Коррозия железобетона, виды и причины ржавления

коррозия арматуры в железобетоне

Каким бы крепким и выносливым ни был начинённый арматурой монолит, есть немало неблагоприятных факторов, способствующих его постепенному разрушению. В строительном мире коррозия железобетона является первостепенной проблемой, вынуждающей разрабатывать комплексы мер по защите конструкций — ведь практически все ответственные сооружения возводятся из этого материала.

коррозия арматуры в железобетоне
Наглядная демонстрация коррозии арматуры в бетоне

Виды коррозии бетона

Главным фактором для железобетонных конструкций, особенно эксплуатирующихся в открытом виде (опоры мостов, дамбы или подпорные стенки), является действие окружающей среды. Развитию коррозии способствуют перепады температур, ветра, дожди и солнце, бетонная оболочка начинает разрушаться и оголяется арматура.

При этом площадь поперечного сечения конструкции уменьшается, и одно это может снизить её несущую способность. Так что, наличие коррозии цемента, не говоря уже об арматуре, говорит о предаварийном состоянии ЖБК.

Так как железобетон — материал композиционный, состоящий из цементного камня и металла, в нём могут наблюдаться как коррозия бетона, так и коррозия металла. Первый «удар» принимает на себя бетон, а уже после его разрушения страдает и арматура.

Поэтому главное — чтобы окружающая среда не была агрессивна именно по отношению к бетону. Однако в нём есть поры и трещины, а через них может проникать вода. В воде растворяются другие вещества, что и делает её агрессивной.

В целом коррозия железобетона бывает трёх видов, в зависимости от характера воздействия:

  1. механическая;
  2. химическая;
  3. электрохимическая.

Что касается именно бетона, он в основном подвергается физико-химической коррозии, причиной которой может стать и чистая вода. Если она содержит растворы солей и кислот, минеральные масла, газы, продукты химических и даже пищевых производств, агрессивность воды возрастает — соответственно, и процесс коррозии ускоряется.

Существует три основных вида коррозии бетона. Перечислим вызывающие их причины и расскажем, какие профилактические меры наиболее эффективны.

Вид 1. Выщелачивание кальция как причина коррозии

В процессе фильтрации воды сквозь толщу бетона происходит вымывание из него окиси кальция – гашёной извести, которая есть в составе любого цемента. Частицы кальция выносятся на поверхность в виде белого налёта (строители его называют высолами), и чем активнее происходит этот процесс, тем стремительнее бетон утрачивает прочность.

виды коррозии
Процесс выщелачивания бетона налицо

Обратите внимание: При выщелачивании первых 16% карбонатных частиц, монолит теряет до 20% от первоначальной прочности. Если бетон утратит ещё 14% кальция, потеря прочности может достичь уже 50%. Последующее снижение уровня извести в цементе приводит к неминуемому разрушению конструкции.

Главными факторами, позволяющими сделать устойчивый к выщелачиванию бетон, являются его плотность и применение цемента с минимальным количеством извести.

Вид 2. Взаимодействие щелочей из бетона с кислотами

Когда в воздействующей на конструкцию воде растворены кислоты, начинается естественная реакция нейтрализации, ведь среда бетона щелочная. Кислота растворяет щёлочь в поверхностных слоях монолита, отчего он разрушается, оголяя более глубокие слои и заключённую в них арматуру, или образует более рыхлые кристаллы.

Если агрессивная среда продолжает воздействовать и никаких мер по защите не принято, кислоты начинают взаимодействовать уже со следующим слоем бетона, и процесс коррозии протекает до полного разрушения.

Химическая коррозия железобетона
Химическая коррозия железобетона

Подобные проблемы можно видеть на подземных сооружениях, на предприятиях, где возможна утечка кислот или неисправность канализации. В таких случаях проблемы обычно начинаются с бетонных полов, особенно выполненных из некачественного бетона, а потом распространяются на соприкасающиеся с ними конструкции: лестницы, стены, фундаменты.

Примечание: Там, где есть вероятность воздействия кислот, должны использоваться химически стойкие бетоны, изготавливаемые по ГОСТ 25246, действующему с 1982 г, но обновлённому в 2021 г.

Вид 3. Сульфатная коррозия цементного камня, железобетона

Третий вид коррозии бетона связан с накоплением в порах бетона солей (сульфатов), образующихся вследствие происходящих в камне химических реакций, либо приносимых извне с водой, образующих осадок после её испарения.

Выделяемая при этом твёрдая фаза образует кристаллы, заполняющие поры, и оказывает давление на их стенки изнутри. Именно на фоне их растягивающих усилий и начинается разрушение структуры бетона.

коррозия железобетона
Разрушение кессонного перекрытия

На начальной стадии данного процесса бетон просто уплотняется, что вроде бы и не несёт в себе никакой опасности. При медленном насыщении монолита сульфатами прочность бетона может сначала даже увеличиться, но благополучие это ложное и мешает распознать проблему.

По мере того, как объём сульфатных отложений увеличивается, растягивающие усилия в капиллярах бетона достигают апогея, камень начинает разрушаться и очень быстро теряет прочность.

Коррозия арматуры в железобетоне

Разрушение железобетонных конструкций может происходить не только из-за коррозии бетона, но и по причине коррозии металла. В любой конструкции доступ воды, воздуха или газов к арматуре закрыт защитным слоем бетона. Но когда он разрушается, сердцевина монолита оголяется, металл начинает ржаветь и процессы коррозии начинают протекать параллельно – вне зависимости друг от друга.

Процесс коррозии стали и его развитие возможны при таких условиях:

  • когда сталь начинает контактировать с электролитом;
  • возникает разность потенциалов поверхностных микроэлементов;
  • есть доступ кислорода;
  • влажная среда, в которой скорость коррозии увеличивается в 10 раз.

При воздействии влаги на стальной каркас конструкции, проржавевший металл вдвое-втрое увеличиает первоначальный объём. По этой причине по периметру арматуры создаётся давление, на которое бетон реагирует продольными трещинами. Как результат — происходит отслоение защитной рубашки бетона.

Продольные трещины представляют наибольшую опасность

Заключение

В чистом виде вышеописанные варианты коррозии бетона практически не встречаются, так как при воздействии агрессивной среды могут одновременно происходить все указанные процессы. Чтобы их вовремя выявить, эксплуатируемые конструкции нужно периодически осматривать и производить защитные мероприятия. А ещё лучше — предупредить проблему заранее, и принять профилактические меры на стадии формирования ЖБК.

В процессе изготовления конструкций таковыми являются вводимые в бетон специальные добавки, снижающие фильтрующую способность, замена портландцемента глинозёмистым вяжущим. Так же в рамках профилактики коррозии повышают плотность массива и увеличивают толщину внешней оболочки бетона, укрывающей каркас.

При выявлении проблем на уже эксплуатирующихся конструкциях, для поверхностной защиты применяют наносимые после зачистки мастичные или лакокрасочные покрытия, или, как в случае с фундаментами, выполняют оклеечную гидроизоляцию.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector