НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ




предыдущая главасодержаниеследующая глава

2.2. Коррозия бетона

Скорость коррозии бетона в первую очередь зависит от состава и структуры цементного камня. Структура цементного камня в бетоне представляет собой коагуляционно-кристаллизационный характер. Строение и взаимосвязь структурных элементов, размеры и характер пор и капилляров, соотношение между фазовыми составляющими определяются минералогическим составом исходного цемента, количеством воды затворения, технологией приготовления и укладки, режимами твердения и другими факторами. Цементный камень, являясь капиллярнопористым телом, представляет собой трехфазную гетерогенную систему, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз. Такая система нестабильна. В ней непрерывно происходят физико-химические превращения.

Стойкость бетонов к действию различных агрессивных сред во многом зависит от вида и свойств цемента. Наиболее широко в строительстве применяется портландцемент. Он состоит примерно на 75% из силикатов кальция (трехкальциевого 3CaO•SiO2 и двухкальциевого 2CaO•SiO2) и на 25% из минералов, которые условно называют минералами-плавнями, представленными трехкальциевым алюминатом 3CaO•Al2O3, четырехкальциевым алюмоферритом 4CaO•Al2O3•Fe2O3, и в значительно меньших количествах алюминатами (отличающимися соотношениями между CaO и Al2O3), а также ферритами кальция.

Кроме указанных составляющих, в цементе могут содержаться небольшие количества MgO, а также соединений щелочных металлов. Обычно содержание щелочей составляет 0,3-2% в расчете на Na2O. Щелочи, несмотря на их незначительное содержание, могут существенно влиять на свойства цемента.

В формировании коррозионной стойкости бетона состав цемента имеет существенное значение. Основное влияние на свойства цементного камня, а следовательно, и бетона имеет содержание трехкальциевого алюмината и соотношение между трехкальциевым алюминатом и четырехкальциевым алюмоферритом, а также соотношение между трех- и двухкальциевым силикатами, называемыми соответственно алитом и белитом.

В состав цементов для регулирования сроков схватывания вводят гипс, химически соединяющийся с гидратирующимися алюминатами кальция. Соотношение между количеством введенного гипса и алюминатов кальция, доступных взаимодействию с гипсом на первых стадиях гидратации (после затворения цемента водой), имеет существенное значение для последующей его стойкости при действии сульфатов. Чем больше непрореагировавших в начальный период алюминатов кальция останется в цементном камне, тем больше он будет в дальнейшем чувствителен к действию сульфатов, проникающих из внешней среды.

В общем цемент представляет собой полиминеральную систему, компоненты которой на поверхности каждой частицы реагируют с водой в процессе затворения и твердения. Образующийся при этом цементный камень также должен представлять многокомпонентную систему. Основной структурный компонент его - гидросиликаты кальция, выделяющиеся из раствора в виде волокнистых субмикрокристаллических частиц.

Кроме волокон гидросиликатов кальция, в цементном камне формируются кристаллические фазы, состоящие из очень тонких пластинок гидроокиси кальция (около 1 мкм в поперечнике), гексагональных пластинок четырехкальциевого гидроалюмината и ряда других игольчатых и нитеобразных кристаллов [6].

Схватывание и твердение затворенного водой цемента с химической и физико-химической точек зрения характеризуются процессами растворения, гидролиза, полимеризации и кристаллизации.

В целом следует отметить, что затвердевший цементный камень представляет собой неоднородную систему, состоящую из непрореагировавших зерен цемента, кристаллических образований и гелеобразных масс. Свойства цементного геля и степень его "разбавления" капиллярными пустотами, а также поведение воды в порах геля и в капиллярах определяют важнейшие характеристики цементного камня.

Специфика затворения цемента водой и роста новообразований приводит к образованию в цементном камне сложной системы пор и капилляров. Капиллярно-пористая структура его имеет высокоразвитую внутреннюю поверхность. Это значительно ускоряет развитие коррозионных процессов. Кинетика и степень разрушительных процессов во многом определяются особенностями структуры бетона и в первую очередь строением порового пространства. Формы пор в структуре бетона многообразны, размеры их различаются в миллионы раз: от близких к молекулярным в несколько ангстрем до измеряемых миллиметрами. Поведение жидкостей и газов в таких порах неодинаково. Это следует учитывать при анализе коррозионных процессов.

