Коррозия бетона: способы защиты бетона

Коррозия бетона — это разрушение его структуры под воздействием внешних факторов. На ухудшение свойств материала влияют агрессивные химические вещества, микроорганизмы, газы, вода, колебание температуры. Бетонные конструкции постоянно контактируют с окружающей средой — подвергаются влиянию сточных и грунтовых вод, дождя и снега, солнечной радиации, промерзают при низких температурах и нагреваются при высоких. Из-за этого в цементном камне происходят реакции, которые разрушают структуру камня.

Из-за коррозии конструкции теряют прочность, эксплуатационные качества, что приводит к большим материальным затратам на ремонт, а иногда и к аварийным ситуациям. Чтобы сохранить качество железобетонных изделий и конструкций, необходимо их защищать, то есть снижать влияние разрушающих факторов. Как это сделать наиболее эффективно, расскажем в нашей статье.

Причины коррозии бетона и железобетона

Химические. Реакции, которые проходят между компонентами материала и агрессивными химическими средами, приводят к вымыванию соединений, которые разрушаются. В результате образуются трещины, материал местами становится рыхлым, в порах накапливаются соли, которые разрушают структуру материала. 

Например, когда в раствор добавляют гипс, с ним реагируют компоненты цемента и формируется гидросульфоалюминат кальция — минерал, который приводит к образованию микротрещин. Для избежания этой реакции в цемент во время приготовления добавляют пуццолановые добавки с кремнеземом в активной форме.

Физико-химические. Если бетонные конструкции находятся в воде, гидроксид кальция, который входит в состав материала, вымывается. Это происходит с неодинаковой скоростью — массивные конструкции способны дольше противостоять разрушениям. 

При отрицательных температурах жидкость, которая находится в теле бетона, замерзает и давит на стенки пор. После оттаивания в бетоне возникают трещины, отслаивается арматура, на поверхности возникают сколы. Чтобы избежать этого, нужно правильно выбирать марку по морозостойкости. 

Под воздействием огня бетон теряет до 90% прочности, однако при температуре ниже 500˚С она в течение года восстанавливается. При нагревании снижаются упругопластические свойства бетона, увеличивается риск пластических деформаций под нагрузкой. Возможность дальнейшего использования железобетонных конструкций определяется после инженерно-технического обследования.

Биологические. Подобные разрушения развиваются во влажных средах из-за проникновения микроорганизмов вглубь материала и их развития на поверхности. Грибки, бактерии, мхи и лишайники не только снижают эксплуатационные свойства бетона, но могут вызвать нарушения здоровья. 

Наиболее опасна бактериальная коррозия, так как бактерии быстро размножаются и способны выдерживать такие условия, где другие живые существа погибают. Например, тионовые бактерии окисляют минералы цемента до серной кислоты, которая реагирует с гидроокисью кальция и образует двуводный гипс, а он вызывает интенсивное разрушение цементного камня.

Радиационные. Если на бетонные конструкции попадает ионизирующее излучение, находящаяся в бетоне вода испаряется и камень деформируется. Чем выше радиация, тем сильнее разрушения, которые появляются в результате деформации кристаллической решетки минералов Она приводит к появлению трещин.

3 вида коррозии бетона

В процессе эксплуатации в теле бетона и на поверхности происходят химические реакции с выделением веществ, которые оказывают на него разрушающее воздействие. Они отличаются в зависимости от той среды, в которой используется бетонная конструкция и делятся на 3 группы — кислотная, сульфатная и щелочная коррозии.

1 вид коррозии бетона

Кислотная коррозия возникает в результате реакции компонентов бетона с кислотами. При соединении с углекислым газом, который находится в воде, образуется водонерастворимый карбонат кальция. Он накапливается в микротрещинах, увеличивает объем цементного камня и приводит к растрескиванию. При дальнейшем взаимодействии с водой и углекислым газом образуется бикарбонат кальция, который при намокании легко вымывается из материала. Чем больше кислот в жидкости, тем интенсивнее происходит разрушение.

2 вид коррозии бетона

Сульфатная коррозия бетона возникает возникает в результате химической реакции с сульфатами, если они содержатся в воде. Сульфатные ионы образуют с ионами кальция, которые входят в состав многих бетонов, двуводный гипс. Гипс реагирует с высокоосновными алюминатами. В результате реакции получаются гидросульфоалюминаты кальция, которые увеличивают объем материала. Деформации проявляются в виде растрескивания и расслоения бетона.

3 вид коррозии бетона

Щелочная коррозия появляется в результате взаимодействия портландцемента с реакционноспособным кремнеземом заполнителя, который попадается в гравии и песке. Хлориды калия и натрия могут присутствовать в засоленных почвах, морской воде, реагентах, используемых в борьбе с гололедом. Избыток щелочи вызывает появление отложений гидросиликата кальция в порах, внутренних слоях бетона и на поверхности. Затем появляются трещины, которые со временем увеличиваются, участки поверхности шелушатся и вспучиваются.

Способы защиты бетона

Выбирать антикоррозионную защиту бетона нужно в зависимости от химической реакции, которая приводит к разрушению. Среди способов защиты выделяют первичные методы, вторичные и специальные.

Первичная защита заключается в выборе компонентов раствора, конструктивных решений бетонных сооружений. Комплекс мероприятий включает:

• корректировку состава для создания материала высокой плотности, прочности и водонепроницаемости;
• использование специальных добавок, которые обладают вяжущими, водоудерживающими, пластифицирующими и стабилизирующими свойствами;
• выбор арматуры, которая соответствует по коррозионным характеристикам условиям использования, а также ее защита при изготовлении и монтаже сборных ЖБИ конструкций.

При выборе добавок нужно отталкиваться от условий использования сооружений из бетона. Например, при изготовлении раствора с ПРС-заполнителями и портландцементом с содержанием щелочей более 0,6%, рекомендуется использовать минимум 10% активных добавок — опоку, диатомит, трепел. Добавки, которые понижают проницаемость бетона, предотвращают биологическую коррозию бетона, которая может начаться из-за жизнедеятельности микроорганизмов.

Вторичная защита заключается в предотвращении контактирования поверхностей бетонных конструкций с агрессивными веществами. Она включает:

• обработку поверхностей пропитывающими лакокрасочными составами, которые повышают водонепроницаемость поверхности, обмазочными гидроизоляционными материалами на базе различных смол;
• создание изоляции из листовых и пленочных материалов;
• облицовку штучными или блочными изделиями из керамики, шлакоситала, стекла, каменного литья, природного камня;
• использование биоцидных присадок для защиты от микроорганизмов на основе карбоновых соединений, фенолов, солей и окислов меди, хрома, мышьяка.

Специальная защита включает комплекс методов, которые снижают конденсацию влаги и концентрацию агрессивных веществ. Методы направлены на организацию стоков и дренажей, вынос производств с выделениями агрессивных веществ в изолированные помещения.

В соответствии с ГОСТом 31384-2017 выбирать наиболее подходящие способы защиты от коррозии нужно после сравнения разных вариантов с учетом прогнозируемого срока службы и материальных затрат на обновление защиты и ремонт конструкций.

Защита арматуры от коррозии в бетоне

Из-за коррозионного разрушения металла на арматуре образуются продукты коррозии, которые больше по объему, чем сама арматура. Из-за этого бетон трескается и разрушается. Для защиты бетона от разрушения в него добавляют пластифицирующие присадки, которые уменьшают пористость материала, и ингибиторы коррозии, которые замедляют его разъедание. Чтобы предупредить образование ржавчины на арматуре и увеличить долговечность железобетонных сооружений, нужно своевременно выявлять новые трещины, следить за развитием уже существующих и проводить мероприятия по защите бетона от разрушения на улице.