Korozja betonu: rodzaje, mechanizmy, metody ochrony
Co to jest - korozja betonu i betonu zbrojonego? Dlaczego w konstrukcjach żelbetowych występują procesy korozyjne? Jakie sposoby mogą uniemożliwić ich rozwój? W artykule postaramy się odpowiedzieć na te pytania.
Co to jest
Korozja betonu - proces utraty wytrzymałości lub zniszczenia konstrukcji betonowych i żelbetowych związanych z agresywną ekspozycją środowiskową. Wydaje się, że czytelnik nie musi wyjaśniać, jak przebiega korozja konstrukcji metalowych. To samo dzieje się z betonem w ogóle: z biegiem czasu jest on częściowo przekształcany w inne materiały o zupełnie innych właściwościach mechanicznych.
Wyjaśnijmy: struktury żelazonośne, oczywiście, również cierpią z powodu zwykłej rdzy. W większości przypadków zbrojenie nie ma wysokiej odporności na korozję.
Rodzaje i mechanizmy
Помните пословицу «где тонко, там и рвется»? Она в полной мере относится к деградации любых конструкционных материалов.
Żelbeton jest kompozytem kilku rodzajów surowców, które różnią się wytrzymałością mechaniczną i odpornością na różne rodzaje wpływów zewnętrznych.
| Materiał | Właściwości |
| Piasek | Kryształy kwarcu są wyjątkowo stabilne chemicznie, nie pogarszają się z upływem czasu. |
| Gruz | Jako wypełnienie zwykle stosuje się żwir skalny, którego właściwości chemiczne i mechaniczne różnią się niewiele od piasku kwarcowego. Skoncentrowane zasady i kwasy mogą wpływać na jej wytrzymałość. |
| Armatura | Kontakt stali w wodzie i powietrzu (i betonu, jak pamiętamy, przepuszcza parę) zawsze daje bardzo przewidywalny rezultat. Nawet pod ochronną warstwą betonu zbrojenie będzie stopniowo rdzewieć. Uwolnienie zbrojenia na powierzchnię w wyniku zniszczenia konstrukcji przyspieszy proces wielokrotnie. |
| Kamień cementowy | Spoiwo - cement - po ułożeniu przechodzi w stosunkowo mocny, ale nie charakteryzujący się chemiczną obojętnością cementowo-kamienną. Jeden z jego głównych składników - wapno hydratyzowane Ca (OH) 2 - łatwo rozpuszcza się w wodzie i reaguje z innymi chemikaliami. Właśnie wraz z niszczeniem kamienia cementowego zwykle rozpoczyna się proces korozji. |
Przeanalizujmy główne rodzaje korozji i mechanizmy ich występowania.
erozja
Pomimo dużej gęstości beton jest materiałem porowatym. Powodem jest to, że osadzaniu cementu i późniejszemu suszeniu roztworu towarzyszy znaczne zmniejszenie jego objętości.
Uwaga: porowaty gaz i pianobeton to osobna rozmowa. W ich przypadku pory powstają celowo - przez wprowadzenie do roztworu pianki lub składników gazotwórczych (z reguły proszek aluminiowy). Celem jest nadanie konkretnych maksymalnych właściwości izolacyjnych.
Nawilżanie betonu z późniejszym nierównomiernym parowaniem wody prowadzi do stopniowego przemieszczania wody przez pory. W trakcie ruchu, to samo wapno gaszone Ca (OH) 2 będzie stopniowo wypłukiwane; Ponieważ spoiwo w grubości betonu staje się mniejsze, jego wytrzymałość spada.
Proces ługowania jest najlepiej widoczny przez wykwity - białe plamy i narosty na powierzchni betonu, pozostając tam, gdzie często się zamoczy. Ich obecność sugeruje, że projekt szybko traci siłę.
Rozkład kwaśny
Pod wpływem kwasów i ich wodnych roztworów w betonie może nastąpić wiele destrukcyjnych procesów.
Przeanalizujmy najprostsze.
- Po ekspozycji na kwasy, wapno gaszone łączy się z atmosferycznym dwutlenkiem węgla, tworząc nierozpuszczalną sól i wodę.. Wzór opisujący reakcję to Ca (OH) 2 + CO2 = CaCO3 + H2O.
