Контакты
Главная / Плинтус

Почему появляется коррозия бетона и как с ней справиться? Коррозия бетона: виды, механизмы, способы защиты Коррозия бетона защиты бетона от коррозии

Долговечность и прочность бетонных конструкций во многом зависит от степени и качества выполненной гидроизоляции перед началом строительства. Предупредить попадание в бетон веществ, разрушающих его, могут только грамотно подобранные системы гидроизоляции, которые смогут продлить век бетонного сооружения и также значительно снизить затраты на его содержание и реставрацию.

Бетон по своей структуре очень прочный материал, который с годами может только крепнуть, но только в том случае, если были правильно соблюдены условия его приготовления и эксплуатации. Долговечность бетона напрямую зависит от условий окружающей его среды. Периодическое воздействие на бетон агрессивной среды, мороза, воды, влаги приводят к тому, что бетонные конструкции с годами разрушаются, и некогда прочнейший материал, превращается в пыль.

Защита от коррозии необходима:

  • для мостов и фасадов, периодически намокающих от осадков;
  • чтобы не разрушали бетон агрессивные реагенты и промышленные газы;
  • чтобы гидроизолировать бетонные конструкции различных резервуаров, постоянно контактирующих с водой. В этом случае применяют материалы, гарантирующие не только высокую гидроизоляцию, но и стойкость к воздействию химических веществ и абразивным нагрузкам. К слову сказать, в таких резервуарах глубина поражения коррозией может достигать 50 см.

Материалы для защиты бетона

Оградить бетонную конструкцию от коррозии, влаги и разрушения, а также увеличить прочность материала, помогут гидрофобизирующие вещества.

Повысить качество бетонных изделий из цемента можно двумя способами:

  1. Пропитка бетона. В результате происходит уменьшение угла смачивания за счет пропитывания бетона кремнийорганическим составом. Преимущество данного способа в том, что кремнийсодержащее вещество вполне долговечно, обладает водонепроницаемыми свойствами и прочностью. Такие вещества в виде эмали, можно приобрести в любом строительном магазине. Недостатком этого способа является недолговечность покрытия. Под воздействием щелочей оно становится растворимым и теряет гидрофобные свойства.
  1. Создание водонепроницаемой пленки, когда на поверхности бетонной конструкции формируют защитный слой из различных смол – полиуретановых, поливинилхлоридных и так далее. Недостаток этого способа в низкой паропроницаемости. При длительном воздействии пара на покрытие, оно разрушается и расслаивается.

Чтобы избавиться от этих недостатков, необходимо совмещать и пропитку, и защитный слой, но на основе одного защитного состава. При этом пленка должна быть устойчива к щелочам, а защитный слой обладать повышенной паропроницаемостью.

Требования к материалам

Требования к материалам для защиты бетона от коррозии:

  1. Материал для защиты бетона от коррозии должен иметь технический паспорт и соответствовать требованиям ГОСТа.
  2. Применять защитные средства необходимо с учетом воздействия на бетон внешней среды.
  3. Материалы для защиты от коррозии выбираются с учетом их огнеустойчивости.
  4. Для защиты бетонной поверхности подземной конструкции антикоррозионный материал выбирают, учитывая вид железобетонного изделия, его массивы, технологию возведения.
  5. Подземные конструкции, находящиеся в контакте с грунтовыми водами или грунтом надлежит защищать от коррозии, учитывая возможность подъема грунтовых вод.

Защита бетона от разрушения

Защита бетона от дальнейшего разрушения под действием агрессивной среды является первостепенной задачей строителей как при её возведении, так и перед началом отделочных работ.

  1. Влага, и как следствие, грибок на поверхности – это первые разрушители бетона, который пребывает во влажной среде. К средствам защиты от разрушения грибком относятся антисептики, лакокрасочные материалы, антигрибковые пропитки.
  2. Во время изготовления элементов бетонной конструкции и дальнейшего их возведения, необходимо тщательно соблюдать технологию и использовать состав материалов, которые смогут устоять под влиянием окружающей среды, где будет установлено сооружение.
  3. Уберечь бетон от разрушения можно нанесением на него антикоррозионного покрытия, пропиток и изоляции.

Защита бетона от коррозии

Первый признак коррозии на бетоне – это появление мелких трещин. Бетон, изготовленный на минеральной основе по своей структуре пористый. И именно при попадании в поры бетона разрушающих его химических осадков и влаги, возникает коррозия, разрушающая бетон.

Существует три вида коррозии бетона:

  • химическая коррозия;
  • химико-физическая коррозия;
  • биологическая коррозия бетона.

Химическая коррозия возникает под воздействием осадков, особенно с наличием сульфатов. Губительно действуют на бетонный фасад кислотные дожди, которые выщелачивают его. Явным признаком выщелачивания являются белые разводы на бетонной конструкции. В дальнейшем бетон трескается, под воздействием внутреннего напряжения.

Попадая в поры бетона зимой – влага замерзает, а весной оттаивает. Это действие на бетон называется химико-физической коррозией. Лед внутри бетона со временем разрушает его.

При ненадлежащей эксплуатации бетонной строительной конструкции возникает биологическая коррозия, причиной которой являются микроорганизмы, образующие химические соединения и, таким образом, разрушающие бетон.

