Курс лекций для студентов специальности 5В073000 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

Коррозия выщелачивания представляет собой постепенное растворение и вымывание извести из бетона. Это сопровождается нарушением структуры бетона и снижением плотности и прочности. Процесс выщелачивания сопровождается белым налетом и потеками на поверхности бетонных сооружений, поэтому его еще называют «белой смертью» бетона.
Наблюдается такой вид коррозии при службе бетона в условиях фильтрации воды под давлением или просто омывания водой. На процессе разрушения бетона при выщелачивании сказываются: скорость растворения составляющих цемента, скорость движения воды, ее обновление у поверхности, химический и минеральный составы цементного камня и плотность бетона, характер конструкции, а также химический состав действующих вод. В условиях действия агрессивных выщелачивающих вод следует выбирать цемент с гидравлическими добавками, с одной стороны, и стремиться к получению бетонов с наиболее плотной структурой - с другой. Так, следует отметить, что водонепроницаемость бетонов из пуццолановых цементов по сравнению с обычным связана с тем, что активный кремнезем связывает Са(ОН)₂ в нерастворимый гидросиликат, препятствуя таким путем ее вымыванию.
Сульфатная коррозия. Грунтовые воды зачастую содержат в себе сульфаты кальция и магния. Сульфаты вступают в реакцию с составляющими бетона - гидроксидом кальция и гидроалюминатами кальция. Продукты взаимодействия имеют значительно больший объем, чем исходные компоненты и поэтому вызывают разбухание и искривление конструктивных элементов и разрушение бетона.
Сульфатостойкость можно повысить, уменьшая содержание в цементе алюминатов, а также снижением осмотического давления поровой жидкости путем связывания максимально большого количества извести в период ранней гидратации.
Магнезиальная коррозия. Всякая растворимая соль магния, содержащаяся в воде, взаимодействует с Са(ОН)2 с образованием нерастворимой Mg(OH)₂, не обладающей вяжущими свойствами, а также растворимой соли кальция. Это взаимодействие приводит к разрушению бетона.
Верный путь повышения стойкости бетона к сульфатной и магнезиальной агрессии состоит в уменьшении содержания в цементном камне составляющих, способных к взаимодействию с тем или иным компонентом разрушающей среды. Например, снижением содержания С₃А до 5 % удается получить сульфатостойкий цемент. Определенным должно быть также и количество C₃S, поставляющего при гидратации свободный Са(ОН)₂. Важным фактором является повышение плотности бетона, его непроницаемости; хорошее уплотнение бетона, в том числе в конструкции стыков, имеющих важное значение.
Кислотная коррозия бетонов обусловливается действием кислых неорганических и органических сред. Суть действия кислоты заключается в реакции с составляющими цементного камня, в результате которого образуются легко растворимые соли, которые вымываются из бетона. Образующиеся же нерастворимые соединения, например, Si(OH)₄ или Al(OH)₃, остаются в виде рыхлых масс. Скорость разрушения бетонов при этом виде коррозии зависит во многом от растворимости продуктов реакции. Агрессивность среды при кислотной коррозии оценивается водородным показателем (рН); при рН от 6 и ниже становится заметным отрицательное воздействие кислой воды на бетон. Следует отметить, что все виды портландцемента не кислотостойки.
К кислотному типу коррозии относится углекислотная коррозия бетона. Такой вид разрушения зависит от концентрации растворенной углекислоты в воде, а также содержания ионов кальция, гидрокарбонатов и характера бетона. Проявляется углекислотная коррозия в растворении поверхностной карбонатной пленки или образовавшегося на поверхности бетона СаСО3, ускоряя тем самым выщелачивание. Наиболее стойки в углекислотных водах глиноземистый и пуццолановый цементы; снижает углекислую агрессию также введение в бетон до 25 % тонкомолотого известняка.
Среди органических кислот наиболее агрессивными оказываются молочная и уксусная кислоты.
Нефть и горючие масла не оказывают заметного воздействия на бетон, так как эти вещества химически не взаимодействуют с составляющими цементного камня. Растительные же и животные жиры вредны для бетона, поскольку содержат свободные органические кислоты.
Долговечность бетонных изделий в большей степени зависит от плотности, водонепроницаемости и вида применяемого цемента, а также специальных мер, связанных с изоляцией бетона от агрессивной среды (окраски, оклейки, оштукатуривания, различных способов гидроизоляции). Меры защиты от коррозии принимаются в каждом конкретном случае в зависимости от ее причины и условий эксплуатации.
Основные пути защиты цементных материалов от коррозии:

• 
  правильный выбор типа цемента;
  
• 
  снижение капиллярной пористости цементного камня, например, за счет уменьшения количества воды затворения (снижения В/Ц);
  
• 
  надежная гидроизоляция, не допускающая фильтрации воды сквозь материал.
  

Для защиты бетона от коррозии его поверхность гидроизолируют полимерными пленками, битумом, керамической плиткой, иногда применяют поверхностную пропитку водоотталкивающими составами. Решающий фактор повышения коррозионной стойкости бетона - увеличение его плотности путем подбора рационального состава и тщательного уплотнения бетонной смеси. Чем плотнее бетон, тем меньше возможность проникновения в него воды, а следовательно, и ее коррозирующее действие. Учитывая, что Са(ОН)2 наиболее уязвимая составляющая цементного камня при коррозии, ограничивают ее количество, снижая соответственно в клинкере содержание C3S, либо связывая Са(ОН)2 в нерастворимое соединение введением в цемент активных минеральных добавок.
С коррозией бетона тесно связана и коррозия арматуры, которая также может служить причиной разрушения железобетонных конструкций. Продукты коррозии (ржавчина) накапливаются на арматуре, оказывая давление на бетон, вызывают трещинообразование и отслоение защитного слоя. Особого внимания требуют высокопрочные арматурные стали, подверженные коррозионному растрескиванию, вызывающему обрыв напряженной арматуры.
Предусматриваемые меры защиты от коррозии одновременно обеспечивают и сохранность арматуры, поскольку цементный камень защищает ее от проникновения агрессивных вод и пассивирует сталь.
При проектировании следует руководствоваться «Указаниями по антикоррозионной защите строительных конструкций», которые учитывают условия взаимодействия внешней среды и бетона (СНиП 2.0311).
3.2. Строительные растворы