КОРРОЗИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПОД ДЕЙСТВИЕМ КИСЛЫХ ГАЗОВ

Как показали обследования состояния строительных железобетонных конструкций, интенсивные разрушения последних наблюдаются при эксплуатации их в атмосфере цехов, содержащей кислые газы.

К наиболее распространенным кислым газам относят­ся: углекислый газ, сернистый ангидрид, сероводород, хлор, хлористый водород, окислы азота, достаточно пол­но представленные на предприятиях химии и нефтехимии.

При взаимодействии кислых газов и бетона происходит либо упрочнение тела бетона, вследствие карбонизации (при действии углекислого газа), либо незначительное понижение прочности защитного слоя бетона — в случае коррозии его в среде хлористого водорода.

Наиболее опасной является коррозия арматуры желе­зобетона в среде кислых газов и, как следствие — преж­девременное разрушение конструкции. Опасность кор­розии арматуры усугубляется тем, что ремонт ее или за­мена в процессе эксплуатации невозможны. Не сущест­вует и надежных методов определения степени поражения арматуры в бетоне.

Основные факторы, вызывающие коррозию стали в бетоне

Известно, что бетон на портландцементе является хоро­шей защитной средой для стальной арматуры, вследствие того, что поровая влага бетона обладает достаточно высо­кой щелочностью (pH = 12—13).

В результате реакции нейтрализации между кислым газом и компонентами цементного камня щелочность по­повой жидкости бетона понижается. При уменьшении pH среды до значения »11,8 наступают условия, при которых пассивность стали не сохраняется. Самый распространен­ный случай коррозии арматуры в бетоне, вследствие сни­жения щелочности, имеет место при взаимодействии бето­на с углекислым газом, то есть карбонизация бетона.

Распространенность данного вида коррозии объясняет­ся тем, что углекислый газ содержится в атмосфере (0,03—0,04% по объему) и карбонизации подвергаются все без исключения бетонные и железобетонные конструк­ции.

В газовоздушной среде химических и нефтехимических производств содержание С02 часто выше, и процессы кар­бонизации идут быстрее. Сущность процесса карбонизации заключается в следующем. Углекислый газ, проникая в бетон, по пути растворяется в поровой жидкости с обра­зованием углекислоты. Углекислота немедленно вступает в реакцию с гидратом окиси кальция, содержащемся в жидкой фазе бетона. Продуктом химической реакции является карбонат кальция, который, обладая малой раст­воримостью. ныпяляет И ПРЯЛОК

Насыщенный раствор карбоната кальция имеет pH = = 9. При такой щелочности среды все гидратированные компоненты цемента неустойчивы, поэтому они подверга­ются гидролизу с выделением новых порций гидроокиси кальция.

Процесс идет до того момента, пока все соединения це­ментного камня не превратятся в карбонат кальция и гид­роокиси кремния, алюминия и железа. По мере нейтрали­зации поверхностных слоев фронт карбонизации переме­щается в глубь бетона, достигая арматуры. Прочность бетона при этом обычно не уменьшается.

Нередко и при достаточно высоком значении pH в бе­тоне развиваются процессы коррозии стальной арматуры. Химические анализы показывают, что это связано, как правило, с наличием в бетоне агрессивных ионов хлора. Соединения хлоридов могут попадать в бетон различными путями: при введении в бетонную смесь добавок — хло-

ристых солей, как ускорителей твердения, при использо­вании материалов для бетонной смеси, содержащих хло­ристые соли, и, главным образом, при действии на желе­зобетонные конструкции хлорсодержащих газов, аэрозо­лей и растворов.

При возрастании концентрации ионов хлора в бетоне повышается вероятность их адсорбции на поверхности ста­ли. В отдельных местах, где поверхность стали наиболее -активна, они адсорбируются, разрушают пассивирующую пленку и вызывают образование коррозионных точек (язв, яиттингов). Особенно опасна питтинговая коррозия для предварительно напряженной арматуры, так как язвы, занимая небольшую площадь, развиваются вглубь, умень­шая сечение стержней, что, в свою очередь, может при- •вести к появлению коррозионных трещин в стали и быст­рому разрушению конструкций. Такой вид коррозии арма­туры получил название коррозионного растрескивания [11.

Скорость коррозии железобетона в газовых средах за­висит от состава газа, скорости подвода агрессивных ио­нов к арматуре, концентрации газов, влажности окружаю­щей среды и состава бетона.

Рассмотрим влияние этих факторов на скорость кор­розии арматуры в бетоне.