КОРОЗИЯ НА АРМИРОВКАТА В БЕТОНА - способността на циментовия камък да пасивира стоманата
Защитният ефект на бетона по отношение на армировката се определя отспособността на циментовия камък да пасивира стоманата. Известно е, че в преобладаващата част от случаите корозията на металите възниква по електрохимичен механизъм, за осъществяването на който са необходими следните условия: 1) наличие на потенциална разлика върху металната повърхност; 2) наличието на електролитна връзка между участъци от металната повърхност с различни потенциали; 3) активното състояние на повърхността в анодните участъци, където металът се разтваря според реакцията 4) наличието на достатъчно количество деполяризатор, по-специално кислород, необходимо за асимилацията на излишните електрони 4e-+02+2H20-uC0H върху катодните участъци на металната повърхност.
При еднопосочен контакт без налягане, т.е. при капилярно засмукване на вода, степента на насищане на бетона обикновено е по-ниска, тъй като височината на засмукване на водата е обратно пропорционална на напречното сечение на капилярите. Налягането на наситените пари над водния менискус в капиляри с радиус над 5 cm MO, които обикновено се наричат макрокапиляри, е практически равно на налягането на парите над равна повърхност, следователно такива капиляри не засмукват вода и могат да се пълнят само над налягането на водата или когато кондензира, когато се образува точка на оросяване в бетона.
Що се отнася до кислорода, неговият дефицит може да ограничи процеса на корозия на стоманата, както показват проучванията, само когато бетонът е почти напълно наситен с вода, когато дифузията на кислород рязко се забавя. В бетон с висока плътност (при W/C
Скоростта на корозия на стоманата зависи от степента на агресивност на водната среда, която в този случай може да се оцени чрез рН и съдържанието на кислород Няма корозия на стоманата вбетонът се обяснява с неговата пасивност в алкална среда, т.е. невъзможност за разтваряне съгласно горната реакция. Ако по една или друга причина повърхността на армировката остане активна или не е напълно пасивирана по време на производството на конструкциите, или загуби своята пасивност по време на експлоатацията на конструкцията, тогава възниква корозия на армировката в бетона.
За да се поддържа пасивността на стоманата в бетона, тя трябва да бъде в постоянен контакт с течността на порите, чиято алкалност трябва да има стойност на pH pH ^ 11,8. Това състояние обикновено се наблюдава при плътни бетони на базата на портланд цимент и неговите разновидности (шлаков портланд цимент, пуцолански портланд цимент), които вече при смесване с вода дават наситен разтвор на калциев хидроксид с рН ^ 12,6. По време на втвърдяването и втвърдяването на циментовата паста стойността на pH може да достигне 13,5. 13.8, което очевидно е свързано със значително пренасищане на течната фаза, което се наблюдава през този период и е в основата на образуването на кристален агрегат от циментов камък. Във втвърдения бетон рН стойността на порестия флуид е 12,0. 12,5, което също е значително по-високо от горната критична стойност pH^11,8.
В обикновен плътен бетон с нормално втвърдяване, приготвен с портланд цимент, има значително количество калциев хидроксид, приблизително 10. 15% от теглото на цимента. Освен това, така нареченият „клинкерен фонд” се запазва дълго време под формата на ненапълно хидратирани зърна от циментов клинкер, от които могат да се попълнят запасите на Ca(OH)g в бетона, ако бъдат изразходвани по една или друга причина.
Ако циментът съдържа активни хидравлични добавки (пуцоланов и портландски цимент), значителна част от калциевия хидроксид се свързва с тях. Същото се случва, когатопълнител има хидравлична активност, например пореста натрошена експандирана глина или перлитен пясък, особено техните прахообразни фракции.Свързването на калциев хидроксид се засилва значително по време на термичната обработка на бетона, което води до значително намаляване на рН на течността на порите. Особено рязко спада рН в автоклавните бетони - клетъчни и силикатни, където се постига висока якост поради дълбокото свързване на калциевия хидроксид със силициевия диоксид на смлян пясък, пепел и шлака. При автоклавен бетон след едногодишно съхранение в естествени атмосферни условия и с периодично овлажняване вече може да се наблюдава 100% корозионно увреждане на повърхността на армировката.
Сулфатните йони, макар и в много по-малка степен от хлоридните йони, също могат да нарушат пасивността на стоманата. В процеса на химични трансформации на сулфидите в бетона е възможно образуването на сероводород, който при подходящи условия, взаимодействайки със стоманената повърхност, може да предизвика развитие на водородна крехкост в напрегната високоякостна армировка
Известно е, че свойствата на бетона се променят с течение на времето под въздействието на околната среда.При мокри условия бетонът придобива якост за дълго време, структурата му се уплътнява. Това не се случва в сухи условия. При периодично замразяване и размразяване, овлажняване и сушене, нагряване и охлаждане, структурата се разхлабва, разхлабва, до частично или пълно разрушаване на бетона.Много течни и газообразни среди имат разрушителен ефект върху бетона.Явленията на корозията на бетона бяха обсъдени по-горе. Естествено, ако под въздействието на определени външни влияния защитният слой от бетон в близост до армировката се разруши, тогава неговият пасивиращ ефект също престава.
Въпреки това, много медии, които не са агресивни или леко агресивникъм бетон, агресивна към стомана, например въздушно-влажна среда, която по една или друга причина не е пасивна. Периодичното овлажняване работи по подобен начин дори и с прясна вода, която не е агресивна към бетона. Трябва да се подчертае, че докато стоманата в бетона е в пасивно състояние, тези ефекти не причиняват корозия.
Нека разгледаме причините за загубата на способността за пасивиране на стоманата в бетона, която първоначално я притежаваше изцяло, т.е. плътен бетон върху портланд цимент без хлоридни добавки. Нарушаването на пасивността на армировката в такъв бетон се свързва главно с външни влияния, в резултат на което рН на течността на порите намалява близо до повърхността на армировката в бетона или се появяват хлоридни йони [1]. Намаляването на pH на бетона е свързано с намаляване на концентрацията на Ca (OH) 2, което може да възникне или поради неговото излужване (отмиване) чрез филтриране на вода през бетона или измиване, или в резултат на неутрализация от киселинни течности и газове.