Как предотвратить коррозию бетона и защитить материал от разрушения

Как предотвратить коррозию бетона и защитить материал от разрушения?

Бетон – это материал, без применения которого не обходится строительство жилых и нежилых объектов. По своей структуре он является очень прочным, однако даже этот строительный материал со временем приходит в негодность и разрушается. При постоянном контакте с водой, а также в результате воздействия температурных перепадов на поверхности появляются трещины и другие дефекты. Но коррозия бетона не будет столь опасной, если при изготовлении и уходе за железобетонными изделиями учитывать требования нормативной документации.

Что такое коррозия и её разновидности

Основной причиной интенсивного окисления поверхности металлов (что и является основной причиной коррозии) являются:

1. Повышенная влажность окружающей среды.
2. Наличие блуждающих токов.
3. Неблагоприятный состав атмосферы.

Соответственно этому различают химическую, трибохимическую и электрохимическую природу коррозии. Именно они в совокупности своего влияния и разрушают основную массу металла.

Химическая коррозия

Такой вид коррозии обусловлен активным окислением поверхности металла во влажной среде. Безусловным лидером тут является сталь (исключая нержавеющую). Железо, являясь основным компонентом стали, при взаимодействии с кислородом образует три вида окислов: FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Основная неприятность заключается в том, что определённому диапазону внешних температур соответствует свой окисел, поэтому практическая защита стали от коррозии наблюдается только при температурах выше 10000С, когда толстая плёнка высокотемпературного оксида FeO сама начинает предохранять металл от последующего образования ржавчины. Это процесс называется воронением, и активно применяется в технике для защиты поверхности стальных изделий. Но это – частный случай, и таким способом активно защищать металл от коррозии в большинстве случаев невозможно.

Электрохимическая коррозия

Эта разновидность коррозии более коварна: разрушение металла в данном случае происходит при совокупном влиянии воды и почвы на стальную поверхность (например, подземных трубопроводов). Влажный грунт, являясь слабощёлочной средой, способствует образованию и перемещению в почве блуждающих электрических токов. Они являются следствием ионизации частиц металла в кислородсодержащей среде, и инициирует перенос катионов металла с поверхности вовне. Борьба с такой коррозией усложняется труднодоступностью диагностирования состояния грунта в месте прокладки стальной коммуникации.

Электрохимическая коррозия возникает при окислении контактных устройств линий электропередач при увеличении зазоров между элементами электрической цепи. Помимо их разрушения, в данном случае резко увеличивается энергопотребление устройств.

Трибохимическая коррозия

Данному виду подвержены металлообрабатывающие инструменты, которые работают в режимах повышенных температур и давлений. Антикоррозионное покрытие резцов, пуансонов, фильер и пр. невозможно, поскольку от детали требуется высокая поверхностная твёрдость. Между тем, при скоростном резании, холодном прессовании и других энергоёмких процессах обработки металлов начинают происходить механохимические реакции, интенсивность которых возрастает с увеличением температуры на контактной поверхности «инструмент-заготовка». Образующаяся при этом окись железа Fe2O3 отличается повышенной твёрдостью, и поэтому начинает интенсивно разрушать поверхность инструмента.

Устройство

Основные узлы цементировочного агрегата:

• насос для подачи цементировочного раствора под давлением
• привод насоса. Цементировочный насос приводится в движение от двигателя шасси, либо отдельного двигателя
• мерный бак и бак для цементных растворов
• водоподающий блок не является основным узлом, применяется для подачи жидкости в бак для приготовления цементного раствора

Узлы цементировочного агрегата могут быть смонтированы как на шасси (Камаз, Урал, Краз, Маз) так и на полуприцеп, прицеп, сани.

Цементировочные насосы

Поршневые цементировочные насосы

Основные модели поршневых насосов: 9Т, НПЦ-32, НЦ-320, ЦА-320. Технические характеристики, фото каждого насоса приведены по ссылкам. Там же размещены ссылки на цементировочные агрегаты нашего производства, оборудованные поршневыми насосами. Технические характеристики всех указанных поршневых насосов ± одинаковы и приведены по ссылкам.

Плунжерные цементировочные насосы

В основном представлены насосами СИН-32, и СИН-64.

Водоподающий блок

Водоподающий блок обеспечивает подачу воды в смесительную установку цементировочного агрегата. В составе водоподающего блока мы рекомендуем использовать насосы ЦНС-38-154 с приводом от гидравлики, если цементировочный агрегат смонтирован на шасси, либо от отдельного ДВС, если агрегат смонтирован на санях, либо на прицепе.

Шасси

Мы производим цементировочные агрегаты на всех возможных видах шасси. В том числе: КамАЗ, Урал, Маз, КРАЗ, прицеп, полуприцеп, а также цементировочные агрегаты на санях и др.

Что разрушает камень?

В современном мире строительства широко используется как природный камень, так и искусственный.

• Природный камень — это ракушняк, песчаник, известняк и другие разновидности.
• Искусственный камень – это общее название материалов, которые имитируют природный камень.

Данные материалы подвержены многим разрушительным факторам окружающей среды. Без защиты срок их службы будет достаточно недолгим.

Как это сделать и от каких именно факторов защитить ракушняк, песчаник и известняк?

В настоящее время, проведя много собственных испытаний, мы смело можем рекомендовать средство для пропитки этих материалов – гидрофобизатор FOB-F7, который препятствует влиянию следующих факторов:

1. Влияние воды

Вода способствует химическому, биологическому, физико-биологическому разрушению природного камня. Она действует на камень вне зависимости от его расположения. Одинаково в случае, когда камень подвергается воздействию прямых осадков или изолирован от их влияния.

Пути попадания воды в камень:

• дождевая вода;
• снег, град и туман;
• через капилляры с грунта;
• с кладочными растворами, в ремонтных или реставрационных работах;
• вода наносится ветром на объект в районе больших водоемов (море, озеро, река);
• вода проникает в некоторые камни из-за их сорбционных свойств (гигроскопичность);
• при конденсации водяного пара, происходящего при переменной температуре и влажности.

Существует очень много причин для увлажнения объектов. Поэтому крайне сложно защитить их от воды. Под воздействием воды камни разрушаются из-за растворения, набухания и выщелачивания компонентов. Вода является одним из самых универсальных растворителей, даже с очень низкой способностью растворять некоторые минералы. Благодаря частому и длительному действию, может привести к образованию больших разрушений.

Гидрофобная пропитка FOB-F7 защитит ракушняк, песчаник и известняк от влаги и воды.

Водоотталкивающее средство для пропитки камня FOB-F7

2. Гранулированная дезинтеграция

Гранулированная дезинтеграция — это распад породы, который не вызывает каких-либо химических изменений. Это включает в себя:

• разрушение, вызванное инсоляцией или расширением минералов под воздействием температуры;
• разрушение, вызванное расширением воды при замораживании;
• механическое воздействие живых организмов на камне. Это косвенно связано с наличием воды и набуханием некоторых глинистых минералов под действием воды.

При химическом выветривании разрушение связано с изменением ее химического состава. Первый из этих процессов или инсоляция обусловлен альтернативным нагревом и охлаждением камня. Когда солнечные лучи будут долго нагревать камень, а затем резко пойдет ливень — повышается риск образования трещин. Они вызваны разным тепловым расширением минералов.

3. Мороз

Мороз — это процесс повторного замораживания и оттаивания воды в поровом пространстве. Этот вид воздействия воды на камень происходит в основном в начале весны и поздней осенью. И зимой, с частыми колебаниями суточных температур, когда вода замерзает и оттаивает в порах камня.

Влияние мороза

Влияние мороза будет наиболее заметно на камне, который находится с южной стороны, из-за частого изменения температуры. На протяжении дня на камень воздействует солнце, вода тает. Ночью температура опускается ниже нуля и замерзает. Вода увеличивает объем затвердевания примерно на 9%. Увеличение объема вызывает большее давление на стенки пор. Давление зависит от температуры, в случае когда поры заполнены полностью жидкостью. Ниже 0 ° C оно увеличивается, с понижением температуры.

Вода, находящаяся в камне, может увеличивать свой объем при опасности замерзания без ущерба для камня тогда, когда поры очень мелкие, не связанные друг с другом и не полностью заполнены водой. В этих условиях образующийся лед может постепенно заполнять поры и не разрушать камень. Разрушающее воздействие льда может привести в камне к взрыву поры или расширению узких щелей.

Разрушающее воздействие льда на камень

Опасность зимы

Каждая зима опасна, если камень не защищен от воздействия воды. Это часто доходит до значительных разрушений поверхности объектов. Разрушительно на камень также влияет вода при положительных температурах, где происходит само впитывание, без процесса замерзания. Давление водяного пара увеличивается в капиллярах, насыщенных водой после нагрева воды. Она вызывает давление на стенки капилляров и разрушает материал. Компоненты камня смягчаются и наступает распад камня. Он становится более пористым и, следовательно, сильнее подвержен образованию полостей.

В основном, действие воды проявляется на камне в виде полосок с цветом, четко отличающимся от остальной части фактуры. Часто возникает выцветание, камень легко шелушится и падающие чешуйки камня раскрывают порошкообразные его части, подвергая ее все более сильному воздействию воды.

Как защитить камень?

Чтобы продлить их срок эксплуатации существует эффективное водоотталкивающее средство для пропитки – гидрофобизатор FOB-F7, которая имеет необычные качества. Гидрофобная пропитка имеет свойство повышать теплоизоляционные свойства. Благодаря этому свойству создается защитный слой от влаги, который и дает возможность успешно изолировать микротрещины, что увеличивает срок эксплуатации здания. Попадая на стены, вода будет просто стекать вниз, не проникая внутрь.

Гидрофобная пропитка FOB-F7

4. Биологические факторы

Биологические факторы – они одинаково опасны для камня. Живые организмы появляются на поверхности камня в присутствии воды. К организмам, влияющих на разрушение породы, относятся: растения, грибы и бактерии. Они атакуют только влажный камень.

Их действие основано на разрушении породы механически и химически:

• Механическое воздействие. Мхи и водоросли имеют корневую систему, которая расположена в порах камня. Корни растут и рассаживают камень.
• Химическое воздействие. Осуществляется с помощью органических кислот, вырабатываемых животными и растениями. Лишайники очень часто встречается на камне. Одним из продуктов метаболизма этих организмов является щавелевая кислота. Влажная среда, созданная водорослями, является хорошей основой для последующего нарастания лишайников и грибов. Грибы также можно встретить на многих камнях. Пористость камня обеспечивает достаточный доступ воздуха и влаги для грибов.

5. Химические факторы

Химические факторы – за транспорт воды в камне отвечает капиллярное подтягивание. В мелкопористых скалах (с небольшими капиллярами) вода поднимется на более высокий уровень. В камне с большими порами (капиллярами) — ниже. Вода также проникает вглубь структуры камня на значительную глубину.

Влияние солей и газов, содержащихся в воде, на камень

Сама вода не влияет так негативно на разрушение породы. А содержащиеся в ней растворенные вещества, газы, солевые растворы проникают вместе с ней вглубь камня. В следствии очень сильно разрушают его. Разрушающее воздействие влаги в камне зависит от воды. Чем больше она содержит вредных химических веществ, преимущественно растворимые в воде соли, тем больше разрушение. Перемещаясь в пористое пространство камня, вызывают всевозможные изменения в минеральном составе. Соли и другие соединения попадая в пористое пространство вместе с водой, разрушают камень. Такое разрушение гораздо больше, чем при замерзании самой воды в пористом пространстве.

Разрушительное действие растворенных солей

Оно заключается в том, что во время увлажнения и высыхания песчаника, ракушняка и известняка образуются гидраты и вторичные вещества. А их объем превышает первичный объем растворенных продуктов. Они образуются через биологическую и химическую коррозию камня. А так же в следствии разложения минералов, в которых главную роль играет вода. После испарения воды с поверхности камня происходит концентрация солевого раствора, пересыпка и в заключительной фазе кристаллизация соли в зоне испарения. Во время кристаллизации соли могут увеличивать свой объем. Такой процесс связан с кристаллизационным давлением, которое растет с повышением.

Одной из самых опасных солей, которые могут встречаться в камне, является сульфат натрия Na2SO4. Её объем увеличивается примерно в пять раз при переходе от безводной формы к декагидрату. Происхождение растворимых солей в песчаниках может быть очень различным.

Хлориды могут попасть в камень двумя способами:

• Первый процесс — перенос соединений морским бризом и связан только с региональным процессом. Он требует непосредственной близости от каменного объекта с морем.
• Второй процесс, в котором хлориды попадают в песчаник, заключается в вытягивании влаги из субстрата вместе с солями. Этот процесс обычно проявляется в городах, где зимой большие тротуары города посыпаются солью.

Гидрофобная пропитка FOB-F7 защитит не только от негативного влияния воды и накопления ее в глубоких слоях натурального камня (ракушняк, песчаник, известняк), но еще и от грибка, плесени, высолов, солей.

Правила использования воздухововлекающих лигатур

Присадки данной группы внедряют в раствор с таким расчетом, чтобы количество вовлеченного воздуха составляло не более 4 – 5 %, тогда это практически не влияет на прочность конструкции. Необходимое количество добавки определяется составом смести, в частности, от типа связующего. Обычно масса добавки составляет от 0.005 до 0.05 % от массы цемента.

Важно. Строго контролировать процент воздухововлекающей присадки, поскольку только при соблюдении пропорций будущая конструкция будет обладать необходимой долговечностью.

Добавки данной группы смешивают с цементом или вводят непосредственно в бетономешалку. Последний способ удобнее, поскольку он дает возможность на этапе приготовления смеси контролировать содержание воздуха.

Эффективность присадки оценивается по увеличению морозостойкости бетона. Добавка может считаться эффективной, если данный показатель после ее применения увеличился в два раза.

2. Электрохимическая коррозия.

Электрохимическая коррозия является наиболее распространенным типом коррозии металлов. По электрохимическому механизму коррозируют металлы в контакте с растворами электролитов (морская вода, растворы кислот, щелочей, солей) . В обычных атмосферных условиях и в земле металлы коррозируют также по электрохимическому механизму , т.к. на их поверхности имеются капли влаги с растворенными компонентами воздуха и земли. Электрохимическая коррозия является гетерогенным и многостадийным процессом. Ее причиной является термодинамическая неустойчивость металлов в данной коррозионной среде.

Термодинамика электрохимической коррозии металлов.

Стремлением металлов переходить из металлического состояния в ионное для различных металлов различно. Вероятность такого перехода зависит также от природы коррозионной среды. Такую вероятность можно выразить уменьшением свободной энергии при протекании реакции перехода в заданной среде при определенных условиях.

Следовательно, для электрохимического растворения металла необходимо присутствие в растворе окислителя (деполяризатора, который бы осуществлял катодную реакцию ассимиляции электронов), обратимый окислительно-восстановительный потенциал которого положительнее обратимого потенциала металла в данных условиях.

Катодные процессы при электрохимической коррозии могут осуществляться различными веществами.

1. ионами
2. молекулами
3. оксидами и гидрооксидами (как правило малорастворимыми продуктами коррозии, образованными на поверхности металлов)
4. органическими соединениями

В коррозионной практике в качестве окислителей-деполяризаторов, осуществляющих коррозию, выступают ионы водорода и молекулы растворенного в электролите кислорода.

Гомогенные и гетерогенные пути электрохимической коррозии.

Причину коррозии металлов в растворах, не содержащих одноименных ионов, объясняет теория необратимых потенциалов. Эта теория рассматривает поверхность металлов как однородную, гомогенную. Основной и единственной причиной растворения (коррозии) таких металлов является термодинамическая возможность протекания анодного и катодного актов. Скорость растворения (коррозии) будет определяться кинетическими факторами. Но гомогенную поверхность металлов можно рассматривать как предельный случай, который может быть реализован, например, в жидких металлах. (ртуть и амальгамы металлов). Для твердых металлов такое допущение будет ошибочным, хотя бы потому что различные атомы сплава (и чистого металла) занимают различное положение в кристаллической решетке. Наиболее сильное отклонение от гомогенной конструкции будет наблюдаться при наличии в металле инородных включений, интерметаллидов, границ зерен и т.д. В этом случае, разумеется, поверхность является гетерогенной. Установлено, что даже при наличии на поверхности металла неоднородностей в целом поверхность остается эквипотенциальной.

Таким образом, неоднородность поверхностей сплава не может являться основной причиной общей коррозии металла. Наиболее существенной в подобных случаях является ионизация растворения анодной составляющей вблизи катодной составляющей, это возможно, если на поверхности металлической конструкции возникают гальванические элементы. Рассмотрим некоторые из них:

а) неоднородность металлической фазы, обусловленная неоднородностью сплава, а также в результате микро и макровключений.

б) неоднородность поверхности металла в следствие наличия границ блоков и зерен кристаллов, выход дислокаций на поверхность, анизотропность кристаллов.

в), г) неоднородность защитных пленок на поверхности за счет микро и макропор пленки (в), за счет неравномерного образования на поверхности вторичных продуктов коррозии (г) и др.

Мы рассмотрели два крайних механизма саморастворения металлов: равномерное растворение идеально гомогенной поверхности и растворения (в основном локальное) микроэлементов при пространственном разделении катодных и анодных зон (процессов).

В общем случае, необходимо считаться с возможностью протекания на анодных участках наряду с основными анодными процессами катодных процессов, на катодных же участках могут протекать с пониженной скоростью анодные процессы растворения.

Анодные процессы при электрохимической коррозии металлов.

Причины анодного растворения металлов.

Простейшими анодными реакциями являются такие , в результате которых образуются растворимые гидратированные и комплексные катионы,. которые отводятся от анода путем диффузии, миграции (перенос за счет электрического поля) или конвекции.

Анодная пассивность металлов.

При значительном торможении анодной реакции ионизации металла скорость коррозионного процесса может понизится на несколько порядков. Такое состояние металла принято называть анодной пассивностью. Пассивность можно определить следующим образом: пассивность — состояние повышенной коррозионной устойчивости металла или сплава (в условиях, когда термодинамически он является реакционно способным), Вызванное преимущественным торможением анодного процесса т.е. может произойти так, что в реальных условиях скорость коррозии «активных» элементов оказывается весьма незначительной в следствии наступления пассивного состояния. Например, титан расположенный левее цинка, и хром, расположенный рядом с цинком, в следствии наступления пассивности оказываются более коррозионностойкими в большинстве водных сред, чем цинк. На склонность к пассивному состоянию влияет природа системы металл-раствор. Наибольшую склонность к переходу в пассивное состояние проявляют Ti,Ni,Al,Mg,Fe,Co и др.

Наступление пассивного состояния приводит к значительному изменению формы анодной поляризационной кривой. Кривая может быть разбита на несколько характерных участков:

Но начиная с В становится возможным процесс образования защитного слоя (фазового или адсорбционного), скорость которого растет при смещении потенциала в положительную сторону. Это приводит к торможению анодного растворения (BD). В точке D, соответствующей потенциалу ( потенциал начала пассивации) скорость образования защитного слоя равна скорости его растворения. Далее идет рост защитного слоя, экранирующего поверхность, скорость анодного растворения резко понижается (DE). В точке Е, соответствующей потенциалу полной пассивации металл оказывается в пассивном состоянии. На участке EF (область пассивного состояния) скорость анодного процесса не зависит от потенциала, а определяется скоростью химического растворения защитной пленки. Ток соответствующий области пассивного состояния, называется током пассивного состояния (i ). Положительнее F возможна ( -потенциал перепассивации) новая ветвь активного растворения с образованием катионов более высокой валентности.

При высоких положительных потенциалах возможен локализованный пробой оксидной пленки — металл начинает растворятся по типу питтинга (PP’) называют потенциалом питтингообразования.

Как бороться с разрушением фасада?

Ремонт фасада, а тем более капитального основания – задача сложная и трудоемкая. Именно поэтому желательно компенсировать воздействие большинства перечисленных выше факторов еще на этапе проектирования конструкции и отделки фасада. Сделать это можно, соблюдая такие рекомендации:

1. Оцените исходное состояние фасада. Если есть повреждения, тем более значительные (трещины, щели, выбоины), их нужно отремонтировать до выполнения всех остальных работ.
2. При подготовке фасада к отделке используйте антисептические препараты, которые предотвратят развитие грибковых и бактериальных колоний пот отделкой.
3. Тщательная теплоизоляция не только обеспечит снижение теплопотерь помещением, но и частично компенсирует перепады температуры, воздействующие на основание фасада.

1. При использовании гидроизоляционных материалов важно защитить поверхности от влаги, но при этом сохранить их естественную вентиляцию. Для этого желательно применять материалы с высокой паропроницаемостью: они удерживают жидкость в форме капель, но не препятствуют диффузии водяного пара, снижая риск конденсатообразования.
2. Выбирая материалы для фасадной отделки, отдавайте предпочтение изделиям с минимальной массой, высокой механической прочностью и стойкостью к коррозии. Одним из оптимальных решений будет отделка фасад кассетами или панелями из оцинкованной стали с полимерным покрытием.

При монтаже навесных конструкций выбирайте крепеж, который обеспечит достаточную прочность фиксации, но при этом не будет способствовать разрушению основания

Соблюдение этих рекомендаций, а также тщательный выбор материалов для фасадной отделки (приоритетом должны быть качество и долговечность) позволят снизить вероятность преждевременного разрушения фасада даже при интенсивной его эксплуатации в достаточно сложных климатических условиях.

Маркетолог предприятия “Мехбуд”. Квалифицированный эксперт по общению с клиентами и партнерами. Всегда готова к общению и сотрудничеству.