В реальных бетонах с мелким и крупным заполнителем добавляются поры, содержащиеся в самом заполнителе, и контактные поры на поверхности раздела цементного камня и заполнителя, а также крупные открытые каверны и пустоты, образующиеся в бетонах с повышенным начальным водосодержанием или в результате недоуплотнения бетона.

Кроме пор, в цементном камне возможно также появление разного рода трещин, а также промежутков между частицами твердой фазы, возникающих из-за отсутствия какого-либо порядка в пространственной ориентации новообразований.

Существенно влияют на процесс порообразования условия твердения бетона. Пропаривание бетона приводит к увеличению суммарной и самое главное сквозной пористости. У пропаренных бетонов уменьшается объем микропор и увеличивается объем макропор [6].

По способу уплотнения центрифугированный бетон, безусловно, лучше, чем вибриронанный. Но, к сожалению, при центрифугировании часто наблюдается расслоение бетона. В наружных слоях отмечается повышенное содержание щебня, внутренние же слои представляют собой растворную составляющую. Наибольшее расслоение бывает у пластичных бетонных смесей. Такие бетоны укладывать легче, особенно в гуетоармированных струнобетонных конструкциях, поэтому изготовители опор и стараются их применять, зачастую забывая о том, к чему это приводит. Способствует расслоению бетона вибрация в процессе центрифугирования, возникающая при ударах форм о ролики центрифуг. Но эти технологические трудности вполне преодолимы. Опыт изготовления центрифугированных опор показывает, что принципиально можно получать качественные конструкции, в которых расслоение бетона невелико и не представляет опасности для их долговечности.

В опорах открытого профиля бетон уплотняется вибрированием. Из-за насыщенности их рабочей и конструктивной арматурой использовались в основном пластичные бетонные смеси с большим водоцементным отношением. Поэтому пористость бетона у этих опор довольно высока и даже у одной конструкции колеблется в довольно широких пределах как по месту расположения в сечении, так и по длине.

Пористая структура цементного камня в бетоне обусловливает его способность пропускать жидкости и газы. Движение жидкости или газа в глубину бетона может происходить под действием: различных градиентов (в частности, градиентов напора, температур, влажности), электрических сил (электроосмос) и других факторов. Возможен и диффузионный перенос через бетон агрессивных компонентов, содержащихся в газообразной или жидкой внешней среде из-за разности концентраций этих компонентов. Вместе с жидкой и газообразной фазами переносятся и находящиеся в них химически активные вещества, способные вступать во взаимодействие с компонентами цементного камня и металла. Характер этих взаимодействий, как правило, очень сложен и определяется не только возможностью протекания химических реакций, но и физическим состоянием среды - температурой, влажностью и рядом других. Но, несмотря на сложность и многостадийность процессов, в большинстве случаев удается выделить определяющие воздействия и виды коррозионных разрушений, которые в тех или иных условиях имеют место в опорных конструкциях.

Независимо от того, в каком физическом состоянии (твердом, жидком или газообразном) доставляются к бетону и проникают в него химически активные вещества, реакции взаимодействия их протекают только в жидкой среде, т. е. в присутствии воды. С учетом этого ожидать больших коррозионных разрушений самого бетона в надземной части железобетонных опор, увлажняемых лишь периодически во время дождя, мало оснований. Поэтому коррозионные разрушения бетона могут наблюдаться лишь в фундаментах и фундаментных частях опор, почти всегда находящихся во влажном состоянии.

По классификации В. М. Москвина, в жидких агрессивных средах могут наблюдаться три основных вида коррозии бетона. К первому виду коррозии он относит все те процессы, которые возникают в цементном камне и бетоне при действии на них воды с малой временной жесткостью и приводящие к физикохимическому растворению продуктов гидратации цемента. Второй вид коррозии объединяет все обменные химические реакции взаимодействия составных частей цементного камня с растворенными в воде химическими веществами и образованием легкорастворимых или аморфных продуктов. Третий вид коррозионного разрушения обусловлен накоплением и кристаллизацией в порах бетона малорастворимых солей, приводящих к возникновению в нем больших растягивающих напряжений и растрескиванию.

Первые два вида коррозии в основном определяются химическими процессами и в значительной степени зависят от содержания в цементном камне легкорастворимых соединений, к числу которых в первую очередь относится гидрат окиси кальция Ca(OH)2, т. е. известь.

Третий вид коррозии по существу представляет собой физическое разрушение бетона.

Первый вид коррозии большинство исследователей связывают исключительно с растворением Ca(OH)2. Количество вынесенного продукта пропорционально проницаемости бетона. Этот вид коррозии имеет место в условиях фильтрации воды сквозь бетон. При соприкосновении с водой компонентов цементного камня в ней постепенно устанавливаются равновесные концентрации гидроксида кальция, который является основным регулятором в системе цементный камень - вода. Растворимость гидроксида кальция в дистиллированной воде при температуре 20 °С составляет около 1,2 г/л в расчете на CaO [33]. В присутствии солей растворимость его меняется. Одноименные ионы Са2+, OH- снижают, а посторонние повышают растворимость гидроксида кальция.

Если создать условия для постоянного выщелачивания гидроксида кальция из цементного раствора, то вначале будет переходить в раствор свободный гидроксид, а когда удалится его 40 значительная часть, начнется гидролиз гидросиликатов и гидроалюминатов кальция с выделением гидроксида кальция. Но еще задолго до растворения гидросиликатов и гидроалюминатов прочность цементного камня в результате растворения свободного гидроксида может резко снизиться. Поэтому допустимым считается [33] лишь незначительное уменьшение количества Ca(OH)2 (10%).

Интенсивность растворения Ca(OH)2 из цементного камня зависит как от его состава, так и от условий выщелачивания и в первую очередь доступности внутренней поверхности цементного камня для воды. Как показывает практика, коррозия первого вида наиболее быстро протекает при фильтрации воды малой жесткости. В условиях же свободного омывания конструкций этот процесс сильно замедляется, так как унос продуктов растворения в этом случае определяется не скоростью просачивания воды сквозь бетон, а скоростью диффузии, которая в десятки раз меньше скорости фильтрации. Практически случаи омывания фундаментов опор контактной сети встречаются чрезвычайно редко, поэтому считать, что этот вид коррозии будет иметь большое распространение, нет оснований. Однако в отдельных случаях, например при установке опор и фундаментов в кюветах (при габарите 4,9 м) с проточной водой или на откосах насыпей вдоль берегов рек, это явление может иметь место.

Большие выносы Ca(OH)2 отмечаются в стаканных фундаментах в зоне трещин. Но опасности это не представляет, так как прочность бетона в основном объеме конструкции не снижается. При длительной фильтрации воды из внутренней полости и соответственно продолжительном выносе гидроксида кальция он постепенно карбонизируется под действием углекислоты воздуха и на поверхности фундаментов (а иногда и опор) образуется малорастворимый карбонат кальция. Само по себе это явление представляет опасность лишь с точки зрения уменьшения защитных свойств бетона в зоне трещин, так как при этом понижается pH среды бетона.

Основным средством повышения стойкости бетона против коррозии первого вида является увеличение его плотности. Но этот вид коррозии бетона у опор контактной сети и их фундаментов практически не должен иметь широкого распространения и поэтому каких-либо специальных мер предпринимать не следует. В тех случаях, когда конструкции все-таки находятся в зоне свободного омывания водой, можно нанести на них защитное покрытие в момент понижения уровня вод.

Коррозия второго вида может иметь большее распространение и большую опасность по сравнению с коррозией первого вида. Разрушение при коррозии второго вида идет, как правило, в поверхностных слоях бетона, соприкасающихся с агрессивной средой [33]. Наибольшее распространение в природных Условиях имеют кислые среды.

Степень общекислотной агрессивности воды - среды для железобетонных конструкций определяется в зависимости от pH жидкости и плотности бетона (табл. 2. 1).

Таблица 2.1. Степень общекислотной агрессивности воды - среды
Таблица 2.1. Степень общекислотной агрессивности воды - среды

С некоторым приближением можно считать, что фундаменты заводского изготовления и железобетонные опоры изготовлены из бетона нормальной плотности, а центрифугированные опоры - из бетона повышенной плотности и особо плотного (в зависимости от качества).

При кислотной коррозии бетона происходит химическое воздействие кислот с гидроксидом кальция, а также с другими соединениями цементного камня.

Процесс разрушения бетона в кислой среде протекает в форме реакций замещения. Образующиеся при этом продукты реакции непрочны, легко растворяются и уносятся водой или выделяются в аморфном состоянии [33]. Наиболее часто встречающейся в природных условиях кислотой является углекислота. Углекислый газ CO2 присутствует но многих природных водах. Источником его являются в основном биохимические процессы, протекающие как в самой воде, так и в почве, с которыми вода соприкасается. Выделение CO2 обусловлено гниением растительных остатков.

При действии вод, содержащих незначительное количество CO2, происходит карбонизация содержащегося в цементном камне гидроксида кальция:

Ca(OH)2+CO2+H2O→CaCO3+2H2O. (2.2)

Получающийся в результате реакции карбонат кальция оседает в порах бетона, закупоривая их и уплотняя тем самым поверхностный слой.

В тех же случаях, когда в воде содержится избыточная углекислота, бетон лишается защитного карбонизированного слоя, так как происходит его дальнейшее превращение в легкорастворимый в воде бикарбонат:


Этот процесс носит незатухающий характер, если в воде содержится сверх равновесного количество углекислого газа, называемое агрессивным. Равновесное количество углекислоты в воде определяется расчетом [18] в зависимости от содержания в ней свободной углекислоты, ионов Cl- и SO2-4 и жесткости воды. Если окажется, что количество свободной углекислоты превышает равновесное, то ее относят к агрессивной, и наоборот. Количество свободной углекислоты в воде определяют на основе результатов химического анализа [45].

При содержании свободной углекислоты до 40 мг/л воду можно считать слабоагрессивной для бетонов нормальной плотности, из которых изготовляются типовые фундаменты опор контактной сети. Но в стоячих, например болотных, водах, когда продукты реакции не удаляются и препятствуют диффузионным процессам, можно допустить эксплуатацию фундаментов и при большем содержании углекислоты. Как показывают расчеты (18], при содержании CO2 до 100 мг/л количественно процесс коррозии увеличивается только на 10%.

В водных потоках, движущихся с большой скоростью, содержание углекислоты не может быть большим, так как перемешивание воды способствует выделению CO2.

Наибольшее количество агрессивной углекислоты [18] обычно содержится в грунтовых и подземных глубинных водах в горных районах или в предгорьях, а также в некоторых болотных водах. Выделяется CO2 и в результате взаимодействия осадочных карбонатных пород с грунтовыми водами [33].

При повышении температуры растворимость углекислоты быстро снижается, особенно в открытых водоемах. В водах с pH>8,5 содержание углекислоты становится незначительным и практически неощутимым [33].

Кроме углекислоты, в природных водах, например в болотных водах Среднего Приобья, могут содержаться гуминовые кислоты, достигая в отдельных местах концентрации 200 мг/л. Общекислотная агрессивность этих вод характеризуется pH=6,5÷3,5.

В застойных водах морского побережья, где создаются условия для развития бактериальной жизни, возможно присутствие целого ряда органических кислот, но они не имеют непосредственного контакта с опорными конструкциями и поэтому рассматривать их влияние на бетон нет необходимости.

Иногда в сточных водах химпроизводств могут обнаруживаться серная, соляная, азотная и другие неорганические кислоты. При действии их на цементный камень образуются кальциевая соль и другие бессвязные массы.

Для примера рассмотрим действие соляной и серной кислот с цементным камнем. Они вступают в реакцию с гидроксидом кальция и образуют легкорастворимые в воде соли хлорида кальция и сульфата кальция:



Такие же легкорастворимые соединения образуются и при взаимодействии этих кислот с трехкальциевым гидросиликатом цементного камня.

По общекислотной схеме идет также процесс коррозии бетона и железобетона в растворах -некоторых типов солей. Наиболее часто в грунтовых и сточных водах встречаются сернокислый и хлористый магний (MgSO4 и MgCl2). Довольно большое количество магнезиальных солей содержится в морской воде. В основе процессов, которые протекают в цементном бетоне в присутствии растворов этих солей, лежат реакции их взаимодействия с гидроксидом кальция:



Одним из продуктов реакции является малорастворимый Mg(OH)2. Связывание OH-ионов в гидроксид магния сопровождается понижением pH норовой жидкости и это создает благоприятные условия для растворения других гидросиликатов.

Коррозия под действием MgCl2 становится значительной, если концентрация его в воде превышает 1,5-2%, а под действием MgSO4 - при концентрации ее в водном растворе 0,5- 0,75%.

При воздействии в течение длительного времени на бетон растворов магнезиальных солей сначала на его поверхности и в порах образуется белый налет, а затем скопление белого аморфного вещества, состоящего из CaSO4 и CaCl2. Обычно это явление наблюдается при действии на бетон морской воды. Чем выше в цементе содержание CaO и чем более проницаем для морской воды бетон, тем в большем количестве образуется эта белая аморфная масса и тем в большей степени теряет бетон свою прочность.

Разрушение бетона при коррозии второго вида проявляется в разупрочнении бетона наружных слоев, образовании аморфной массы, отслаивании разрушенного слоя и обнажении крупного и мелкого заполнителя, а также арматуры.

Иначе выглядит разрушение бетона при коррозии третьего вида. Оно носит, как отмечают многие исследователи, "взрывной" характер и происходит в результате накопления в порах и капиллярах бетона кристаллов солей. Последние образуются или вследствие химических реакций взаимодействия агрессивной среды и составных частей цементного камня или приносятся извне и выделяются из раствора из-за его постоянного высыхания. Рост кристаллов вызывает развитие растягивающих напряжений в бетоне и растрескивание его.

По характеру развития третий вид коррозии противоположен первым двум. Если при первых двух видах коррозии разрушение шло вследствие растворения и выноса продуктов реакций, то при третьем виде коррозии разрушение идет из-за обратного процесса - накопления их в порах и капиллярах. Характерно для этого вида коррозии то, что до некоторых пор он почти не обнаруживает себя. Лишь после возникновения больших растягивающих напряжений в бетоне наступает резкий сброс прочности его.

Существенно влияет на скорость разрушительного процесса в этом случае плотность бетона. При пористом бетоне, как отмечает В. М. Москвин, разрушение может происходить за несколько недель, при плотном - за несколько лет.

В чистом виде процесс кристаллизации солей в порах и капиллярах наблюдается очень редко. Как травило, ему сопутствуют процессы первых двух видов.

Микро- и макроструктура цементного камня, игравшие значительную роль в развитии коррозионных процессов первого и второго видов, еще большее значение имеют для развития коррозии третьего вида. Большое влияние в этом случае оказывает система открытых и закрытых капилляров. В процессе развития коррозии третьего вида структура бетона претерпевает значительные изменения. На первых этапах пористость уменьшается, а на последующих появляются трещины с ориентировкой в основном параллельно внешней поверхности. На последних этапах развития коррозии появляются более крупные трещины с ориентировкой нормально к поверхности.

В зависимости от причины, обусловливающей накопление вещества и рост кристаллов в поровом пространстве, различают сульфатную и солевую коррозию. Сульфатную коррозию обычно связывают с содержанием в природных водах CaSO4 и Na2SO4. К разрушительным процессам в цементном камне приводит их взаимодействие с трехкальциевым гидроалюминатом. При этом CaSO4 реагирует непосредственно с ним:


Сульфат натрия вначале реагирует с гидроксидом кальция:


а уже затем выделившийся в результате реакции сульфат кальция взаимодействует с трехкальциевым гидроалюминатом по схеме (2.8), образуя, как и в предыдущем случае, гидросульфоалюминат кальция, занимающий объем в 4,5 раза больше объема исходного 3CaO•Al2O3•6H2O и создающий в структуре бетона растягивающие напряжения.

Если же на бетон действуют воды, содержащие в большом количестве Na2SO4 и K2SO4, наступает преимущественно гипсовая коррозия [55]. При этом бетон разрушается вследствие отложения двуводного гипса (CaSO4•2H2O).

Содержащийся в природных водах, особенно в морской воде, сульфат магния MgSO4, не образует гидросульфоалюмината. Поэтому он, видимо, и не был отнесен к солям, растворы которых приводят к третьему виду коррозии. Но в то же время при образовании в цементном камне гидросульфоалюмината кальция и связанным с ним разрыхлением структуры растворенный в воде MgSO4 проникает более глубоко в поровое пространство и ускоряет обменные реакции [33], способствуя развитию коррозии третьего вида.

При сульфатной коррозии перемещение агрессивного компонента в порах цементного камня происходит вследствие диффузии. Для этого необходимо, чтобы конструкция была погружена в жидкую среду.

В отличие от рассмотренного случая при солевой коррозии разрушение бетонных или железобетонных конструкций идет в зоне, расположенной выше уровня агрессивных вод. При этом возможны случаи: 1) - когда конструкции частично погружены в солевой раствор, и 2) - когда уровень воды периодически понижается. Но независимо от того, постоянный или переменный уровень воды, разрушительный процесс один и тот же, хотя перенос и кристаллизация солей несколько различаются. Сам процесс заключается в отложении и кристаллизации солей близ испаряющей поверхности.

При частичном погружении конструкций зона испарения строго фиксирована и расположена выше уровня воды. В этой зоне и должны происходить накопление и кристаллизация солей. Раствор будет двигаться в сторону испаряющей поверхности по механизму капиллярного переноса. Скорость его зависит от структуры порового пространства и концентрации. Раствор к испаряющей поверхности может поступать или без изменения концентрации до самого поверхностного слоя, или с частичным отложением солей в предповерхностном слое.

В первом случае все соли будут выделяться на поверхности. Одновременно в бетоне начнется растворение и перенос гидроксида кальция, так как в присутствии солей повышается его растворимость.

Во втором случае при накоплении солей в порах развивается кристаллизационное давление; оно может быть довольно большим в том случае, если высыхание происходит при температуре выше температуры фазового перехода, а последующее увлажнение - ниже этой точки. Тогда образование кристаллогидрата идет с увеличением объема твердой фазы. Температура фазового перехода составляет для NaCl 0,15° С; для Na2SO4 - 32,3° С; для Na2CO3 - 33° С.

При попеременном смачивании миграция воды и растворенных в ней солей в глубь конструкции и обратно должна приводить к коррозии первого вида в условиях повышенной растворимости гидроксида кальция.

В условиях попеременного насыщения и высушивания концентрация раствора NaCl в порах цементного камня может достигать максимального значения. При этом возможно как химическое, так и адсорбционное действие ионов Na+ и Cl-, в результате чего, как считает В. М. Москвин, может происходить ослабление контактов в зоне срастания кристаллогидратов цементного камня. Теоретически это пока еще обосновано недостаточно, но эксперименты подтверждают такую точку зрения. Так, после 400 циклов намокания и высушивания прочность образцов из цементно-песчаного раствора снижалась на 30%.

В целом следует отметить, что при коррозии третьего вида происходит еще при малозаметных внешних признаках существенное снижение прочностных свойств бетона, а затем и его растрескивание. При этом на поверхности конструкции трещины имеют неориентированный характер.

Рассмотренные три вида коррозии бетона по внешним признакам легко отличимы друг от друга, если развиваются в отдельности. В реальных же условиях могут встречаться случаи одновременного протекания нескольких видов разрушения и тогда устанавливать, какой из них является ведущим, сложнее. Для этого необходимо в первую очередь провести анализ грунтовых вод, так как они в основном и определяют разрушительный процесс.

При химическом анализе воды должны определяться следующие основные ее показатели: степень кислотности, выражаемую водородным показателем pH; жесткость (бикарбонатная щелочность); содержание агрессивной углекислоты, сульфатов, магния; общее содержание солей.

Агрессивной средой могут быть не только грунтовые воды, но и грунты, содержащие агрессивные соли и лишь периодически увлажняемые водой.

Химический состав грунтовых вод зависит от многих факторов, в том числе от состава пород и характера почв, с которыми соприкасается вода, состава питающих вод (атмосферных, речных, морских), близости вод к поверхности и климатических условий данного района. Местные повышения степени минерализации грунтовых вод отмечаются довольно часто. Поэтому заранее определить, где будут происходить те или иные виды разрушений бетона фундаментов, невозможно. Но в целом, пользуясь гидрохимическими картами СССР [2, 20], зная месторасположение основных электрифицированных участков дорог и условия доступа грунтовых и поверхностных вод к фундаментам опор контактной сети, можно ориентировочно наметить районы страны, где должны в глобальном масштабе развиваться наиболее характерные виды разрушений бетона.

В центральной части европейской территории страны и районах Восточной Сибири поверхностные и грунтовые воды, расположенные близко к поверхности, имеют малую степень минерализации и почти неагрессивны или слабоагрессивны по отношению к бетону. Лишь в отдельных местах на территории Прибалтики, в Карпатах, на Средней Волге встречаются выходы на поверхность минерализованных глубинных вод, содержащих сероводород, хлориды, карбонаты.

В южной части страны, где пролегают Северо-Кавказская, Алма-Атинская, Азербайджанская, а также частично Юго-Восточная и Южно-Уральская дороги, почвы засолены, а грунтовые воды сильно минерализованы. Площади этих районов страны представляют собой сложное сочетание участков засоления и рассоления. На участках засоления наблюдается высокая минерализация вод легкорастворимыми солями типов NaCl, MgCl2, MgSO4, CaSO4, Na2SO4 и Na2CO3, а на участках рассоления - малая минерализация вод гидрокарбонатно-натриевыми и реже сульфатно-натриевыми солями.

Сильно минерализованы воды Каспийского, Черного, Азовского и Аральского морей, озер Сиваш и Балхаш, а также ряда небольших водоемов в районах Апшеронского полуострова и Западной Сибири. В этих местах возможно непосредственное попадание минерализованных вод на опорные конструкции во время штормовой погоды, а также при фильтрации их через грунт. Основными компонентами этих вод являются хлориды и сульфаты натрия и магния, способные вызывать коррозию второго и третьего видов.

Примерный состав морской воды (в процентах) следующий [6]: NaCl - 83,7; MgCl2 -8,5; MgSO4 -3,6; CaSO4 - 4,2; KCl - 0,03.

Общее количество сульфат-ионов в морской воде достигает 3000-4000 мг/л.

Воды северных морей и рек слабо минерализованы. Они обладают выщелачивающей способностью. Углекислотная агрессивность в речной воде встречается в верховьях рек, особенно когда они берут свое начало из болотистых мест. Воды южных рек по сравнению с водами северных рек минерализованы сильнее в основном за счет сульфат-ионов.

Болотные воды характеризуются повышенным содержанием углекислоты и гуминовых кислот. Наибольшее содержание их отмечается в болотных водах Западной Сибири.

Атмосферные воды, выпадающие в виде осадков, содержат обычно ничтожное количество солей. Но в них имеется некоторое количество растворенной углекислоты, снижающей pH воды до 5,7. Атмосферные воды для бетона фундаментов и опор опасности почти не представляют. В большей степени они влияют на коррозионные разрушения металлоконструкций.

Подводя итоги рассмотрения возможных видов коррозионного разрушения бетона в разных условиях эксплуатации, следует отметить, что к наиболее тяжелым последствиям могут привести воздействия сульфатов и хлоридов, содержащихся в природных водах. Причем предпринять какие-либо радикальные меры для замедления разрушительных процессов при эксплуатации почти невозможно. Это следует делать на стадии изготовления и монтажа конструкций, а во время эксплуатации необходимо вести наблюдение за развитием коррозионных процессов и при необходимости заменять разрушившиеся конструкции. Для того чтобы не допустить аварийного состояния, следует уже в начале эксплуатации изучить виды и степень агрессивности среды, определить характер возможного разрушения и последствия. Но в то же время не нужно переоценивать опасность коррозионных разрушений бетона по двум причинам. Во-первых, при отсутствии движения агрессивных сред относительно конструкций и уноса продуктов реакций сам разрушительный процесс идет довольно медленно, а, во-вторых, из-за коррозии арматуры, развивающейся одновременно с коррозией бетона, опоры и фундаменты будут выходить из строя раньше, чем из-за коррозии бетона.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2010-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://railway-transport.ru/ "Railway-Transport.ru: Железнодорожный транспорт"