![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Коррозия строительных материалов и конструкций в морской средеСтр 1 из 2Следующая ⇒
Действие морской среды на материал конструкций гидротехнических сооружений Зоны коррозионного разрушения морских сооружений Морские гидротехнические сооружения подвергаются различным воздействиям морской среды: а) механическим - при воздействии на сооружение волнения, течений, льда и наносов; б) химическим - при взаимодействии растворённых в морской воде в) физическим - при давлении на стенки пор материала В результате указанных воздействий морской среды на конструкцию происходит разрушение её материала - коррозия, что снижает срок службы сооружений, то есть их долговечность. Морские гидротехнические сооружения обычно опираются непосредственно на дно (гравитационные) или заглублены в грунт ниже дна (свайные, шпунтовые) и возвышаются над водой. Интенсивность воздействия морской среды на материал конструкций по высоте сооружения неодинакова, в связи с чем выделяют четыре зоны морской коррозии. Зона А - надводная, отстоящая от среднего уровня воды на 3-4 м и подвергающаяся смачиванию брызгами морской воды только во время шторма. Это зона атмосферной коррозии с неограниченным доступом влажного воздуха. Зона Б - переменного увлажнения, самая опасная в коррозионном отношении. По высоте эта зона располагается между верхней границей брызг воды и на низшим положением уровня акватории при его колебаниях. Этой зоне свойственны постоянная увлажнённость поверхности сооружения и постоянное наличие кислорода воздуха, что приводит к интенсивной коррозии. При отрицательных температурах воздуха происходит попеременное замораживание и оттаивание бетона, а в жарком климате – увлажнение и высушивание. Зона В - подводная, расположенн ая ниже уровня воды при любом его изменении, т.е. эта зона никогда не соприкасается с атмосферным кислородом. Здесь процессы коррозии идут значительно медленнее, чем в предыдущих зонах вследствие недостатка свободного кислорода. Зона Г – ниже поверхности дна, характеризуем ая малым присутствием кислорода и в связи с этим значительным снижением коррозии.
Коррозия строительных материалов и конструкций в морской среде При возведении морских портовых гидротехнических сооружений применяют Дерево в гидротехнических сооружениях в настоящее время применяется редко, в основном в северных районах. Конструкции из них разрушаются в море в результате гниения и деятельности древоточцев -моллюсков и ракообразных. В зависимости от температурно-влажностного режима (при влажности дерева 20-50%, температуре +18-36" С) полное разрушение деревянных конструкций наступает за 3-5 лет. Древоточцы в благоприятных для себя условиях могут разрушить древесину в течение одного года. Разрушение металлов (коррозия) в морской воде - электролите со слабощелочной реакцией с водородным показателем рН = 7, 8...8, 3 - происходит в результате их электрохимического взаимодействия. Этот процесс возникает самопроизвольно вследствие термодинамической неустойчивости системы металл - компоненты коррозионной среды, определяемой значением изобарного потенциала. Суть коррозионного процесса заключается в удалении в морской воде атома из металлической решётки. Это происходит в результате двух независимых, но электрически связанных процессов: анодного - переход сольватируемых катионов металла в раствор и катодного - ассимиляция освобождённых электронов окислителем (рис. 4.7.2.1). Окисление металла, то есть его растворение происходит на аноде, а восстановление окислителя — на катоде. Скорость коррозии определяется концентрацией кислорода и скоростью омывания металла водой.
Чем энергичнее движение воды у поверхности металла и чем больше доступ кислорода, тем интенсивнее коррозия. При недостатке кислорода продукты коррозии (ржавчина) имеют цвет от зеленого до чёрного, при избытке кислорода - характерный оранжево-красный цвет.
Рис. 4.7.2.1 Принципиальная схема коррозионного процесса металла в морской воде: 1 - металл, 2 - раствор, 3 - анод, 4 - катод, 5 - электрон, 6 - ион металла, 7 - окислитель
Коррозия металлов измеряется либо потерей массы г/см" в год, либо скоростью углубления коррозии мм/год. Интенсивность коррозии сильно зависит от легирующих добавок, состояния поверхности металла, местных условий и колеблется в широких пределах. Так в зоне переменного уровня воды скорость коррозии составляет 0, 4-0, 6 мм/год и может достигать 1, 25 мм/год, в подводной зоне 0, 06-0, 15 мм/год и в грунте ниже дна моря 0, 01-0, 03 мм/год. При наличии ржавчины и повышенной концентрации растворенного в воде кислорода скорость коррозии возрастает. При химическом воздействии морской воды на бетон могут происходить: - выщелачивание, то есть растворение составных частей цемента в воде; - образование новых веществ либо легкорастворимых, либо не обладающих вяжущими свойствами; - образование новых веществ, которые, кристаллизуясь, увеличиваются в объёме и вызывают механическое разрушение бетона. Коррозия выщелачивания обусловлена растворением гидрата окиси кальция, растворимость которого повышается в присутствии хлористого натрия. При длительном действии морской воды на бетон может произойти полное выщелачивание гидрата окиси кальция, что приведет к потере прочности бетона, иногда до 40-50% от первоначальной. Выщелачивание характерно для конструкций, через которые морская вода фильтрует под давлением (сухие доки, док-камеры). Солевой состав воды, проникая в поры бетона, постепенно растворяет так называемый цементный камень, образующий скелет бетона. Сульфатная коррозия, которая наиболее опасна для морских гидротехнических сооружений, вызывается взаимодействием сернокислого магния со свободным гидроксидом и алюминатом кальция. При этом образуются аморфные вещества без увеличения объёма, а также двуводный гипс и другие соли, которые сильно увеличиваясь в объеме при кристаллизации, вызывают вспучивание и разрушение бетона. Физическая коррозия бетона вызывается его попеременным увлажнением и высыханием. В одном случаепроисходит отложение солей в его порах при испарении воды, что может довести кристаллизационное давление до разрушающих усилий. В другом случае при попеременном замораживании и оттаивании образовывается лед в порах и капиллярах, который разрушает бетон. При воздействии морской воды на железобетон коррозии подвергается бетон и арматурная сталь. При плотном бетоне и достаточной толщине защитного слоя коррозии арматуры не наблюдается, так как морская вода в порах цементного камня с высокой концентрацией гидрата окиси кальция имеет водородный показатель щелочной среды рН = 12-13. Такой щелочной раствор, соприкасаясь с арматурой пассивирует ее, то есть переводит металл в пассивное состояние, в котором на его поверхности образуется защитная плёнка окислов, и тем самым предотвращает коррозию. При пористом бетоне или наличии глубоких трещин процесс карбонизации бетона быстро распространяется до зоны арматуры, и щёлочность воды понижается до рН = 8, 5 - 9.5, в результате чего создаются условия для начала коррозии. Имеющиеся в воде ионы хлора проникают к арматуре и, разрушая защитную плёнку окислов, также способствуют развитию коррозии арматуры. Коррозия арматуры в бетоне имеет электрохимический характер, и скорость её определяется условиями диффузии кислорода к арматуре. Влажность среды существенным образом влияет на интенсивность коррозии арматуры железобетона. При низкой влажности (менее 60%) затрудняется образование сплошной водяной плёнки на арматуре и электрохимическая реакция не развивается. Наиболее интенсивно развивается коррозия арматуры в области переменного уровня воды и выше, где влажность бетона составляет 65...80%. Образующиеся продукты коррозии, увеличиваясь в объёме, вызывают в защитном слое появление трещин. С течением времени защитный слой осыпается, арматура оголяется, и коррозия интенсивно развивается. В подводной зоне морских гидротехнических сооружений при сплошном заполнении пор бетона водой условия аэрации затрудняются, и коррозия резко замедляется.
|