смачивания, необходимо пропитывать бетон специальными пропитками (битумными, петролатумными и др.). Это значительно снизит проницаемость бетона. При постоянном насыщении бетонного камня коррозия арматуры в бетоне практически сводится к минимуму. Это объясняется тем, что очень сильно затрудняется проникновение кислорода к поверхности метала, происходит значительное торможение катодного процесса.

Для продления срока службы металлической основы железобетона – бетон облагораживают. Во время формирования бетонной смеси в состав вводят ингибиторы коррозии .

Для защиты от коррозии арматуры в конструкционно-теплоизоляционных бетонах широко используется способ омического ограничения. Суть заключается в том, что влажность самого бетона не должна превышать равновесное значение при относительной влажности воздуха 60%. Тогда процессы коррозии арматуры почти прекращаются, т.к. возникает высокое омическое сопротивление пленок влаги у поверхности арматуры. Этот способ не так уж прост и не эффективен в районах с высокой влажностью и частыми осадками.

Хороший бетон должен обладать первоначальным пассивирующим воздействием на арматуру. Бетонные изделия полностью просыхают примерно за 2-3 года. Если климат сухой, то немного быстрее. Именно в это время и происходит самое сильное коррозионное разрушение арматуры, т.к. она находится во влажной бетонной среде.

Хорошим способом защитить арматуру бетона от коррозии считается предварительное пассивирование поверхности арматуры, а также образование оксидных защитных пленок под воздействием водной щелочной среды бетонного камня. Усиливают защитные свойства пленки введением в бетонную смесь пассиваторов. Часто используют нитрит натрия в количестве 2 – 3 % от исходного веса цемента.

Защита бетона от коррозии

Для защиты бетона от коррозии и продления его срока службы не достаточно применения только одного вида защиты. Чтоб бетон не поддавался вредному влиянию окружающей среды уже на стадии проектирования проводят профилактические мероприятия по его защите.

Эксплуатационно-профилактические мероприятия предусматривают нейтрализацию агрессивных сред, герметизацию, интенсивную вентиляцию при эксплуатации цементного камня в помещении (для осушки воздуха).

Важную роль в предотвращении бетона от дальнейшего разрушения играет рациональное конструирование. При этом необходимо придавать бетонной поверхности конструкционной формы, которая будет исключать скопление в углублениях воды и различных органических веществ. Кроме того важно обеспечить свободный отход жидкости с поверхности. Этого можно достигнуть при использовании водоотводов или формировании бетонной поверхности под уклоном.

Защиту бетона от коррозии можно разделить на первичную и вторичную.

Первичная защита бетона от коррозии предусматривает при его изготовлении и формировании вводить в состав бетона специальные добавки, изменяя при этом его минералогический состав. Этот способ считается наиболее эффективным.

В качестве добавок могут служить различные водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие, химические модификаторы, аморфный кремнезем и др.

Кроме того, ориентируясь на условия эксплуатации цементного камня, при его формировании подбирают оптимальный для данных условий состав. Например, для цементов, эксплуатирующихся в сульфатсодержащих водах уменьшают содержание С 3 S.

Часто применяют пуццоланизацию. К портландцементу добавляют кислые гидравлические добавки, которые содержат активный кремнезем.

Са(ОН) 2 + SiO 2 nН 2 О = СаО SiO2 (n + 1) Н 2 О,

Образовавшийся гидросиликат кальция устойчивее чем Са(ОН) 2 .

Химические добавки могут очень сильно улучшить эксплуатационные свойства бетона. Повысить его плотность, в результате чего агрессивные агенты в порах замедляют скорость своего передвижения. Арматура, находясь в плотном бетоне менее подвержена коррозионным разрушениям.

Также при помощи химических добавок можно значительно увеличить количество условно замкнутых пор. В результате морозостойкость цементного камня возрастает в разы.

Самими распространенными химическими добавками, которые применяются для защиты бетона от разрушений являются: пластифицирующие, противоморозные, уплотняющие, гидрофобизирующие, воздухововлекающие, замедлители схватывания, газообразующие, ингибиторы коррозии арматуры.

Некоторые добавки оказывают двойное действие, т.е. улучшают сразу несколько показателей. Другие же, могут улучшать один, и понижать второй.

Самыми перспективными и распространенными являются следующие добавки.

Мылонафт. Это пластифицирующая добавка, состоящая из смеси натриевых солей нерастворимых в воде органических кислот. Она способствует повышению однородности бетонной смеси, уменьшая при этом трение между ее отдельными зернами. Также вовлекает воздух. Производится и поставляется в виде паст. В бетонную смесь необходимо вводить от 0,05 до 0,15 % от массы цемента (в перерасчете на сухое вещество). Если превысить указанную дозировку, снижается прочность бетона на сжатие.

