Химическая агрессивность сред действующих на бетон. Разновидности агрессивных сред

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЖИДКИЕ АГРЕССИВНЫЕ  СРЕДЫ

Промышленные жидкие агрессивные  среды, которые могут воздействовать на бетон, весьма разнообразны. Их можно подразделить на неорганические и органические. Однако это деление не полно, так как в обоих классах соединений есть вещества, действующие однотипно. Например, неорганические и органические кислоты, вещества кристаллизующиеся с увеличением объема твердой фазы и т. п.

Правильнее классифицировать промышленные агрессивные среды в соответствии с классификацией коррозионных процессов. В этом плане промышленные агрессивные среды можно разделить на вызывающие коррозию I вида, которая в условиях промышленных, жидких агрессивных сред возможна в некоторых специальных сооружениях, например градирнях, резервуарах, лотках и т. п.; на вызывающие коррозию II вида (кислоты неорганические и органические, соли сильных кислот, кислые соли и др.) и на вызывающие коррозию III вида — щелочи, большинство солей, некоторые мономеры (полимеризующиеся с увеличением объема) и др.

Встречаются также промышленные агрессивные  среды и условия, при которых развивается одновременно

коррозия двух, а иногда и трех видов. Например, в сооружениях калийной промышленности растворяющее действие растворов хлоридов натрия или калия (коррозия I вида) сопровождается кристаллизацией этих солей при наличии испаряющей поверхности (коррозия III вида) . При действии слабых кислот одновременно идет коррозия I и II видов. Во всех случаях применения железобетонных конструкций возможно наложение процессов коррозии бетона и арматуры.

Состав промышленных агрессивных  сред обычно изучают применительно  к конкретному производству и технологическому процессу. При нарушении технологического режима производства или в аварийной ситуации состав агрессивной среды может значительно измениться. Предвидеть и учесть такую возможность необходимо при проектировании антикоррозионной защиты.

Концентрированные технологические  растворы в нормальных условиях эксплуатации не должны контактировать со строительными конструкциями. В проекте можно учесть лишь кратковременный контакт агрессивной среды и железобетона, а также действие разбавленных растворов, образующихся при смыве агрессивных рас-створов.

Наиболее опасны для бетона кислые агрессивные среды.

В последнее время исследованы  коррозионные процессы в результате действия некоторых органических жидких сред. Здесь возможно и химическое взаимодействие (например, с жирными кислотами) и разрушение вследствие увеличения объема при полимеризации (например, монохлорбутена), т. е. механизмы разрушения принципиально те же, что при действии неорганических соединений Ч

Есть специфическая группа жидких агрессивных .сред, которые не взаимодействуют химически с цементным камнем, но влияют на его прочностные свойства. Это так называемые адсорбционно-активные среды. Их действие основано на физико-химическом явлении — адсорбции поверхностно-активных веществ на поверхности твердой фазы цементного камня.

В результате образования моно- или полимолекулярного слоя и проникания молекул адсорбируемого вещества в микродефекты— микрощели твердого тела — его прочность понижается. К адсорбционно-активным средам относятся прежде всего водные растворы поверхностно-активных веществ (мыл; синтетических моющих средств и т. д.), а также неводные жидкости, содержащие поверхностно-активные вещества (продукты и полупродукты нефтехимических производств).

Специфически действуют на бетон жидкие углеводороды. Проникая в поры бетона, они вытесняют воду с поверхности минералов цементного камня и в зависимости от своей вязкости, летучести или испаряются в последующем (при этом цементный камень восстанавливает свои свойства), или остаются в порах цементного камня (масла), что приводит к понижению его прочности.

ГАЗОВЫЕ АГРЕССИВНЫЕ СРЕДЫ

Обычная воздушная среда неагрессивна по отношению к затвердевшему плотному бетону. Для железобетонных конструкций даже обычная воздушная среда в определенных температурно-влажностных условиях может представлять опасность, так как содержащаяся в воздухе углекислота, хотя и в малой концентрации (0,03%), постепенно нейтрализует гидроксид кальция в поверхностном слое бетона и снижает его защитные свойства по отношению к арматуре.

Агрессивность газовой среды значительно  повышается в помещениях и на территории промышленных предприятий, в технологическом процессе которых перерабатываются газы, агрессивные по отношению к бетону или стальной арматуре. Такие условия могут быть в прибрежных морских районах, в которых агрессивность воздушной среде придает содержащийся в ней аэрозоль солей морской воды.

Загрязнение воздуха газами происходит в результате работы промышленных предприятий, а в последние годы — и сельскохозяйственных, например животноводческих и птицеводческих комплексов. В атмосфере подземных сооружений возможно повышенное содержание углекислоты или сероводорода. В воздухе животноводческих помещений в значительном количестве содержится углекислота, благодаря чему создаются условия для карбонизации бетона и в последующем для коррозии арматуры.

В результате повреждение конструкции  может начаться из-за коррозии арматуры в обычном влажном воздухе после карбонизации бетона защитного слоя и изменения щелочной реакции поровой жидкости бетона до значений, при которых возможен процесс коррозии стальной арматуры (рН< 11).

Для бетона наибольшую опасность представляет содержание в воздухе (при достаточной его влажности) кислых газов, что может привести к конденсации влаги в порах бетона и образованию кислот, разрушающе действующих на бетон. Из газов наиболее агрессивен по отношению к бетону и арматуре сероводород: проникая в поры бетона, он активно реагирует с гидроксидом кальция в цементном камне, а также и с другими его гидратированными минералами. Например, при строительстве Тбилисского метрополитена на участках, где в тоннель просачивались горячие сероводородсодержащие грунтовые воды, уже через короткое время (через несколько месяцев) наблюдалось разрыхление поверхностного слоя бетона на глубине 1—2 см.

В природных условиях выделение  сероводорода в атмосферу отмечено над застойными водоемами типа Сивашских озер и заливов, он содержится также в воздухе в районах нефтепромыслов там, где нефть имеет повышенное содержание сернистых соединений. Однако в этих случаях концентрации сероводорода незначительны и могут быть опасны только для незащищенной стали.

Как уже было сказано, состав и состояние  воздушной среды представляют интерес в основном с точки зрения возможной коррозии арматуры. В сухом и холодном климате по сравнению с теплым и влажным коррозия металла значительно замедлена. В этом отношении наиболее неблагоприятны условия влажных субтропиков и благополучны районы Крайнего Севера и центральные районы Средней Азии. Приморские районы, особенно районы южных морей СССР, наиболее опасны для железобетона с точки зрения возможной коррозии арматуры.