Irtishspb.ru

Строительство и Ремонт
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коррозия разрушение цементного камня

Как предотвратить коррозию бетона и защитить материал от разрушения?

Автор: Анастасия Исакова · Опубликовано 10.09.2018 · Обновлено 19.01.2018

Бетон – это материал, без применения которого не обходится строительство жилых и нежилых объектов. По своей структуре он является очень прочным, однако даже этот строительный материал со временем приходит в негодность и разрушается. При постоянном контакте с водой, а также в результате воздействия температурных перепадов на поверхности появляются трещины и другие дефекты. Но коррозия бетона не будет столь опасной, если при изготовлении и уходе за железобетонными изделиями учитывать требования нормативной документации.

Нефтегазовое дело

ПРОЦЕССЫ КОРРОЗИИ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ КИСЛЫХ КОМПОНЕНТОВ ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ

Аннотация

Ключевые слова

Полный текст:

Литература

Babushkin V. I., Matveev G. M., Mchedlov-Petrosjan O. P. Silicate thermodynamics. M.: Strojizdat. 1986. 408 p. [in Russian].

Babushkin V. I. Physical and chemical processes of concrete and reinforced concrete corrosion. M. Iz-vo literatury po stroitel’stvu, 1968. 188 p. [in Russian].

Fastening of high-temperature wells in corrosive environments / V. M. Kravcov, Ju. S. Kuznecov, M. R. Mavljutov, F. A. Agzamov. M.: Nedra, 1987. 190 p. [in Russian].

Hydrogen sulfide corrosion of cement stone in the annulus gas wells / V. I. Avilov, V. S. Danyushevsky, A. P. Tarnavskiy [et al.] // Drilling of gas and gas- condensate wells. M.: VNIIGazprom, 1981. Vol. 1. 44 p. [in Russian].

Danjushevskij V. S.,Tarnavskij A. P. Gas hydrosulphuric corrosion of grouting cements //Gazovaja promyshlennost’. 1977. №6. Pp. 46-48. [in Russian].

Agzamov F. A., Izmuhambetov B. S. Durability of a grouting stone in corrosive environments. SPb.: «Nedra» LTD, 2005. 318 p. [in Russian].

Polak A. F. Physical and chemical bases of reinforced concrete corrosion. Ufa: Ufim. neft. in-t, 1982. 75 p. [in Russian].

Barbakadze E. O., Gracheva O. I. Influence of mineralogical structure on stability of asbestos cement in the environments containing hydrogen sulfide: tr. / NIIAsbestocement. M.: 1963. Vol. 17. Pp. 14-35. [in Russian].

Kind V. V. Corrosion of cements and concrete in hydraulic engineering constructions. M.:Gosjenergoizdat, 1955. 230 p. [in Russian].

Moskvin V. M. Concrete corrosion. M.: Strojizdat, 1952. 343 p. [in Russian].

Бабушкин В. И., Матвеев Г. М., Мчедлов-Петросян О. П. Термодинамика силикатов. М.: Стройиздат, 1986. 408 с.

Читайте так же:
Цементная стяжка это раствор

Бабушкин В. И. Физико-химические процессы коррозии бетона и железобетона. М.: Изд-во литературы по строительству, 1968. 188 с.

Крепление высокотемпературных скважин в коррозионно — активных средах / В. М. Кравцов, Ю. С. Кузнецов, М. Р. Мавлютов, Ф. А. Агзамов. М.: Недра, 1987. 190 с.

Сероводородная коррозия цементного камня в затрубном пространстве газовых скважин / В. И. Авилов, В. С. Данюшевский, А. П. Тарнавский [и др.] // Бурение газовых и газоконденсатных скважин. М.: ВНИИГазпром, 1981. Вып. 1. 44 с.

Данюшевский В. С.,Тарнавский А. П. Газовая сероводородная коррозия тампонажных цементов // Газовая промышленность. 1977. №6. С. 46-48.

Агзамов Ф. А., Измухамбетов Б. С. Долговечность тампонажного камня в коррозионно-активных средах. СПб.: ООО «Недра», 2005. 318с.

Полак А. Ф. Физико-химические основы коррозии железобетона. Уфа: УНИ, 1982. 75 с.

Барбакадзе Е. О., Грачева О. И. Влияние минералогического состава на устойчивость асбестоцемента в средах, содержащих сероводород: тр. / НИИАсбестоцемент. М.: 1963. Вып. 17. С. 14-35.

Кинд В. В. Коррозия цементов и бетона в гидротехнических сооружениях. М.: Госэнергоиздат, 1955. 230 с.

Москвин В. М. Коррозия бетона. М.: Стройиздат, 1952. 343 с.

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.

(c) 2015 Ф. А. Агзамов, Л. Н. Ломакина, Н. Б. Хабабутдинова, Р. Ф. Давлетшин, А. К. Крига, Т. В. Токунов


Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Виды коррозии бетона

Выделяют 3 вида:

  1. разложение составляющих цементного камня водой, а так же растворение и вымывание (выщелачивание) образовавшегося при этом или ранее имевшегося гидроксида кальция;
  2. образование легкорастворимых солей в результате взаимодействия составляющих цементного камня с веществами, находящимися в окружающей среде, а также вымывание этих солей;
  3. образование в цементном камне (под влиянием проникающих в него веществ) соединений, имеющих больший объем, чем исходные продукты реакции, что приводит к внутренним напряжениям и образованию трещин в бетоне;

На практике разрушение бетона обусловлено коррозионным воздействиям не одного, а различных видов.

Коррозия бетона 1 вида

Может протекать с разной скоростью. Например, в плотном массивном бетоне гидросооружений процесс коррозии бетона идет медленно и результат процессов может сказаться через несколько десятилетий. Но, например, в тонкостенных бетонных оболочках градирен вымывание гидроксида кальция и разложение составляющих цементного камня происходит очень быстро и уже через несколько лет может вызвать необходимость ремонтных работ.

Читайте так же:
Что тяжелее цемент или песок

Если через бетон начинает фильтроваться вода, то разложение гидросиликатов и отчасти гидроалюминатов кальция, содержащегося в цементном камне, ускоряется, и тогда из бетона выносится водой значительное количество гидроксида кальция. Бетон становится высокопористым и теряет прочность.

В соответствии с изменением растворимости гидроксида кальция меняется и скорость коррозии 1 вида.

Следует отметить, что процессы разложения составляющих цементного камня в толще бетона и вымывание гидроксида кальция настолько задерживаются, когда на поверхности бетона под воздействием диоксида углерода, содержащегося в воздухе, из гидроксида кальция образуется карбонат кальция. Поэтому, например, бетонные блоки для подводных гидротехнических сооружений, до опускания в воду выдерживают несколько месяцев на воздухе для карбонизации извести в поверхностном слое.

Коррозия бетона 2 вида

К данному виду относятся процессы, которые развиваются в бетоне при обменных реакция цементного камня с веществами, находящимися в в окружающей среде, и сопровождаются образованием легкорастворимых продуктов. Наряду с продуктами, вымываемыми водой в теле бетона могут осаждаться такие аморфные массы, не обладающие вяжущей способностью. В результате развития таких процессов бетон с течением времени может превратиться в малопрочную ноздреватую массу.

Из коррозионных процессов 2 вида особенное практическое значение имеет углекислотная и магнезиальная коррозия.

Коррозия бетона 3 вида

Основным признаком служит накопление в порах и капиллярах бетона соединений, которые образуются в нем с увеличением объема по сравнению с объемом исходных продуктов реакций. Наибольшее практическое значение из 3 вида коррозии бетона получила сульфатная коррозия.

Методы защиты арматуры

На сегодняшний день используется несколько способов, благодаря которым обеспечивается защита арматуры от коррозии. Среди них можно выделить:

  • облагораживание окружающей металл среды, при помощи использования качественных разновидностей бетона со специальным составом или введения ингибридов;
  • использование дополнительных методов защиты арматуры бетона от коррозии;
  • улучшение характеристик используемого металла.

Сам бетон является средой, которой окружен металл, так как именно он находится вокруг арматуры. Для того, чтобы продлить срок использования арматуры, необходимо просто постараться и улучшить влияние бетонного камня на стальную арматуру. Прежде всего, необходимо исключить или уменьшить содержание в составе цемента веществ, которые могут способствовать усилению разрушительных процессов.

Если изделия из бетона используются в условиях влажности периодического характера, их необходимо пропитывать специальными пропитками битумного или петролатумного типа, которые в значительной степени снижают проницаемость бетона. И если насыщать бетонный камень таким образом постоянно, то можно свести все процессы разрушения к минимуму.

Читайте так же:
Юг цемент строй контакты

Виды и механизмы

Помните пословицу «где тонко, там и рвется»? Она в полной мере относится к деградации любых конструкционных материалов.

Железобетон — композит из нескольких видов сырья, различающихся механической прочностью и устойчивостью к разного вида внешним воздействиям.

МатериалСвойства
ПесокКристаллы кварца исключительно химически стабильны, не деградируют со временем
ЩебеньВ качестве заполнения обычно используется щебенка скальных пород, своими химическими и механическими свойствами мало отличающаяся от кварцевого песка. На ее прочность могут повлиять разве что концентрированные щелочи и кислоты.
АрматураКонтакт стали в водой и воздухом (а бетон, как мы помним, паропроницаем) всегда дает очень предсказуемый результат. Даже под защитным слоем бетона армирование будет постепенно ржаветь. Выход арматуры на поверхность вследствие разрушения конструкции многократно ускорит процесс.
Цементный каменьСвязующее — цемент — после схватывания превращается в сравнительно прочный, но не отличающийся химической инертностью цементный камень. Один из его основных компонентов — гашеная известь Ca(OH)2 — легко растворяется водой и вступает в реакции с прочими химикатами. Именно с разрушения цементного камня обычно начинается коррозионный процесс.

Давайте разберем основные виды коррозии и механизмы их возникновения.

Вымывание

Несмотря на высокую плотность, бетон — материал пористый. Причина — в том, что схватывание цемента и последующая сушка раствора сопровождаются существенным уменьшением его объема.

Обратите внимание: поризованные газо- и пенобетон — отдельный разговор. В их случае поры создаются намеренно — введением в раствор пены или газообразующих компонентов (как правило, алюминиевого порошка). Цель — придание бетону максимальных теплоизоляционных качеств.

Увлажнение бетона с последующим неравномерным испарением воды приведет к постепенному движению воды через поры. В процессе движения та самая гашеная известь Ca(OH)2 будет постепенно вымываться; ну, а раз связующего в толще бетона становится меньше — его прочность падает.

Наиболее наглядно процесс вымывание демонстрируют высолы — белые разводы и наросты на поверхности бетона, остающиеся там, где он часто мокнет. Их наличие говорит о том, что конструкция стремительно утрачивает прочность.

Высолы на потолке погреба.

Разложение кислотами

Под воздействием кислот и их водных растворов в бетоне может протекать множество деструктивных процессов.

Читайте так же:
Life is feudal your own как сделать цемент

Разберем наиболее простые.

  • При воздействии кислот гашеная известь соединяется с атмосферной углекислотой с образованием нерастворимой соли и воды. Формула, описывающая реакцию, имеет вид Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O.

Казалось бы — чему огорчаться, если растворимое соединение кальция заменено более стабильным? Ведь процесс вымывания в этом случае должен полностью прекратиться. Не тут — то было: кристаллы CaCO3 не просто заполняют поры — они стремятся расширить, взломать их; в результате бетон начинает растрескиваться.

  • При избытке воды (проще говоря — во влажном бетоне) дальнейшее преобразование минералов приобретает вид CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2. Полученный бикарбонат кальция снова растворим для воды; более того — слишком растворим: он стремительно вымывается, оставляя после себя поры и… падение конструкционной прочности.
  • В присутствии раствора соляной кислоты гашеная известь превращается в хлористый кальций: Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O. И эта соль исключительно легко растворяется в воде; результат вполне предсказуем — опять-таки ослабление конструкции.

Сульфатное разложение

В условиях предприятий химической промышленности (в частности, производящих удобрения) довольно распространенным случаем является так называемая сульфатная коррозия бетона.

