Углекислотная коррозия бетона

Цель работы: По экспериментальным данным рассчитать содержание агрессивной углекислоты в воде. Выяснить какое действие оказывает такая вода на бетон.

Коррозия бетона и железобетона под воздействием природных вод является следствием химического взаимодействия компонентов состава воды и компонентов цементного камня бетона с образованием продуктов реакции, переходящих в воду или остающихся в составе бетона. В результате коррозионных процессов изменяется состав и свойств материала конструкции, а также состав природной воды.

При фильтрации воды через бетон агрессивные свойства воды проявляются сильнее, чем при омывании конструкции. Скорость коррозионных процессов всех видов определяется и плотностью бетона. Высокая плотность бетона в достаточной степени препятствует развитию коррозии.

По составу ведущих признаков выделяют три основных вида коррозии.

К коррозии первого вида или коррозии выщелачивания относятся все процессы коррозии, в которых под воздействием воды происходит растворение и вынос компонентов цементного камня из структуры бетона.

Ко II виду коррозии относятся процессы, при которых происходит химическое взаимодействие - обменные реакции - между компонентами цементного камня и воды (либо другой агрессивной среды). При высокой растворимости продуктов реакции наблюдается их вынос из бетона, в случае малой растворимости - отложение их в порах бетона в виде аморфной, не обладающей вяжущими свойствами массы, не влияющей на дальнейший разрушительный процесс.

Коррозия III вида включает процессы, при развитии которых в порах бетона происходит накопление и кристаллизация малорастворимых продуктов взаимодействия компонентов цементного камня и природной воды с увеличением объема твердой фазы. Следствием такого расширения являются внутренние напряжения, приводящие к разрушению структуры бетона.

В чистом виде коррозия каждого из трех видов встречается редко. В зависимости от свойств бетона, состава агрессивной водной среды, условий их взаимодействия будут преобладать процессы, характерные для определенного вида коррозии. Вид коррозии классифицируется по преобладающему, ведущему признаку.

Наиболее часто встречающаяся в природных водах коррозия бетона II вида - углекислотная коррозия, т.е. коррозия под действием углекислых вод. Углекислотная коррозия является частным случаем общекислотной коррозии и развивается в жестких природных водах с большим содержанием гидрокарбоната кальция Са(НСО₃)₂ и некоторым количеством агрессивной углекислоты СО₂.

Ко второму типу относится углекислотная коррозия. Главная ее роль сводится к разрушению карбонатной пленки, образовавшейся ранее на поверхности бетона до контакта его с водой.

Агрессивная углекислота, реа­гируя с карбонатом кальция и гидроксидом кальция бетона, превращает их в растворимые гидрокарбонаты, чем способствует быстрому разрушению бе­тонных сооружений.

Протекающие при разрушении бетона реакции можно выразить следующими уравнениями:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂;

Са(ОН)₂ + 2 СО₂ = Са(НСО₃)₂.

Нерастворимый карбонат кальция переходит в растворимый гидрокарбонат кальция.