Мылонафт повышает водонепроницаемость бетонного камня на две марки, морозостойкость – в два раза, устойчивость к воздействию растворов минеральных солей, трещиноустойчивость.

Сульфитно-дрожжевая бражка СДБ. Это химическая добавка пластифицирующего действия. Получают ее путем переработки кальциевых солей лигносульфоновых кислот. Вещество способствует повышению подвижности бетонной смеси, вовлечению в нее воздуха и уменьшению слипания цементных зерен. Производители могут поставлять СДБ в виде твердых или жидких концентратов. Для достижения защитного эффекта данной добавки нужно немного больше, чем мылонафта. В перерасчете на сухое вещество цемента, необходимо ввести 0,15 – 0,3% сульфитно-дрожжевой бражки. Она повышает в 1,5 – 2 раза морозостойкость, на 5 – 10% прочность, на одну марку – водонепроницаемость, стойкость к воздействию растворов минеральных солей и трещиностойкость.

Сульфитно-дрожжевая бражка оказывает наилучший эффект при введении ее в бетонный камень на основе высокоалюминатных и быстротвердеющих портландцементов.

Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94. Это гидрофобизирующая и газообразующая добавка, которая образуется в процессе гидролиза этилгидросилоксана. В результате взаимодействия цемента и данной добавки выделяется водород и образуется большое количество замкнутых, равномерно распределенных в бетоне пор. На капилляры и стенки пор бетона оказывает активное гидрофобизирующее воздействие. На реологические свойства смеси почти не влияет, но очень сильно замедляет процесс затвердевания бетона (начальные стадии). Поставляется в виде 50% водной эмульсии или 100% жидкости. Вторую вводят в бетонную смесь в количестве 0,03 – 0,08%.

Способствует повышению водонепроницаемости бетона на две марки, морозостойкости – в три-четыре раза. Кроме того, увеличивает стойкость к переменному увлажнению и высушиванию, воздействию растворов минеральных солей (в условиях капиллярного подсоса), растяжению.

Вторичная защита бетона от коррозии предусматривает нанесение на цементный камень различных лакокрасочных материалов, защитных смесей, покрытий и облицовку различными плитами. Т.е. гидроизоляцию бетона.

К вторичной защите также можно отнести карбонизацию (выдержку бетона на воздухе).

Защита бетона от коррозии лакокрасочными и акриловыми покрытиями применяется при воздействии на него твердых и газообразных сред. Образовавшаяся защитная пленка эффективно защищает поверхность бетона не только от воздуха и влаги, но и от воздействия различных микроорганизмов.

Защита бетона от коррозии мастиками применяется при воздействии на него влаги, контакте с твердыми средами. Часто применяются мастики на основе различных смол (смолизация).

Защиту бетона от коррозии уплотняющими пропитками используют почти во всех средах (жидкой, газообразной), особенно при повышенной влажности, кроме того применяют перед нанесением ЛКМ . Уплотняющие пропитки заполняют наружный слой бетона, придавая ему хорошие гидрофобные свойства, снижают водопоглощение.

Биоцидные материалы применяются для защиты бетона от воздействия различных видов грибков, плесени, бактерий, микроорганизмов. Химически активные вещества биоцидных добавок заполняют поры бетона и уничтожают бактерии.

Защита бетона от коррозии оклеечными покрытиями применяется при эксплуатации бетонного камня в жидких средах, грунтах с высокой влажностью и местах частого смачивания электролитом. Например, нижнюю часть бетонного волнореза оклеивают полиизобутиленовыми пластинами.

Как оклеечные покрытия могут быть использованы полиэтиленовая пленка, полиизобутиленовые пластины, рулоны нефтебитума. Они могут также выполнять роль непроницаемого подслоя в облицовочных покрытиях.

Наиболее эффективна комплексная защита бетона от коррозии, т.е. как первичная, так и вторичная.

[ Нажмите на фото
для увеличения ]

В настоящее время бетон относится к наиболее популярным строительным материалам, которые используются для проведения как внутренних монтажных и отделочных работ, так и для возведения наружных стен строений и других несущих конструкций.

Ввиду широких условий эксплуатации бетон подвергается воздействию различных природных факторов, которые могут со временем привести к возникновению коррозии.

Технологии

Красим бетонный пол кислотной морилкой
Серый и непривлекательный бетонный пол можно сделать уникальным и красивым при совсем небольших усилиях

Морилка для бетона – разновидности и преимущества
При помощи морилки для бетона серому бетонному полу и другим бетонным поверхностям можно придать красивый насыщенный цвет

Как герметизировать бетонную подъездную дорожку?
Бетонная подъездная дорожка постоянно подвергается сильному износу со стороны проезжающих автомобилей, непогоды, воды и технической соли в зимнее время

- главный враг всех минеральных строительных материалов и конструкций (бетон, железобетон, кирпич, асбоцемент, силикатные, пенобетонные и газобетонные блоки). Наиболее серьезной проблемой является влияние атмосферно-химического фактора - воздействие агрессивных веществ атмосферы (карбонаты, сульфаты, хлориды), а также частые циклы заморозки-оттаивания.