Wydaje się, że - dlaczego żałujesz, że rozpuszczalny związek wapnia zastąpiony jest bardziej stabilnym? Przecież proces ługowania w tym przypadku powinien całkowicie się zatrzymać. Nie było jej tam: kryształy CaCO3 nie wypełniają tylko porów - starają się je rozszerzać i pękać; w rezultacie beton zaczyna pękać.
- Z nadmiarem wody (w prostych słowach, w mokrym betonie), dalsza transformacja minerałów przyjmuje postać CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO3) 2. Полученный бикарбонат кальция снова растворим для воды; более того - слишком растворим: он стремительно вымывается, оставляя после себя поры и… падение конструкционной прочности.
- W obecności roztworu kwasu chlorowodorowego wapno hydratyzowane przekształca się w chlorek wapnia: Ca (OH) 2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O. A sól ta jest wyjątkowo rozpuszczalna w wodzie; wynik jest dość przewidywalny - znowu osłabienie struktury.
Rozkład siarczanu
W warunkach przemysłu chemicznego (w szczególności produkcji nawozów) dość często występuje tzw. Korozja siarczanowa betonu.
W wyniku oddziaływania z wapniami gaszonego wapna i glinianami obecnymi w cemencie, w szczególności powstaje hydrosulfoglinian ettringitu (3CaO • Al2O3 • 3CaSO4 • 32H2O). Kryształy w procesie wzrostu powodują znaczne naprężenia, znacznie przekraczające właściwości wytrzymałościowe kamienia cementowego.
Rdzewieje zbrojenie
Здесь все просто и понятно: контакт низкоуглеродистых сталей с водой и воздухом приводит к образованию малопрочного Fe2O3 и более сложных окислов и солей. Армирование должно воспринимать нагрузки на растяжение; при падении прочности арматуры существенные нагрузки на изгиб приводят к появлению трещин и… ускоренному падению прочности уцелевшего армирования вследствие прямого контакта с водой и воздухом (см.также статью «Подпорные стены из бетона: технология возведения от профессионалов»).
Biodegradacja
Skutki wysokiej wilgotności w temperaturach powyżej zera są dobrze znane: konstrukcje z cegły, kamienia i betonu są osadzane za pomocą mchu i pleśni.
W rezultacie zniszczenie odbywa się na dwa sposoby:
- Osławione wapno i jego związki służą jako pokarm dla grzyba.
- Gromadzenie się produktów przemiany materii w porach prowadzi do wzrostu wewnętrznych naprężeń.
Mroźne zniszczenie
Wyobraź sobie, co dzieje się z mokrym betonowym miejscem, gdy temperatura spada poniżej zera.
- Woda w jego porach zaczyna się krystalizować.
- Lód, który ma większą objętość niż woda, ma skłonność do rozszerzania porów. Mikropęknięcia pojawiają się w strukturze; w miarę ich rozszerzania korozja zbrojenia jest związana z destrukcją zbrojonego betonu.
Sposoby ochrony
Tak więc zbadaliśmy mechanizmy destrukcji. Czy możliwe jest zabezpieczenie konstrukcji betonowych i żelbetowych przed korozją? Czy odpowiednie środki można podjąć w domu własnymi rękami?
Strategia
Najpierw dowiedz się, jakie mamy drogi.
| Kompleks środków | Wyjaśnienia |
| Zabezpieczenie zaworu | Zwiększenie odporności na korozję klatki wzmacniającej zapobiegnie korozji wewnątrz betonu i po dotarciu do powierzchni. |
| Uszczelnianie dodatków chemicznych | Z reguły zmniejszają one liczbę porów lub zamykają pory. W rezultacie, przepuszczalność materiału do wody i powietrza zmniejsza się, rzadziej, niestabilne wapno gaszone jest zastępowane przez bardziej chemicznie odporne związki. |
| Wypełnianie porów | Gotową strukturę betonu można modyfikować poprzez penetrację impregnacji wtryskiwanej przez otwory w niej wywiercone lub po prostu osadzone na powierzchni. |
| Ochrona powierzchni | Obejmuje to wszelkiego rodzaju środki wodoodporne (rolowanie i powlekanie). Malowanie farbami i lakierami należy do tej kategorii. |
| Bioprotekcja | Impregnacje antyseptyczne niwelują biodegradację, zabijając samą pleśń, jej zarodniki i zapobiegając ich ponownemu pojawieniu się. |
Taktyka
A teraz zróbmy trochę bardziej szczegółową listę możliwych środków, opisującą niektóre z nich.
Warunki przemysłowe
Ponieważ ochrona konstrukcji żelbetowych przed korozją odbywa się w warunkach przedsiębiorstw przemysłowych, budownictwa wielorodzinnego itp. - po prostu, kiedy można zastosować złożone technologie, które wymagają specjalnego sprzętu?
Wymieniamy kilka często używanych rozwiązań.
- Cementowanie. Через пробуренные в толще конструкции отверстия под давлением нагнетается цементное молочко, приготовленное в пропорции 1:10 (цемент-вода), с небольшой (не более 7% от массы цемента) добавкой хлористого кальция. Wypełnianie porów способствует увеличению плотности бетона и уменьшению количества открытых пор в нем.
- Krzemienie zmniejsza się do kolejnych wstrzyknięć płynnego szkła sodowego i chlorku wapnia. W procesie przetwarzania pory są wypełniane mieszaniną słabo rozpuszczalnego krzemianu wapnia i nierozpuszczalnej krzemionki.
- Bitumizacja - proces wypełniania porów bitumem w temperaturze 200-220 ° C. Metoda ta jest niezwykle skuteczna, ale może być wykonywana tylko przy minimalnej zawartości wilgoci w strukturze.
Przydatne: głównym problemem przy wierceniu otworów do wtryskiwania roztworów nie jest wzrost wewnętrznych naprężeń w grubości konstrukcji. Z tego punktu widzenia wiercenie diamentowe w otworach w betonie jest optymalne: nie tworzy obciążeń udarowych i nie powoduje odpryskiwania krawędzi otworu.
Do otwierania i demontażu elementów konstrukcyjnych stosuje się cięcie betonu zbrojonego diamentami: mają one znacznie większe zasoby niż koła ścierne do kamienia i, co najważniejsze, pręty zbrojeniowe są idealnie przycięte.
Warunki domowe
Oczywiście ochrona betonu przed korozją jest możliwa bez użycia nowoczesnego sprzętu.
- Farba ochronna - najprostsze i najbardziej oczywiste rozwiązanie. W szczególności można polecić tak zwane gumowe, zdyspergowane w wodzie barwniki: niezawodnie uszczelniają powierzchnię betonu przy minimalnym nakładzie czasu i wysiłku. Cena kilograma gumowej farby zaczyna się od około 130 rubli.
- Przetwarzanie za pomocą płynnego szkła jest również w stanie chronić beton przed zniszczeniem. Instrukcje dotyczące jej stosowania są niezwykle proste: płynne szkło sodowe rozcieńcza się wodą 1: 1 i nakłada na powierzchnię betonu za pomocą pędzla lub wałka w 2-3 warstwach bez pośredniego suszenia.
- Najskuteczniejszym rozwiązaniem są impregnaty impregnujące do penetracji (Penetron i jego analogi). Nakłada się je na mokry beton i penetruje na głębokość jednego metra. Penetron powoduje krystalizację związków wapnia, które całkowicie wypełniają pory.
- Na etapie przygotowania betonu można do niego wprowadzić różne dodatki wzmacniające. Oto nazwy kilku leków domowych: Milonafta, SDB (napar z drożdży siarczanowych), NGL-94 (płyn silikonowy).
Wniosek
Разумеется, в рамках небольшой статьи нами затронуто лишь несколько из длинного перечня возможных решений (читайте также статью «Бетонные безнапорные трубы: нормативные документы, применение, альтернативы»).
Wideo w tym artykule zapewni czytelnikowi dodatkowe informacje o tym, jak przejawia się korozja betonu i w jaki sposób można go pokonać. Sukcesy!