Коррозия бетона часть I

Обычно цемент, входящий в состав бетона, становится с годами прочнее, но иногда, наоборот, ухудшает свои свойства. Нередко оба этих явления можно наблюдать в разных местах одного и того же сооружения.

Крайне важно научиться отличать коррозию бетона от механического разрушения, поскольку внешние признаки в обоих случаях одинаковы — выкрашивание бетона, ржавление арматуры и трещины в углах конструкций.

Под коррозией бетона понимают разрушение химических соединений, входящих в состав цемента и заполнителя, и образование нежелательных соединений, а иногда и перемещение их внутри тела бетона. Примерная дозировка составляющих бетона приведены в табл.1.

Свойства портландцемента, вследствие которых цементный камень подвержен коррозии.

Этот вопрос достаточно сложен и требует длительного изучения; тем не менее причины коррозии цементного камня известны достаточно хорошо:

1. Портландцемент имеет в своем составе избыток свободной извести — до 3%. Известь, растворимая в воде, еще быстрее растворяется в разбавленных кислотах и способна мигрировать внутри бетонной конструкции. Карбонизация свободной извести ликвидирует защитные свойства арматуры, обеспечиваемые щелочными свойствами бетона;
2. Алюминаты кальция вступают в реакцию с сульфатами (солями серной кислоты), в результате образуются кристаллы нерастворимых солей и их сростки, вызывающие значительные растягивающие усилия в стенках структурных элементов цементного камня и их разрушение;
3. Соли кальция иногда взаимодействуют с кремпензеном (окисью кремния), вступая в щелочную реакцию с некоторыми видами заполнителей;
4. Соединения, получающиеся в результате схватывания портландцемента, взаимодействуют с многими органическими соединениями; кроме того,кресталлическая структура цементного камня является проницаемой для многих органических соединений. Таким образом, агрессивные жидкости впитываются бетоном и цементный камень оказывается под их воздействием.

Иногда с годами цемент становится плотнее и прочнее: когда сложное химическое соединение соприкасается с влажным воздухом, неустойчивые и растворимые составляющие начинают взаимодействовать с окружающей средой и реакция продолжается до тех пор, пока не образуется устойчивое соединение. Движение воздуха внутри бетона и частичек цемента приводит к образованию двуокиси углерода, которая карбонизирует известь (гидроокись кальция, превращая ее в более устойчивые карбонаты.

Позже начинается взаимодействие между поверхностью заполнителя и частичками цемента. В результате прочность бетона увеличивается.

Вскоре после схватывания цемент представляет собой совокупность хаотически расположенных кристаллических образований, пронизывающих оставшуюся коллоидную массу. Объем всей массы со временем сокращается, поскольку вода испаряется по мере его уплотнения, прочность бетона при этом непрерывно увеличивается.

Свободная вода испаряется через поверхность бетона, она способствует гидратации плохо диспергированных частичек цемента.

Особенности строения бетона,  обуславливающие возможность его коррозии. Как мы установили, прочность цемента с годами увеличивается; казалось бы, то же должно происходить и с бетоном.  Чаще всего это так и бывает, за исключением двух случаев, когда:

а) растворенные компоненты цемента выщелачиваются до того, как они успевают образовать устойчивые химические соединения;

б) бетон работает в агрессивной среде.

Растворимость компонентов цемента в воде ведет к увеличению проницаемости, а в конечном счете — к разрушению бетона. Объемный вес кварца 2650 кг/м3; объемный вес бетона 2450 кг/м3, следовательно, объем пор составляет от 10 до 15% — до 1/6 общего объема. В основном это микропоры, но если бетон плохо уплотнен или гранулометрический состав заполнителя плохо подобран, то к этому добавляются воздушные полости и пузыри воздуха. Площадь соприкосновения таких «макропор» с частичками цемента, имеющими капилляры, больше, поэтому при температурных колебаниях перемещение влаги неизбежно.

Бетон — это смесь с весьма сложным составом; заполнители его обладают разными свойствами, поэтому часть его может оказаться способной к щелочным и некоторым другим реакциям, в результате которых возможно увеличение объема (разбухание). Заполнитель может оказаться непроницаемым, так что рост кристаллов приведет к нарушению сцепления между компонентами бетона, как правило, различны, что может привести к появлению внутренних напряжений.

Бетон с годами становится прочнее. Это бывает в тех случаях, когда он обладает качествами:

• непроницаемостью;
• наличием защитных свойств поверхностных слоев бетона.При таком условии возможность возникновения коррозии отсутствует. Даже находясь постоянно под водой, бетон не теряет прочности

Двойственного состояние бетона быть не может: или с годами от становится прочнее, если удовлетворяет вышеприведенным требованиям, или слабее, если эти требования не удовлетворяются.

Именно поэтому так трудно подчас объяснить, почему на одном и том  же сооружении часть бетона становится все более и более прочной, а часть — постепенно разрушается.

Коррозия бетона часть II. Читай…

• Образование пузырей
• Электролиз
• Сухая гниль, грибки и лишай