Koroze betonu: typy, mechanismy, metody ochrany
Co to je - koroze betonu a železobetonu? Proč se vyskytují v železobetonových konstrukcích koroze? Jakým způsobem je možné zabránit jejich rozvoji? V článku se budeme snažit odpovědět na tyto otázky.
Co to je?
Koroze betonu - proces ztráty pevnosti nebo zničení betonových a železobetonových konstrukcí spojených s agresivním vystavením prostředí. Zdá se, že čtenář nemusí vysvětlovat, jak dochází ke korozi kovových konstrukcí. Totéž se děje s betonem obecně: v průběhu času se částečně přeměňuje na jiné materiály s úplně jinými mechanickými vlastnostmi.
Ujasňme si, že železobetonové struktury samozřejmě trpí také obyčejnou rzí. Ve většině případů nemá výztuž vysokou odolnost proti korozi.
Typy a mechanismy
Помните пословицу «где тонко, там и рвется»? Она в полной мере относится к деградации любых конструкционных материалов.
Železobeton je složen z několika druhů surovin, které se liší mechanickou pevností a odolností vůči různým druhům vnějších vlivů.
| Materiál | Vlastnosti |
| Písek | Křemenné krystaly jsou výjimečně chemicky stabilní, časem se nerozkládají. |
| Písek | Jako náplň se obvykle používá kamenná štěrk, její chemické a mechanické vlastnosti se liší od křemičitého písku. Koncentrované alkálie a kyseliny mohou ovlivnit její pevnost. |
| Armatura | Kontakt oceli ve vodě a vzduchu (a beton, jak si pamatujeme, je paropropustný) vždy dává velmi předvídatelný výsledek. Dokonce i pod ochrannou vrstvou betonu bude výztuž postupně rzi. Uvolnění výztuže na povrch způsobené zničením struktury bude proces urychlovat mnohokrát. |
| Cementový kámen | Binder - cement - po přestavbě se změní na poměrně silný, avšak nikoliv chemicky inertní cementový kámen. Jedna z jeho hlavních složek - hydratovaný vápník Ca (OH) 2 - se snadno rozpouští vodou a reaguje s jinými chemikáliemi. Je to s ničením cementového kamene, že korozní proces obvykle začíná. |
Pojďme analyzovat hlavní typy koroze a mechanismy jejich výskytu.
eroze
Přes vysokou hustotu betonu je porézní materiál. Důvodem je, že nastavení cementu a následné sušení roztoku je doprovázeno výrazným snížením jeho objemu.
Dávejte pozor: porézní plyn a pěnový beton je samostatný rozhovor. V jejich případě se póry vytvářejí záměrně - zaváděním pěnových nebo plynotvorných složek do roztoku (zpravidla hliníkový prášek). Cílem je poskytnout konkrétní maximální izolační vlastnosti.
Navlhčení betonu s následným nerovnoměrným odpařováním vody povede k postupnému pohybu vody póry. V procesu pohybu se stejný hasící vápník Ca (OH) 2 postupně vyplavuje; Protože se spojivo v tloušťce betonu zmenší, jeho pevnost klesá.
Proces vyluhování je nejsilněji prokázán výkvětem - bílými skvrnami a růstem na povrchu betonu, kde zůstává často vlhký. Jejich přítomnost naznačuje, že konstrukce rychle ztrácí sílu.
Rozklad kyselin
Pod vlivem kyselin a jejich vodných roztoků v betonu se mohou objevit spousty ničivých procesů.
Podívejme se nejjednodušší.
- Při vystavení účinkům kyselin se horké vápno kombinuje s atmosférickým oxidem uhličitým, čímž vzniká nerozpustná sůl a voda.. Vzorec popisující reakci je Ca (OH) 2 + C02 = CaC03 + H20.
Zdá se to - proč zarmoutit, pokud je rozpustná sloučenina vápníku nahrazena stabilnější? Koneckonců, proces vyplavování v tomto případě by se měl zcela zastavit. Nebylo to: krystaly CaCO3 nejen vyplňují póry - snaží se je rozšířit a popraskat; v důsledku toho začne beton praskat.
- Při přebytku vody (jednoduchým způsobem ve vlhkém betonu) má další transformace minerálů formu 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.
- V přítomnosti roztoku kyseliny chlorovodíkové se hydratované vápno přemění na chlorid vápenatý: Ca (OH) 2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O. A tato sůl je extrémně rozpustná ve vodě; výsledek je docela předvídatelný - opět oslabení struktury.
Síranový rozklad
V podmínkách chemického průmyslu (zejména při výrobě hnojiv) je běžná tzv. Sulfátová koroze betonu.
V důsledku interakce s haseným vápenným síranem a aluminátem přítomným v cementu se vytváří zejména hydrogensulfát hlinitý (3CaO • Al2O3 • 3CaSO4 • 32H2O). Krystaly v procesu růstu způsobují výrazné namáhání, což výrazně překračuje pevnostní vlastnosti cementového kamene.
Rozprašovací výztuž
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»).
Biodegradace
Účinky vysoké vlhkosti při teplotách nad nulou jsou dobře známy: struktury z cihel, kamene a betonu se usazují mechem a plísní.
V důsledku toho dochází ke zničení dvěma způsoby:
- Známý vápno a jeho sloučeniny slouží jako jídlo pro houbu.
- Akumulace metabolických produktů v pórech vede ke zvýšení vnitřních napětí.
Mrazivé zničení
Představte si, co se stane s vlhkým betonem, když teplota klesne pod nulu.
- Voda v pórech začne krystalizovat.
- Led, který má větší objem než voda, má tendenci rozšiřovat póry. V konstrukci se objevují mikrotrhlinky; protože jsou expandovány, koroze výztuže je spojena se zničením železobetonu.
Způsoby ochrany
Takže mechanismy ničení, které jsme studovali. Je možné chránit betonové a železobetonové konstrukce před korozí? Mohou být přijata vhodná opatření doma s vlastními rukama?
Strategie
Nejprve zjistěte, jakým způsobem musíme jít.
| Komplex opatření | Vysvětlení |
| Ochrana ventilu | Zvyšování odolnosti proti korozi vyztužovací klece zabrání vnikání do hlíny uvnitř betonu a po dosažení povrchu. |
| Těsnící chemické přísady | Spravidla snižují počet pórů nebo uzavřou póry. Výsledkem je, že propustnost materiálu na vodu a vzduch klesá, méně často, nestabilní hasené vápno je nahrazeno více chemicky odolnými sloučeninami. |
| Naplnění pórů | Dokončená betonová konstrukce může být modifikována penetračními impregnacemi vstřikovanými přes otvory, které jsou v ní vrtané, nebo jednoduše uloženy na povrchu. |
| Ochrana povrchu | Zahrnuje všechny druhy vodotěsných opatření (válcování a potahování). Malování barev a laků spadá do této kategorie. |
| Bioprotekce | Antiseptické impregnace zlikvidují biodegradaci, zabíjejí samotnou formu, její spory a brání jejich opětovnému vzplanutí. |
Taktika
A teď uděláme trochu konkrétnější seznam možných opatření, popisujících některé z nich.
Průmyslové podmínky
Vzhledem k tomu, že ochrana železobetonových konstrukcí proti korozi se provádí v podmínkách průmyslových podniků, konstrukcí s více rodinami apod. - jednoduše řečeno, kdy je možné použít složité technologie vyžadující speciální vybavení?
Uvádíme několik často používaných řešení.
- Cementování. Через пробуренные в толще конструкции отверстия под давлением нагнетается цементное молочко, приготовленное в пропорции 1:10 (цемент-вода), с небольшой (не более 7% от массы цемента) добавкой хлористого кальция. Naplnění pórů способствует увеличению плотности бетона и уменьшению количества открытых пор в нем.
- Silicizace se redukuje na postupné vstřikování sodného kapalného skla a chloridu vápenatého. Při zpracování jsou póry naplněny směsí slabě rozpustného křemičitanu vápenatého a nerozpustného oxidu křemičitého.
- Bitumenizace - proces plnění pórů bitumenem při teplotě 200-220 ° C. Metoda je velmi účinná, ale může být provedena pouze s minimálním obsahem vlhkosti v konstrukci.
Užitečné: hlavním problémem při vrtání otvorů pro vstřikování roztoků není zvýšit vnitřní napětí v tloušťce konstrukce. Z tohoto hlediska je diamantové vrtání v dírách v betonu optimální: nevytváří nárazové zatížení a nezpůsobuje štěpení okrajů otvoru.
Pro otevírání a demontáž konstrukčních prvků se používá řezání železobetonu s diamantovými kruhy: mají mnohem větší zdroj oproti abrazivním kruhovým kruhům a hlavně žebro je dokonale řezán.
Domácí podmínky
Samozřejmě, ochrana betonu proti korozi je možná bez použití špičkových technologických zařízení.
- Ochranná barva - nejjednodušší a nejzřetelnější řešení. Zejména je možné doporučit tzv. Pryžové vodě disperzní barviva: spolehlivě voděodolnou vrstvu betonu s minimálním časem a úsilím. Cena kilogramu gumové barvy začíná od asi 130 rublů.
- Zpracování pomocí kapalného skla je také schopné chránit beton před ničením. Pokyny pro jeho použití jsou velmi jednoduché: sodík kapalné sklo se zředí vodou 1: 1 a naneste na povrch betonu štětcem nebo válečkem ve 2-3 vrstvách bez přechodného sušení.
- Nejúčinnějším řešením je pronikající impregnace hydroizolace (Penetron a jeho analogy). Aplikují se na vlhký beton a pronikají do hloubky jednoho metru. Penetron způsobuje krystalizaci sloučenin vápníku, které zcela vyplňují póry.
- Ve fázi přípravy betonu mohou být do něj zaváděny různé výztužné přísady. Zde jsou názvy několika domácích léků: Milonafta, SDB (sirit-kvasnice), NGL-94 (silikonová tekutina).
Závěr
Разумеется, в рамках небольшой статьи нами затронуто лишь несколько из длинного перечня возможных решений (читайте также статью «Бетонные безнапорные трубы: нормативные документы, применение, альтернативы»).
Video v tomto článku nabídne čtenáři další informace o tom, jak se konkrétní koroze projevuje a jakým způsobem může být poražena. Úspěchy!