Содержание
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.
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:
- механическая;
- химическая;
- 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.
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.
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.
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.
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.