В результате взаимодействия с сульфатами гашеной извести и присутствующих в цементе алюминатов образуется, в частности, гидросульфоалюминат эттрингит (3СaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O). Кристаллы в процессе роста вызывают значительные напряжения, существенно превышающие прочностные показатели цементного камня.

Ржавление арматуры

Здесь все просто и понятно: контакт низкоуглеродистых сталей с водой и воздухом приводит к образованию малопрочного Fe2O3 и более сложных окислов и солей. Армирование должно воспринимать нагрузки на растяжение; при падении прочности арматуры существенные нагрузки на изгиб приводят к появлению трещин и… ускоренному падению прочности уцелевшего армирования вследствие прямого контакта с водой и воздухом (см.также статью «Подпорные стены из бетона: технология возведения от профессионалов»).

Биологическое разложение

Последствия высокой влажности при температурах выше нуля общеизвестны: конструкции из кирпича, камня и бетона обживаются мхом и плесенью.

В результате разрушение идет двумя путями:

  1. Пресловутая известь и ее соединения служат грибку пищей.
  2. Накопление продуктов метаболизма в порах приводит к росту внутренних напряжений.

Грибок на бетонной стене.

Морозное разрушение

Представьте себе, что происходит с участком влажной бетонной конструкции при падении температуры ниже нуля.

  1. Вода в ее порах начинает кристаллизоваться.
  2. Лед, имеющий больший по сравнению с водой объем, стремится расширить поры. В конструкции появляются микротрещины; по мере их расширения к разрушению железобетона подключается коррозия арматуры.
Читайте так же:
Нормы потерь при перевозке цемента

Методы ремонта повреждений

По степени влияния на несущую способность конструкции выделяют несколько групп повреждений и, соответственно, мероприятий по их ремонту или компенсации. Наиболее «легкими» считаются дефекты, не влияющие на прочность конструкции (пустоты, поверхностные раковины, выбоины, трещины, разрушение поверхностного слоя). Они не требуют срочного ремонта, но должны быть устранены в плановые сроки для предотвращения дальнейшего развития или образования новых мелких трещин. В этом случае обязательно необходимо обеспечить защиту конструкции от воздействия внешних разрушающих факторов.

При диагностике повреждений, снижающих долговечность и надежность конструкции (пустот, сколов и раковин с оголением арматуры, глубинной или поверхностной коррозии бетона), необходимо в безотлагательном порядке провести мероприятия по их устранению. В частности, производится заделка пустот и трещин, удаление рыхлого и корродирующего слоев бетона и последующее нанесение специальных материалов.

При обнаружении повреждений, снижающих несущую способность конструкции (наклонных, горизонтальных трещин в объеме несущих конструкций, пустот в сжатых зонах, трещин в сопряжениях плит и др.), производится срочный ремонт. В большинстве случаев ликвидация таких дефектов требует разработки индивидуального проекта.

Защита от блуждающих токов

Снизить электрокоррозию подземных коммуникаций и заглубленных металлоконструкций возможно при соблюдении нескольких правил:

  • участок конструкции, служащий источником блуждающего тока, необходимо соединить металлическим проводником с рельсом трамвайной дороги;
  • трассы теплосетей должны размещаться на максимальном удалении от рельсовых дорог, по которым передвигается электротранспорт, свести к минимуму число их пересечений;
  • применение электроизоляционных трубных опор для повышения переходного сопротивления между грунтом и трубопроводами;
  • на вводах к объектам (потенциальным источникам блуждающих токов) необходима установка изолирующих фланцев;
  • на фланцевой арматуре и сальниковых компенсаторах устанавливать токопроводящие продольные перемычки — для наращивания продольной электропроводимости на защищаемом отрезке трубопроводов;
  • чтобы выровнять потенциалы трубопроводов, расположенных параллельно, необходимо установить поперечные электроперемычки на смежных участках.

Защита металлических объектов, снабженных изоляцией, а также стальных конструкций небольшого размера выполняется с помощью протектора, выполняющего функцию анода. Материалом для протектора служит один из активных металлов (цинк, магний, алюминий и их сплавы) — он принимает на себя большую часть электрохимической коррозии, разрушаясь и сохраняя главную конструкцию. Один анод из магния, к примеру, обеспечивает защиту 8 км трубопровода.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector