Качество достойное времени
Качество достойное времени

Виды коррозии и защита бетона от коррозии

Бетон и железобетон — самые распространённые композиционные строительные материалы. Согласно терминам и определениям по СТБ 1768 и СТБ 1544: Бетон – это материал, получаемый путём смешивания вяжущего, крупного и мелкого заполнителей, воды и, при необходимости, различных химических и минеральных добавок, структура которых формируется вследствие процесса гидратации вяжущего.

Изначально термин «коррозия» применялся только в отношении металлов. Позже его стали употреблять касательно других материалов и изделий из них. Главный синоним коррозии – разрушение. А этому процессу подвержены практически все строительные конструкции под влиянием различных внешних факторов.

В частности коррозия бетона – это распад его структуры, потеря плотности, прочности и, как следствие, утрата эксплуатационных качеств. Разрушение бетонных элементов начинается с рассыпания или расслоения цементного камня, поскольку заполнители более стойки к агрессивным воздействиям.

Какие выделяются виды коррозии бетона?

Вредное, разрушительное влияние на бетон могут оказывать атмосферные осадки, содержащие и образующие кислоты (и даже воздух поблизости от дорог и промышленных предприятий) – газовая коррозия. А также вода из рек, морей, грунта, дренажных систем и стоков. Когда конструкция выполнена из армированного бетона, то к внешним факторам добавляется еще и опасность возникновения коррозионных процессов в арматуре.

В зависимости от характера содержащихся во внешней среде примесей коррозия бетона и железобетона делится на три типа:

1 вид коррозии – разложение цементного камня в результате выщелачивания гидроксида кальция. Этот элемент может присутствовать в бетонной смеси с момента ее формовки, либо образоваться в процессе воздействия на готовую конструкцию воды с вредными примесями. Са(ОН)2 – это компонент, который легче всего растворяется и быстрее всего вымывается из тела бетона, тем самым разрушая его.

2 вид – подразумевает распад цементного камня от взаимодействия с кислотами. Этот тип называют химической коррозией.  В этом случае в конструкции происходит вымывание легкорастворимых известковых продуктов, либо проистекает процесс, обратный этому. Под воздействием агрессивных вод в теле бетона образуются осадки, не обладающие вяжущими свойствами. В результате изделие теряет прочность и превращается в слабую рыхлую массу. В эту категорию можно включить щелочную коррозию, которую может, например, вызвать даже избыток противоморозных добавок при формировании бетонной смеси.

3 вид коррозии – это процесс, при котором под воздействием кислоты образуется соединение кальция, не растворимое в воде. СаСО2 или CaSO4 постепенно заполняет свободные поры в массе бетона, увеличивая его объем, что в результате приводит к разрушению конструкции. На практике, из всех видов 3 категории, чаще всего встречается сульфатная коррозия.

Понятно, что такое разделение является условным, так как не всегда можно с большой точностью определить, что именно повлияло на разъедание конкретного сооружения.

Коррозионные процессы протекают обычно под влиянием совокупности различных факторов и, одновременно, может происходить несколько категорий разрушений.

В том числе значительное влияние на целостность конструкции оказывает отсутствие или наличие коррозии арматуры в железобетоне.

Из-за чего происходит коррозия арматурного каркаса?

Существует несколько причин появления ржавчины на металле внутри бетонной массы. И далеко не всегда это внешние воздействия.

Внутреннюю коррозию может вызвать наличие большого количества агрессивных компонентов в воде, которой затворяют бетонную смесь. Кроме того, для создания армированного бетона нельзя использовать состав, содержащий более 2% (от массы цемента) хлористого кальция. Поскольку этот элемент значительно ускоряет коррозию арматуры в бетоне при эксплуатации в любой среде и, например, его присутствие в составе химических добавок для бетонных смесей запрещено техническими нормативными правовыми актами.

Немаловажное значение имеет плотность укладки бетонной смеси. Дело в том, наличие большого количества пор, пустот, раковин дает возможность влаге и воздуху проникать внутрь изделия, к арматурному каркасу. В результате на различных участка металлического контура возникают разные электрические потенциалы, что приводит к электрохимической коррозии.

Понятие физическая коррозия связано с разрушением бетона в результате его попеременного замораживания и оттаивания. Избежать этой неприятности можно, создав благоприятные условия во время набора бетоном прочности до заданной величины.

Чтобы правильно оценить ситуацию и принять меры для ее исправления, необходимо понять уровень угрозы. Для определения степени коррозии арматуры и бетона применяются физико-химические способы:

Изучение состава компонентов, вновь образованных в бетонной массе под воздействием агрессивных веществ. Исследования выполняются в лаборатории при помощи дифференциально-термической и рентгено-структурной диагностики на специально отобранных образцах.

Проведение визуального осмотра измененной структуры бетона в конструкции, используя увеличительную лупу. Этот способ позволяет выявить многие поверхностные дефекты.

Мощные микроскопы помогают обнаружить характер расположения и соединения элементов цементного камня с зернами заполнителей. А также состояние контакта бетона с арматурой, габариты и направление распространения трещин.

Для определения прочностных характеристик эксплуатируемых конструкций из бетона и железобетона применяются неразрушающие методы контроля.

Как защитить бетон от коррозии?

Существует много причин для образования коррозии железобетона, и меры защиты также бывают разными. Их делят на первичную защиту от коррозии и вторичную защиту.

Защита от коррозии первичная – защита от коррозии, достигаемая посредством выбора материалов, изменения состава или структуры строительного материала до изготовления или в процессе изготовления конструкции.

Это методы, обеспечивающие:

– защиту металла внутри массы железобетонных изделий в процессе подготовки стального каркаса, а именно средства по защите арматуры в бетоне от коррозии (продукты типа антикоррозийного покрытия MasterEmaco® P 5000 AP (EMACO Nanocrete AP));

– покрытие бетона антикоррозионными препаратами, обладающими свойством глубокого проникновения в тело изделия (продукты типа органофункционального ингибитора коррозии на основе силана MasterProtect® 8000 Cl (PROTECTOSIL CIT), с целью создания условий, при которых возможные анодные реакции арматуры не способны участвовать в реакции коррозии;

– подбор состав бетонной смеси таким образом, чтобы увеличить его прочностные характеристики, а также устойчивость к вредному влиянию условий эксплуатации с использованием специальных добавок или вяжущего с особыми свойствами. Например, сульфатостойкого цемента, белитового цемента (понижающего степень образования гидроксида кальция). Стойкость портландцемента в пресных водах можно повысить, уменьшив в нем содержание трехкальциевого силиката – минерала, твердеющего с выделением большого количества свободной извести. Обычно стандарт на сульфатостойкий цемент предусматривает следующие требования: 3СаО · Al2Oне более 5% (мас.), сумма 3СаО · Al2O+ 4СаОAl2O·Fe2O– не более 22%, 3СаО · SiO– не более 50%.

Применяются химические добавки, оказывающие стабилизирующее, гидроизоляционное действие, а также пластификаторы, биоциды и многое другое.

К таким относятся, добавки различных групп, например:

  • пластификаторы на основе лигносульфоната серии MasterPozzolith – являющиеся пластифицирующими добавками, которые повышают качество низкомарочного бетона. Добавки MasterPozzolith позволяют уменьшить содержание воды и довести характеристики твердения бетонной смеси до требуемого уровня. Результатом их применения становится качественный бетон с хорошими отделочными свойствами;

  • суперпластификаторы на основе нафталинсульфоната – серии MasterRheobuild позволяют произвести бетон с низким водоцементным отношением. Специально разработанные палстифицирующие добавки серии MasterRheobuild придают бетонной смеси реопластичные свойства, сохраняя удобоукладываемость бетонной смеси и повышая эффективность производства.
  • гиперпластификаторы на основе поликарбоксилатных эфиров – серии MasterGlenium, MasterGlenium ACE и MasterGlenium SKY, являющихся относительно новым поколением пластифицирующих, специально разработанных для длительной удобоукладываемости бетона без задержки схватывания, для ускоренного набора прочности и долговечности.

использование цементов увеличенной тонкости помола.

 Согласно В.С.Горшкову, увеличение тонкости помола способствует повышению сульфатостойкости цементного камня, этот факт объясняется тем, что увеличение тонкости помола сопровождается формированием плотного цементного камня с высокой водонепроницаемостью, исключающей возможность миграции агрессивной среды, что и обуславливает высокую коррозийную стойкость бетона. Однако, из нашего опыта, это обосновано только при высоком технологическом уровне всего строительного процесса получения бетона (начиная с приготовления бетонной смеси и заканчивая уходом за бетоном) и при условии применения гиперпластифицирующих добавок на основе поликарбоксилатных эфиров.

– тепловлажностная обработка цементного камня.

Обработка цементного камня паром при температуре выше 100°С обеспечивает хорошую коррозийную стойкость бетона. При автоклавной обработке под высоким давлением Са(ОН)реагирует с SiOс образованием низкоосновных гидросиликатов, что повышает сульфатостойкость цемента, поскольку реакция Са(ОН)2 + Na2SO4 = CaSO4 · 2H2O + 2NaOH прекращается. Гидросиликаты кальция образующиеся при автоклавной обработке, устойчивы к воздействию агрессивных сред. В процессе обработки образуется 3СаО · Al2O3 · 6H2O и гидрогранаты кальция 3СаО · (Al,Fe)2O3 · 6H2O, SiO2, обладающие высокой устойчивостью к действию сульфатов натрия.

Защита от коррозии вторичная – защита от коррозии, достигаемая ограничением или исключением действия среды на конструкцию после изготовления.

Вторичную защиту бетона от коррозии обеспечивает внешнее покрытие бетонных конструкций лакокрасочными, мастичными материалами, либо пропитками с уплотняющими свойствами.

