Коррозия бетона

Коррозия бетона — это процесс деформации материала, потери прочности и плотности, который происходит под влиянием неблагоприятных внешних условий, агрессивных веществ или внутренних напряжений. Структура монолита нарушается, он может расслоиться, покрыться трещинами и налетом. Это сокращает срок службы объекта и ведет к финансовым потерям.

Основных причин разрушения бетона три:

1. Вымывание отдельных компонентов из структуры монолита, особенно при постоянной фильтрации жидкости;
2. Воздействие агрессивных сред;
3. Изменение структуры и свойств цементного камня, приводящее к образованию трещин.

Виды

Рассмотрим подробнее три вида коррозии, которые вызываются разными факторами.

1. Вымывание извести, или выщелачивание

Монолит имеет сложную структуру. Компоненты раствора схватываются при реакции гидратации, которая идет под воздействием воды. Однако если потом конструкция постоянно находится во влажной среде, отдельные вещества начинают вымываться из цементного камня.

Самый неустойчивый и легко растворимый среди них — известь, или гидроксид кальция. При высокой влажности он вымывается, а на поверхности появляется белый налет — так называемые высолы. Эта реакция называется карбонизацией. Особенно интенсивно она протекает при следующих условиях:

• высокое содержание в смеси заполнителей из известняка,
• температура воздуха около +20°С;
• продолжительный или постоянный контакт с водой, особенно под давлением.

В итоге материал становится более пористым, неоднородным, а значит, менее прочным.

2. Химические реакции

Под воздействием солей, кислот или щелочей в верхних слоях бетона происходит химическая реакция. Постепенно они теряют прочность, растворяются и удаляются. Обнажается следующий слой, который тоже начинает разрушаться. В худшем случае вся конструкция распадается на части.

Выделяют несколько подвидов такой коррозии:

• Углекислотная появляется при воздействии на материал влаги с высоким содержанием углекислоты, или свободного диоксида углерода. Чаще такими свойствами обладают грунтовые воды, которые контактируют с карбонатными горными породами (известняками, доломитами) или гниющими в почве растениями. Углекислоты разрушают защитную карбонатную пленку на поверхности, из-за чего влага легче проникает вглубь.
• Кислотная вызывается кислотами, которые могут быть в составе воды, — как минеральными типа соляной и азотной, так и органическими. Интенсивность разрушения цементного камня зависит от силы кислоты и содержания ионов водорода. На поверхности образуются соли кальция, которые постепенно вымываются, и рыхлая масса.
• Щелочная может проявиться, если бетонный раствор содержит много щелочи, а в воздухе или почве есть кислотные соединения. Запускается реакция нейтрализации, в результате которой образуется вода и соли. Последние вымываются, а материал набухает и может потрескаться.

3. Изменение структуры

В этих случаях бетон сам меняет свойства под влиянием внешних условий:

• Биокоррозия возникает из-за негативного влияния грибков, плесени, лишайников, водорослей. Микроорганизмы выделяют кислоты, аммиак и другие агрессивные вещества, которые разрушают поверхность конструкции.
• Физическая коррозия провоцируется циклами замораживания и оттаивания, а также механическими нагрузками.
• Сульфатная — подземными и промышленными водами с содержанием сульфатов. Эти соединения вступают в реакцию с компонентами, образуются гипс и гидросульфоалюминат, которые кристаллизуются и увеличиваются в объеме. Внутри конструкции возникают напряжения, она трескается и расслаивается.

Особый случай — коррозия арматуры бетона. Стальные прутья внутри ЖБИ могут разрушаться под действием воды, а также газов, содержащихся в воздухе. Через поры в материале эти субстанции просачиваются в его толщу. Продукты разрушения металла создают внутреннее напряжение, что ведет к образованию трещин.

Скорость реакции зависит от пористости и водопроницаемости цементного камня, а также от состава газа или концентрации электролита в воде. В последнем случае происходит так называемая электрохимическая коррозия бетона. Процессы разрушения усиливаются при повышенном содержании в смеси хлористого кальция, который добавляют для улучшения прочности и морозостойкости.

Методы защиты

Защитить бетон от разрушения позволяет комплекс мер, применяемых на разных этапах строительства.

1. Проектирование

Важно разработать конструктивные решения таким образом, чтобы:

• минимизировать контакт с влагой и агрессивными веществами,
• установить систему водоотведения,
• не допустить образования мест, где может скапливаться влага или химикаты,
• обеспечить герметизацию,
• улучшить вентиляцию в закрытых помещениях.

Также изучают условия эксплуатации будущего объекта и определяют, какая степень защиты ему понадобится.

2. Первичная защита

На этом этапе определяют состав смеси:

• Цемент должен быть устойчивым к конкретным агрессивным средам. Например, если конструкция будет контактировать с сульфатосодержащими водами, нужно использовать пуццолановое или сульфатостойкое вяжущее.
• Заполнитель не должен иметь высокое водопоглощение, если объект возводится во влажной среде.
• Модифицирующие добавки улучшают свойства раствора — плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, усадку, а также защищают арматуру. Они бывают как специальными, так и комплексными. Смесь с нужным составом может изготовить бетонный завод.

3. Вторичная защита

После застывания поверхность смеси обрабатывают составами, которые минимизируют воздействие агрессивных сред. Чем можно защитить бетон от разрушения на улице:

• обмазочными и оклеечными гидроизоляционными составами,
• уплотняющими грунтовками,
• лакокрасочными материалами, в том числе акриловыми красками,
• мастиками на основе смол,
• биоцидными добавками,
• мигрирующими ингибиторами коррозии — сложными химическими соединениями, которые проникают внутрь через поры и притягиваются к арматуре, защищая ее и перекрывая доступ влаге и газам.

При выборе составов учитывают условия эксплуатации и требования пожарной безопасности.

Если правильно спроектировать конструкцию, рассчитать состав смеси и обработать материал после застывания, коррозия бетона не будет опасна для построенного объекта.