Есть мнение Антикоррозийные покрытия Исследование корозийной стойкости эпоксидных материалов, используемых в строительстве

Исследование корозийной стойкости эпоксидных материалов, используемых в строительстве

В последнее время эпоксидные полимерные материалы широко используются в строительстве. Однако данных по устойчивости эпоксидных составов к коррозии и влиянию этих составов на коррозионную стойкость строительных конструкций очень мало. В статье рассматривается атмосферная коррозионная стойкость эпоксидных полимерных материалов в условиях естественной эксплуатации, а также при использовании ускоренных методов старения.

Скорость коррозионного процесса, протекающего по электрохимическому механизму, зависит от скорости двух сопряженных электрохимических реакций: анодной, заключающейся в переходе ион-атомов металла из решетки в раствор, которая сопровождается освобождением электронов, и катодной, заключающейся в ассимиляции освобождающихся при анодной реакции электронов.

На схеме представлены четыре возможных варианта возникновения скачков потенциала на границе металл-электролит. При переходе некоторого количества металла из решетки в раствор (схема А) освобождается количество электронов, эквивалентное остающемуся на поверхности металла. Это приводит к тому, что раствор вблизи поверхности металла обогащается избыточным количеством положительных зарядов, перешедших из металла в раствор вместе с катионами. В результате на границе металл-электролит появляется двойной электрический слой, в котором металл оказывается отрицательно заряженным, а электролит - положительно заряженным, в результате возникает скачок потенциала.

Когда энергия связи ион-атом металла с электронами больше энергии гидратации, переход ион-атома металла из решетки в раствор становится уже невозможным. В этом случае какое-то количество положительно заряженных частиц высадится из раствора на поверхность металла, которая получит избыточное количество положительных зарядов. Металл окажется положительно заряженным, а электролит, в котором остались избыточные анионы, отрицательно заряженным. На границе металл_электролит может также возникнуть или двойной электрический слой с положительной обкладкой в металле и отрицательной - в электролите (схема Б), или двойные слои, обе обкладки которых находятся вжидкости (схема В), или же двойные слои, обе обкладки которых расположены в металле (схема Г).

Разрушение по схеме (схема Г), когда двойной электрический слой образуется в металле, наиболее характерно для строительных конструкций, так как при положительно заряженных частицах металла реакция с отрицательно заряженными группами -ОН протекаете максимальной скоростью.

Причиной возникновения скачка потенциала могут стать технологические нарушения в нанесении первого слоя полимерного материала (ПМ) на участок металлоконструкции или низкая стойкость самого ПМ к длительному воздействию влаги. Данный вид коррозионного процесса относится к щелевой коррозии (коррозия в зазорах металла с ПМ), также его можно отнести к коррозии под напряжением, поскольку элементы строительных конструкций находятся не только под воздействием коррозионной среды, но и нагрузки.

Изучение коррозионной стойкости ПМ проводили по ГОСТ 9.054-75. Сущность используемого метода заключалась в выдерживании металлических пластин с нанесенным на них слоем отвержденного ПМ в различных климатических камерах, в том числе и в камере соляного тумана.

Для испытаний использовались пластины из стали.Ст 10 размером 50x50x3 мм, на которые наносился слой ПМ толщиной от 0,05 до 0,3 мм. .В качестве ПМ использовалась эпоксидная смола ЭД-20 и по-лиэтиленполиамин (ПЭПА). Стойкость ПМ к длительному воздействию коррозионной среды оценивали через массовый показатель коррозии Кмас. Полученные результаты приведены в таблице!

Визуальный осмотр образцов после проведения коррозионных испытаний показал, что после выдержки их в камере соляного тумана в течение 48 и более часов имеет место частичное отслоение слоя ПМ от металла. Такой тип разрушения связан с тем, что воздействие воды, в основном, направлено на разрушение адгезионных связей и в меньшей степени вызывает разрушение самого ПМ. Это объясняется тем, что влага проникает по граничному слою и оказывает расклинивающее действие. Характер разрушения соединения под действием воды меняется от когезионного к адгезионному после выдержки в камере соляного тумана в течение 72 час.

Таким образом, проведенные испытания показали, что используемый ПМ не является причиной коррозионных повреждений, а наоборот, защищает поверхность металла от воздействия влаги. Защитное действие ПМ обусловлено специфическим влиянием адгезии, благодаря которой обеспечивается пассивация поверхности металла, торможе ние анодных реакций и существенное замедление отвода продуктов коррозии.

Таким образом, можно предположить, что чем выше будет адгезионное взаимодействие между металлом и ПМ, тем более эффективными антикоррозионными свойствами будет обладать данный ПМ. Данное предположение экспериментально определялось при использовании различных методов очистки поверхности металла и двух разных типов ПМ. Условия эксперимента и полученные результаты приведены в таблице 2. В качестве ПМ, наряду с ранее применяемым клеем на основе ЭД-20 и ПЭПА, также использовали эпоксидный ПМ горячего отверждения марки ВК-36, поскольку он обладает наибольшими значениями адгезионной прочности.

Таким образом, высокая адгезия (у ВК-Зб она практически в два раза выше, чем у ЭД-20+ПЭПА) изменяет характер энергетического состояния поверхности металла, и можно полагать, что имеет место его пассивация, обусловленная адсорбционными процессами.

Качество защитных свойств ПМ во многом зависит не только от свойства самих ПМ и технологии их нанесения, но и от квалификации исполнителей и общей культуры труда. Практика организации строительных и ремонтных работ показывает, что мелочей в технологии нанесения ПМ нет и влияние на качество оказывают все факторы, в том числе и температура, при которой происходит процесс приготовления ПМ, форма емкости, в которой происходит процесс приготовления ПМ, форма инструмента, с помощью которого происходит перемешивание ПМ и его нанесение, и многие другие факторы. Строгое соблюдение технологического регламента будет способствовать повышению качества антикоррозионной защиты и, как следствие, качества строительных конструкций.