Коррозия железобетона и меры защиты от неё

Под коррозией железобетона следует понимать неблагоприятное воздействие на него жидкой или газообразной агрессивной среды, которое может привести к серьёзным повреждениям или снизить долговечность конструкции.

Процессы коррозии могут протекать как в бетоне, так, при неко­торых условиях, и в арматуре.

Степень склонности железобетона к коррозии зависит от

- характера агрессивной среды;

- плотности бетона;

- вида цемента;

- скорости поступления агрессивной среды к поверхности бетона.

Различают три вида коррозии бетона.

При недостаточно плотных бетонах под действием фильтрую­щейся воды с малой жёсткостью растворяется основная часть це­ментного камня — гидрат окиси кальция [Са(ОН)₂ ‒ гашёная из­весть]. Этот раствор выносится на поверхность бетона, образуя на ней белые хлопья. Наиболее опасными являются мягкие воды с ма­лым содержанием солей кальция. Наибольшее количество Са(ОН)₂ содержится в портландцементе, поэтому он наименее стоек к этому виду коррозии (выщелачиванию).

Другой вид коррозии может происходить в результате химиче­ского взаимодействия Са(ОН)₂ и агрессивной среды (водной или га­зообразной), которая содержит некоторые кислоты и соли (серную кислоту, её соли, соли Mg, СОз). Продукты обменных реакций этих веществ с составляющими цементного камня либо остаются на ме­сте в виде аморфной массы, не обладающей прочностью, либо в рас­творённом виде уносятся с водой. Могут появляться потёки в виде белой слизи на поверхности бетона.

Разрушение бетона может происходить и оттого, что продукты взаимодействия агрессивной среды и цементного камня, кристалли­зуясь, постепенно заполняют поры и каналы последнего. По мере накопления этих отложений сначала цементный камень уплотняет­ся, а затем начинает разрушаться, так как накопление кристаллов приводит к разрыву стенок пор. Например, при действии на цемент­ный камень сернокислых солей.

В реальных условиях обычно наблюдается одновременно корро­зия всех трёх видов с преобладанием одного из них. Из кислот для бетона наиболее опасны: соляная и азотная, серная и сернистая. Мор­ская вода и раствор сахара также вредно воздействуют на бетон.

Коррозия (ржавление) арматуры обычно протекает одновремен­но с коррозией бетона. Арматура защищается от коррозии бетонной оболочкой из щелочной среды, создаваемой наличием Са(ОН)₂ в цементном камне. При эксплуатации углекислый газ, имеющийся в воздухе, диффундирует, проникая через поверхность и систему пор вглубь железобетонной конструкции. Углекислый газ вступает в реакцию с цементным камнем, и в результате протекающего про­цесса карбонизации утрачиваются щёлочность и защитное действие бетона по отношению к арматуре.

При хорошей водо- и газопроницаемости бетона, а также при наличии в нём трещин шириной 0,2...0,25 мм и более может начать­ся коррозия арматуры независимо от коррозии бетона. Продукты коррозии арматуры имеют больший объём по сравнению с первона­чальным объёмом стали. Они создают отпор и откалывание участ­ков защитного слоя бетона, после чего процесс коррозии протекает ещё быстрее. Чаще всего коррозия арматуры начинается при недо­статочной толщине защитного слоя бетона и в местах с дефектами укладки бетона. Развитию коррозии в арматуре способствуют блуж­дающие токи.

Мероприятия по защите железобетона от коррозии:

1. Повышение плотности бетона.

2. Расход цемента на 1 м³ бетона для наружных конструкций дол­жен быть не менее 250 кг, для конструкций, эксплуатируемых в закрытых помещениях — не менее 220 кг.

3. Применение бетонов, приготавливаемых на шлакопортландцементе и глинозёмистом цементе (в них мало СаО).

4. Применение битумных и асфальтовых покрытий.

5. Применение керамической кислотоупорной облицовки или оклеечной изоляции.

6. Применение полимербетонов.

Под коррозией понимают разрушение железобетонных конструкций с течением времени под воздействием агрессивной среды. Коррозия арматуры может протекать одновременно с коррозией бетона и независимо от нее. Продукт коррозии арматуры (ржавчина) в несколько раз превышает первоначальный объем. Ржавчина создает значительные радиальные давления на окружающий арматуру бетон, что приводит к отколу защитного слоя и полному обнажению арматуры. Это, в свою очередь, ускоряет ржавление арматуры и приводит конструкцию в аварийное состояние. Коррозию арматуры в железобетоне предупреждают увеличением толщины и плотности защитного слоя бетона.

Коррозию бетона (по классификации проф. В.М. Москвина) разделяют на три основных вида:

1. В первую группу объединены процессы, приводящие к растворению и вымыванию из бетона протекающей мягкой водой составных частей цементного камня;

2. Ко второй группе относят процессы, которые развиваются в бетоне при действии вод, содержащих химические вещества (кислые и магнезиальные соли), вступающие в реакцию с составляющими цементного камня. Продукты реакции затем либо вымываются, либо остаются на месте реакции;

3. В третью группу входят те процессы коррозии, при развитии которых в порах и капиллярах бетона происходит накопление малорастворимых солей (сульфатная коррозия). При этом их кристаллизация вызывает возникновение значительных напряжений в стенках пор и капилляров, что приводит к разрушению структурных связей бетона.

Меры борьбы с коррозией:

1. Подбор состава бетона (тип цемента, введение пластифицирующих добавок, низкое W/C);

2. Применение специальных цементов (например, пуццолановых);

3. Использование бетона повышенной плотности;

4. Естественная или искусственная карбонизация поверхностного слоя бетона;

5. Гидроизоляция поверхности бетона;

6. Облицовка или покраска бетона;

7. Пропитка бетона специальными составами;

Защита арматуры (специальные антикоррозионные покрытия, повышенная плотность бетона, соблюдение защитного слоя, введение уплотняющих добавок, повышение трещиностойкости конструкций).