Beton-Sztuczny kamień, do produkcji którego stosuje się: cement, drobny Kruszywo – Piasek, Gruboziarnisty Kruszywo – kruszony kamień, wodę i dodatki, które nadają mieszance z tworzywa sztucznego i gotowemu produktowi niezbędne właściwości. Pod wpływem niekorzystnych czynników zewnętrznych lub w wyniku wewnętrznych reakcji chemicznych Beton ulega korozji – procesowi niszczenia konstrukcji z pogorszeniem właściwości technicznych konstrukcji aż do jej całkowitej awarii. Aby uniknąć sytuacji awaryjnych i strat ekonomicznych, konieczne jest wybranie optymalnego sposobu zapobiegania pojawieniu się i rozwojowi procesu korozji.
Klasyfikacja rodzajów korozji betonu
Istnieje kilka rodzajów korozji i opcji jej przepływu.
Rozpuszczanie składników kamienia betonowego
Jednym z najbardziej podatnych na wilgoć składników jest wapno gaszone (hydrat tlenku wapnia). Substancja ta dostaje się do mieszanki betonowej w procesie jej wytwarzania lub podczas obróbki elementów betonowych wodą zanieczyszczoną szkodliwymi zanieczyszczeniami. Gdy wilgoć wniknie głęboko w betonową konstrukcję, hydrat tlenku wapnia łatwo się rozpuszcza i wypłukuje, co prowadzi do naruszenia struktury kamienia cementowego.
Parametry wpływające na szybkość rozpuszczania i wymywania wodorotlenku wapnia:
- Temperatura w przybliżeniu równa + 20°C– – najbardziej korzystne dla tego procesu. W Warunkach wyższych temperatur zmniejsza się Rozpuszczalność tego składnika.
- Długotrwała, stała ekspozycja na wodę. Prowadzi nie tylko do całkowitego wypłukania wodorotlenku wapnia, ale także do rozkładu innych składników hydratu – tlenku glinu, krzemionki i tlenku żelaza – do stanu luźnego, co znacznie zmniejsza wytrzymałość kamienia betonowego.
- Im więcej procent kruszyw mineralnych z wodorotlenkiem wapnia, tym bardziej intensywny jest proces ich wymywania.
Uszkodzenia tego typu są typowe dla konstrukcji podziemnych i obiektów hydrotechnicznych.
Sposoby znacznego spowolnienia procesów destrukcyjnych:
- wprowadzenie dodatki Pucolanowe, wiążące wodorotlenek wapnia i zwiększające wodoszczelność betonu;
- zastosowanie betonu zwiększonej gęstości;
- sztuczny karbonizacja konstrukcji;
- prowadzenie skutecznych działań na hydroizolacji powierzchni.
Korozja chemiczna
Taka korozja występuje w wyniku reakcji chemicznych między składnikami kamienia cementowego a mediami reaktywnymi. W wyniku tych interakcji następuje albo wypłukanie związków łatwo rozpuszczalnych w wodzie, albo tworzenie się luźnych osadów, które nie mają właściwości ściągających. Wyróżnia się kilka podgatunków tej korozji: kwas węglowy, kwas i zasadowy.
W przypadku reakcji między hydratem tlenku wapnia (wapnem gaszonym) a dwutlenkiem węgla zawartym w prawie wszystkich naturalnych wodach powstaje rozpuszczalny w wodzie CaCO3 i woda.
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
Rozpuszczalny w wodzie węglan wapnia CaCO3 stopniowo gromadzi się w mikroporach i mikropęknięciach kamienia betonowego, powoduje wzrost jego objętości i powoduje pękanie i dalsze niszczenie materiału. Węglan wapnia w interakcji z wodą i dwutlenkiem węgla tworzy wodorowęglan wapnia, który stanowi zagrożenie dla struktury betonu, a w obecności wody łatwo wypłukuje się z elementu betonowego. Im wyższe stężenie kwasu węglowego w cieczy, tym intensywniejsza jest reakcja zniszczenia konstrukcji.
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
Podczas interakcji wapna gaszonego z wodami zawierającymi kwas w sztucznym kamieniu dochodzi do chemicznej korozji betonu, tworząc chlorek wapnia, który można łatwo usunąć wodą. 
Ca(OH)2 + HCl = CaCl2 + H2O
Oprócz kwasu solnego najczęściej w wodach naturalnych występują kwasy siarkowy i azotowy. Związek zawierający siarkę wapnia-CaSO4, podobnie jak węglan wapnia, gromadzi się w mikroporach betonu, stopniowo powodując utratę jego właściwości. Nie tylko wodorotlenek wapnia, ale także glinianowe składniki kamienia betonowego aktywnie reagują z siarczanami. Takie reakcje są niepożądane, ponieważ w wyniku ich przebiegu powstają hydrosulfoaluminaty.
Najbardziej niebezpieczna sól-etringit-w miarę wzrostu kryształów powoduje bardzo silne naprężenia wewnątrz elementu betonowego.
Odporność kamienia betonowego na media zawierające siarczany zależy w dużej mierze od rodzaju spoiwa mineralnego. Dlatego jeśli planuje się eksploatację betonu w wodach zawierających siarczany, wówczas do jego produkcji stosuje się cementy Pucolanowe lub siarczanowe. Oprócz kwasów nieorganicznych kwasy organiczne – mlekowy i octowy-mogą powodować korozję.
Inny rodzaj korozji chemicznej – alkaliczny – powoduje zbyt dużą ilość dodatków przeciw zamarzaniu stosowanych przy produkcji mieszaniny. Najczęściej występują reakcje między krzemionką zawartą w kruszywach mieszanki betonowej a związkami potasu i sodu. Chlorki potasu i sodu znajdują się w glebach zasolonych, wodzie morskiej, odczynnikach stosowanych w walce z lodem. W wyniku takich interakcji w kamieniu cementowym powstają uwodnione związki, które rozszerzają się w warunkach wysokiej wilgotności wraz z pojawieniem się pęknięć. W niektórych przypadkach z pęknięć może wydzielać się krzemian sodu.
Biokorozja
Korozja biologiczna występuje w wyniku negatywnego wpływu grzybów, bakterii i glonów niektórych odmian. Wnikają w pory sztucznego kamienia i rozwijają się w nich. Z powodu nagromadzenia ich produktów przemiany materii kamień betonowy ulega zniszczeniu.
Aby zwalczyć niszczenie konstrukcji betonowych z powodu agresywnych biofaktorów, stosuje się Dodatki biobójcze, które wnikają głęboko w pory materiału i niszczą mikroorganizmy.
Fizyczny
Do szybkiego niszczenia elementów betonowych prowadzą naprzemienne cykle zamrażania i rozmrażania podczas wybierania wytrzymałości. Możesz pozbyć się tego problemu, tworząc normalne warunki do wiązania i utwardzania mieszanki betonowej.
Radiacyjny
Betony są narażone na tego rodzaju uszkodzenia korozyjne w wyniku narażenia na promieniowanie, które usuwa skrystalizowaną wodę z materiału. Usunięcie płynu narusza strukturę betonu, zmniejsza jego wytrzymałość i powoduje pojawienie się pęknięć.
Metody ochrony konstrukcji betonowych i żelbetowych przed zniszczeniem korozyjnym
Metody ochrony betonu i żelbetu przed zniszczeniem korozyjnym dzielą się na pierwotne i wtórne. Do pierwszych należą:
- Wstępna korekta składu, którego celem jest zapewnienie wysokiej gęstości i wytrzymałości betonu, dobrej wodoodporności.
- Zastosowanie specjalnych dodatków i spoiw o specjalnych cechach. Stosowane dodatki-zatrzymujące wodę, uplastyczniające, stabilizujące. Często poszukiwane są milonaft, ciecze krzemoorganiczne, zaciery siarczanowe.
- Opracowywanie rozwiązań konstrukcyjnych, zapewniających ochronę zbrojenia stalowego.
Celem wtórnych środków ochronnych jest wyeliminowanie bezpośredniego kontaktu powierzchni konstrukcji betonowych i żelbetowych z agresywnymi mediami. Takie sposoby to:
- Urządzenie do klejenia hydroizolacji. Ta opcja jest stosowana, gdy powierzchnia betonu styka się z wilgotną glebą lub gdy jest okresowo zwilżana płynami elektrolitowymi.
- Zastosowanie powłok hydroizolacyjnych. Najczęstsze mastyksy na bazie różnych żywic.
- Obróbka powierzchni związkami impregnującymi. Impregnaty uszczelniające, które zwiększają wodoodporność powierzchniowej warstwy betonu, są często nakładane przed użyciem farb i lakierów.
- Stosowanie preparatów akrylowych i lakierniczych – istotne przy interakcji powierzchni elementu betonowego z materiałami stałymi lub mediami zawierającymi Gaz.
Korozja zbrojenia stalowego w konstrukcjach żelbetowych
Do budowy ramy mocy konstrukcji betonowych stosuje się stalowe pręty zbrojeniowe o falistej lub gładkiej powierzchni. Ich główną funkcją jest zwiększenie odporności betonu na naprężenia ściskające, rozciągające, ścinające. Uszkodzenie korozyjne zbrojenia znacznie zmniejsza wytrzymałość całej konstrukcji.
Czynnikami powodującymi utratę wytrzymałości ramy są narażenie na wodę, obecność chloru, siarkowodoru i innych gazów zawierających siarkę w powietrzu.
Woda i gazy przedostają się do stalowej ramy przez pory w betonowym kamieniu.
Sposoby ochrony zbrojenia stalowego w betonie przed korozją:
- Stosowanie racjonalnie skomponowanej mieszanki betonowej, wprowadzenie do jej składu inhibitorów spowalniających procesy korozyjne w stali. Minimalna zawartość chlorków i rodanidów w mieszance betonowej. Ilość chlorku wapnia nie powinna przekraczać 2% całkowitej masy spoiwa.
- Pasywacja powierzchni prętów stalowych przed spawaniem lub poprzez wiązanie szkieletu zbrojeniowego. Substancje pasywacyjne są również wprowadzane do składu samej mieszanki betonowej. Najczęściej jest to azotyn sodu, stosowany w ilości 2-3% masy spoiwa.
- Poprawa gęstości betonu, ponieważ im więcej pustek w strukturze, tym większe prawdopodobieństwo przedostania się wody i gazów korozyjnych do stalowych prętów.
- Zgodność z technologicznymi zasadami układania ramy zasilającej do szalunku.
Aby uniknąć przedwczesnego zniszczenia konstrukcji żelbetowej, konieczne jest monitorowanie jej stanu za pomocą technologii badań nieniszczących przewidzianych w GOST 18105-2018.
