Степень влияния химических процессов на качество бетона

Одним из основных факторов, влияющих на качество бетона, и ведущих к его разрушению являются химические процессы. Степень их влияния на этот материал носит разнообразный характер. Тем не менее, существуют укрупненная классификация подобных негативных процессов. Она включает в себя следующие химические воздействия, разрушающие структуру бетона:

  1. Выщелачивание. В результате этого процесса вымываются все элементы, которые в той или иной степени растворяются в водной среде. Главным образом, это гидроокись кальция.
  2. Взаимодействие реагентов и цементного раствора, провоцирующее формирование растворимых солей или других элементов, в которых отсутствуют вяжущие свойства. К ним, как правило, относятся кислоты.
  3. Солевые отложения в структуре бетона. Из-за активного процесса кристаллизации и значительного увеличения объема строительного материала происходит его разрушение.

Указанные причины повреждения цементных структур имеют наиболее распространенный характер, но ими проблема разрушения бетона не ограничивается.

Самой большой проблемой для строителей, все-таки, являются выщелачивающие процессы. Гидроокись кальция под воздействием водной среды (мягких вод с минимальным содержанием магниевых и кальциевых солей) подвергается вымыванию и растворению. Вода имеет разные источники происхождения. Это может быть дождь, снег, жидкость, образованная в результате таяния снежных покровов или находящаяся под землей.

Также процессу выщелачивания подвергаются силикаты кальция. Отрицательное коррозионное воздействие на материал наиболее активно происходит при проточных водах, особенно имеющих стабильный контакт с бетонной основой. А вот неподвижность водной среды ведет, наоборот, к затормаживанию этих процессов.

На качество строительных материалов, имеющих цементную основу, сильно влияет увеличение температурного режима в зоне взаимодействия. В результате повышается способность большинства солевых соединений к растворению, активизируются химические реакции, что ведет к росту агрессивности среды, воздействующей на бетонную основу.

Растворимость гидроокиси кальция повышается также при ее взаимодействии с щелочными веществами, например, хлористым аммонием, или сахаром (жидкая среда, имеющая большое количества сахара).

Еще одной существенной проблемой, вызывающей разрушение бетона, является наличие в нем гидроокиси кальция. Это вещество контактирует с кислотами и создает солевые образования. В результате карбонизации появляется карбонат кальция, который достаточно легко взаимодействует с сильными кислотами (будучи солью, относящейся к слабой кислоте). Алюминат и силикат кальция, которые являются вяжущей основой в цементе, подвергаются коррозионным процессам, вызванными наличием в структуре строительного материала еще более сильных кислотных составляющих.

По степени кислотности воды, воздействующей на бетонную основу, подразделяются на следующие группы:

  • Воды с сильной концентрацией кислоты – 1-3 РН.
  • Кислые воды – 4-6 РН.
  • Воды нейтральные — 7 РН.
  • Щелочные воды – 8-10 РН.
  • Воды с сильным содержанием щелочи – 10-14 РН.

Наиболее агрессивная к бетонной основе среда находится в пределах ниже 6 РН. Кислоты бывают как органические, так и неорганические. К первой группе можно отнести следующие химические вещества, которые вызывают сильное разрушение бетона: серная, азотная и соляная. Вторая группа включает в себя такие кислоты, как: молочная, формирующаяся в период силосного заквашивающегося процесса, и уксусная, процесс образования которой осуществляется в результате ферментации.

Еще одним опасным видом повреждения бетона является коррозия, вызванная углекислым газом (СО2, — ред.). Этот газообразное химическое вещество есть ни что иное, как ангидрид угольной кислоты. СО2 содержится в воздухе. Причем его содержание в городах значительно выше, чем в чистой среде, например, в лесу, вдали от цивилизационных загрязнений окружающей среды – 0,5% и 0,03% соответственно. Но у углекислого газа есть одной свойство, которое влияет на качество бетона, вплоть до его разрушения – это его растворимость в водной среде. Причем этот процесс напрямую зависит от температуры жидкости. Чем она выше, тем взаимодействие СО2 с ней более эффективное.

Жидкости, в которых присутствует углекислый газ, обладают кислой реакцией, и достаточно хорошо контактируя с металлами, создают кислые и нейтральные соли.

Агрессивная угольная кислота (свободная) имеет негативное влияние в форме коррозионных процессов на бетонную основу посредством изменения ее составляющих в биокарбонат, который легко поддается растворению. Также же эти реакции вызывают и коррозию металлических поверхностей. Специалисты зафиксировали определенную зависимость между жесткостью воды с содержанием угольной кислоты, степенью ее кислотности и наличием двуокиси углерода (свободной). Определенный уровень соотношения этих показателей характеризует степень негативного воздействия водной среды на бетон.

Коррозионные процессы в бетоне осуществляются также в результате обменных химических процессов. Гидроокись кальция является веществом сильного основания и именно в силу этих причин она легко идет при взаимодействии на так называемый «двойной обмен». В результате этой реакции происходит следующее: ионы металлов, имеющие более слабый уровень основания, выталкиваются из солевых соединений. Так, например, соединяясь с солями аммония и магния, гидроокись кальция образует гидроокись магния в виде аморфного химического вещества, а также хлористый кальций. Последнее соединение, которое легко растворимо, подвергается активному процессу выщелачивания.

Больше всего магниевых солей содержится в морской воде или в зоне сточных вод, где расположены предприятия по производству калийных солей.

Крайне опасным видом коррозии для бетона является сульфатная. Она образуется под воздействием на цемент серной кислоты и сульфата, в результате чего получается сульфат кальция. В конечном итоге этого процесса, в основе материала образуются соли, которые кристаллизуются, увеличивают объем бетона и разрушают его.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Кроме того, интересно почитать:

Вам понравилась статья? Не хотите пропускать новые? Тогда подпишитесь на RSS или получайте новые статьи мгновенно на электронную почту


Лицензия Creative Commons

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: