I тип (вымывание Са(он)2)

1. Возрастает пористость цементного камня и изменяется его состав. В результате снижается прочность бетона, возрастает скорость диффузии газов, которая увеличивает степень карбонизации бетона и скорость коррозии арматуры в случае, если бетон карбонизирован до арматуры.

2. Выделяющийся из бетона щелочной раствор может повреждать близлежащие конструкции.

Пример: пятнистые повреждения на алюминиевом профиле оконных рам, когда дождевая вода с верхних этажей, где проводилось бетонирование, попала на алюминиевую поверхность на нижних этажах.

II тип (химическая реакия с компонентами среды)

1. Карбонизация снижает уровень рН в бетоне, который изначально составляет ~ 12,5. При снижении рН до 8,5 начинается коррозия железной арматуры (в щелочной среде железо не корродирует).

2. Обширная карбонизация сопровождается уменьшением объема и часто возникновением трещин.

Реакция с содержащимся в атмосфере SO₂ ведет к образованию гипса (CaSO₄·2Н₂О), и, как следствие, формированию эттрингита.

3. Большинство прочих веществ, которые реагируют с некоторыми компонентами цементного камня, в большей или меньшей степени разрушают бетон.

III тип (изменение фаз)

Если для роста кристаллов пространства (места) нет, возникающие при перекристаллизации силы вызывают разрушение бетона

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ РАЗРУШЕНИЯ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ:

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ - начиная с 50-х годов непрерывно уменьшается толщина бетонных конструкций, в то время как качество бетона в ряде случаев оставляет желать лучшего, что выражается в высокой пористости и водопроницаемости.

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ - ошибки в проектировании конструкции, приготовлении и применении смеси.

АТМОСФЕРНО - ХИМИЧЕСКИЙ - воздействие агрессивных компонентов атмосферы (карбонаты, сульфаты, хлориды) и частые циклы мороз-оттепель.

• Повреждение от действия воды и мороза

• Разрушение вследствие попадания в бетон различных технических продуктов. Попадание в бетон гидратирующихся с увеличением объема материалов (негашеная известь, кусочки силикат-глыбы, обожженного доломита, поваренной соли и т.п.).

• Коррозия бетона, вызванная взаимодействием заполнителя (реакционноспособного кремнезема) со щелочами цемента. Аморфные и скрытокристаллические формы кремнезема (SiO₂) могут химически взаимодействовать со щелочами цемента и образовывать силикаты натрия и калия, которые в присутствии кальция поглощают воду, увеличиваются в объеме и вызывают его повреждения.

• Повреждение железобетонных конструкций от воздействия хлоридов. Хлорид-ионы способны легко проникать в бетоны и вызывать коррозию стальной арматуры. Хлориды разрушают пассивационный слой оксидированного железа, что приводит к дальнейшему окислению, т.е. разрушению металла арматуры.

Примеры:

• Противогололедные реагенты (в основном хлориды) вызывают разрушение железобетонных конструкций в коммуникационных коллекторах.

• При неудовлетворительном отводе талых вод сильно повреждаются железобетонные конструкции мостов, конструкции многоэтажных гаражей.

• При разбрызгивании растворов солей колесами автомобилей повреждаются железобетонные опоры освещения.

http://www.vector-corrosion.com/

• Карбонизация - наиболее общая причина разрушения железобетона.

Будучи пористым, бетон хорошо впитывает углекислый газ, кислород и влагу, присутствующее в атмосфере. Свежий бетон имеет щелочную среду, с высоким показателем рН = 12÷14. Стальная арматура изначально покрыта пассивационным слоем оксидированного железа (Fe₃O₄), что в некоторой степени защищает арматуру от окисления. При карбонизации снижается показатель рН, что приводит к ускоренной коррозии стали, т.к. железо в таких условиях депассивируется и не может более противостоять окислению.

Воздействие агрессивных Коррозия арматуры и химических компонентов разрушение бетона

Ржавчина, формирующаяся при окислении стальной арматуры, увеличивает ее объем, повышает «внутреннее» давление и приводит к разломам бетона и оголению арматуры:

Относительные объмы продуктов коррозии

• Грибки и микроорганизмы, выделяющие в процессе своей жизнедеятельности минеральные и органические кислоты, приводят к разрушению цементного камня, превращая его в рыхлую сыпучую массу.

• Высолы на поверхности строительных конструкций.

Высолы появляются в результате выноса на поверхность растворимых соединений кладочного раствора и кирпича, в том числе карбонатов и сульфатов натрия, калия и кальция. Наличие солей на поверхности строительных конструкций вызывает солевую форму коррозии. Сначала появляется шелушение, а затем разрушаются поверхностные слои материалов, повышается сорбционная влажность, ухудшается внешний вид зданий и сооружений.

УХОД ЗА БЕТОНОМ И ПРОТИВОКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА

1. Уменьшение пористости бетона и повышение прочности путем заполнения пор.

2. Защита арматуры путем введения в состав бетона ингибиторов.

3. Защита бетона поверхностными покрытиями от проникновения CO₂, H₂O, Cl^-, SO₄^2-.

4. Электрохимическое устранение хлоридов из бетона.

http://www.vector-corrosion.com/systemsservices/electro-chemical/chloride-extraction/

Принципиальная схема электрохимического устранения хлорид-ионов и электрохимической защиты железобетона

5. Повторное ощелачивание бетона.

http://www.vector-corrosion.com/systemsservices/electro-chemical/re-alkalization/

6. Электрохимическая (катодная) защита арматуры (принципиальная схема аналогична схеме устранения хлоридов).

7. Протекторная защита арматуры железобетона

http://www.vector-corrosion.com/systemsservices/galvanic/xp/

Научно-технический отдел корпорации Corrosion Control Technology сформулировал взаимосвязь между затратами на ремонт железобетонных конструкций, выполненных на разных временных промежутках срока службы конструкции - "Закон пяти":

Один доллар, затраченный дополнительно на стадии и изготовления конструкции, эквивалентен

пяти долларам затрат на интервале расчетного срока службы конструкции и

двадцати пяти долларам на временном интервале первых разрушений.

И эти затраты в 25 долларов эквивалентны 125 долларам, которые необходимо затратить на ремонт при частичной потере конструкцией несущей способности.