Виды коррозии бетона, способы предотвращения его разрушения
Срок эксплуатации бетонных конструкций рассчитан на длительный период времени — от 60 до 100 лет. Но на практике, уже спустя 2-3 года, могут появляться следы коррозии и выкрашивания. Почему так происходит и что следует предпринимать, чтобы предотвратить коррозию бетона, подробно разберем в этой статье.
Основные виды коррозионных процессов
Класс и марка бетона зависят от процентного содержания цемента в составе. Именно качество цемента определяет такие свойства смеси как морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Но есть еще одна немаловажная характеристика — подвижность смеси. Для достижения нужных параметров расплыва, жесткости и степени уплотняемости, в смесь добавляют пластификаторы. Это позволяет избежать образования крупных пор, воздушных карманов и обезопасить конструкцию от коррозии в будущем.
Ни в коем случае нельзя заменять специальные средства на бытовую химию. Легкость укладки бетона обеспечить получится, а вот его прочность и долговечность — нет.
С помощью добавок исключается появление крупных пор, тогда как бетон сам по себе — пористый материал. Связано это с тем, что в составе смеси используется вода, которая при высыхании испаряется. Образовавшиеся поры становятся лазейкой для разрушительных воздействий.
Коррозия подразделяется на четыре типа:
Разрушение бетона от радиации — самое редкое явление, несмотря на то, что гранитный щебень, используемый в некоторых смесях, имеет собственный радиационный фон. Но он настолько незначителен, поэтому существенно повлиять на прочность конструкции не может.
Коррозия от радиации происходит следующим образом:
Физико-химические факторы
Чем больше циклов замораживания и размораживания происходит, тем больше влаги проникает в поры. При низких температурах вода превращается в кристаллы льда, которые расширяются и постепенно разрушают конструкцию. Как следствие, бетон трескается и выкрашивается.
Биологические причины
Нарушение условий эксплуатации может стать причиной биологической коррозии бетона. При постоянной сырости на поверхности сооружений развиваются микроорганизмы, продукты жизнедеятельности которых разрушительно влияют на структуру бетона.
Химическое воздействие
Атмосферные осадки в сочетании с углекислым газом могут оказывать различное влияние на бетонные конструкции в зависимости от того, что остается на поверхности в результате: хлориды, карбонаты, сульфаты или окись азота. Так может происходить три типа процессов коррозии:
Способы предотвращения коррозии
Все защитные меры должны производиться в комплексе:
Следует избегать постоянной сырости в тех случаях, когда для возведения сооружений не использовался мостовой бетон. При необходимости производят обработку антисептическими пропитками или сухими смесями.
Железнение поверхностей
Для повышения прочности и устойчивости к влаге, а также химическим веществам, часто производят железнение бетона. Этот способ применяется на этапе формального застывания смеси, когда в поверхность втираются смеси с алюминатом натрия, жидким стеклом, корундом, гранитным или кварцевым наполнителями. Полимерные армирующие добавки улучшают адгезию и усиливают эффект железнения. Минус способа — он выполняется вручную и является достаточно трудоемким, поэтому подходит для применения на небольших объектах.
Гидроизоляционные составы и материалы
К такому типу защиты от коррозии можно отнести целый перечень методик:
Метод инъекции — инновационный, достаточно затратный и требующий специального оборудования, с помощью которого внутрь конструкции вводится гелеобразная субстанция. Образуется плотная водонепроницаемая мембрана, с высокой эффективностью предотвращающая проникновение жидкостей.
Проникающий метод, напротив, легок в применении, а из специального оборудования потребуется пулевизатор для оптимизации процесса нанесения гидроизоляции. Этот способ можно использовать при влажных поверхностях, так как в качестве катализатора выступает вода. Новая порция влаги запускает химический процесс кристаллизации, что лишь улучшает прочностные характеристики бетона. Из дополнительных преимуществ стоит отметить паропроницаемость кристаллического слоя, образующегося после нанесения гидроизоляционных составов, что исключает парниковый эффект.
