Контрол на качеството - страница 2
4. Видове корозия на бетона и начини за предотвратяването им.
Стоманобетонните конструкции на сгради и конструкции по време на тяхната експлоатация, едновременно със силовите натоварвания, са разрушително засегнати от различни външни фактори - химични и физични. Съответно се разграничават химическата и физическата корозия.Химическата корозиясе разбира като процес на разрушаване на бетона в резултат на химическото взаимодействие на агресивни вещества в течно, твърдо и газообразно състояние с компонентите на циментовия камък и инертния материал.
Физическата корозияна бетон и стоманобетон се причинява от промяна на отрицателните и положителните температури, редуващо се намокряне и изсушаване, придружено от деформации на свиване и набъбване, отлагане на соли в порите на циментов камък, което води до развитие на кристализационно движение.
Въз основа на резултатите от изследването на процесите на кристализация и естеството на разрушаването на конструкциите в експлоатация се разграничават следните основни видове корозия (V.A.):
1) корозия при излугване, която възниква поради разтварянето на хидрата на калциевия оксид в циментовия камък и отстраняването му от него;
2) обща киселинна корозия - в резултат на действието на киселини при рН по-малко от 7;
3)въглероден диоксид, причинен от действието на въглероден диоксид върху бетона;
5) магнезиева корозия, която също се подразделя съответно на магнезиеви йони, причинена от действието на магнезиеви йони в отсъствието на сулфатни йони във вода, и магнезиево-гипсови или сулфатно-магнезиеви, възникващи при комбиниране на магнезиеви и сулфатни йони върху бетон.
Всички тези видове корозия могат да възникнат под действието на природни, промишлени и битови отпадъчни води. Степента на агресивност на тези води и драгресивни фактори (газообразни и твърди вещества) е дадено в нормите на SNiP. От голям брой различни корозионни процеси, V.M. Москвин идентифицира три основни типа.
Корозия от първия типприето е да се приписват процесите на корозия на бетона под действието на вода с ниска временна твърдост, в резултат на разтварянето на компонентите на циментовия камък и отстраняването им с течаща вода.
Корозия от втори типсе разбира като корозионни процеси, развиващи се в бетона в резултат на обменни реакции между съставките на циментовия камък и химикалите, съдържащи се във водата.
Корозия от трети типкомбинира процесите на разрушаване на циментов камък в резултат на отлагане и кристализация в порите и кухините на бетона на слабо разтворими соли, кристализацията на които причинява възникването на сили, водещи до разрушаване на бетонната структура.
Първи тип корозия
Причината за корозията на бетона в прясна вода е разтворимостта на отделните компоненти на циментовия камък. Най-разтворимият компонент е калциевият хидроксид, образуван по време на хидролизата на C3S.
Този тип корозия особено прогресира под въздействието на течаща вода, филтрираща се през тялото на бетона. В общия случай скоростта на корозия от тип I е правопропорционална на скоростта на водния поток, като първо се разрушават многоосновните хидросиликати, а след това нискоосновните.
За борба с корозия тип I в цимента се въвеждат активни хидравлични добавки, които свързват Ca (OH) 2 към слабо разтворим калциев хидросиликат. В резултат количеството на свободния Ca(OH)2 рязко намалява и скоростта на корозия значително намалява. В същото време хидравличните добавки увеличават плътността на бетона, намалявайки го.водоустойчив. Намаляване на водоустойчивостта може да се постигне и чрез по-интензивно уплътняване на бетонната смес, което позволява образуването на по-плътна структура на бетона.
Втори тип корозия
Корозията от втория тип възниква в резултат на взаимодействието на съставните части на циментовия камък с киселини и соли в околната среда около бетона. В резултат на обменни реакции се образуват продукти под формата на аморфна маса, които се разтварят и се отстраняват от бетонното тяло. Това води до увеличаване на порьозността и намаляване на якостта на цимента
камък и по-нататъшно активиране на процеса на корозия до пълното разрушаване на бетона.
Обменните реакции най-често протичат в бетона под действието на сулфатни и хлоридни соли по следната схема:
Полученото слабо разтворимо аморфно вещество - Mg (OH) 2 или се утаява на мястото на образуване, или се излугва от циментовия камък. Дихидратният гипс, образуван на първия етап, след това реагира с трикалциев алуминат, образувайки калциев хидросулфоалуминат (тип III корозия).
Ефективни средства за защита на бетона от корозия от втори тип са използването на цименти с определен състав (белит), въвеждането на хидравлична добавка за свързване на Ca (OH) 2 и превръщане на C3A.nH20 в по-малко основен CA (хидроалуминат Ca), както и получаване на плътен бетон.
Корозия на бетон от трети тип
Под действието на минерализираните води върху бетона в неговите пори и капиляри се натрупват солни кристали, както и реакционни продукти, образувани при взаимодействието на водната среда с циментовия камък. В резултат на увеличаване на броя на кристалите възникват значителни сили на опън в стените на порите и капилярите и под въздействието на тези сили стените се разрушават.
Такива промениЦиментовият камък се причинява от води, съдържащи сулфати под формата на разтворен калциев сулфат и други сулфати. Гипсът, освободен от разтвора, се отлага в порите на циментовия камък. В присъствието на други сулфатни соли във вода, гипсът се образува от взаимодействието на тези соли с Ca (OH) 2. Корозията на гипса започва при концентрации на SO4 над 1000 mg/l. Максимално допустимата концентрация на SO4 за портландцимент е 250 mg / l, независимо от състава на сулфатната сол във водата.
В допълнение, между сулфатите и трикалциевия алуминат протича реакцията на образуване на слабо разтворим калциев хидросулфоалуминат (HSAC):
5.Условия за корозия на армировката в бетона и начини за предотвратяването й.
Корозията на армировката в бетона е специален случай на разнообразното явление на металната корозия. Понятието корозия на металите означава процес на постепенно разрушаване на тяхната повърхност в резултат на химическо или електрохимично взаимодействие на метала с околната среда. Чисто химичното взаимодействие на металите със средата е несравнимо по-рядко срещано от електрохимичното взаимодействие.
Електрохимичната корозия или корозията в електролитите е резултат от работата на много микроскопични галванични елементи с късо съединение, които се появяват на повърхността на метала в контакт с електролита. Появата им се дължи на разнородността на метала или околната среда. Потенциалната разлика на повърхността на стоманената армировка в бетона се дължи на факта, че отделните микросекции от стомана имат различни структурни характеристики, свързани с естеството на оксидните филми, точките на контакт както с течната фаза, така и с продуктите на хидратация на цимента, зърната от фини и едри агрегати. По този начин електрохимичната корозия включваналичието на електрически ток, който възниква по време на процеса на корозия и не се нуждае от външна причина. При наличие на външна причина, например под формата на блуждаещи токове, корозията се засилва допълнително.
Пасивиращият ефект на бетона върху стоманата
Корозията на стоманата в бетона е резултат от електрохимичен процес, при който желязото преминава в разтвор в местата на анода и се превръща в ръжда. Хидроксилните йони, необходими за този процес, се образуват на катода от кислород и вода. Стоманената армировка в плътен и некарбонатен бетон без пукнатини е надеждно защитена от корозия. Това се дължи на високата алкалност на pH на порестата влага, която е в границите 12,5-13,5, в зависимост от вида и количеството на цимента, вида и количеството на добавките. Високата алкалност на бетона се дължи, както е известно, на процесите на хидролиза и хидратация на силикатните фази на цимента с образуването на Ca(OH)2. Ако в цимента има алкални соли на калий и натрий, те се превръщат в хидроксиди - KOH или NaOH по време на хидратацията на цимента, които повишават pH на бетонната среда до 13,5. При такава висока стойност на pH в присъствието на кислород върху повърхността на стоманата се образува микроскопично тънък слой железен хидроксид, който предпазва стоманата от анодно разтваряне. Когато pH на средата падне под 12, железният хидроксид преминава в железен хидроксид по схемата:
В същото време обемът на получения хидроксид е повече от 2 пъти сумата от обемите на изходните компоненти, което води до нарушаване на кордонаана армировката с бетон. В резултат на това се намалява носещата способност на конструкциите.
Електрокорозия. Условия за възникването му и предотвратяване
Дългогодишна практика на експлоатация на стоманобетонни конструкции в полето на действие на скитанетокове показаха, че в анодните зони на стоманата има интензивен процес на корозия с разрушаване на бетонното покритие. Източникът на разрушаване са постоянни течения. Корозията на стомана в бетон под действието на постоянни токове се описва от теорията на механичните напрежения. Според тази теория при преминаване на постоянен ток през армировката, последната се подлага на корозия, в резултат на което получените продукти от корозия водят до появата на вътрешни напрежения на опън, което неизбежно води до разрушаване на бетона. За защита на стоманобетонни конструкции от електрокорозия се използва методът за защита на протектора. Същността на метода се състои в налагането на външен защитен потенциал върху арматурата, при който тя попада в зоната на пасивното състояние на диаграмата на Pourbaix, т.е. когато желязото е нейонизирано (не се разтваря) във всякаква агресивна среда. Стойността на защитния потенциал се приема в рамките на 0,85-1,1 V по отношение на електрода от меден сулфат, а плътността на тока е около -
Основните методи за защита на армировката в бетона от корозия
цимент, лека топлинна обработка. За да се подобрят защитните свойства на бетона по отношение на стоманената армировка, в бетоновата смес се въвеждат специални добавки -инхибитори на корозия или пасиваториТе включват нитрити, нитрати, хромати, бихромати, фосфати, силикати, натриеви или калиеви борати в количества от 0,5-3,0% от теглото на цимента. Същността на механизма на действие на пасиваторите е образуването на защитни филми от оксиди или неразтворими соли върху металната повърхност. Такива свойства притежават нитрити, фосфати, силикати, хромати, дихромати и някои други съединения. Все пак трябва да се отбележи, че някои от изброените съединения, действащи главно върху анодния процес, намаляват площта на анодаплощи и при ниска концентрация допринасят за локализиране на корозионния процес в отделни точки – питинг. Следователно добавките - пасиватори не винаги осигуряват надеждна защита на стоманата от корозия.
Добавките-инхибитори осигуряват надеждна защита на стоманата срещу корозия, особено в бетон с ниска алкалност. Те образуват физически адсорбционни филми върху стоманената повърхност. Тези добавки включват амини, органофосфорни съединения, редица катионни повърхностноактивни вещества. Комплексните добавки осигуряват най-висока ефективност на защита на армировката в бетона.