Строительные материалы на минеральной основе являются капиллярно-пористыми. В результате агрессивного атмосферного воздействия внутри пористой структуры образуются кристаллы, рост которых приводит к появлению трещин. Как результат воздействия воды, солей и углекислого газа - коррозия бетона и разрушение строительных конструкций.

Защита минеральных поверхностей - это глобальная задача при проектировании, строительстве и эксплуатации любых объектов. Она актуальна для всех типов зданий, сооружений и конструкций, используемых в современном строительстве.

Антикоррозионная защита бетона

Для антикоррозионной защиты бетона и повышения долговечности бетона следует выполнять конструктивные требования и применять первичную защиту (путем введения различных модифицирующих добавок), а также вторичную защиту с нанесением на поверхности конструкций различных защитных покрытий.

К методам вторичной защиты бетона от коррозии следует отнести:

• уплотняющие пропитки - при периодическом увлажнении водой или атмосферными осадками, при действии жидких сред, а также в качестве обработки поверхности до нанесения лакокрасочных покрытий;
• лакокрасочные покрытия - при действии газообразных и твердых сред;
• мастичные покрытия - при действии жидких сред, при непосредственном контакте покрытия с твердой агрессивной средой;
• биоцидные материалы - при воздействии бактерий, грибов, микроорганизмов;
• оклеечные покрытия - при действии жидких сред, в грунтах, в качестве непроницаемого подслоя в облицовочных покрытиях.

Целью применения защитных покрытий является антикоррозионная защита бетона, предотвращение распространения коррозии, предотвращение проникновения влаги в бетон и придание поверхности эстетического вида.

Защита бетона - краска Фасад-Люкс

Водная фасадная краска Фасад-Люкс

от 34 руб./кв.м.

Фасадная краскаФасад-Люкс представляет собой водную дисперсию на основе акриловых смол со специальными полимерными добавками.

Акриловая краска предназначена для защитной окраски бетонных, кирпичных, асбоцементных, оштукатуренных и любых других минеральных оснований. Краска применяется для окраски фасадов, цоколей, фундаментов, стен в гаражах, подвалах, на лестницах, балконах.

Защитная краска Фасад-Люкс образует атмосферостойкое, прочное и долговечное покрытие. Акриловая краска предотвращает разрушение бетона, создает полимерную пленку, которая обеспечивает надежную защиту минеральной поверхности.

Защита камня - антикоррозионный лак Тексол

Антикоррозионный лак для камня Тексол - это прозрачный, готовый к применению универсальный полимерный лак современного класса. Антикоррозионный лак представляет собой однокомпонентный быстросохнущий материал на основе винилхлоридных смол с полимерными добавками в органических растворителях.

В результате применения Тексола на защищаемой поверхности создается полимерная пленка, надежно защищающая бетонную поверхность от негативного влияния воды, углекислого газа, атмосферных факторов и воздействий переменных температур.

Антикоррозионный лак Тексол предназначен для защиты от коррозии бетонных, железобетонных, кирпичных, асбоцементных и других минеральных поверхностей.Лак Тексол образует на поверхности прочное, стойкое к атмосферным и механическим нагрузкам покрытие.

Где это применяется?

Предлагаемые лакокрасочные покрытия рекомендуется к применению везде, где существует необходимость защиты минеральных материалов (бетона, раствора, кирпича, камня) от коррозии. Строительные конструкции из минеральных материалов встречаются всюду. Это:

• мосты, путепроводы, тоннели
• портовые и речные сооружения
• гаражные комплексы, склады, терминалы
• полы и стены производственных помещений
• сельскохозяйственные объекты и сооружения, оранжереи, теплицы
• очистные сооружения, коллекторы, сборники
• стены и фасады общественных и жилых зданий
• фасадные плиты и декоративные изделия
• заборы, ограждающие конструкции, скульптуры и т.д.

Лакокрасочные покрытия, применяемые для защиты бетона, призваны обеспечить долговременную и качественную защиту строительных конструкций от коррозии и пагубного атмосферного воздействия.

Защита от коррозии бетона

Выбор системы защиты бетона от коррозии определяется условиями эксплуатации строительных конструкций и видом защищаемого материала.

Компания КрасКо предлагает Вам все необходимые материалы для защиты бетона от коррозии.

Подробную информацию о лакокрасочных покрытиях для антикоррозионной защиты бетона и других минеральных поверхностей Вы всегда сможете узнать на страницах нашего сайта krasko . ru .

Позвонив или написав нам, Вы всегда сможете получить консультации наших специалистов по вопросам подбора материалов и выбора системы защиты бетона от коррозии.