Методы защиты бетона от коррозии:

  1. Коррозия успешно развивается, за счет пористости бетона. Поэтому очень важно ограничить бетонные конструкции от контакта с влагой, а также устранить возможное воздействие осадков. Если этого не избежать, то необходимо изготавливать бетон с повышенной плотностью, без пор. Или же, наносить на конструкцию защитное покрытие с гидрофобизирующими свойствами.
  2. Гидрофобизатор – наилучший вариант защиты бетона. Он отличается от покрытий, отталкивающих воду тем, что сохраняет пористость материала, обеспечивая гарантированную защиту конструкции при температуре окружающей среды от минус 40 до плюс 50 градусов.
    Кроме всего прочего, гидрофобизатор не дает бетону растрескиваться.

Надежней всего выполнять антикоррозионную защиту бетона в несколько этапов:

  • введение в цемент различных добавок, которые увеличивают его плотность и регулируют пористость;
  • применение антигрибковых материалов. Пропитки, уплотняющие структуру бетона. Лакокрасочные материалы применяются для защиты от воздействия влаги;
  • применение лент из углеволокон, не подверженных коррозии. Они особо необходимы в случае, когда поржавела несущая металлическая конструкция сооружения.

Защита бетона от влаги

С наступлением непогоды за окном актуальным становится вопрос защиты бетона от влаги. Бетонный подвал, гараж, дамбы на плотине, фундамент – все эти сооружения требуют защиты от разрушающей их воды. Сырые стены бетонных конструкций легко напитываются влагой и плесневеют. Эти воздействия в дальнейшем приводят к их разрушению.

Раньше в борьбе с влагой использовали только сухие цементные смеси, рубероид, синтетические прокладки и листы. Этого, естественно, недостаточно для полноценной защиты бетона от воды. Первой в борьбе с лишней жидкостью является обработка бетонных поверхностей материалами с гидрофобизирующими способностям. Покрытие-гидрофобизатор заполнит трещины и поры бетона, обеспечив ему надежную защиту и долговечность.

По своей структуре бетонный фундамент обладает способностью впитывать влагу в неограниченном количестве. Естественно, чем хуже качество раствора и ниже его цена, тем хуже его способности отталкивать воду. Поэтому придя в специализированный магазин, выбирайте только качественные и желательно сертифицированные материалы.

Безусловно, фундамент не нуждается в обработке обмазочными гидрофобизаторами в тех случаях, когда предусмотрены благоприятные условия его эксплуатации. То есть сухое помещение с минимальным количеством влаги.

Защитить готовый фундамент от влаги можно в несколько этапов:

  • на готовый сухой слой фундамента стелется лист рубероида либо водонепроницаемого строительного материала;
  • швы листов замазываются битумной эмульсией;
  • сверху листы покрываются водоотталкивающим покрытием, лаком или краской.

Методы защиты бетона на улице

На улице бетон можно защитить такими способами:

  1. Нанесение покрытий, устойчивых к ультрафиолетовому воздействию.
  2. Износостойких покрытий для открытых площадок.
  3. Использование флюатирующей пропитки, которая улучшает прочность уличного бетона и устойчивость к химическому воздействию.
  4. Применение полиуретановых и эпоксидных покрытий.

Любой объект, как и среда, которая его окружает, — уникален по своим свойствам. Потому необходимо грамотно подбирать гидроизоляционные материалы и точно определять их совместимость с проектируемой бетонной конструкцией.

Защита бетона от разрушения коррозией, влагой и температурами – это первоочередная задача при планировании и строительстве железобетонных и бетонных конструкций. Соблюдение элементарных правил защиты фундамента при помощи качественных материалов, обеспечит ему прочность и долгий срок эксплуатации.

На то, насколько прочны и долговечны будут бетонные конструкции, может влиять качество и степень гидроизоляции перед началом строительства. Исключить попадание в структуру материала веществ, которые будут воздействовать разрушительно, способны лишь хорошо подобранные системы гидроизоляции. Они продлевают срок эксплуатации бетонного сооружения и снижают затраты на реставрацию, а также содержание.

Необходимость защиты

Защита бетона от разрушения на улице необходима по той причине, что описываемый материал хоть и является очень прочным, но в процессе эксплуатации постоянно подвергается разрушающим факторам, среди них осадки, химические реагенты, а также промышленные газы.

Иногда бетон постоянно контактирует с водой, для его защиты в этом случае используются материалы, обеспечивающие высокую гидроизоляцию и устойчивость к воздействию химических и абразивных нагрузок. В данном случае речь идет о бетонных резервуарах, в которых глубина поражения коррозией может достигать 50 см. Если не защитить материал, то со временем он может попросту превратиться в пыль.

Разновидности материалов для защиты

Для защиты бетона на улице используются материалы, исключающие воздействие влаги, коррозии, а также увеличивающие прочность. Это под силу гидрофобизирующим веществам, которые наносятся методом пропитывания. Это позволяет уменьшить угол смачивания, ведь бетон оказывается защищен кремнийсодержащим составом. Преимущество такого подхода состоит в долговечности и водонепроницаемости, а также прочности. Такие вещества представлены эмалями, которые под воздействием щелочей становятся растворимыми и теряют гидрофобные свойства.

Защита бетона от разрушения может быть осуществлена водонепроницаемой пленкой. На поверхности формируется слой из различных смол, например, поливинилхлоридных или полиуретановых. Недостатком способа является низкая паропроницаемость.

Если на покрытие в течение длительного времени будет воздействовать пар, то оно расслоится и разрушится. Для того чтобы исключить эти недостатки, следует совмещать защитный слой и пропитку, однако состав должен быть создан на одной основе. Важно использовать щелочестойкую плёнку, тогда как защитный слой должен обладать повышенной паропроницаемостью.

Защита от разрушения

Рассматривая средства для защиты бетона, вы должны выделить способы, которые позволили бы исключить разрушение материала. К таким средствам защиты можно отнести противогрибковые и антисептические, а также лакокрасочные материалы и пропитки. Уберечь структуру от разрушения можно методом нанесения изоляции и пропитки.

Защита от коррозии

Развитие коррозии происходит за счёт пористости бетона. Это говорит о том, что важно ограничить конструкцию от контакта с влагой и устранить воздействие осадков. Если избежать этого нельзя, то бетон следует изготавливать с повышенной плотностью, чтобы структура была лишена пор.

Иногда на материал наносится защитное покрытие с гидрофобизирующими характеристиками. Защита бетона от воды методом гидрофобизирования является лучшим вариантом предотвращения коррозии. Материал будет отталкивать воду и сохранит пористость структуры, а эксплуатировать конструкцию можно будет при широком диапазоне температур в пределах от -40 до +50 °C.

Гидрофобизирование для выполняется в несколько этапов. В цемент вводятся добавки, увеличивающие плотность и регулирующие пористость. На следующем этапе используются антигрибковые материалы, в качестве них выступают пропитки для уплотнения структуры. Для исключения воздействия влаги применяются лакокрасочные материалы. Для того чтобы предотвратить коррозию, следует использовать ленты из углеволокна. Они отлично подходят для тех участков, где металлическая составляющая сооружения проржавела.

Защита от влаги

Защита бетона раньше осуществлялась с использованием сухих цементных смесей, синтетических листов и прокладок, а также рубероида. Этого недостаточно для полноценной защиты от воды. Для решения проблемы бетонную поверхность необходимо обработать жидкостью с гидрофобизирующими способностями. Покрытие заполнит трещины и поры, обеспечит долговечность и надежную защиту.

Защита бетона от влаги осуществляется по определённому алгоритму. На первом его этапе готовый сухой слой необходимо защитить листом рубероида или водонепроницаемым строительным материалом. С помощью битумной эмульсии обрабатываются швы между листами. Сверху наносится водоотталкивающее покрытие, краска или лак.

Использование анкерного листа

Для защиты бетона сегодня всё чаще используется полимерный лист, который располагается на поверхности в шахматном порядке. Он изготавливается из полиэтилена высокой плотности, обозначающегося аббревиатурой HDPE. Бетонозащитный лист используется для монолитных и сборных железобетонных объектов. Его крепление имеет большое количество точек фиксации, что обеспечивает надежную связь или сцепление с бетоном или раствором.

Форма анкеров формируется методом экструзии при производстве, что гарантирует высокую прочность крепления. Даже при сильных колебаниях температуры и давления оптимальное распределение напряжений обеспечивает сохранение структуры материала, ведь сила воздействия может быть вызвана грунтовыми водами. Анкерный лист для защиты бетона решает множество проблем. Он создает барьер на пути повреждений частицами и химическими веществами.

Слой выступает инфильтратом, исключает коррозию бетона и защищает материал от механических повреждений, которые могут быть вызваны влажностью, вибрацией грунта, а также воздействием корней растений. Анкерный лист можно устанавливать на поверхность при новом строительстве или для санации существующих конструкций. Реконструкция готовых сооружений ликвидирует коррозионный износ и восстанавливает утерянную несущую способность. Полимерный лист компенсирует абразивный износ и исключает дальнейшее разрушение.

Установка анкерного листа

Если защиту бетона вы планируете осуществлять анкерным листом, то необходимо ознакомиться с особенностями его монтажа. На первом этапе материал раскраивается по размерам и форме защищаемой поверхности. Полотно крепится с отступом от края на съемной опалубке или методом индукционной сварки с использованием монтажных дисков.

В пространство между полимерным листом и защищаемой поверхностью заливается бетонная смесь, которая позволяет замонолитить анкерные крепления. С помощью экструзионной сварки стыки между анкерными листами свариваются. Полученный шов обладает 97%-ной прочностью основного материала и помогает создать герметичную оболочку.

Использование состава ВВМ-М

Если вы задумались над вопросом о том, чем покрыть бетон на улице для защиты, то в качестве примера можете рассмотреть состав марки ВВМ-М. Вещество наносится воздушным распылением, а для пропитки поверхности используются кисти и валики. Толщина покрытия и глубина пропитки корректируются расстоянием распылителя от обрабатываемой поверхности.

При выборе краскопульта вы должны предпочесть прибор, который способен выдавать 2 атм. Удалиться от необходимо на 30-50 см. Рекомендуемая толщина покрытия достигает 100 мкм. Если вы планируете пропитывать бетон, то толщина наносимого слоя равна 3 см. Перед формированием каждого последующего слоя не нужно дожидаться высыхания предыдущего. Описываемые материалы изготавливаются из отечественных полимеров, а обходятся недорого, ведь в основе недефицитное сырье.

Защита фундамента

Если перед вами встала необходимость защиты бетона в дома, то можно использовать покрытие боковых поверхностей отработанным машинным маслом и полиэтиленовой пленкой. Основание может быть защищено слоем грунта, уложенного по периметру. Дополнительно можно использовать пенопласт, керамзит или шлак. Это позволяет снизить глубину промерзания грунта и исключить или сократить воздействие негативных факторов на бетон.

Комплексная защита от агрессивных воздействий и влаги

Для того чтобы добиться лучшего эффекта, можно прибегнуть к использованию нескольких технологий. Для этого применяется первичная защита, при которой затворение цементного раствора сопровождается добавлением химических модификаторов и присадок.

Для блокировки трещин следует использовать сульфатные вещества, они помогают от коррозии и обеспечивают прочность и долговечность. Вторичная защита заключается в нанесении мастик, пропиток, растворов и биоцидов. Дополнительной мерой станет защитная отделка, которая предусматривает нанесение штукатурки, установку слоя теплоизоляции и монтаж навесных вентилируемых фасадов.

В заключение

Бетон является очень прочным материалом, который славится своей долговечностью, но в его основе множество пор, через которые неизбежно проникает влага. Когда она замерзает и кристаллизуется, начинает увеличиваться в объемах, что негативно сказывается на целостности материала. Но подобное воздействие не единственное, которое способно разрушить бетон.

Для предотвращения пыления и дальнейшей потери прочности необходимо защитить конструкцию методом добавления к составу раствора специальных веществ, которые снижают пористость. На этапе эксплуатации поверхность можно защитить мастиками и пропитками, которые создают своеобразный барьер на пути влаги.

В первую очередь на состояние строительных материалов негативно влияет агрессивная окружающая среда.

Вода, углекислый газ, соли, перепады температур очень часто вызывают коррозию. В связи с этим важнейшей проблемой и задачей номер один при строительстве и последующей эксплуатации любых объектов является защита от коррозии бетона .

Причины коррозии

Структура произведенного на минеральной основе бетона - каппилярно-пористая. Поэтому он очень сильно подвержен негативному воздействию.

Атмосферные явления в пористой структуре бетона образуют кристаллы. Затем они увеличиваются и вызывают трещины.

Хлориды, сульфаты и карбонаты, растворенные в воздухе в большом количестве, тоже разрушительно влияют на строительные конструкции.

Коррозия бетона и ее виды

Коррозия бетона бывает трех видов. Основным критерием для классификации является степень ухудшения его свойств и характеристик.

Коррозия 1 степени - вымываются составные части бетона;

Коррозия 2 степени - образуются продукты коррозии без вяжущих свойств;

Коррозия 3 степени - накапливаются малорастворимые кристаллизующиеся соли, которые увеличивают объем.


Методы защиты бетона

Для защиты бетона от коррозии , а также повышения его долговечности необходимо применять первичную и вторичную его защиту.

Первичная защита подразумевает введение самых разных модифицирующих добавок. Это могут быть стабилизирующие (предупреждают расслоение), пластифицирующие (увеличивают), водоудерживающие и регулирующие процесс схватывания бетонной смеси, ее пористость, плотность и т.д.

Методы вторичной защиты от коррозии бетона подразумевает нанесение защитных покрытий:

Лакокрасочные мастичные покрытия. Они используются при воздействии жидких сред, и непосредственном контакте бетона с агрессивной твердой средой.

Лакокрасочные и акриловые покрытия. Эти средства образуют прочную атмосферостойкую и долговечную защиту. К примеру, акрил создает полимерную пленку, предотвращая тем самымкоррозию бетона . Более того, он защищает поверхность от микроорганизмов и грибков.

Уплотняющие пропитки. Эти вещества придают бетону гидрофобные свойства. Они очень резко повышают водонепроницаемость, а также снижают водопоглощение материалов. Применяются в условиях повышенной влажности и в местах, требующих специальные санитарно-гигиенические мероприятия.

Оклеечные покрытия. Их применяют при воздействии жидких сред (например, если имеет место подтопление бетонной сваи подземными водами). Кроме того, их используют в качестве непроницаемого подслоя для облицовочных покрытий. К примеру, полиизобутиленовые пластины, полиэтиленовая плёнка, рулоны нефтебитума и т. п.


Биоцидные материалы. Они призваны уничтожать и подавлять на бетонных конструкциях грибковые образования. Химически активные элементы проникают в структуру бетона и заполняют микротрещины и поры.

Антикоррозийные покрытия для бетона применяются всюду: в стенах и полах жилых помещений, в гаражных комплексах, фундаменте, коллекторах, очистных сооружениях, теплицах, оранжереях.

Билет№ 19

1) из 400г 50%-ного (по массе) раствора H2SO4 выпариванием удалили 100г воды. чему равна массовая доля H2SO4 в оставшемся растворе??

Масса серной кислоты в растворе
m(H2SO4) = m1(р-ра H2SO4) * W1 / 100 = 400 * 50 / 100 = 200 г.

Масса полученного раствора
m2(р-ра H2SO4) = m1(р-ра H2SO4) - m(H2O) = 400 - 100 = 300 г.

Концентрация серной кислоты в полученном растворе:
W2 = m(H2SO4) * 100 / m2(р-ра H2SO4) = 200 * 100 / 300 = 66,67 %

2) Элементы, проявляющие в соединениях металлические и неметаллические свойства, называют амфотерными, к ним относятся элементы А-групп Периодической системы - Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po и др., а также большинство элементов Б-групп - Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au и др. Амфотерные оксиды называют так же, как и основные, например:

BeO - оксид бериллия
FeO - оксид железа(II)

Al2O3 - оксид алюминия
Fe2O3 - оксид железа(III)

SnO - оксид олова(II)
MnO2 - оксид марганца(IV)

SnO2 - диоксид олова(IV)
ZnO - оксид цинка(II)

Амфотерные гидроксиды (если степень окисления элемента превышает + II) могут находиться в орто - или (и) мета - форме. Приведем примеры амфотерных гидроксидов:

Be(OH)2
- гидроксид бериллия

Al(OH)3
- гидроксид алюминия

AlO(OH)
- метагидроксид алюминия

TiO(OH)2
- дигидроксид-оксид титана

Fe(OH)2
- гидроксид железа(II)

FeO(OH)
- метагидроксид железа

Амфотерным оксидам не всегда соответствуют амфотерные гидроксиды, поскольку при попытке получения последних образуются гидратированные оксиды, например:

SnO2 . nH2O
- полигидрат оксида олова(IV)

Au2O3 . nH2O
- полигидрат оксида золота(I)

Au2O3 . nH2O
- полигидрат оксида золота(III)

Если амфотерному элементу в соединениях отвечает несколько степеней окисления, то амфотерность соответствующих оксидов и гидроксидов (а следовательно, и амфотерность самого элемента) будет выражена по-разному. Для низких степеней окисления у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание основных свойств, а у самого элемента - металлических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав катионов. Для высоких степеней окисления, напротив, у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание кислотных свойств, а у самого элемента - неметаллических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав анионов. Так, у оксида и гидроксида марганца(II) доминируют основные свойства, а сам марганец входит в состав катионов типа 2+, тогда как у оксида и гидроксида марганца(VII) доминируют кислотные свойства, а сам марганец входит в состав аниона типа MnO4- . Амфотерным гидроксидам с большим преобладанием кислотных свойств приписывают формулы и названия по образцу кислотных гидроксидов, например НMnVIIO4 - марганцовая кислота.

Таким образом, деление элементов на металлы и неметаллы - условное; между элементами (Na, K, Ca, Ba и др.) с чисто металлическими и элементами (F, O, N, Cl, S, C и др.) с чисто неметаллическими свойствами существует большая группа элементов с амфотерными свойствами

3) Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы CO2+C↔ 2CO. Как изменится скорость прямой реакции-образования CO,если концентрацию CO2 УМЕНЬШИТЬ В 4 РАЗА?

K = 2 / - выражение для константы равновесия.
Пусть было x моль/л CO 2 , тогда после уменьшения концентрации в 4 раза будет x/4 моль/л.
Скорость прямой реакции (до):
v = k* = k*[x]
Скорость прямой реакции (после):
v" = k*" = k*
n = v"/v = (k*) / (k*[x]) = 1/4 - скорость уменьшится в 4 раза.

При повышении давления равновесие сдвигается в направлении, в котором уменьшается суммарное количество молей газов, т.е. влево.

4)Стандартный водоро́дныйэлектро́д - электрод, использующийся в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях и в гальванических элементах. Водородный электрод (ВЭ) представляет собой пластинку или проволоку из металла, хорошо поглощающего газообразный водород (обычно используют платину или палладий), насыщенную водородом (при атмосферном давлении) и погруженную вводный раствор, содержащий ионы водорода. Потенциал пластины зависит [ уточнить ] от концентрации ионов Н + в растворе. Электрод является эталоном, относительно которого ведется отсчет электродного потенциала определяемой химической реакции. При давлении водорода 1 атм., концентрации протонов в растворе 1 моль/л и температуре 298 К потенциал ВЭ принимают равным 0 В. При сборке гальванического элемента из ВЭ и определяемого электрода, на поверхности платины обратимо протекает реакция:

2Н + + 2e − = H 2

то есть, происходит либо восстановление водорода, либо его окисление - это зависит от потенциала реакции, протекающей на определяемом электроде. Измеряя ЭДС гальванического электрода при стандартных условиях (см. выше) определяют стандартный электродный потенциал определяемой химической реакции.

ВЭ применяют для измерения стандартного электродного потенциала электрохимической реакции, для измерения концентрации (активности) водородных ионов, а также любых других ионов. Применяют ВЭ так же для определения произведения растворимости, для определения констант

Устройство

Схема стандартного водородного электрода:

1. Платиновый электрод.

2. Подводимый газообразный водород.

3. Раствор кислоты (обычно HCl), в котором концентрация H + = 1 моль/л.

4. Водяной затвор, препятствующий попаданию кислорода воздуха.

5. Электролитический мост (состоящий из концентрированного р-ра KCl), позволяющий присоединить вторую половину гальванического элемента.

С течением времени практически каждый строительный материал приходит в негодность и разрушается. Это касается многих материалов, применяемых в строительстве: металлов различных типов, 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).

На скорость коррозии непосредственное влияние оказывает цемент, который использовался при строительстве.

Но, насколько бы современной и совершенной ни была защита, она недолговечна, и, время от времени придется затрачивать усилия на ее обновление.

Наиболее подвержены коррозии цементные швы. Это связано с тем, что они – наименее прочное звено в конструкции.

Современная наука дает определения множеству явлений, согласно ей, коррозия – это совокупность процессов (химических, биологических, физических), инициатором которых является внешняя среда, а результатом – постепенное разрушение строительного материала.

Чаще всего процесс коррозии бетона начинается с такой его части как цементный камень. Эта часть конструкции является наименее прочной; образуется она уже в процессе затвердения, в ней есть множество капиллярных ходов, которые могут быть заполнены воздухом или водой. Воздействовать на цементный камень могут газы, находящиеся непосредственно в воздухе, а также разные виды вод:

  • грунтовые;
  • речные;
  • морские;
  • дренажные;
  • сточные.

Очень вредны для цементного камня грунтовые воды, особенно те, которые находятся около предприятий промышленности. В таких водах могут найтись самые разные химические вещества, к примеру, вблизи химических производств грунтовые воды «обогащены» кислотами органическими и минеральными, щелочами, хлоридами, солями никеля, цинка, меди, железа, нитратами – список можно продолжать довольно долго. У заводов, занимающихся обработкой металлов, в грунтовых водах часто можно найти сульфаты железа и другие продукты, получающиеся в результате травильных процессов.

Быстрому разрушению бетонных конструкций способствуют мелкие трещины, через которые внутрь поступает влага.

Однако грунтовые воды вблизи фабрик и заводов не являются рекордсменами по числу и концентрации веществ, способных принести вред цементному камню: выигрывают в данном случае сточные воды. Даже в небольшой концентрации (разбавленные речной водой) сточные воды могут нанести большой вред цементному камню, который может быть, например, в гидротехнических сооружениях.

Интересно, что воздух вблизи различных заводов может быть совершенно безопасным для человека (содержание вредных веществ – оксиды азота, сернистый газ и других – не представляет вреда для здоровья), а вот для бетона, даже такие небольшие концентрации, могут стать причиной постепенной коррозии и разрушения.

Виды коррозионных процессов

Есть немало видов коррозионных воздействий. Не одна сотня химических веществ при долгом контакте приводит к коррозии. Коррозия бетона бывает следующих видов:

На графике представлена зависимость скорости разрушения от времени воздействия неблагоприятных факторов.

  • химическая;
  • физико-химическая;
  • биологическая;
  • радиационная.

Химическая коррозия является следствием атмосферных осадков и воздействия углекислого газа, который всегда присутствует в составе воздуха. Сильнее всего воздействие на бетон происходит в результате таких атмосферных осадков, в которых имеются хлориды, сульфаты или карбонаты. Разрушают и осадки, в составе которых присутствуют оксиды азота – так называемые «кислотные дожди».

Все процессы, которые имеют место при химической коррозии относятся к одному из трех видов:

Любые защитные покрытия на бетонные поверхности можно наносить после того, как они просохнут.

  1. Выщелачивание с помощью мягких вод. При этом происходит вымывание таких компонентов из состава (из его поверхностного слоя), которые могут быть растворены в щелочной воде. В результате данного процесса на поверхности появляется налет белого цвета – белые потеки. От этого вида коррозии бетона в некоторых случаях он только выигрывает: выщелачивание создает коллоидный слой, который защищает бетон от других вредных воздействий окружающей среды.
  2. Растрескивание или цементная бацилла. В результате этого процесса из-за влаги, которая имеется в атмосфере, на поверхности могут возникать так называемые «рыхлые малорастворимые вещества». Из-за этих веществ, в результате образования различных обменных реакций, бетон может начать растрескиваться. Чаще всего повреждаются поверхность, но может начаться и проникновение вглубь – и с течением времени, коррозия бетона может усилиться.
  3. Растрескивание в связи с кристаллизацией. При этом типе химической коррозии образуются плохо растворимые соединения, которые с помощью растворов сульфатов кристаллизуются. Так как при кристаллизации происходит увеличение объема, то бетон вынужден расширяться, в итоге возникают трещины.

При ремонте бетонных конструкций, зону коррозии удаляют захватывая часть “здоровой”.

Физико-химическая коррозия бетона связана с процессом замерзания воды. В поры и капилляры, пусть и в небольших количествах, попадает вода (также она может быть там изначально), а затем, при понижении температуры, она замерзает, превращается в лед. Лед по объему больше, чем вода, и он начинает распирать конструкцию – происходит растрескивание. Этот процесс идет тем быстрее, чем больше и чаще происходят процессы заморозки и разморозки бетона.

Третий вид разрушения – биологический. Здесь первоначальный источник коррозии – это микроорганизмы. Строго говоря, не сами микроорганизмы разрушают структуру, а химические вещества, продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Однако к химической коррозии этот вид не относится – причиной возникновения микроорганизмов является не атмосфера, а нарушение условий эксплуатации сооружений из бетона. Микроорганизмы начинают активно развиваться в условиях постоянной сырости, так что важно помнить об этом при пользовании зданием.

Последний, не так сильно распространенный вид коррозии бетона, – это радиационный. В этом случае из-за действующей радиации, ионизационного излучения, из бетона удаляется кристаллизованная вода. Удаление такой воды нарушает структуру и прочность материала снижается. При долгом облучении кристаллические вещества могут приобретать состояние, подобное жидкому, иначе оно называется аморфное. Как результат, все это вызывает трещины, увеличение внутренних напряжений в бетоне.

Факторы развития

Не секрет, что разрушение различных сооружений происходит в разные сроки. На коррозию влияют следующие факторы:

Если на сооружение будет длительное время воздействовать агрессивная среда, то такие сооружения покрывают гидроизоляционными смесями.

  • пористость материала;
  • капиллярность материала;
  • преобладающие компоненты в атмосферных осадках;
  • способность верхнего слоя бетона противостоять веществам.

Пористость – является одним из основных свойств бетона. Этот показатель характеризует наличие пор и плотность. Напрямую от этого свойства проистекает другое – способность к водопоглощению. Капиллярно-пористая структура позволяет бетону впитывать воду из воздуха, при осадках и в других случаях. Бетон, имеющий сильно пористую структуру и, соответственно, большое водопоглощение, имеет больше всего шансов начать разрушаться от физико-химической коррозии. Защита бетонной конструкции должна быть продумана на этапе строительства. Поэтому очень важно проведение строительных работ профессионалами, которые смогут сделать бетонную смесь нужной пористости, чтобы в дальнейшем защита бетонной конструкции от физико-химической коррозии не тревожила владельца строения.

Способы защиты

Места, где обнаружена коррозия, зачищают и покрывают специальными грунтовками. Они обеспечивают гидро- и пароизоляцию, а следовательно, замедляют разрушение.

В связи с тем, что в последнее время огромное количество зданий и сооружений возводится из бетона, большую роль стала играть защита этого материала от внешних воздействий. Чаще всего она основывается на защите поверхности бетона, на использовании бетона с минимальной капиллярной структурой и применении особых добавок, которые не дают образовываться микротрещинам, защищают от выщелачивания и вымывания. Все эти мероприятия можно отнести к одной из двух групп. В первую группу входят такие мероприятия, которые изменяют состав бетона, делают его более устойчивым.

Во вторую группу входят средства, при которых поверхность бетона покрывается различными веществами, пропитками, лаками и так далее. Иногда в состав таких веществ могут входить добавки, которые защищают бетон от образования микроорганизмов на нем. Эффективно использование цельных листов из какого-либо защитного материала. В этом случае увеличивается скорость обработки, а защита не страдает.

Нередко сочетаются оба способа: бетон покрывается специальным веществом, но оно не только находится на его поверхности, но и впитывается внутрь, проникает в его толщу. Такие средства очень эффективны, они могут обеспечивать практически полную гидроизоляцию.

При больших очагах коррозии проводится очистка здания от них. После этого здания обрабатываются антикоррозионными полимерными грунтовками, проводят армирование и заново покрывают слоем бетона.

Защита поверхности бетонных сооружений от влаги, обеспечивается за счет использования сеалантов, в составе которых имеются полимерцементные композиты. Сеаланты – это особые вещества, основной функцией которых является именно защита и повышение прочности бетонных поверхностей. Находящиеся в составе этих веществ компоненты могут буквально просачиваться на несколько сантиметров вглубь, в результате, структура поверхности бетона изменяется – получается аналог мембраны, которая может пропускать воду только в одном направлении: изнутри наружу. В итоге влажность бетона только уменьшается, а не колеблется со временем.

Коррозия железобетона

Металлические части конструкции покрывают специальными лакокрасочными защитными материалами.

Разрушению из-за влаги и химических соединений подвержены строения не только из бетона, но и из железобетона. В железобетонных конструкция дополнительно присутствует арматура из металла, которая может стать источником (причиной) коррозии электрохимического типа. Однако, несмотря на это, железобетон – более устойчивый материал, чем обыкновенный бетон. Источником его устойчивости является наличие специального слоя на поверхности; именно он защищает внутреннюю структуру. Но и здесь с течением времени атмосфера, а конкретно углекислый газ и осадки с растворами солей, разрушают этот слой. Защита железобетонной конструкции в этом случае, будет отличаться от способов защиты бетона от коррозии.

Для того чтобы минимизировать последствия электрохимической коррозии и максимально замедлить процесс разрушения, в бетон вводятся специальные вещества. Такие вещества называются ингибиторами металлической коррозии; основное их предназначение – защита материала, посредством создания защитной пленки на поверхности арматуры, важно не допустить ее контакт с бетоном, влагой и окружающим воздухом. Ингибиторы можно наносить на поверхность или добавлять в бетон в процессе производства. Подобная защита гарантирует сохранность железобетонных конструкций от появления коррозии.

Помимо этого, для защиты арматуры железобетона часто применяют и стандартные методы, которые хорошо зарекомендовали себя при использовании в обыкновенных металлических конструкциях. Например, так называемый способ протекторных анодов. При этом способе с каркасом железобетона соединяется другой метал, который в большей степени склонен к электрохимической коррозии. Защита заключается в том, что соединяясь с железобетонным каркасом, идет электрохимическая реакция, разрушению подвергается именно этот металл-болванка. Таким образом, электрохимическая коррозия железобетона начинается только после того, как эта болванка полностью разрушится.

Или железобетона долговечен и должен функционировать на протяжении многих десятилетий. Однако бетон не является химически стойким материалом. Он подвержен коррозии, потому требует не только , но и нуждается в защите.

Под коррозией понимают процесс разрушения первоначальной структуры – бетон становится хрупким. В входят цементный и заполнители. Наименее стойким является цементный камень и именно с него начинается коррозия. Агрессивное воздействие могут оказывать сотни веществ, контактирующие с бетоном: грунтовые и сточные , кислые газы в атмосфере и т.д.

Так, грунтовые воды на территории химических и металлообрабатывающих заводов загрязняются органическими и минеральными кислотами; нитратами, хлоридами, сульфатами; солями железа, аммония, меди, никеля, цинка; щелочами. В воздухе вокруг промышленных предприятий могут содержаться загрязнения сернистым газом, хлористым водородом, оксидами азота и др. Несмотря на то, что их концентрация, возможно, соответствует санитарным норма, и не вредна для здоровья человека, её бывает достаточно для разрушения бетона с течением времени.

Коррозия бетона

Различают следующие виды коррозии бетона:

  • растворение составляющих цементного камня – наиболее распространенный вид коррозии бетона. В состав бетона входит гидроксид кальция (гашеная известь) – Ca(OH) 2 , которыйрастворяется со временем и вымывается (выщелачивается), структура бетона нарушается;
  • цементный камень вступает в реакцию с кислотами, находящимися в окружающей среде — в результате возможны: увеличение объема бетона либо вымывание легкорастворимых известковых соединений. В первом случае образуется нерастворимый в воде карбонат кальция (CaCO 3), который откладывается в порах бетона, за счет чего увеличивается его объем, в дальнейшем растрескивание и разрушение. Во втором случае, образуются легкорастворимые соединения кальция (гидрокарбонат кальция (Ca(HCO 3) 2), хлористый кальций(CaCl 2)), которые постепенно вымываются из бетона и он становится ноздреватой массой малой прочности;
  • образование и кристаллизация труднорастворимых веществ в порах бетона – в результате в стенках пор и капилляров возникают значительные напряжения, что разрушает структуру бетона;
  • биокоррозия – в поры бетона проникают бактерии и грибки, продукты метаболизма которых разрушительно действуют на структуру бетона.

Часто разрушение бетона связано с коррозией нескольких видов одновременно.

Коррозия арматуры в бетоне

Железная арматура, применяемая для бетона, также подвержена коррозии, что может быть вызвано водой, сероводородом, хлором, сернистыми газами, содержащимися в окружающей среде. Под их воздействием арматура ржавеет, а продукты коррозии железа вызывают внутренние напряжения и растрескивание бетона.

Через поры в бетоне воздух и влага проникают к арматуре. Процесс этот неравномерный, поэтому на разных участках возникают разные потенциалы, начинается электрохимическая коррозия. Чем выше влагопроницаемость и пористость бетона, тем выше скорость электрохимической коррозии арматуры. Растворенные в воде вещества также могут усиливать коррозию арматуры, так как повышают концентрацию электролита.

Если бетон в течение длительного периода времени выдерживают на воздухе, то на его поверхности под воздействием углекислоты, содержащейся в воздухе, образуется тонкая защитная пленка (процесс карбонизации), нерастворимая в воде и не взаимодействующая с сульфатам. Карбонизация защищает бетон от коррозии, но увеличивает коррозию арматуры.

Также коррозию арматуры (и на воздухе, и в воде) ускоряет хлористый кальций (CaCl 2), поэтому бетон, в состав которого он входит, армировать нельзя.

Защита арматуры от коррозии

Вокруг арматуры способен защитить её от коррозии. Защитное действие основано на способности цементного камня пассировать сталь: поровая жидкость бетона имеет высокую щелочность, а сталь пассивна в щелочной среде. В обычном бетоне на портландцементе достаточно гидроксида кальция для обеспечения щелочной среды.

В том случае, если в добавляют активные гидравлические , то последние связывают значительную часть гидроксида кальция. Тепловая обработка бетона (например, при получении ячеистого бетона) увеличивает такое связывание, что влечет значительное снижение щелочности поровой жидкости.

Защиту арматуры обеспечивают:

  • посредством повышения плотности бетона;
  • уменьшением проницаемости бетона;
  • введением в бетон ингибирующих и уплотняющих добавок;
  • при армировании бетона с пониженным значением щелочности паровой жидкости (бетоны автоклавного твердения, бетоны на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем) на арматуру наносят специальные покрытия: цементно-битумные, цементнополистирольные, цементно-латексные;
  • для усиления защитных свойств пленки, образующейся на арматуре под воздействием щелочной среды бетона, в бетонную смесь добавляют пассиваторы, например, нитрат натрия (2-3% от веса цемента).

Защита бетона от коррозии

Для защиты бетона целесообразно применение комплекса мер: нейтрализация агрессивных сред; герметизация; вентиляция.

В качестве первичной защиты бетона в бетонную смесь вводят специальные добавки: пластифицирующие, стабилизирующие, водоудерживающие, химические модификаторы и др. Например, применяют пуццоланизацию: добавляют кислые гидравлические добавки, содержащие активный кремнезем. В результате образуется гидросиликат кальция, который более устойчив, чем гидроксид кальция.

Химические добавки помогают:

  • повысить плотность бетона – замедляется скорость передвижения агрессивных веществ в порах бетонного камня; коррозия арматуры в плотном бетоне сокращается;
  • увеличить количество замкнутых пор в бетоне – морозостойкость увеличивается в разы.

Химические добавки для защиты бетона от коррозии: пластифицирующие; уплотняющие; противоморозные; воздухововлекающие; газообразующие; гидрофобизирующие; замедлители схватывания; ингибиторы коррозии арматуры. Одни добавки могут улучшать несколько показателей одновременно, другие – улучшая один показатель, ухудшать другой.

Распространенные добавки:

  • мылонафт – пластифицирующая добавка: повышает однородность бетонной смеси, уменьшает трение между отдельными зернами заполнителя; вовлекает воздух; повышает: трещиноустойчивость, устойчивость к действию растворов минеральных солей, морозостойкость в два раза, по водонепроницаемости на два пункта. Производится в виде паст. Добавляется в бетонную смесь в размере 0,05% — 0,15% от массы цемента (в пересчете на сухое вещество). Превышение дозировки ведет к снижению прочности бетона на сжатие;
  • сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) – пластифицирующая добавка: повышает подвижность бетонной смеси; вовлекает воздух; уменьшает слипание цементных зерен; повышает: трещиноустойчивость, устойчивость к действию растворов минеральных солей, морозостойкость в полтора — два раза, марку бетона по водонепроницаемости на один пункт, прочность на 5%-10%. Производится в виде концентратов (твердых и жидких). Дозировка: 0,15%-0,3% от массы цемента (в пересчете на сухое вещество). Наилучший эффект при добавлении в бетонную смесь на основе высокоалюминатных и быстротвердеющих портландцементов;
  • кремнийорганическая жидкость (старое название ГКЖ-94) – гидрофобизирующая и газообразующая добавка: действие основано на выделении в бетонной смеси водорода и образования значительного количества замкнутых пор; оказывает гидрофобизирующее воздействие на стенки пор и капилляров; значительно замедляет затвердевание бетона в начальной стадии. Повышает: морозостойкость в три-четыре раза, марку бетона по водонепроницаемости на два пункта; стойкость к увлажнению-высушиванию и растяжению. Производится в виде 50%-й водной эмульсии, а также 100%-й жидкости. Дозировка жидкости: 0,03% — 0,08%.

Вторичная защита бетона от коррозии подразумевает его