X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

С течением времени практически каждый строительный материал приходит в негодность и разрушается. Это касается многих материалов, применяемых в строительстве: металлов, кирпича и газобетона, пенобетона, асбоцемента и железобетона. Не является исключением в этом ряду и бетон. В связи со своей структурой, основная часть которой – это цемент, состоящий из кальциевых и кремниевых кислот с вкраплениями алюминия, основным разрушителем, вызывающим процесс коррозии бетона, является обыкновенная вода. Сегодня защита продумана до мелочей: существуют различные способы защиты - как физические (покрытие стойкими материалами), так и химические (различные пропитки и лаки).[3]

Под коррозией бетона принято считать ухудшение эксплуатационных характеристик этого строительного материала в результате воздействия различных агрессивных веществ. [2]

Бетон имеет в своем составе наименее прочный компонент – цементный камень. Именно с этой части материала начинается коррозийный процесс. Разрушение случается в результате воздействия различных видов вод, а именно:

сточных;

вод в траншеях или трубах;

морских;

речных;

грунтовых.

Наиболее опасны для бетонов грунтовые воды вблизи промышленных предприятий из-за наличия в них химических выбросов, а также сточные воды. Коррозия бетона приводит к разрушению гидротехнических сооружений, загрязняет воздух. [4]

Факторы развития коррозии

Факторы, влияющие на развитие коррозии бетонных и железобетонных конструкций, делятся на две группы:

- связанные со свойствами внешней среды — атмосферные и грунтовые воды;

- обусловленные свойствами грунтов и конструкционных материалов (цемента, песка, щебня, воды и т. п.) .

Важное значение для прочности и плотности конструкций имеет структура бетона, количество воды и цемента: чем меньше воды при данном расходе цемента, тем выше прочность и плотность бетона. Увеличение водоцементного отношения (В/Ц) повышает проницаемость бетона и, следовательно, снижает его стойкость при воздействии агрессивной среды. Поэтому количество воды, используемой для затворения бетона, играет весьма существенную роль в обеспечении плотности и непроницаемости бетона, т. е. в характеристике его стойкости в агрессивной среде.

По условиям технологии бетонных работ воды берется больше, чем может быть израсходовано на гидратацию. Излишняя вода заполняет пустоты, раздвигает частицы цемента с оболочками из продуктов гидратации и образует в бетоне целые прослойки, а после испарения — пустоты, увеличивающие проницаемость и снижающие прочность бетона. Такие же пустоты образуются и при усыхании гелеобразной массы. Они являются очагами коррозии и путями проникновения агрессивных растворов в толщу конструкции. Внутренне замкнутые поры становятся центрами коррозии, когда возникшее вблизи них осмотическое давление разрушает их стенки. Некоторое количество пор, особенно мелких, при увлажнении бетона и развитии гидратации частично заполняется продуктами гидролиза и гидратации, в первую очередь наиболее растворимым гидроксидом кальция Са(ОН)₂.

В условиях замерзания бетонных и железобетонных конструкций количество свободной влаги в них оказывает большое влияние на прочность. Насыщенные влагой конструкции при замерзании разрушаются вследствие замерзания и расширения объема.[5]

На примерах инфраструктуры гидроэлектростанций и массивных сооружений рассмотрим разрушение бетона из-за щелочной коррозии при взаимодействии щелочей бетона с реакционноспособными заполнителями, содержащими аморфные разновидности диоксида кремния SiO₂. Установлено, что состав заполнителей существенно влияет на характер и степень коррозии бетонов. Эффективность мероприятий по защите от щелочной коррозии определяется на основе измерений деформативности контрольных образцов.

Проникновение агрессивной среды в толщу бетона и воздействие температуры также приводят к снижению его прочности

Оценивая опасность коррозии бетонных и железобетонных конструкций, необходимо знать характеристики бетона: его плотность, пористость, количество пустот и др. При контроле качества строительства эти характеристики должны находиться в центре внимания технического надзора и эксплуатационной службы.

Председатель СО РАН, академик А.А. Асеев представил обзор о разработках ведущих институтов СО РАН: нанотехнологий для упрочнения материалов, повышения износостойкости, коррозионной стойкости агрегатов, создания принципиально новых типов материалов для радио- и теплопоглощающих нанопокрытий, устройств на основе оптоэлектроники и др. Указанные направления включают климатические испытания материалов и изделий. Для этого открыта новая климатическая станция НИС «Остров Самойловский», введенная в эксплуатацию в сентябре 2013г. Ведутся исследования климата, состояния тундры и береговой линии, вечной мерзлоты и парниковых газов. Обращено внимание на необходимость более широкого привлечения институтов СО РАН к фундаментальным и прикладным исследованиям коррозии, старения и биостойкости материалов.[1]

Антикоррозийная защита

Виды коррозийных разрушений бетона различны и многообразны. Многих строителей интересует вопрос защиты бетонных конструкций от влияния негативных внешних факторов окружающей среды.

Зачастую подвергаются разрушению верхние слои бетона. Тогда защита заключается в применении бетона с небольшим количеством капилляров в его структуре. Используя препарат от возникновения трещин еще на начальном этапе строительства, это поможет уберечь сооружения от выщелачивания и вымывания.

Защита от разрушений в виде ржавчины разделяется на несколько видов:

способы, изменяющие состав бетона, делая его более прочным и устойчивым к негативным воздействиям окружающей среды;

мероприятия, связанные с покрытием поверхности материала гидравлическими препаратами;

комбинированные мероприятия, которые включают в себя покрытие бетона антикоррозийным препаратом с дальнейшим его проникновением вглубь материала.

Применение в составе бетона белитового цемента, позволит снизить количество выделяемого гидроксида кальция, что способствует испарению жидкости. Такой компонент позволит уплотнить материал и тем самым прекратить проникновение жидкости через бетонный раствор.

Еще один вид разрушения бетонного сооружения от ржавчины — сульфатная коррозия бетона. Она появляется в результате взаимосвязи сульфатов с камнем в цементе раствора. Разрушение наблюдается в виде искривлений конструкции и распирания конструктивных элементов. Металлические части конструкции покрывают специальными защитными материалами.

Коррозию бетона, возникшую из-за воздействия вод, предотвращают разными путями. Используют разнообразные добавки, препараты на начальном этапе приготовления бетонного раствора: водоотводы или гидроизоляцию.

Также подвластны воздействию разъедания ржавчиной сооружения из железобетона. Для их спасения применяют ингибиторы металлической коррозии в момент приготовления бетонного раствора. При этом на составляющих из железобетона образуется пленка, которая останавливает контакт металла с бетоном. [4]

Первичная защита от коррозии

Данная защита обусловлена введением дополнительныхпрепаратов в состав бетонной смеси в процессе его приготовления. Такой способ позволит изменить состав смеси и убережет в дальнейшем здания и сооружения от разрушений.

Применяют разнообразные стабилизирующие, гидроизоляционные, пластифицирующие, биоцидные и другие препараты. При выборе вспомогательных препаратов для изготовления раствора отталкиваются от условий эксплуатации бетонного камня. Например, при изготовлении цементного раствора в водах с большим содержанием сульфата снижают количество свинца.

Что используется?

Улучшают бетонный раствор и его прочностные характеристики химические препараты. Они сокращают в порах содержание агрессивных веществ, коррозия арматуры в бетоне замедляется. Используя химические препараты в качестве добавок в цементный раствор, увеличивают замкнутость пор. Благодаря этому образуется высокая морозостойкость бетона и железобетона. Применяемые химические добавки: противоморозные, воздухопоглощающие, уплотняющие, замедлители схватывания.

Применяют добавки, которые способны улучшить сразу пару показателей или, наоборот, один улучшают, другой снижают:

сульфатно-дрожжевую бражку;

мылонафт;

кремнийорганическую жидкость. [4]

Вторичная защита от коррозии

Вторичная защита от разрушений бетонных сооружений и зданий из железобетона заключается в защитном покрытии верхнего слоя цементного камня. Защита состоит из лакокрасочных покрытий, уплотняющей пропитки и выдержки бетона определенное время на воздухе.

Что используется?

Вторичная защита включает в себя следующие добавки, при которых разъедание ржавчиной бетонных построек сводится к минимуму:

пропитки с уплотнением;

покрытия красками и акрилами, с помощью которых образуется защитная пленка;

защита мастиками, которая актуальна при большом воздействии на бетонный раствор влаги;

защита оклеиванием полиизобутиленовыми пластинами;

биоцидные добавки, которые оберегают сооружения от грибков, плесени и микроорганизмов.

Большего эффекта можно добиться, используя первичную и вторичную защиту в комплексе.

Самым эффективным методом защиты цементного камня от возникновения необратимых разрушительных процессов, которые вызывает коррозия бетона, специалисты считают комплексное использование первичной и вторичной защиты. Только комплексный подход позволит сохранить изделия и обеспечит им длительный срок службы.

Защита бетона и других материалов от коррозии вызывает большие расходы. Например, при строительстве химических заводов на антикоррозионную защиту зданий и аппаратов расходуется около 10...15% от общей стоимости строительства. Поэтому при строительстве зданий и сооружений необходимо прежде всего определить характер возможного действия среды на бетон, а затем разработать и осуществить нужные меры для предотвращения коррозии, которые в общем виде сводятся к следующему:

правильный выбор цемента

изготовление особо плотного бетона

применение защитных покрытий [4]

Заключение

Бетон представляет собой очень популярный в современном строительстве искусственный материал, который обладает отличными характеристиками прочности. [2]

Коррозийные воздействия опасны для бетонных зданий и сооружений из железобетона. Важно следить за постройками и всячески предотвращать появление разъедающей ржавчины. Иначе здание, на которое ушло много сил и финансов, может полностью разрушиться. На рынке строительных материалов имеется множество различных добавок, которые способны спасти постройку от разрушений.

Главное, принять меры противокоррозионной защиты на всех стадиях строительства и эксплуатации сооружения, чтобы коррозия бетона не разрушила все труды. [4]

Список использованной литературы

1.Е.Н.Каблов, О.В.Старцев. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях[Электронный ресурс]/Е.Н.Каблов,О.В.Старцев//Авиационные материалы и технологии – 2015 – №4 – С. 48 – 49. doi: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-38-52

2.Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии[Электронныйресурс].2015.URL:http://kraska.guru/specmaterialy/drugie-pokrytiya/korroziya-betona.html#metody-zashhity-betona.

3.Защита от коррозии бетона.POBETONU.RU[Электронный ресурс] 2014 г. URL:http://1pobetonu.ru/remont/korroziya-betona.html

4.Защита бетона от коррозии [Электронный ресурс] 2018. URL:http://kladembeton.ru/poleznoe/korroziya-betona.html#i

5.Библиотека по ремонту [Электронный ресурс]

URL: http://www.remontlib.ru/faktory-sposobstvuyuschie-korrozii-betona.html

Код для цитирования: Скопировать