ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механизм защитного действия бетона и причины коррозии стальной арматуры из "Коррозия и защита арматуры в бетоне " Защита бетоном стальной арматуры основывается на пассивирующем действии щелочных сред. Выше приводилась диаграмма (см. рис. 2), иллюстрирующая зависимость устойчивости железа в водных растворах от pH. Скорость коррозии железа в нейтральных, слабокислых и слабощелочных растворах не зависит от величины pH. Это происходит потому, что в указанной области концентраций водородных ионов скорость коррозии определяется доступом кислорода. Она зависит также (на этом участке кривой) от присутствующих в растворе солей и их концентрации, наличия окислителей, температуры и многих других факторов. [c.13] В щелочных растворах (см. справа на рис. 2) коррозия железа уменьшается. Это явление объясняется образованием защитной пленки из гидрата окиси железа. С увеличением pH уменьшается растворимость гидроокиси, и защитные свойства пленки повышаются. [c.13] Известно, что при гидратации зерен портландцементного клинкера в значительном количестве образуется гидрат окиси кальция. Влага, содержащаяся в пористом теле цементного камня, твердевшего в нормальных тепловлажностных условиях и не претерпевшего коренных изменений под влиянием агрессивной среды, насыщена гидратом окиси кальция. Она имеет щелочную реакцию, обнаруживаемую обычно по характерной реакции покраснения индикатора —спиртового раствора фенолфталеина. Определение показателя концентрации водородных ионов водной вытяжки из порошка цементного камня дает значение pH в пределах 12,2—13. [c.13] В соответствии с приведенной выше диаграммой (см. рис. 2) в водном растворе с таким значением pH наступает практически полная пассивация поверхности стали. [c.13] Гра1ница защитного действия Са(ОН)г, таким образом, проходит около значения рН=12 при свободном доступе воздуха и около pH = 11,5 при весьма ограниченном доступе воздуха. [c.14] Бетон представляет собой капиллярно-пористое тело. Б зависимости от ряда технологических факторов величина и характер пористости его могут изменяться в весьма значительных пределах. Основную массу пор и капилляров в бетоне составляют поры и капилляры цементного камня, образующиеся в, результате отделения испарения избыточной воды затворения. Установлено, что в процессе длительного твердения при полной гидратации зерен портландцементного клинкера химически связанная вода составляет по весу до 20—25% от веса цемента [4]. Это соответствует значению водоцементного отношения 0,2—0,25. Практически же для получения удобоукладываемых смесей применяют значительно большие значения ВЩ. Избыточная вода затворения и образует разветвленную сеть пор и капилляров — мелких в цементном камне, более крупных — на контакте цементного камня с зернами заполнителя, в основном под ними. [c.14] Капиллярно-пористое тело бетона в зависимости от плотности структуры обладает различной проницаемостью для газов, паров и жидкостей. Кроме того, в зависимости от влажностных условий окружающей среды оно может иметь самую различную степень насыщения влагой При высокой относительной влажности воздуха в результате явлений сорбции и капиллярной конденсации происходит заполнение влагой мельчайших и среднего размера пор и капилляров цементного камня. [c.14] Низкой относительной влажности окружающей среды соответствует малая степень заполнения влагой пор бетона. При этом, несмотря на сравнительно легкий доступ кислорода воздуха к пове рхности арматуры, на последней оказывается слишком мало влаги для протекания процесса электрохимической коррозии стали. Известно, что при относительной влажности воздуха ниже 60% в обычном тяжелом бетоне коррозии арматуры не наблюдается. [c.15] Как правило, коррозия арматуры в здоровом плотном бетоне наблюдалась при значениях относительной влажности воздуха, близких к 80%, либо при периодических увлажнениях конструкции с таким соотношением времени увлажнения и высыхания, при котором устанавливается определенное влажностное состояние бетона. Это состояние таково, что наряду с наличием, достаточного количества влаги для работы коррозийных гальванических пар на поверхности арматуры имеется более или менее свободный доступ кислорода воздуха к ней через частично