Например, согласно правилам СТБ EN 1504 обработка внешней поверхности конструкций может быть трёх видов:

гидрофобная пропитка (продукты типа гидрофобизатора на алкилалкоксисилановой основе для обработки бетонных поверхностей —  MasterProtect H 303 (MASTERSEAL 303);

пропитка – это обработка бетона для уменьшения пористости поверхности и упрочнения поверхности, при этом может быть выполнено:

  • фторирование поверхности бетона растворами фторосиликатов магния или натрия с целью придать ей водонепроницаемости. Фторосиликаты реагируют с карбонатом и гидроксидом кальция поверхностного бетонного слоя:

2CaСO+ MgSiF6 + nH2O = 2CaF2↓ + MgF2 + SiO2 · nH2O↓ + 2CO2↑ (13) ;

2Ca(OH)2 + MgSiF6 + (n-2)H2O = 2CaF2↓ + MgF2↓ + SiO2 · nH2O (14).

Образуется труднорастворимые в воде вещества CaF2, MgF2, SiO2 · nH2O отличается в порах бетона, придавая поверхностному слою бетона водонепроницаемость. К продуктам такого типа относится Saniseal®100 – минеральный, пропитывающий состав для повышения эксплуатационных характеристик существующих цементно-бетонных поверхностей.

 

 

 

 

 

 

  • обработка поверхности бетона материалами пенетрирующего действия, основанная на явлениях осмоса, поверхностного натяжения, реакции в твёрдой фазе и броуновском движении с целью придания ей водонепроницаемости.

Данный эффект уплотнения структуры бетона достигается за счет роста труднорастворимых кристаллов в заполненных жидкостью капиллярах и порах в зоне обработанного бетона, что препятствует переносу жидкости через них. К продуктам такого типа относится MasterSeal 501 — готовая к применению сухая смесь, в состав которой входят специальные цементы, фракционированный заполнитель, органические добавки и химически активные вещества, способные к кристаллизации в порах обработанного бетона.

обработка для получения сплошного защитного слоя на поверхности бетона (мембраны)

  • толщина обычно составляет от 0,1 до 5,0 мм
  • в особых случаях может потребоваться толщина более 5 мм
  • покрытия могут быть на основе:

— органических полимеров (эпоксидных и полиуретановых покрытий);

— органических полимеров с цементом в качестве наполнителя;

— гидравлических смесей, модифицированных дисперсией полимеров.

К продуктам такого типа относятся продукты серии MasterSeal

  • Эластичная цементная мембрана:

MasterSeal 550 — универсальная двухкомпонентная полимерцементная мембрана со средней эластичностью (для классических задач);

MasterSeal 588 — двухкомпонентная полимерцементная мембрана с высокой эластичностью и долговечностью (для инженерных задач);

MasterSeal 6100 FX — однокомпонентная полимерцементная мембрана с наивысшей эластичностью и долговечностью (для сложных задач);

  • Жесткая бронирующая цементная мембрана

MasterSeal 531 — однокомпонентная жесткая гидроизоляция (для классических задач);

PCI Barraseal — однокомпонентная жесткая гидроизоляция (для инженерных задач);

  • Эластичная полимерная мембрана:

MasterSeal М 336 – эластичное полимерное покрытие для гидроизоляции и защиты бетона от агрессивных воздействий;

MasterSeal М 338 – двухкомпонентное жесткое эпоксидное покрытие на водной основе для гидроизоляции и защиты железобетонных конструкций, в том числе контактирующих с питьевой водой;

MasterSeal 7000 CR – решение для защиты бетона в системах очистки сточных вод и канализационных коллекторах;

Понятно, что максимальную долговечную защиту конструкции (с высоким уровнем надёжности) получится достичь, используя эффективную первичную и вторичную защиту в совокупности.

Коррозия в любом своем проявлении опасна для построек из бетона и железобетона. Поэтому очень важно соблюдать нормы и правила возведения зданий, сооружений, применять необходимые защитные меры, препятствующие возникновению и протеканию коррозии.

В заключении обращаем внимание, что надлежащее техническое обслуживание бетонных конструкций существенно для гарантии проектного срока службы, поскольку существует много причин разрушения бетона. Следовательно,   ремонт бетона является деятельностью специалистов, требующей основательного обучения и квалификации персонала на всех этапах процесса. Неудовлетворительное понимание и диагностика процессов разрушения бетона, неправильные технические требования к ремонту и неправильный выбор материалов / методов ремонта, а также краткосрочные стратегии “заплатки и покраски” неизбежно приводят к неудовлетворенности владельцев сооружений.

Выполненный в 2004 г. проект широкомасштабных независимых и анонимных      исследований четко показал этот уровень неудовлетворенности:

“25 % владельцев конструкций не удовлетворены эффективностью ремонта и защитными материалами в период 5-ти лет после восстановления; 75 % не удовлетворены в период 10-ти лет!!!”

 

С уважением,

коллектив ЗАО «ЭМАКОМ»

 

 

______________________________________________

КАЧЕСТВО ДОСТОЙНОЕ ВРЕМЕНИ

 

 

 

При подготовке статьи использованы материалы интернета, в частности сайтов: https://betonopedia.ru, https://betonobeton.ru, https://www.okorrozii.com и «Большой строительный терминологический словарь-справочник» — Минск : Минсктипроект, 2008.

 

 

Каталог продукции
наверх