Углекислая коррозия

При углекислой коррозии гидроксид кальция, содержащийся в цементном камне, сначала взаимодействует с СОг с образованием малорастворимого СаСОз, затем при избытке углекислого газа образуется растворимый гидрокарбонат, вымываемый из бетона:

Для бетона средней плотности при песчаном или гравелистом грунтах, фильтрующих воды со скоростью 0,05—0,1 м/с, коррозия развивается при содержании СОг в воде более 15—20 мл/л. При увеличении карбонатной жесткости воды, т. е. содержания растворенных карбонатов кальция и магния, количество свободного СОг уменьшается и углекислая коррозия становится менее опасной.

Кроме углекислоты, на цементный камень разрушающее воздействие оказывают и другие кислоты: соляная, серная, азотная, уксусная, молочная и др. Кислоты взаимодействуют прежде всего с гидроксидом, а затем с гидросиликатами и гидроалюминатами кальция. Чем более растворимы образующиеся соли, тем быстрее разрушается цементный камень и соответственно бетон. Так, при одной и той же концентрации водородных ионов скорость корро-1ии при действии растворов серной кислоты ниже чем соляног, что объясняется большей растворимостью хлорида кальция по сравнению с сульфатом.

Все природные воды в том или ином количестве содержат углекислый газ. В торфяных водах могут в небольшом количестве встречаться сернистая и серная кислоты, почвы содержат гумусовые и некоторые другие органические кислоты. Значительные количества свободных кислот могут содержаться в производственных и сточных водах промышленных предприятий, а также в грунтовых водах, загрязненных продуктами и отходами различных производств.

Соли магния (в основном хлористый и сернокислый магний) содержатся в морской воде, а также часто присутствуют в грунтовых водах. При взаимодействии их с гидроксидом кальция наряду с растворимыми кальциевыми солями образуется аморфный гидроксид магния и механические свойства бетона снижаются.

Коррозия третьего вида также вызывается обменными реакциями веществ, растворенных в воде, с компонентами цементного камня, однако продуктами их являются малорастворимые соли, кристаллизация которых идет в порах и капиллярах с увеличением объема. Типичным примером коррозии этого вида является сульфатная коррозия. Она вызывается ионами SOii~, источниками которых являются сульфаты кальция, магния и натрия. Разновидности сульфатной коррозии — сульфоалюминатная и гипсовая коррозия. При суль-фоалюминатной коррозии идет реакция между сульфатом кальция, находящимся в воде, и гидроалюминатами в цементном камне с образованием эттрингита ЗСаО-Al203-3CaS04-31H20, что сопровождается значительным увеличением объема и возникновением разрушающих напряжений. При большой концентрации сульфатов (более 1000 мг/л S04 ) в капиллярах цементного камня кристаллизуется гипс  (гипсовая коррозия).

Коррозию цементного камня вызывает также взаимодействие щелочей цемента с активным кремнеземом, содержащимся в таких минералах, как опал, халцедон и пр., встречающихся в заполнителях бетона. Вредные напряжения при этом являются следствием образования студнеобразных щелочных силикатов.

Выяснение причин и механизма коррозии цементного камня позволяет выбрать способ повышения его стойкости. Во всех случаях положительно сказываются повышение плотности бетона за счет уменьшения водосодержания и водоцементного отношения бетонной смеси, а также введения пластифицирующих, воз-духововлекающих, полимерных и других добавок. Более стойкими к коррозии выщелачивания и сульфатной коррозии являются цементы, содержащие активные минеральные добавки, связывающие Са(ОН)2 в малорастворимые соединения, сульфатостой-кие цементы.