открытые поры и капилляры. [c.15] Нарисованная картина, безусловно, является схематической. Она имеет в виду одну определенную структуру бетона. В действительности бетон может иметь разнообразное строение — от очень плотного при малых ВЩ и тщательном уплотнении до крупнопористого, когда из теплотехнических соображений умышленно исключают из состава бетона мелкий заполнитель, чтобы получить пустоты между зернами крупного заполнителя. Вследствие целого ряда причин как преднамеренно, так и непроизвольно бетону может быть придана структура, занимающая любое промежуточное значение между крайними плотной и крупнопористой. Естественно, что чем больше пор в бетоне и чем они крупнее, тем более неоднородны условия на поверхности арматуры как вследствие несплошного обволакивания арматуры цементным камнем и пленками щелочной влаги, так и вследствие разной степени аэрации отдельных микро- и макроучастков ее поверхности. В случае, если структура бетона образуется непроизвольно, вполне естественно, что она может быть неоднородной. Неоднородность структуры бетона усугубляет опасность коррозии арматуры в результате того, что создаются участки поверхности ее с резко выраженной разницей в степени аэрации, т. е. имеются предпосылки к образованию коррозийных макропар. [c.15] Естественно, что степень опасности возникновения коррозии арматуры и скорость ее развития тем выше, чем больше пористость и неоднородность структуры бетона. [c.15] Другой особенностью бетона как среды для стальной арматуры является то, что его свойства изменяются во времени. [c.16] Карбонат кальция весьма слабо растворим, а его насыщенный раствор имеет величину pH, равную 9, т. е. в результате карбонизации резко падает щелочность содержащейся в бетоне влаги. В первую очередь карбонизируются поверхности пор, капилляров и трещин. При этом плотная пленка карбоната кальция препятствует диффузии гидрата окиси кальция в полость капилляров и пор. Скорость распространения процесса карбонизации в глубь бетона зависит от проницаемости его и концентрации углекислоты в воздухе. Чем плотнее бетон, тем медленнее он карбонизируется. В промышленных районах карбонизация идет быстрее, чем в сельской местности. По наблюдениям А. А. Байкова, глубина карбонизации бетона массивных сооружений на берегу моря не превышала 1 см за 12 лет. Пористый проницаемый бетон может карбонизироваться в несколько раз быстрее. Карбонизация же бетона высокой плотности ограничивается тонкой поверхностной пленкой и практически не распространяется вглубь в течение десятилетий. [c.16] Присутствующие в промышленной атмосфере целого ряда производств кислые газы, такие как сернистый газ, хлористый водород, хлор и др., также поглощаются бетоном и реагируют с гидратом окиси кальция, резко понижая щелочность бетона. [c.16] Бетощ лишенный естественной щелочности, перестает оказывать пассивирующее воздействие на стальную арматуру, и при определенном влажностном состоянии бетона арматура корродирует. При этом скорость коррозии будет зависеть лишь от поступления кислорода воздуха к корродирующей поверхности, т. е. от воздухопроницаемости бетона. [c.17] повреждение и постепенное разрушение железобетонных конструкций под действием окружающей среды могут происходить двумя различными путями. Когда среда агрессивна к бетону, то она разрушает его с поверхности, приводя более или менее быстро к обнажению арматуры. Последняя в этом случае начинает корродировать после того, как лишается защитного слоя бетона. Подобного рода разрушения характерны для морских гидротехнических сооружений в суровом климате, где бетон подвержен действию минерализованной воды и периодического замораживания (рис. 6 и 7). [c.17] При такой последовательности развития процессов коррозии железобетона скорость разрушения всей конструкции зависит от стойкости бетона и принятых мер защиты. [c.18] Сущность процессов коррозии бетона и основные приемы борьбы с ней подробно освещены в ряде монографии [5, 6, 7, 8] и практических руководств. Их рассмотрение не входит в нашу задачу. Нашей целью является выяснить условия развития и способы предотвращения коррозии арматуры в бетоне в тех случаях, когда окружающая среда является неагрессивной или малоагрессиБной по отношению к бетону. [c.18] Вернуться к основной статье