Виды коррозии цементного камня

Коррозия цементного камня в водных условиях по ряду ведущих признаков может быть разделена на три вида:

Первый вид коррозии - разрушение цементного камня в результате растворения и вымывания некоторых его составных частей. Наиболее растворимой является гидроксид кальция, образующийся при гидролизе трехкальциевого силиката. Растворимость Са(ОН)₂невелика (1,3 г СаО на 1 л при 15°С), но из цементного камня в бетоне под воздействием проточных мягких вод количество растворенного и вымытого Са(ОН)₂ непрерывно растет, цементный камень становится пористым и теряет прочность. В этом виде коррозии объединены все те процессы коррозии, которые возникают в бетоне при воздействии мягких вод, когда составные части цементного камня растворяются и уносятся протекающей водой. Особое развитие коррозия бетона I вида получает при фильтрации воды через бетон.

Несколько предохраняет от данного вида коррозии защитная корка из углекислого кальция, образующаяся на поверхности бетона в результате реакции между гидроксидом кальция и углекислотой воздуха

Са (ОН)₂ + СО₂ = СаСОз + Н₂О

Второй вид коррозии - разрушение цементного камня водой, содержащей соли, способные вступать в обменные реакции с составляющими цементного камня. При этом образуются продукты, которые либо легкорастворимы, либо выделяются в воде аморфной массы, не обладающей связующими свойствами. В результате таких преобразований увеличивается пористость цементного камня и, следовательно, снижается его прочность. С физико-химической точки зрения коррозия II вида включает в себя следующие процессы:

- проникание агрессивного вещества из раствора в пористую структуру бетона;

- химическое взаимодействие агрессивного вещества с компонентами цементного камня с образованием растворимых (или аморфных) продуктов;

- вынос растворимых продуктов реакции из бетона.

Наиболее часто встречающаяся при действии природных вод коррозия бетона – коррозия под действием углекислых вод. Углекислота Н₂СО₃ присутствует, как правило, во всех водах. Источником обогащения воды углекислотой являются биохимические процессы, протекающие в воде и в почве. Необходимо отметить, что чем больше агрессивной Н₂СО₃, тем выше кислотные свойства раствора и скорость коррозии.

К третьему виду коррозии относятся процессы, возникающие под действием сульфатов. В порах цементного камня происходит отложение малорастворимых веществ, содержащихся в воде, или продуктов взаимодействия их с составляющими цементного камня. Их накопление и кристаллизация в порах вызывают значительные растягивающие напряжения в стенках пор и приводит к разрушению цементного камня. Характерным видом сульфатной коррозии цементного камня является взаимодействие растворенного в воде гипса с трехкальциевым гидроалюминатом:

ЗСаО • А1₂О₃ • 6Н₂О + 3CaSO₄ + 25H₂O = ЗСаО • А1₂О₃ • 3CaSO₄ • 31Н₂О

При этом образуется труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, который, кристаллизуясь, поглощает большое количество воды и значительно увеличивается в объеме (примерно в 2,5 раза), что оказывает сильное разрушающее действие на цементный камень. Отличительными признаками коррозии III вида являются накопление в порах и капиллярах бетона кристаллических продуктов взаимодействия цементного камня со средой, возникновение внутренних напряжений, вызывающих разрушение цементного камня и бетона.

Такими кристаллическими продуктами при воздействии сульфатов на бетон являются гипс и гидросульфатоалюминат кальция, встречающийся в двух модификациях:

Эти химические реакции сопровождаются увеличением объёма твёрдых фаз соответственно в 2,6 и 5,1 раза.

Исключить или ослабить влияние коррозионных процессов при действии различных вод можно конструктивными мерами, путем улучшения технологии приготовления бетона и применения цементов определенного минералогического состава и необходимого содержания активных минеральных добавок.