Коррозия бетона: как защитить бетон. Причины и виды коррозии

Содержание

как защитить бетон. Причины и виды коррозии

Коррозия бетона — это разрушение его структуры под воздействием внешних факторов. На ухудшение свойств материала влияют агрессивные химические вещества, микроорганизмы, газы, вода, колебание температуры. Бетонные конструкции постоянно контактируют с окружающей средой — подвергаются влиянию сточных и грунтовых вод, дождя и снега, солнечной радиации, промерзают при низких температурах и нагреваются при высоких. Из-за этого в цементном камне происходят реакции, которые разрушают структуру камня.

Из-за коррозии конструкции теряют прочность, эксплуатационные качества, что приводит к большим материальным затратам на ремонт, а иногда и к аварийным ситуациям. Чтобы сохранить качество железобетонных изделий и конструкций, необходимо их защищать, то есть снижать влияние разрушающих факторов. Как это сделать наиболее эффективно, расскажем в нашей статье.

Причины коррозии бетона и железобетона

Химические. Реакции, которые проходят между компонентами материала и агрессивными химическими средами, приводят к вымыванию соединений, которые разрушаются. В результате образуются трещины, материал местами становится рыхлым, в порах накапливаются соли, которые разрушают структуру материала.

Например, когда в раствор добавляют гипс, с ним реагируют компоненты цемента и формируется гидросульфоалюминат кальция — минерал, который приводит к образованию микротрещин. Для избежания этой реакции в цемент во время приготовления добавляют пуццолановые добавки с кремнеземом в активной форме.

Физико-химические. Если бетонные конструкции находятся в воде, гидроксид кальция, который входит в состав материала, вымывается. Это происходит с неодинаковой скоростью — массивные конструкции способны дольше противостоять разрушениям.

При отрицательных температурах жидкость, которая находится в теле бетона, замерзает и давит на стенки пор. После оттаивания в бетоне возникают трещины, отслаивается арматура, на поверхности возникают сколы.

Чтобы избежать этого, нужно правильно выбирать марку по морозостойкости.

Под воздействием огня бетон теряет до 90% прочности, однако при температуре ниже 500˚С она в течение года восстанавливается. При нагревании снижаются упругопластические свойства бетона, увеличивается риск пластических деформаций под нагрузкой. Возможность дальнейшего использования железобетонных конструкций определяется после инженерно-технического обследования.

Биологические. Подобные разрушения развиваются во влажных средах из-за проникновения микроорганизмов вглубь материала и их развития на поверхности. Грибки, бактерии, мхи и лишайники не только снижают эксплуатационные свойства бетона, но могут вызвать нарушения здоровья.

Наиболее опасна бактериальная коррозия, так как бактерии быстро размножаются и способны выдерживать такие условия, где другие живые существа погибают. Например, тионовые бактерии окисляют минералы цемента до серной кислоты, которая реагирует с гидроокисью кальция и образует двуводный гипс, а он вызывает интенсивное разрушение цементного камня.

Радиационные. Если на бетонные конструкции попадает ионизирующее излучение, находящаяся в бетоне вода испаряется и камень деформируется. Чем выше радиация, тем сильнее разрушения, которые появляются в результате деформации кристаллической решетки минералов Она приводит к появлению трещин.

3 вида коррозии бетона

В процессе эксплуатации в теле бетона и на поверхности происходят химические реакции с выделением веществ, которые оказывают на него разрушающее воздействие. Они отличаются в зависимости от той среды, в которой используется бетонная конструкция и делятся на 3 группы — кислотная, сульфатная и щелочная коррозии.

1 вид коррозии бетона

Кислотная коррозия возникает в результате реакции компонентов бетона с кислотами. При соединении с углекислым газом, который находится в воде, образуется водонерастворимый карбонат кальция. Он накапливается в микротрещинах, увеличивает объем цементного камня и приводит к растрескиванию. При дальнейшем взаимодействии с водой и углекислым газом образуется бикарбонат кальция, который при намокании легко вымывается из материала. Чем больше кислот в жидкости, тем интенсивнее происходит разрушение.

2 вид коррозии бетона

Сульфатная коррозия бетона возникает возникает в результате химической реакции с сульфатами, если они содержатся в воде. Сульфатные ионы образуют с ионами кальция, которые входят в состав многих бетонов, двуводный гипс. Гипс реагирует с высокоосновными алюминатами. В результате реакции получаются гидросульфоалюминаты кальция, которые увеличивают объем материала. Деформации проявляются в виде растрескивания и расслоения бетона.

3 вид коррозии бетона

Щелочная коррозия появляется в результате взаимодействия портландцемента с реакционноспособным кремнеземом заполнителя, который попадается в гравии и песке. Хлориды калия и натрия могут присутствовать в засоленных почвах, морской воде, реагентах, используемых в борьбе с гололедом. Избыток щелочи вызывает появление отложений гидросиликата кальция в порах, внутренних слоях бетона и на поверхности. Затем появляются трещины, которые со временем увеличиваются, участки поверхности шелушатся и вспучиваются.

Способы защиты бетона

Выбирать антикоррозионную защиту бетона нужно в зависимости от химической реакции, которая приводит к разрушению. Среди способов защиты выделяют первичные методы, вторичные и специальные.

Первичная защита заключается в выборе компонентов раствора, конструктивных решений бетонных сооружений. Комплекс мероприятий включает:

корректировку состава для создания материала высокой плотности, прочности и водонепроницаемости;
использование специальных добавок, которые обладают вяжущими, водоудерживающими, пластифицирующими и стабилизирующими свойствами;
выбор арматуры, которая соответствует по коррозионным характеристикам условиям использования, а также ее защита при изготовлении и монтаже сборных ЖБИ конструкций.

При выборе добавок нужно отталкиваться от условий использования сооружений из бетона. Например, при изготовлении раствора с ПРС-заполнителями и портландцементом с содержанием щелочей более 0,6%, рекомендуется использовать минимум 10% активных добавок — опоку, диатомит, трепел. Добавки, которые понижают проницаемость бетона, предотвращают биологическую коррозию бетона, которая может начаться из-за жизнедеятельности микроорганизмов.

Вторичная защита заключается в предотвращении контактирования поверхностей бетонных конструкций с агрессивными веществами. Она включает:

обработку поверхностей пропитывающими лакокрасочными составами, которые повышают водонепроницаемость поверхности, обмазочными гидроизоляционными материалами на базе различных смол;
создание изоляции из листовых и пленочных материалов;
облицовку штучными или блочными изделиями из керамики, шлакоситала, стекла, каменного литья, природного камня;
использование биоцидных присадок для защиты от микроорганизмов на основе карбоновых соединений, фенолов, солей и окислов меди, хрома, мышьяка.

Специальная защита включает комплекс методов, которые снижают конденсацию влаги и концентрацию агрессивных веществ. Методы направлены на организацию стоков и дренажей, вынос производств с выделениями агрессивных веществ в изолированные помещения.

В соответствии с ГОСТом 31384-2017 выбирать наиболее подходящие способы защиты от коррозии нужно после сравнения разных вариантов с учетом прогнозируемого срока службы и материальных затрат на обновление защиты и ремонт конструкций.

Защита арматуры от коррозии в бетоне

Из-за коррозионного разрушения металла на арматуре образуются продукты коррозии, которые больше по объему, чем сама арматура. Из-за этого бетон трескается и разрушается. Для защиты бетона от разрушения в него добавляют пластифицирующие присадки, которые уменьшают пористость материала, и ингибиторы коррозии, которые замедляют его разъедание. Чтобы предупредить образование ржавчины на арматуре и увеличить долговечность железобетонных сооружений, нужно своевременно выявлять новые трещины, следить за развитием уже существующих и проводить мероприятия по защите бетона от разрушения на улице.

Коррозия бетона и железобетона: виды, способы защиты

Бетон – искусственный камень, при производстве которого используются: цемент, мелкий заполнитель – песок, крупный заполнитель – щебень, вода и добавки, сообщающие пластичной смеси и готовому продукту требуемые свойства. Под воздействием неблагоприятных внешних факторов или вследствие внутренних химических реакций бетон подвергается коррозии – процессу разрушения структуры с ухудшением технических характеристик конструкции вплоть до полного ее выхода из строя. Во избежание аварийных ситуаций и экономических потерь необходимо выбрать оптимальный способ, как предотвратить появление и развитие коррозионного процесса.

Классификация видов коррозии бетона

Существует несколько видов коррозии и вариантов ее протекания.

Растворение компонентов бетонного камня

Один из самых уязвимых для влаги компонентов – гашеная известь (гидрат оксида кальция). Это вещество попадает в бетонную смесь либо в процессе ее изготовления, либо при обработке бетонных элементов водой, загрязненной вредными примесями. При проникновении влаги вглубь бетонной конструкции гидрат оксида кальция легко растворяется и вымывается, что приводит к нарушению структуры цементного камня.

Параметры, влияющие на скорость растворения и вымывания гидроксида кальция:

Температура, примерно равная +20°C
, – наиболее благоприятна для этого процесса. В условиях более высоких температур растворимость этого компонента снижается.
Продолжительное постоянное воздействие воды. Приводит не только к полному вымыванию гидроксида кальция, но и к разложению других гидратных компонентов – глинозема, кремнезема и оксида железа – до рыхлого состояния, что значительно снижает прочность бетонного камня.
Чем больше процентное содержание минеральных заполнителей с гидроксидом кальция, тем интенсивнее процесс их вымывания.

Повреждения этого типа характерны для подземных конструкций и гидротехнических объектов.

Способы значительного замедления разрушающих процессов:

введение пуццолановых присадок, связывающих гидроксид кальция и повышающих водонепроницаемость бетона;
применение бетонов повышенной плотности;
искусственная карбонизация конструкций;
проведение эффективных мероприятий по гидроизоляции поверхности.

Химическая коррозия

Такая коррозия происходит из-за химреакций между компонентами цементного камня и химически активными средами. В результате этих взаимодействий происходит либо вымывание соединений, легко растворяющихся в воде, либо образование рыхлых осадков, не обладающих вяжущими свойствами. Выделяют несколько подвидов этой коррозии: углекислотная, кислотная и щелочная.

В случае протекания реакции между гидратом оксида кальция (гашеной известью) и углекислым газом, содержащимся практически во всех природных водах, образуется водонерастворимый CaCO₃ и вода.

Ca(OH)₂+ CO₂ = CaCO₃ + H₂O

Водонерастворимый карбонат кальция CaCO₃постепенно накапливается в микропорах и микротрещинах бетонного камня, вызывает увеличение его объема и становится причиной трещинообразования и последующего разрушения материала. Карбонат кальция при взаимодействии с водой и углекислым газом образует бикарбонат кальция, представляющий опасность для структуры бетона, а при наличии воды – легко вымывающийся из бетонного элемента. Чем выше концентрация углекислоты в жидкости, тем интенсивнее протекает реакция разрушения конструкции.

CaCO₃+ CO₂+ H₂O = Ca(HCO₃)₂

При взаимодействии гашеной извести с кислотосодержащими водами в искусственном камне происходит химкоррозия бетона с образованием хлористого кальция, легко удаляемого водой.

Ca(OH)₂+ HCl = CaCl₂+ H₂O

Помимо соляной кислоты, чаще всего в природных водах присутствуют серная и азотная кислоты. Серосодержащее соединение кальция – CaSO₄, как и карбонат кальция, накапливается в микропорах бетона, постепенно приводя к потере его характеристик. С сульфатами активно реагируют не только гидроксид кальция, но и алюминатные компоненты бетонного камня. Такие реакции являются нежелательными, поскольку в результате их протекания образуются гидросульфоалюминаты.

Самая опасная соль – эттрингит – по мере роста кристаллов вызывает очень сильные напряжения внутри бетонного элемента.

Устойчивость бетонного камня к сульфатсодержащим средам во многом зависит от вида минерального вяжущего. Поэтому, если планируется эксплуатация бетона в сульфатсодержащих водах, то при его производстве используются пуццолановый или сульфатостойкий цементы. Кроме неорганических кислот, коррозию могут провоцировать органические кислоты – молочная и уксусная.

Еще один вид химической коррозии – щелочной – вызывает слишком большое количество противоморозных добавок, применяемых при производстве смеси. Чаще всего встречаются реакции между кремнеземом, содержащимся в заполнителях бетонной смеси, и соединениями калия и натрия. Хлориды калия и натрия находятся в засоленных почвах, морской воде, реагентах, используемых в борьбе с гололедом. В результате таких взаимодействий в цементном камне образуются гидратированные соединения, расширяющиеся в условиях высокой влажности с появлением трещин. Из трещин в некоторых случаях может выделяться силикат натрия.

Биокоррозия

Биологическая коррозия возникает в результате негативного влияния грибков, бактерий и водорослей некоторых разновидностей. Они проникают в поры искусственного камня и развиваются в них. Из-за накопления продуктов их жизнедеятельности бетонный камень разрушается.

Для борьбы с разрушением бетонных конструкций из-за агрессивных биофакторов используют биоцидные добавки, глубоко проникающие в поры материала и уничтожающие микроорганизмы.

Физическая

К быстрому разрушению бетонных элементов приводят попеременные циклы замерзания-оттаивания во время набора марочной прочности. Избавиться от этой проблемы можно путем создания нормальных условий для схватывания и твердения бетонной смеси.

Радиационная

Этому виду коррозионного разрушения подвергаются бетоны в результате радиационного облучения, из-за которого из материала удаляется кристаллизованная вода. Удаление жидкости нарушает структуру бетона, снижает его прочность, провоцирует появление трещин.

Способы защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозионного разрушения

Методы защиты бетона и железобетона от коррозионного разрушения делят на первичные и вторичные. К первым относятся:

Изначальная корректировка состава, цель которой – обеспечение высокой плотности и прочности бетона, хорошей водонепроницаемости.
Применение спецдобавок и вяжущих с особыми характеристиками. Применяемые добавки – водоудерживающие, пластифицирующие, стабилизирующие. Часто востребованы мылонафт, кремнийорганические жидкости, сульфатнодрожжевые бражки.
Разработка конструктивных решений, обеспечивающих защиту стальной арматуры.

Целью вторичных защитных мероприятий является исключение прямых контактов поверхности бетонных и железобетонных конструкций с агрессивными средами. Такими способами являются:

Устройство оклеечной гидроизоляции. Этот вариант используется при контакте бетонной поверхности с влажным грунтом или при его периодическом смачивании жидкостями-электролитами.
Применение обмазочных гидроизоляционных материалов. Наиболее распространены мастики на базе различных смол.
Обработка поверхностей пропитывающими составами. Уплотняющие пропитки, повышающие водонепроницаемость поверхностного слоя бетона, часто наносят перед использованием лакокрасочных составов.
Применение акриловых и лакокрасочных составов – актуально при взаимодействии поверхности бетонного элемента с твердыми материалами или газосодержащими средами.

Коррозия стальной арматуры в железобетонных конструкциях

Для устройства силового каркаса бетонных конструкций используют стальные арматурные стержни с рифленой или гладкой поверхностью. Их основная функция – повысить устойчивость бетона к нагрузкам на сжатие, растяжение, сдвиг. Коррозионное разрушение арматуры значительно снижает прочность всей конструкции.

Факторы, провоцирующие потерю прочности каркаса, – воздействие воды, наличие в воздухе хлора, сероводорода и других серосодержащих газов.

Вода и газы поступают к стальному каркасу через поры в бетонном камне.

Способы защиты стальной арматуры в бетоне от коррозии:

Использование рационально составленной бетонной смеси, введение в ее состав ингибиторов, замедляющих коррозионные процессы в стали. Минимальное содержание в бетонной смеси хлоридов и роданидов. Количество хлористого кальция должно быть не более 2% от общей массы вяжущего.
Пассивирование поверхности стальных стержней перед сваркой или связыванием арматурного каркаса. Пассивирующие вещества вводят и в состав самой бетонной смеси. Чаще всего это нитрит натрия, применяемый в количестве 2-3% от массы вяжущего.
Улучшение плотности бетона, поскольку чем больше в структуре пустот, тем выше вероятность поступления к стальным стержням воды и агрессивных газов.
Соблюдение технологических правил укладки силового каркаса в опалубку.

Во избежание преждевременного разрушения железобетонной конструкции необходимо контролировать ее состояние с помощью технологий неразрушающего контроля, предусмотренных ГОСТом 18105-2018.

Что такое коррозия бетона? — Определение из Corrosionpedia

Последнее обновление: 15 мая 2020 г.

Что означает коррозия бетона?

Коррозия бетона представляет собой химическое, коллоидное или физико-химическое разрушение и разрушение твердых компонентов и конструкций из бетона из-за воздействия реактивных жидкостей и газов.

Этот тип коррозии приводит к обширным повреждениям важных канализационных трубопроводов, мостов и других важных сооружений из бетона. Для борьбы с этим видом коррозии применяют покрытия и другие профилактические меры. Разрабатываются различные типы цементов и технологии производства для контроля и сведения к минимуму ущерба.

Corrosionpedia объясняет коррозию бетона

В то время как бетонные конструкции подвергаются коррозии в результате химической реакции, стальная арматура во многих из этих конструкций подвергается коррозии в результате электрохимической реакции.

Коррозию бетона в основном вызывают:

Соленая вода или кислые грунтовые воды
Микробы в канализационных трубах
Сульфаты
Хлориды
Нитраты

Промышленные отходы, такие как шлак и коррозионные газы

Профилактические меры включают:

Нанесение краски, такой как лак, масло или краска на основе лака
Обработка поверхности
Надлежащий выбор цементной смеси и химикатов при производстве цемента
0 Действие 9 для предотвращения воздействия агрессивной воды или других жидкостей и газов

Биологическое воздействие серной кислоты является хронической проблемой канализационных труб, приводящей к быстрому разрушению бетона. Из-за роли бактерий в реакции коррозии инженеры-механики сосредоточили внимание на изучении коррозионной стойкости различных бетонных смесей, чтобы предотвратить этот тип коррозии.

Поделись этим термином

Связанные термины

Коррозия стали
Биогенная сульфидная коррозия
Микробная коррозия
Химический потенциал
Оксидный домкрат

Отвердитель
Выцветание
Цементное молоко
Разрушитель связей
Смачивание бетона

Связанное Чтение

ВИДЕО: Джон Оливер о разрушающейся инфраструктуре Америки
Вопросы и ответы с Роном Бьянкетти: поиск источника дорогостоящей коррозии канализации
Почему происходит расслоение бетона и что с этим делать
Исправление и предотвращение коррозии бетона
21 Типы коррозии и разрушения труб
Гальваническая коррозия металлов, связанных с полимерами, армированными углеродным волокном

Актуальные статьи

Покрытия

5 наиболее распространенных типов металлических покрытий, о которых должен знать каждый

Коррозия

MIC Коррозия: как микроорганизмы могут проедать отверстия в металле?

Процедуры

5 способов измерения твердости материалов

Защита от коррозии

Введение в серию Galvanic: гальваническая совместимость и коррозия

Коррозия закладных материалов

Коррозия арматурной стали и других закладных металлов является основной причиной ухудшения состояния бетона. При коррозии стали образующаяся ржавчина занимает больший объем, чем сама сталь. Это расширение создает растягивающие напряжения в бетоне, что в конечном итоге может привести к растрескиванию, расслаиванию и отслаиванию.

Сталь подвергается коррозии, поскольку она не является природным материалом. Скорее, железная руда плавится и очищается для производства стали. Производственные этапы, которые превращают железную руду в сталь, добавляют металлу энергии.

Сталь, как и большинство металлов, кроме золота и платины, термодинамически нестабильна в нормальных атмосферных условиях, высвобождает энергию и возвращается в свое естественное состояние — оксид железа или ржавчину. Этот процесс называется коррозией.

Для возникновения коррозии должны присутствовать следующие элементы:

Должно быть не менее двух металлов (или два места на одном металле) с разными уровнями энергии
электролит
металлическое соединение

В армированном бетоне арматурный стержень может иметь множество отдельных областей с разными уровнями энергии. Бетон действует как электролит, а металлическое соединение обеспечивается проволочными стяжками, опорами стульев или самой арматурой.

Коррозия представляет собой электрохимический процесс, связанный с потоком зарядов (электронов и ионов). На активных участках стержня, называемых анодами, атомы железа теряют электроны и перемещаются в окружающий бетон в виде ионов двухвалентного железа. Этот процесс называется реакцией полуэлементного окисления или анодной реакцией и представляется как:

2Fe → 2Fe ²⁺ + 4e ^—

Электроны остаются в стержне и направляются к участкам, называемым катодами, где они соединяются с водой и кислородом в бетоне. Реакция на катоде называется реакцией восстановления. Общая реакция восстановления:

2H ₂ O + O ₂ + 4E ^— → 4OH ^—

^—

2Fe ²⁺ + 4OH ^— → 2Fe(OH)

Этот первоначальный осажденный гидроксид имеет тенденцию в дальнейшем реагировать с кислородом с образованием высших оксидов. Увеличение объема по мере дальнейшего взаимодействия продуктов реакции с растворенным кислородом приводит к внутреннему напряжению в бетоне, которого может быть достаточно, чтобы вызвать растрескивание и отслоение бетонного покрытия.

Коррозию металлов, залитых в бетон, можно значительно уменьшить, укладывая бетон без трещин с низкой проницаемостью и достаточным бетонным покрытием. Бетон с низкой проницаемостью может быть получен за счет уменьшения соотношения воды и вяжущих материалов в бетоне и использования пуццоланов и шлака. Пуццоланы и шлак также повышают удельное сопротивление бетона, тем самым снижая скорость коррозии даже после ее начала. АКИ 318-11, 9Требования строительных норм и правил 0191 к конструкционному бетону содержит минимальные требования к бетонному покрытию, которые помогут защитить встроенные металлы от коррозионно-активных материалов. Дополнительные меры по снижению коррозии стальной арматуры в бетоне включают применение антикоррозионных добавок, покрытие арматуры (например, эпоксидной смолой), нанесение герметиков и мембран на поверхность бетона. Герметики и мембраны, если они используются, необходимо периодически наносить повторно.

Бетон и пассивный слой

Хотя сталь имеет естественную склонность к коррозии, щелочная среда бетона (pH от 12 до 13) обеспечивает защиту стали от коррозии. При высоком pH на стали образуется тонкий оксидный слой, препятствующий растворению атомов металла. Эта пассивная пленка на самом деле не останавливает коррозию; снижает скорость коррозии до незначительного уровня. Для стали в бетоне скорость пассивной коррозии обычно составляет 0,1 мкм в год. Без пассивной пленки скорость коррозии стали бы как минимум в 1000 раз выше (ACI222 2001).

Благодаря присущей бетону защите, арматурная сталь не подвергается коррозии в большинстве бетонных элементов и конструкций. Однако при разрушении пассивного слоя может возникнуть коррозия. Разрушение пассивного слоя происходит при снижении щелочности бетона или при повышении концентрации хлоридов в бетоне до определенного уровня.

Роль ионов хлора

Воздействие ионов хлора на железобетон является основной причиной преждевременной коррозии стальной арматуры. Проникновение ионов хлора, присутствующих в солях против обледенения и морской воде, в железобетон может вызвать коррозию стали, если кислород и влага также доступны для поддержания реакции. Растворенные в воде хлориды могут проникать сквозь прочный бетон или достигать стали через трещины. Хлорсодержащие примеси также могут вызывать коррозию.

Никакой другой загрязнитель не упоминается в литературе так широко, как причина коррозии металлов в бетоне, чем ионы хлора. Механизм, с помощью которого хлориды способствуют коррозии, не совсем понятен, но наиболее популярная теория состоит в том, что ионы хлорида легче проникают через защитную оксидную пленку, чем другие ионы, делая сталь уязвимой для коррозии.

Риск коррозии возрастает по мере увеличения содержания хлоридов в бетоне. Когда содержание хлоридов на поверхности стали превышает определенный предел, называемый пороговым значением, возникает коррозия, если также доступны вода и кислород. Исследования Федерального управления автомобильных дорог (FHWA) показали, что пороговое значение в 0,20 процента общего (кислоторастворимого) хлорида от веса цемента может вызвать коррозию арматурной стали в настилах мостов (Clear 19).76). Однако только водорастворимые хлориды способствуют коррозии; некоторые растворимые в кислоте хлориды могут быть связаны внутри агрегатов и, следовательно, не могут способствовать коррозии. Работа в FHWA (Clear 1973) показала, что коэффициент преобразования кислоторастворимых хлоридов в водорастворимые может варьироваться от 0,35 до 0,90, в зависимости от компонентов и истории бетона. Произвольно было выбрано значение 0,75, в результате чего предел водорастворимых хлоридов составил 0,15 процента от массы цемента.

Хотя хлориды напрямую ответственны за инициирование коррозии, они, по-видимому, играют лишь косвенную роль в скорости коррозии после ее инициирования. Основными факторами, контролирующими скорость, являются наличие кислорода, удельное электрическое сопротивление и относительная влажность бетона, а также pH и температура.

Карбонизация

Карбонизация происходит, когда углекислый газ из воздуха проникает в бетон и реагирует с гидроксидами, такими как гидроксид кальция, с образованием карбонатов. В реакции с гидроксидом кальция образуется карбонат кальция:

Ca(OH) ₂ + CO ₂ → CaCO ₃ + H ₂ O

Эта реакция снижает pH пористого раствора до уровня 8,5, при котором пассивная пленка на стали не стабильно.

Карбонизация обычно является медленным процессом. Было подсчитано, что в высококачественном бетоне карбонизация будет происходить со скоростью до 0,04 дюйма в год. Количество карбонизации значительно увеличивается в бетоне с высоким водоцементным отношением, низким содержанием цемента, коротким периодом отверждения, низкой прочностью и высокопроницаемой или пористой массой.

Карбонизация сильно зависит от относительной влажности бетона. Самые высокие показатели карбонизации возникают, когда относительная влажность поддерживается в пределах от 50 до 75 процентов. Ниже 25 процентов относительной влажности степень карбонизации считается незначительной. При относительной влажности выше 75 процентов влага в порах ограничивает проникновение CO2. Коррозия, вызванная карбонизацией, часто возникает на участках фасадов зданий, которые подвергаются воздействию осадков, затенены от солнечного света и имеют низкое бетонное покрытие поверх арматурной стали.

Карбонизация бетона также снижает количество ионов хлора, необходимых для ускорения коррозии. В новом бетоне с pH от 12 до 13 требуется от 7000 до 8000 частей на миллион хлоридов, чтобы начать коррозию закладной стали. Однако если рН снизить до диапазона от 10 до 11, пороговое значение хлоридов для коррозии будет значительно ниже — на уровне 100 частей на миллион или ниже. Однако, как и ионы хлора, карбонизация разрушает пассивную пленку арматуры, но не влияет на скорость коррозии.

Пример карбонизации фасада здания.

Коррозия разнородных металлов

Когда два разных металла, таких как алюминий и сталь, соприкасаются внутри бетона, может возникнуть коррозия, поскольку каждый металл имеет уникальный электрохимический потенциал. Знакомый тип коррозии разнородных металлов происходит в обычной батарейке для фонарика. Цинковый корпус и угольный стержень представляют собой два металла, а влажная паста действует как электролит. Когда углерод и цинк соединены проводом, течет ток. В железобетоне коррозия разнородных металлов может возникать на балконах, где встроенные алюминиевые перила соприкасаются с арматурной сталью.