И последний метод подразумевает создание разделительного слоя между поверхностью бетона и отделочными материалами. Плоскости конструкций обмазывают полимерными, битумно-латексными и полиакриловыми составами. Это гарантирует повышенный уровень влагоизоляции, пожаробезопасности и морозостойкости. К преимуществам следует отнести дешевизну метода, к недостаткам — невозможность использования, если проектом не предусмотрена декоративная отделка.
При правильном проектировании, возведении и эксплуатации сооружений из бетона, их долговечность превышает сроки службы построек из любых других материалов. Если остаются сомнения, что самостоятельно удастся выполнить все этапы строительства правильно, то непременно следует обратиться к профессионалам.
Особенности защиты бетонных конструкций от коррозии
Термин «коррозия» в самом начале относился только к металлам. Постепенно специалисты стали его применять и по отношению к другим строительным материалам. Потому что синоним этого слова – разрушение. А этому процессу подвержено все.
Коррозия бетона — что это такое
Это распад ЖБИ. А точнее, разрушение его структуры, соответственно потеря таких характеристик как прочность, плотность, несущая способность.
Распад бетонного камня начинается с его расслоения на компоненты и рассыпания.
Что может воздействовать на конструкции
Коррозия бетона имеет несколько причин:
Виды коррозии, какие бывают
Существует три вида коррозии бетона. Все зависит в основном от того, какие примеси есть внутри железобетонного изделия.
Растворение составных частей
Гидроксид кальций – основной компонент бетонной смеси. Именно его выщелачивание в процессе эксплуатации приводит к серьезным проблемам. Но самое главное надо понимать, что этот химический элемент может попасть внутрь раствора с ингредиентами или образоваться самостоятельно за счет проникающей в бетон воды. В ней обязательно найдется хотя бы немного кальцийсодержащих элементов. И этого достаточно, чтобы началась реакция преобразования.
Гидроксид заполняет собой часть бетона. А при соприкосновении с водой легко его покидает, образуя поры внутри ЖБИ. От этого прочность конструкции ослабевает.
Взаимодействие с кислотами
Эту разновидность называют химической коррозией. В ее процессе вымываются известковые компоненты, а они – компоненты цемента. Или, наоборот, происходит их процентное повышение, за счет чего опять-таки снижаются прочностные характеристики материала.
Грунтовые воды отчасти являются агрессивными. Они проникают в тело бетонной конструкции, где образуют компоненты, которые не связываются с другими. То есть сам застывший раствор становится рыхлым. Он начинает медленно, но безостановочно рассыпаться.
Образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ
Под действием кислот, которые воздействуют на бетон из грунтовых или атмосферных вод, внутри изделия образуются так называемые нерастворимые соединения кальция. Они формируются в самом камне или проникают туда снаружи и заполняют собой поры.
Эти кристаллические соединения, которые со временем растут, расширяя бетонную конструкцию. Отчего она начинает трескаться и рассыпаться.
Другие виды
Есть еще несколько разрушающих процессов, которые происходят внутри бетона:
Внимание! Определить, какой из факторов стал причиной коррозии, сложно. Обычно это совокупность нескольких причин. Проверку проводят в лабораториях.
Коррозия арматуры в бетоне
Есть несколько обстоятельств, которые могут привести к ржавлению металла. Чаще они внешние, то есть начинается этот процесс от проникновения воды внутрь ЖБИ и соприкосновения с арматурными стержнями. Обычно это случается по одной причине – низкая плотность залитого бетона.
Нарушение технологии производства оставляет свои следы в виде раковин, пор и других типов пустот. Туда и стремится попасть вода. Здесь она скапливается и распространяется по всему телу изделия, достигая металлического каркаса. Начинается коррозия металла.
Есть внутренние обстоятельства. Они зависят от качества используемой в замесе раствора воды. Если в ней присутствуют активные и агрессивные компоненты, то велика вероятность, что они начнут воздействовать и на арматуру. То же самое касается цемента. В нем всегда присутствует хлорид кальция. Если его содержание превышает 2%, то ржавление металла начнется обязательно.
Внимание! Коррозия арматуры всегда происходит неравномерно. Где-то сильнее, где-то слабее. Это зависит от такой характеристики, как пористость монолитного бетона. Где пор в теле ЖБИ больше, там металл ржавеет быстрее.
Как можно её защитить
Сегодня используют три технологии, которые помогают защитить арматурный каркас.
Сегодня производители металлопрофиля предлагают улучшенные сорта, которые даже при длительном и интенсивном воздействии влаги и активных химических веществ не изменяют своих эксплуатационных характеристик. Правда, такая арматура стоит приличных денег.
Но есть обязательный этап производства ЖБИ. Это когда готовую продукцию оставляют на свежем воздухе. Под действием природных нагрузок на поверхности появляется упрочненная пленка из гидроксида кальция. Ее толщина 5-10 мкм. Она самое главное не растворяется в воде, инертна к многим химическим элементам. Этот процесс называется карбонизация.
Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии: используемые средства
Здесь немалый список того, что можно предложить. В первую очередь – это грамотно налаженное производство. Технология должна строго соблюдаться по требованиям государственных стандартов или технических условий. Никаких отклонений.
Сами ЖБИ должны правильно эксплуатироваться. К примеру:
Существует два типа защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии: первичная и вторичная.
Первичная
Это когда в бетон при его замесе добавляют различные добавки минерального происхождения. Их задача – повысить плотность материала. Хороший вариант, им пользуются практически все производители ЖБИ. Но есть один нюанс – если концентрация добавок на каком-то участке будет большой, то велика вероятность, что здесь ухудшатся характеристики бетона.
Рынок сегодня предлагает их большой ассортимент:
Вторичная
Это защита внешней поверхности ЖБИ. Сюда относится карбонизация, о которой говорилось выше. А также покраска бетонных изделий, для чего используется специальная лакокрасочная продукция и мастики.
Часто оба материала применяют одновременно. Сначала наносится мастика, затем краска. Производители предлагают и третий вариант защиты, как дополнение к двум первым. Это специальные пропитки, они же грунтовки.
Оптимально – составы глубокого проникновения. Они не только покрывают обрабатываемую поверхность плотным водонепроницаемым слоем, но и проникают внутрь бетона. Там полимеризируются, создавая практически непроницаемый барьер и воде, и воздуху. Плюс – упрочняют его, а также создают защиту от микроорганизмов.
Еще один вариант – оклеечная гидроизоляция. Это рулонного типа полимерные пленки, которые крепятся с помощью клеевых составов или битумной мастикой. Производители сегодня предлагают самоклеющиеся вариации. Идеальная технология защиты бетона во влажных средах, отсюда и название – гидроизоляция.
Технология железнения бетонных поверхностей
Пластифицирующие добавки для бетона и их виды
Технология полировки бетонных поверхностей
Описание железобетона и области его применения
Защита бетона от коррозии
Коррозия бетона – постепенное разрушение цементного камня под воздействием минеральных соединений и негативных факторов окружающей среды. По типу химических реакций, протекающих в теле бетона, выделяют 3 вида коррозий: выщелачивание, кристаллизация и растворение цементного камня. Отдельно упоминают коррозию арматуры, которая также приводит к преждевременному разрушению железобетонных конструкций.
Процесс и признаки выщелачивания
Выщелачивание – химический процесс, во время которого из цементного камня вымывается кальций. В результате этого конструкция теряет марочную прочность, морозостойкость и водопроницаемость, а срок ее службы сокращается вдвое. Внешними признаками выщелачивания являются:
Главной причиной выщелачивания считается прямой контакт бетонного полотна с грунтовыми водами в результате неправильной гидроизоляции. Проникая в поры, мягкая вода растворяет кальций и вымывает его из цементного камня. Масштабы разрушения конструкции зависят от уровня жесткости воды и скорости ее фильтрации.
Возникновение и развитие кристаллизации
Проникая в тело бетона, соли, щелочи и сульфаты вступают в активную химическую реакцию с цементным камнем. Продукты коррозии откладываются в каменных порах и приводят к разрыву и повреждению полотна. Корродирующий бетон разбухает и деформируется, т.к. объем твердой фазы в нем увеличивается.
Данный вид коррозии называется кристаллизацией. В зависимости от типа активного вещества она может быть сульфатной, щелочной или соляной. Определить вид кристаллизации помогают лакмусовые бумажки и внешний вид бетона:
Прямой контакт бетона с грунтовыми водами также провоцирует развитие кристаллизации.
Разъедание цементного камня
Под воздействием агрессивной среды с высоким содержанием кислот кальций распадается на легкорастворимые соли и аморфные вещества. Вследствие этого бетон становится рыхлым и утрачивает прочность. Причинами разъедания цементного камня являются:
Пораженный материал имеет рыхлую структуру и бурый цвет. При механическом воздействии от него отслаиваются бетонные площадки и куски раствора.
Образование ржавчины на поверхности полотна
Несмотря на то, что металлические элементы в железобетоне находятся в безвоздушной среде, они также могут разрушаться. Растрескивание бетона по линии залегания арматуры, ржавчина на поверхности полотна и изменение цвета материала – первые признаки коррозии металла.
Причинами разрушения арматуры являются:
При контакте с кислородом, солями и постоянным током металлические пруты покрываются ржавчиной. Для предотвращения ее развития все железные элементы конструкции обрабатывают химическими добавками перед погружением в бетонный раствор. В рамках вторичной защиты от блуждающих токов электрики применяют катодный, протекторный и дренажный методы.
Первичная защита материала
На этапе приготовления бетонного раствора в его состав вводят модифицирующие добавки. Они изменяют минералогический состав цементного камня, улучшают его прочностные характеристики и нивелируют коррозийные процессы. По типу воздействия добавки подразделяются на следующие группы:
При выборе добавки технологи учитывают климатические особенности региона, а также химический состав и свойства местной почвы.
На территории России наиболее популярными являются мылонафт, бражка СДБ, кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94, а также гашеная известь.
Мылонафт – пластификатор на основе солей натрия. Он улучшает удобоукладываемость, морозостойкость и водонепроницаемость бетона в несколько раз. Смеси, приготовленные на его основе, устойчивы к воздействию солей и образованию трещин.
Бражка СБД – сульфитно-дрожжевой пластификатор. Он также увеличивает подвижность, морозостойкость и водоупорность бетона в 2-3 раза. Материалы, в состав которых входит бражка СБД, не вступают в химические реакции с минеральными солями и долгое время сохраняют первичный вид.
ГКЖ-94 – гидрофобизирующая жидкость на основе кремния. Бетоны с добавлением ГКЖ-94 имеют максимальное количество замкнутых пор и отличаются повышенной морозостойкостью. Они пригодны для заливки в местах с высоким содержанием минеральных солей.
Нанесение защитных покрытий
Для защиты бетонов от разрушений используются следующие категории строительных материалов:
Перед началом облицовочных работ бетон очищают от пыли и грязи. При обнаружении неровностей поверхность реставрируют и зачищают. Для этого мастера используют проволочные щетки, пескоструйные аппараты, шлифовальные машины и ручные пылесосы. В обязательном порядке удаляются все масляные пятна, а также соляные отложения, ржавчина и кислотные разводы.
Чтобы предотвратить дальнейшее разрушение и разъедание окисленных материалов, их поверхность тщательно обрабатывают раствором кальцинированной соды и промывают теплой водой.
Любые покрытия наносятся на сухую, подготовленную поверхность. При их выборе учитываются следующие требования.
Выбирая защитное покрытие, следует также учитывать место эксплуатации конструкции (улица/помещение) и свойства агрессивной среды. В некоторых случаях меры по защите, восстановлению и усилению сооружений являются малоэффективными. В этом случае принимаются меры по снижению агрессивного действия окружающей среды.
Нивелирование агрессивного действия среды
Фундаменты, подземные сооружения и коммуникации наиболее подвержены выщелачиванию и карбонизации грунтовыми водами. Чтобы нейтрализовать влияние агрессивной среды, проводится обустройство следующих конструкций:
На пути грунтовых вод также выставляют глиняные, битумные, петролатумные подушки. Траншеи, наполненные известняком, подходят для очистки сточных и грунтовых масс от углекислоты и кислых солей.
Для нейтрализации парогазовой среды внутри зданий используют дополнительную вентиляцию и просушку. Кислоты, попавшие на поверхность бетона, нейтрализуются содовыми и щелочными растворами.
Повышение стойкости бетонных сооружений
Для восстановления поврежденных бетонов применяют такие технологии, как обработка поверхностей и инъекции растворов в толщу конструкции. Инъекции классифицируются по типу расходных материалов на цементные, битумные, силикатные и смоляные.
В процессе цементации в бетоне пробуривают глубокие отверстия, через которые в полотно нагнетают цементный раствор повышенной прочности. В результате застывания бетонные столбики предотвращают разрушение конструкции, повышая ее прочностные характеристики.
Силикатизация проводится по той же технологии, однако вместо цемента в отверстия заливается жидкое стекло и раствор хлорида кальция. Образующийся в результате химических реакций гидросиликат устойчив к растворению и вымыванию из бетона.
Битумизация – процесс обогащения железобетона битумом. Добавка повышает прочность и коррозийную стойкость бетона в агрессивных средах, а также нивелирует риск образования ржавчины.
Смолизация – технология укрепления и защиты мелкопористых бетонов. В отверстия вводят водный раствор карбамидной смолы и химически нейтральные отвердители. После застывания смолы снижают истираемость и хрупкость конструкции.
В отличие от инъекций, технология обработки поверхностей не требует больших трудозатрат. В качестве расходных материалов применяются полимеры (технология гидрофобизации), либо флюаты (флюатирование). Специальные составы наносятся на бетонные кистью, валиком или пульверизатором.
Чтобы предотвратить разрушение бетона в агрессивной водной среде, специалисты рекомендуют проводить регулярную обработку поверхностей. Химические растворы и пропитки глубокого проникновения эффективно защищают конструкции от атмосферных осадков, конденсата и агрессивной парогазовой среды.
Бетон от компании EuroBeton
КСМ «ЕвроБетон» предлагает цементные растворы, товарные бетоны и ж/б-конструкции собственного производства. Продукция компании соответствует требованиям ГОСТ и международным стандартам качества. Перед поступлением в продажу строительные материалы проходят лабораторную проверку и комплектуются строительными паспортами.
Все материалы изготовлены с учетом климатических особенностей Ростова-на-Дону и почвенным составом региона. Для получения более подробной информации позвоните по указанному телефону или оставьте заявку на обратный звонок.
Защита бетонов от факторов техногенной агрессии
В современном мире почти невозможно добиться того, чтобы здания и сооружения не подвергались влиянию факторов техногенной агрессии.
Бетонные и железобетонные сооружения, как правило, эксплуатируются под открытым небом; в промышленных и технических помещениях они также могут подвергаться различным агрессивным воздействиям.
В таких условиях может происходить так называемая коррозия бетона — постепенное разрушение структуры материала, сопровождающееся прогрессирующим снижением технических характеристик.
Для того, чтобы предотвратить возникновение аварийных ситуаций, используются различные методы защиты бетона от коррозии, которые выбираются в зависимости от разных факторов. Рассмотрим основные методы защиты бетона.
Требования к защите от коррозии строительных конструкций при воздействии агрессивных сред с температурой от –70°С до плюс +50°С регулируются СП 28.13330.2017.
Агрессивные влияния на бетон
Внешние воздействия и агрессивные среды классифицируются следующим образом:
Если на конструкцию одновременно воздействуют несколько различных агрессивных сред, то степень воздействия определяют по наиболее агрессивной.
Как определить степень агрессивности сред
Уровень агрессивности сред определяется в соответствии с нормативными документами либо на основании произведенных исследований.
Также следует учитывать, что при повышении температуры эксплуатации на каждые 10°С свыше 20°С, степень агрессивности увеличивается на один уровень.
Для массивных малоармированных конструкций степень агрессивного воздействия уменьшают на один уровень.
При комбинации влияния агрессивных сред и механического воздействия (например, истирания и влажности), степень агрессивного воздействия повышается на один уровень.
Виды коррозии бетона
Существует несколько видов коррозии бетона, каждый из которых обусловлен влиянием тех или иных агрессивных внешних воздействий.
Химическая коррозия
Данный вид коррозии возникает в результате воздействия химических сред. В зависимости от того, какие вещества воздействуют на бетон, химическая коррозия бывает:
О химической коррозии имеет смысл говорить не только в контексте бетона, который используется при строительстве промышленных предприятий. Природные воды и влага атмосферных осадков могут содержать соли, щелочи, кислоты, что происходит в результате попадания в атмосферу и в водоемы выбросов промышленных предприятий (техногенный фактор).
Растворение гидроксида кальция (выщелачивание)
Гидроксид Са или негашеная известь может попадать в бетон в процессе замеса или обработки бетонных смесей. Впоследствии, при воздействии влажности, гидроксид кальция легко растворяется водой и вымывается из бетона, ослабляя его структуру. На поверхности бетона при этом появляются высолы.
Некоторые факторы усиливают процессы вымывания гидроксида кальция:
Вода, при условии постоянного воздействия, для бетона является агрессивной средой.
Кислотная коррозия бетона
Кислотная коррозия обуславливается воздействием кислот. Природные воды могут содержать соляную, серную, азотную и другие минеральные, а также органические кислоты.
Щелочные составляющие бетона вступают в химические реакции нейтрализации с кислотами с образованием легко растворимых солей. Вымывание солей ослабляет и разрыхляет структуру бетона.
Особенно нежелательны реакции с образованием гидросульфоалюминатов, кристаллы которых, в процессе своего роста, приводят к нарастанию внутренних напряжений в бетоне.
Солевая коррозия бетона
Этот вид коррозии может быть спровоцирован неумеренным применением солей в качестве противоморозных добавок. Появляющиеся в итоге гидратированные соединения в условиях высокой влажности могут расширяться, что приводит к появлению трещин в бетоне.
Биокоррозия
Биологическая коррозия бетона вызывается воздействием органических кислот, которые содержатся в продуктах метаболизма разнообразных грибов, плесени, бактерий, мхов, лишайников. Их развитие возможно в результате воздействия влажности на бетон.
Физическая коррозия бетона
Вызывается как механическими воздействиями (истирание, вибрация), так и циклами «замораживание-оттаивание».
Радиационная коррозия бетона
Радиационное облучение бетонных конструкций приводит к удалению кристаллизованной воды из структуры бетона, что приводит к появлению трещин и снижению прочности материала.
Меры защиты бетона
Основные методы защиты бетона от коррозии подразделяют на первичные, вторичные и специальные.
Для слабоагрессивной среды обычно применяют первичную защиту и, в некоторых случаях, вторичную. Для средне- и сильноагрессивной среды — первичную, вторичную и, при необходимости, специальную.
Мероприятия по защите бетона определяются на предпроектной и проектной стадиях, а также в процессе строительства, реконструкции и непосредственной эксплуатации зданий:
Методы первичной защиты
Требования к бетонам, которые будут эксплуатироваться в условиях воздействия агрессивных сред, определяются нормативной документацией.
К мерам первичной защиты бетона относят следующие:
