Есть мнение Гидрофобизация Коррозия бетона

Коррозия бетона

Так же, как и металлы, бетон подвержен коррозии, кстати, интересно отметить, что коррозийному разрушению подвергаются и другие строительные материалы, такие как железобетон, кирпич, асбоцемент, силикатные, пенобетонные и газобетонные блоки. Как известно, бетон изготовляется из цемента, который получается путем обжига и измельчения смеси природных минералов, содержащих кремнезем и глинозем. Поэтому основными компонентами многих сортов цемента являются фрагменты кальциевой соли кремневой кислоты и производные оксида алюминия, которые после отверждения образуют прочные трехмерные структуры. В отличие от других строительных материалов, таких как гипс или известь, отверждение которых происходит под воздействием углекислого газа, присутствующего в воздухе, процесс отверждения бетона происходит в результате воздействия воды.

Согласно существующим современным представлениям, под коррозией бетона понимается протекание ряда химических, физико-химических и биологических процессов, возникающих в результате воздействия внешней среды на данный строительный материал и приводящих к его разрушению. Химическая коррозия бетона протекает под действием атмосферных осадков и углекислого газа, находящегося в воздухе. Наиболее разрушительно действуют на бетон атмосферные осадки, содержащие примеси в виде карбонатов, сульфатов и хлоридов. Оказывают разрушающее воздействие на бетон и пресловутые кислотные дожди, содержащие, кроме всего прочего, и различные окислы азота. Все процессы, проходящие при химической коррозии, условно можно разделить на три вида. К первому виду относится вымывание щелочной водой из поверхностных слоев бетона растворимых компонентов. Такой процесс называют выщелачиванием бетона мягкими водами. Он сопровождается образованием на поверхности белых подтеков, которые в народе окрестили белой смертью бетона. При втором типе коррозии бетона, который также протекает под действием атмосферной влаги, образуются малорастворимые рыхлые вещества. Образование этих соединений является итогом ряда обменных реакций, протекающих под действием кислот и солей. Процесс начинается на поверхности, но постепенно может переходить и в более глубокие слои, поэтому он сопровождается растрескиванием бетона. Часто его называют цементной бациллой. К последнему, третьему виду коррозии относятся процессы, при водящие к образованию малорастворимых соединений, которые под действием растворов сульфатов склонны к кристаллизации. Кристаллизация же таких соединений приводит к образованию внутренних напряжений в материале и, в конечном счете, к растрескиванию бетона.

Процессы физико-химического разрушения бетона связаны с заполнением пористой и капиллярной структур материала влагой и последующими многократными циклами ее заморозки и разморозки. Образование льда в порах бетона приводит со временем к его растрескиванию. Но есть и положительное действие продуктов выщелачивания бетона. Так, в результате вымывания на поверхности бетона из продуктов распада образуется коллоидный слой, который обладает защитными свойствами и способен в некоторой степени предохранять последующие слои от разрушения.

Известен еще один вид коррозии бетона - биологический. Он происходит под действием продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. При строгом рассмотрении этот тип коррозии, вероятно, следует относить к химическому разрушению, поскольку разрушение в этом случае проходит под действием химических веществ. Однако поскольку причиной в данном виде разрушения бетона в основном являются неправильные условия эксплуатации зданий, а не стихийные воздействия атмосферных осадков, то этот вид коррозии выделяют в отдельный вид. Еще одним видом разрушения бетона является радиационная коррозия, которая происходит в результате потоков ионизационного излучения. При таком виде разрушения бетона происходит ионизационная деструкция материала вследствие удаления из него кристаллизационной воды. Этот процесс известен как радиолиз связанной воды. Удаление молекул воды из структуры бетона приводит к нарушению строения внутренней кристаллической решетки бетона и образованию рыхлого материала. При более сильных дозах облучения происходит даже превращение кристаллических веществ в аморфное состояние. Такой фазовый переход сопровождается увеличением внутренних напряжений и возникновением трещин в материале.

Устойчивость бетона к коррозионному разрушению определяется рядом условий. В первую очередь она определяется пористостью материала и наличием в нем капиллярной структуры как источников образования трещин. Кроме этого, на устойчивости бетона сказываются состав атмосферных осадков и способность поверхностных слоев материала противодействовать агрессивным свойствам такой воды.

В виду массовости применения бетонных изделий и покрытий из него при строительстве зданий и сооружении фасадов чрезвычайно важны мероприятия по устранению вредного влияния атмосферной влаги. В большинстве случаев защита бетона от коррозии заключается в предохранении наружных поверхностей этого строительного материала от внешнего атмосферного воздействия, применением бетона повышенной плотности без внутренней капиллярной структуры, а также введением в материал специальных добавок, препятствующих его вымыванию, выщелачиванию и образованию микротрещин. Обычно такие мероприятия могут быть разделены на две группы. К первой относятся те, в которых происходит создание более устойчивого материала и бетонных изделий со специальными защитными слоями. Обычно этот вид защиты, известный как первичная защита, реализуется при технологии изготовления бетонных смесей. Вторичная защита обычно включает нанесение на наружную поверхность бетонных фасадов различных защитных покрытий. К этому виду защиты обычно относят уплотняющие пропитки и лакокрасочные покрытия. В ряде случаев для более эффективной защиты наружных фасадов на основе бетонных материалов применяются биоцидные препараты, которые предохраняют от разрушающего бетон воздействия бактерий, грибов и других микроорганизмов. Довольно часто оказывается эффективным применение защитных листовых материалов, которые наклеиваются на бетонные изделия. Так, для окраски бетонных поверхностей применяются краски на основе полимерных акриловых смол со специальными добавками, например, марки «Проакрил», которую производит компания «КрасКо» (Москва). В некоторых видах красок присутствуют фунгицидные добавки, которые препятствуют размножению на поверхности бетона грибков и других микроорганизмов.

Достаточно эффективно оказывается применение защитных лаков, которые наносятся на наружную поверхность бетонных изделий. Чаще всего для этих целей наиболее удобны лаки на основе поливинилхлоридных смол, одним из которых является лак марки «Тексол», которую предлагает компания «КрасКо» (Москва). Образующаяся после его применения защитная пленка защищает поверхность бетона от вредного воздействия воды, углекислого газа, воздействия переменных температур. Он используется на стенах и фасадах общественных и жилых зданий, а также им обрабатывают фасадные плиты и декоративные изделия.

Наряду с защитными покрытиями (покрытие (С) - по классификации европейского стандарта EN 1504), для предохранения бетонных изделий от коррозии применяются материалы, гидрофобизирующие поверхность и материалы проникающего действия. Гидрофобизатор для бетонных поверхностей Masterseal 303 проникает глубоко в основание и вступает в химическую реакцию с цементным камнем, вследствие чего изменяется угол смачивания и поверхность приобретает свойство отталкивать воду (гидрофобная пропитка (Н) - согласно классификации европейского стандарта EN 1504). Материал проникающего действия Masterseal 501 (пропитка (I) - по классификации европейского стандарта EN 1504) уплотняет поверхностную структуру бетона, заполняя насыщенные водой поры и капилляры новообразованиями, тем самым повышая водонепроницаемость. Эти материалы производятся и распространяются в России подразделением химического концерна BASF - ООО «БАСФ Строительные системы» (Москва).

Кроме защитных покрытий, для предохранения бетонных изделий от коррозии применяются препараты, которые обладают свойством впитываться в массу бетона и обеспечивать ему защитное действие. В качестве такого материала можно упомянуть препарат Masterseal 501, который проникает в толщу бетона и при этом понижает его водопроницаемость. Этот материал производится концерном BASF (Германия) и распространяется на территории России ООО «БАУ Кемикал» (Челябинск).

Для предохранения бетонной поверхности от проникновения влаги применяют сеаланты с полимерцемент-ными композитами. Сеалантами называются специальные препараты, которые предназначены для упрочнения поверхности бетона. В результате осмотических процессов химические компоненты этих препаратов проникают в бетон на глубину до нескольких сантиметров. Так, препарат марки Granit-28, разработанный в Институте геополимеров (Франция) и производящийся фирмой Albeka OU (Таллинн, Эстония), реагирует со свободной известью бетона. При этом он способен проникать в поры и трещины бетона, образуя плотную кристаллическую структуру, которая не пропускает влагу, но позволяет проникать воздуху. В этом случае защитный наружный слой бетона работает как полупроницаемая мембрана. В результате этого влажность бетона понижается до величин, при которых разрушение не протекает.

При обсуждении коррозии бетонных изделий особо следует отметить коррозию железобетона. В отличие от обычных бетонных изделий, в железобетоне дополнительно присутствует металлическая арматура, которая в свою очередь может подвергаться электрохимической коррозии. Долгие годы существовало мнение, что железобетон является надежным и долговечным строительным материалом. Его устойчивость определялась тем, что щелочная природа бетона на поверхности металлической арматуры образует пассивированный слой, который обладает защитными свойствами. Однако в результате длительного воздействия на бетон атмосферных осадков, содержащих растворы солей, и углекислого газа начинается протекание реакции карбонизации, в результате которой среда становится кислой, что приводит к понижению устойчивости арматуры, к разрушению. Для предотвращения такого электрохимического разрушения металлической арматуры в бетон вводят ингибиторы металлической коррозии. Чаще всего такие ингибиторы металлической коррозии содержат биполярные молекулы, которые на поверхности арматуры образуют защитные пленки. Образованные пленки предотвращают контакт металлической арматуры и бетона, и в результате этого процессы электрохимической коррозии прекращаются. Такие ингибиторы коррозии можно добавлять непосредственно в бетон, ремонтные смеси или наносить на поверхность существующих конструкций. Раствор ингибитора может проникать в бетон на глубину до 50 мм. Одним из производителей таких препаратов является фирма Norsk Hydro (Норвегия), которая производит ингибитор коррозии марки NitCal.

Кроме этого, для защиты металлической арматуры железобетона применяются обычные приемы, используемые для защиты от металлических конструкций от электрохимической коррозии. Так, находят применение защитные мероприятия с использованием протекторных анодов. В этом случае между каркасом металлической арматуры железобетона и болванкой более активного металла создают электрический контакт. За счет отрицательных значений ЭДС металла протекторного анода в процессе электрохимической коррозии происходит его разложение, а каркас железобетона остается нетронутым до тех пор, пока полностью не растворится более реакци-онноспособный металл.

Михаил Иванов
Журнал "Кровля|Фасады|Изоляция" №5, 2009