Коррозия бетона и железобетона: сульфатная и магнезиальная, углекислотная и кислотная

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций учитывают воздействие различных факторов, которые могут способствовать снижению прочностных характеристик зданий и сооружений. Одним из них является коррозия, представляющая собой самопроизвольный процесс разрушения цементного камня в результате воздействия на него агрессивной среды.

Виды химической коррозии

Коррозия первого вида

Вследствие контакта бетона с проточной мягкой водой возникает коррозия I вида. Данный процесс может происходить с разной скоростью, которая зависит от плотности цементного камня. К примеру, в гидротехнических сооружениях с бетоном повышенной плотности разрушение наступает гораздо позднее, чем в тонкостенных конструкциях. Это вызвано вымыванием основных минералов портландцементного клинкера, что через несколько лет привод к существенной потере прочности.

На интенсивность коррозии влияют следующие факторы:

• содержание в воде солей;
• скорости потока;
• наличие трещит и пустот.

Таким образом, в ячеистом бетоне, через который вода проходит под напором, вымывание гидросиликата кальция осуществляется быстрей, чем в плотном цементном камне, где процесс протекает лишь у его поверхности. При этом, сильное растворяющее воздействие на одноосновные и многоосновные новообразования оказывает очищенная вода, которая не имеет каких-либо примесей.

Коррозия второго вида

В агрессивной среде могут находиться определенные соли и кислоты, их взаимодействие с цементным камнем приводит к возникновению коррозии II вида. Данный процесс сопровождается образованием непрочных соединений, которые быстро растворяются в воде, что вызывает дальнейшее разрушение конструкции. В зависимости от состава агрессивной среды различают углекислотную и магнезиальную коррозии.

Магнезиальная коррозия бетона

При воздействии на бетон магнезиальных солей, которые, как правило, находятся в морских и грунтовых водах, происходит снижение щелочности поровой жидкости, что приводит к разложению гидратных минералов и появлению коррозии I вида (разрушение конструкции будет происходить гораздо быстрей). При уменьшении содержания хлорида магния процесс протекает только у поверхностного слоя, в то время как повышение концентрации этой соли способствует проникновению коррозии вовнутрь цементного камня.

Углекислотная коррозия бетона

Способствует разложению защитной карбонатной пленки, которая образовывается на поверхности бетона до контакта с водой. В ходе этой реакции происходит возникновение быстрорастворимых гидрокарбонатов, что приводит к потере прочности конструкции.

Коррозия третьего вида

Данный тип коррозии совмещает в себе процессы, связанные с образованием в порах бетона слаборастворимых солей, которые вызывают внутренние напряжения, влияющие на разрушение структуры бетона. В плотном бетоне процесс будет протекать медленней и обнаружится только через несколько лет, а вот в пористом – уже спустя пару недель, либо месяцев.

Сульфатная коррозия бетона

Является наиболее распространенным видом химической коррозии бетонных и железобетонных конструкций. Она происходит в результате взаимодействия гидроокислов и ионов кальция, которые находятся в составе гидравлического вяжущего, с агрессивной средой. Это вызывает образование малорастворимых соединений, способствующих снижению щелочности бетона и дальнейшему вымыванию устойчивых силикатов и алюминатов кальция, что приводит к растрескиванию и отслаиванию поверхностных слоев. При увеличении концентрации сульфатов коррозия преобразовывается в гипсовую, которая увеличивает темп разрушения зданий и сооружений.

Виды физической коррозии

Коррозия железобетона на примере металлического стержня

Биологическая коррозия бетона

Происходит в результате действия на бетон живых форм микроорганизмов, способствующих ухудшению технических характеристик и внешнего вида конструкции. Такими организмами являются: морские водоросли, различные бактерии, грибки, мхи и лишайники, а также продукты их жизнедеятельности – аммиак, сульфиды, кислоты и другие.

Коррозия при переменном уровне воды

Коррозия наиболее интенсивна в частях бетонных и железобетонных конструкциях, располагающихся в районе переменного уровня воды, к примеру, в морских гидротехнических сооружениях. Коррозия может вызываться различными причинами: попеременным высыханием и увлажнением, а также замораживанием и оттаиванием, химическими (если вода имеет в своем составе агрессивную среду) и механическими воздействиями.

Способы защиты бетона от коррозии

Согласно нормативному документу СНиП 2.03.11-85 существуют следующие правила и методы борьбы с коррозией:

• необходимая марка по водонепроницаемости – W4 и выше;
• предъявлять необходимые требования по морозойстокости при одновременном воздействии агрессивной среды и попеременном замораживании и оттаивании;
• применять специальные виды цементов: портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент, сульфатостойкие, глиноземистые и напрягающие цементы;
• при проектировании конструкций следует предусматривать гидрофобизацию, пропитку или облицовку покрытия: лакокрасочные, мастичные и оклеечные покрытия, биоцидные материалы, полимербетоны;
• использовать бетоны с повышенной плотностью.

Меры защиты от биокоррозии

Для предотвращения появления биологической коррозии, которая возникает при повышенной влажности, наносят гидроизоляцию, используя: окраску, защитную штукатурку, пропитки синтетическими и природными смолами, рулонные материалы и облицовку. В случае поражения сооружения биокоррозией нужно избавиться от поврежденного участка, высушить его и нанести на поверхность специальный дезинфицирующий состав, а затем заново его оштукатурить.

Источники информации:

1. ГОСТ 31384-2008 [URL: http://docs.cntd.ru/document/1200075105]
2. СНиП 2.03.11-85 [URL: https://files.stroyinf.ru/Data1/1/1881/]
3. [Учебник]: Ю.М. Баженов – «Технология бетона»