Коррозия выщелачивания

Растворение Са(ОН)₂ и унос его вызывает нарушение структуры материала, уменьшение его плотности и прочности. В случае притока воды растворение Са(ОН)₂ идёт до конца и начинается гидролиз гидратированных новообразований в соответствии с их растворимостью. Если же вода неподвижна, то процесс растворения вскоре прекращается, т. к. вода быстро насыщается известью. Агрессивность воды зависит от растворенных в ней веществ. Так, дикарбонаты кальция и магния уменьшают растворимость Са(ОН)₂. При высокой временной жёсткости образуется малорастворимый карбонат кальция:

Са(ОН)₂ + Са(НСО₃)₂ ↔ 2СаСО₃↓ + Н₂О

Образование карбонатной плёнки на поверхности бетона повышает плотность и коррозийную стойкость материала. Присутствие в воде хлоридов и сульфатов натрия повышает растворимость Са(ОН)₂ в воде и его вымывание. Коррозия выщелачивания происходит интенсивнее под действием слабоминерализованных вод, действующих под напором. Чем меньше водонепроницаемость бетона и толщина слоя, через который фильтруется вода, тем быстрее он разрушается.

Кислотная коррозия

Это процессы разрушения цементного камня под действием ионов Н⁺ сильных кислот, угольной кислоты Н₂СО₃ органических кислот, растворов солей.

Отрицательное воздействие кислых вод на бетон нормальной плотности в безнапорных сооружениях становится заметным при рН < 6,5, а на особоплотный бетон – при рН < 4,9...4.

Компоненты вяжущих относятся, как правило, к высокоосновным соединениям и энергично реагируют не только с кислотами, но и с теми сульфатами и хлоридами, которые в случае слабого катиона гидролизуются с выделением сильных кислот.

При действии неорганических кислот (НCl, HNО₃, H₂SО₄ и др.) образуются кальциевые соли и аморфные вещества: SiО₂∙H₂O, А1(ОН)₃, Fe(OH)₃. При избытке кислоты А1(ОН)₃, Fe(OH)₃ взаимодействуют с ней. Например, при действии НCl на гидроксид кальция в составе цементного камня происходит следующее:

3CaO∙2SiО₂∙3H₂О + mHCl∙3CaCl₂ + 2SiО₂∙H₂O + nH₂О

Хлорид кальция легко вымывается водой. Нерастворимые продукты коррозии остаются в виде рыхлых масс.

Защищать бетон от действия сильных кислот очень трудно. С этой целью его готовят на специальных кислотостойких цементах с использованием соответствующих наполнителей.

Углекислая коррозия обусловлена наличием в воде растворенного СО₂:

СО₂ + Н₂ООН₂СО₃OН⁺ + НСО₃

Присутствие Са(ОН)₂ в бетоне делает возможной следующую реакцию с образованием малорастворимого карбоната кальция, который способствует уплотнению материала:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О

Уплотнение материала происходит в результате того, что объем СаСО₃ больше объёма Са(ОН)₂. Увеличение объёма твердого вещества при карбонизации составит ≈ 11%. Этот простейший пример показывает, что процессы разрушения и укрепления материала находятся в диалектическом единстве. Однако со временем происходят нежелательные явления в результате образования более растворимого гидрокарбоната:

СаСО₃ + Н₂СО₃ ↔ Са(НСО₃)₂, который легко вымывается водой.

Процесс обратим и появление в растворе сверх равновесного количества кислоты приводит к образованию Са(НСО₃)₂. Избыточная углекислота и является агрессивной. При наличии в воде Са(НСО₃)₂, Mg(НСО₃)₂ углекислотная коррозия замедляется в соответствии с принципом Ле–Шателье для равновесных систем.

Наиболее стоек в углекислых водах глиноземистый цемент, пуццолановый. Уменьшает углекислую агрессию введение в бетон тонкомолотого известняка в количестве примерно 25% от массы бетона.

По общекислотной схеме протекает процесс коррозии бетона и железобетона в растворах некоторых типов солей, образованных катионами слабого основания и анионами сильной кислоты. К таким солям относятся: сернокислый алюминий, сернокислое железо, хлорное железо. Воздействие на бетон концентрированных растворов сернокислого алюминия вызывает диффузию ионов Н⁺, SO₄^2-, Al⁺³ и приводит к значительному снижению рН поровой жидкости. Кроме того, на поверхности бетона выпадают гидроксид алюминия и двуводный гипс, постоянно удаляющийся в результате гидрохимических воздействий на бетон.

Из органических кислот очень агрессивно влияют на портландцементы и бетоны уксусная, молочная (СН₃ – СН(ОН) – СООН), винная и масляная (С₃Н₇СООН) кислоты, содержащиеся обычно, наряду с другими, в пищевых продуктах и отходах от их приготовления. В таких маслах и жирах, как льняное, хлопковое, рыбий жир и др., содержатся высокомолекулярные кислоты жирного ряда, насыщенные и ненасыщенные (стеариновая, пальмитиновая, олеиновая), в виде сложных эфиров и свободные. Под их воздействием разрушается цементный камень, т. к. Са(ОН)₂ омыляет жиры и масла, образуя соответствующие многоатомные спирты и кальциевые соли.

Агрессивность органических кислот возрастает с увеличением их молярной массы и понижением растворимости их кальциевых солей.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: