Обеспечение превосходной технологии изготовления, соблюдение точных пропорций состава, использование качественных компонентов и безупречная укладка ещё не определяют, что Вы получите идеальный во всех смыслах бетон. Молодой бетон до двух недель, как ребёнок, требует тщательного ухода и защиты, защиты от действия агрессивных сред.

Факторы, оказывающие воздействие на бетон

Защита бетона производится не только от погодных явлений, но и от искусственных процессов, которые сопутствуют строительным работам. Конечно, главными «врагами» свежезалитой бетонной смеси является температура (как низкая, так и слишком высокая) и избыточная влажность, а точнее систематический или долговременный прямой контакт с водой. Для набора прочности раствором опасны любые механические воздействия. Например, при увлажнении смеси ни в коем случае нельзя это делать струёй воды, это вызовет деформацию и размытие верхнего слоя. Для недопущения таких ситуаций существует целый комплекс мер по защите бетона от воздействия.

Первичная защита бетона

Первичная защита представляет собой внедрение в состав бетонной смеси специальных добавок и заполнителей, предотвращающих или уменьшающих воздействие агрессивных сред на состав в дальнейшем. Эта защита производится ещё до заливки, поэтому важно предугадать и рассчитать возможные проблемы по застыванию бетона на этапе проекта.

К этой группе относится и подбор оптимальной формы и геометрии сооружения, что также производится заранее. К первичной защите можно отнести использование разного рода уплотнителей, вибротрамбовок для уменьшения количества пор в составе смеси.

Вторичная защита бетона

Методы вторичной защиты сами по себе сложнее в организации и устройстве, но не менее эффективны, особенно, если используются наряду с первичными. Основная задача – это локализовать бетон или изолировать его от внешней среды. Это достигается путём устройства дополнительных слоёв, главным образом, гидроизоляционных.

Защита бетона после заливки включает в себя и такие очевидные меры как закрытие его плёнками, навесами от воздействия солнца и влаги, для сохранения тепла в случае низких температур. Обогрев и поддержание оптимальной влажности – тоже являются мерой защиты и обеспечиваются электроприборами. Распыление влаги с использованием защитных компонентов на поверхность бетона защищает его от быстрого испарения влаги.

Защита бетона после укладки и заливки

Существует несколько способов защиты уже уложенного бетона от влияния среды:

• специальная пропитка материала
• покраска
• защита полиуретановыми составами (лаками)

Первый способ дороже, но надёжнее за счёт действия не только на поверхность, но и на всю толщу бетона, обеспечивая гидроизоляционные свойства. Очень эффективна защита бетона полиуретановыми составами уже готовых бетонных конструкций (затвердевших), часто применяется для бетонных полов. Не следует забывать о технологии повторной заливки во избежание «холодных швов». В результате разницы температур или поэтапной заливки такие швы могут стать причиной проникновения в них воды и разрушения общей бетонной массы. Защита от коррозии бетонных конструкций также важна и проводится как на стадии изготовления смеси при добавлении антикоррозионных добавок, при уплотнении и вибрировании смеси, так и покрытием уже готового бетона гидрофобизаторами.

Защите и уходу за бетоном выделены особые положения в СНиП и проектных решениях по строительным объектам, их соблюдение поможет Вам не только получить долгожданный результат в расчётные сроки, но и сэкономить приличные суммы и время, не исправляя ошибок.

Или железобетона долговечен и должен функционировать на протяжении многих десятилетий. Однако бетон не является химически стойким материалом. Он подвержен коррозии, потому требует не только , но и нуждается в защите.

Под коррозией понимают процесс разрушения первоначальной структуры – бетон становится хрупким. В входят цементный и заполнители. Наименее стойким является цементный камень и именно с него начинается коррозия. Агрессивное воздействие могут оказывать сотни веществ, контактирующие с бетоном: грунтовые и сточные , кислые газы в атмосфере и т.д.

Так, грунтовые воды на территории химических и металлообрабатывающих заводов загрязняются органическими и минеральными кислотами; нитратами, хлоридами, сульфатами; солями железа, аммония, меди, никеля, цинка; щелочами. В воздухе вокруг промышленных предприятий могут содержаться загрязнения сернистым газом, хлористым водородом, оксидами азота и др. Несмотря на то, что их концентрация, возможно, соответствует санитарным норма, и не вредна для здоровья человека, её бывает достаточно для разрушения бетона с течением времени.

Коррозия бетона

Различают следующие виды коррозии бетона:

• растворение составляющих цементного камня – наиболее распространенный вид коррозии бетона. В состав бетона входит гидроксид кальция (гашеная известь) – Ca(OH) 2 , которыйрастворяется со временем и вымывается (выщелачивается), структура бетона нарушается;
• цементный камень вступает в реакцию с кислотами, находящимися в окружающей среде — в результате возможны: увеличение объема бетона либо вымывание легкорастворимых известковых соединений. В первом случае образуется нерастворимый в воде карбонат кальция (CaCO 3), который откладывается в порах бетона, за счет чего увеличивается его объем, в дальнейшем растрескивание и разрушение. Во втором случае, образуются легкорастворимые соединения кальция (гидрокарбонат кальция (Ca(HCO 3) 2), хлористый кальций(CaCl 2)), которые постепенно вымываются из бетона и он становится ноздреватой массой малой прочности;
• образование и кристаллизация труднорастворимых веществ в порах бетона – в результате в стенках пор и капилляров возникают значительные напряжения, что разрушает структуру бетона;
• биокоррозия – в поры бетона проникают бактерии и грибки, продукты метаболизма которых разрушительно действуют на структуру бетона.

Часто разрушение бетона связано с коррозией нескольких видов одновременно.

Коррозия арматуры в бетоне

Железная арматура, применяемая для бетона, также подвержена коррозии, что может быть вызвано водой, сероводородом, хлором, сернистыми газами, содержащимися в окружающей среде. Под их воздействием арматура ржавеет, а продукты коррозии железа вызывают внутренние напряжения и растрескивание бетона.

Через поры в бетоне воздух и влага проникают к арматуре. Процесс этот неравномерный, поэтому на разных участках возникают разные потенциалы, начинается электрохимическая коррозия. Чем выше влагопроницаемость и пористость бетона, тем выше скорость электрохимической коррозии арматуры. Растворенные в воде вещества также могут усиливать коррозию арматуры, так как повышают концентрацию электролита.

Если бетон в течение длительного периода времени выдерживают на воздухе, то на его поверхности под воздействием углекислоты, содержащейся в воздухе, образуется тонкая защитная пленка (процесс карбонизации), нерастворимая в воде и не взаимодействующая с сульфатам. Карбонизация защищает бетон от коррозии, но увеличивает коррозию арматуры.

Также коррозию арматуры (и на воздухе, и в воде) ускоряет хлористый кальций (CaCl 2), поэтому бетон, в состав которого он входит, армировать нельзя.

Защита арматуры от коррозии

Вокруг арматуры способен защитить её от коррозии. Защитное действие основано на способности цементного камня пассировать сталь: поровая жидкость бетона имеет высокую щелочность, а сталь пассивна в щелочной среде. В обычном бетоне на портландцементе достаточно гидроксида кальция для обеспечения щелочной среды.

В том случае, если в добавляют активные гидравлические , то последние связывают значительную часть гидроксида кальция. Тепловая обработка бетона (например, при получении ячеистого бетона) увеличивает такое связывание, что влечет значительное снижение щелочности поровой жидкости.

Защиту арматуры обеспечивают:

• посредством повышения плотности бетона;
• уменьшением проницаемости бетона;
• введением в бетон ингибирующих и уплотняющих добавок;
• при армировании бетона с пониженным значением щелочности паровой жидкости (бетоны автоклавного твердения, бетоны на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем) на арматуру наносят специальные покрытия: цементно-битумные, цементнополистирольные, цементно-латексные;
• для усиления защитных свойств пленки, образующейся на арматуре под воздействием щелочной среды бетона, в бетонную смесь добавляют пассиваторы, например, нитрат натрия (2-3% от веса цемента).

Защита бетона от коррозии

Для защиты бетона целесообразно применение комплекса мер: нейтрализация агрессивных сред; герметизация; вентиляция.

В качестве первичной защиты бетона в бетонную смесь вводят специальные добавки: пластифицирующие, стабилизирующие, водоудерживающие, химические модификаторы и др. Например, применяют пуццоланизацию: добавляют кислые гидравлические добавки, содержащие активный кремнезем. В результате образуется гидросиликат кальция, который более устойчив, чем гидроксид кальция.

Химические добавки помогают:

• повысить плотность бетона – замедляется скорость передвижения агрессивных веществ в порах бетонного камня; коррозия арматуры в плотном бетоне сокращается;
• увеличить количество замкнутых пор в бетоне – морозостойкость увеличивается в разы.

Химические добавки для защиты бетона от коррозии: пластифицирующие; уплотняющие; противоморозные; воздухововлекающие; газообразующие; гидрофобизирующие; замедлители схватывания; ингибиторы коррозии арматуры. Одни добавки могут улучшать несколько показателей одновременно, другие – улучшая один показатель, ухудшать другой.

Распространенные добавки:

• мылонафт – пластифицирующая добавка: повышает однородность бетонной смеси, уменьшает трение между отдельными зернами заполнителя; вовлекает воздух; повышает: трещиноустойчивость, устойчивость к действию растворов минеральных солей, морозостойкость в два раза, по водонепроницаемости на два пункта. Производится в виде паст. Добавляется в бетонную смесь в размере 0,05% — 0,15% от массы цемента (в пересчете на сухое вещество). Превышение дозировки ведет к снижению прочности бетона на сжатие;
• сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) – пластифицирующая добавка: повышает подвижность бетонной смеси; вовлекает воздух; уменьшает слипание цементных зерен; повышает: трещиноустойчивость, устойчивость к действию растворов минеральных солей, морозостойкость в полтора — два раза, марку бетона по водонепроницаемости на один пункт, прочность на 5%-10%. Производится в виде концентратов (твердых и жидких). Дозировка: 0,15%-0,3% от массы цемента (в пересчете на сухое вещество). Наилучший эффект при добавлении в бетонную смесь на основе высокоалюминатных и быстротвердеющих портландцементов;
• кремнийорганическая жидкость (старое название ГКЖ-94) – гидрофобизирующая и газообразующая добавка: действие основано на выделении в бетонной смеси водорода и образования значительного количества замкнутых пор; оказывает гидрофобизирующее воздействие на стенки пор и капилляров; значительно замедляет затвердевание бетона в начальной стадии. Повышает: морозостойкость в три-четыре раза, марку бетона по водонепроницаемости на два пункта; стойкость к увлажнению-высушиванию и растяжению. Производится в виде 50%-й водной эмульсии, а также 100%-й жидкости. Дозировка жидкости: 0,03% — 0,08%.

Вторичная защита бетона от коррозии подразумевает его

В первую очередь на состояние строительных материалов негативно влияет агрессивная окружающая среда.

Вода, углекислый газ, соли, перепады температур очень часто вызывают коррозию. В связи с этим важнейшей проблемой и задачей номер один при строительстве и последующей эксплуатации любых объектов является защита от коррозии бетона .

Причины коррозии

Структура произведенного на минеральной основе бетона - каппилярно-пористая. Поэтому он очень сильно подвержен негативному воздействию.

Атмосферные явления в пористой структуре бетона образуют кристаллы. Затем они увеличиваются и вызывают трещины.

Хлориды, сульфаты и карбонаты, растворенные в воздухе в большом количестве, тоже разрушительно влияют на строительные конструкции.

Коррозия бетона и ее виды

Коррозия бетона бывает трех видов. Основным критерием для классификации является степень ухудшения его свойств и характеристик.

Коррозия 1 степени - вымываются составные части бетона;

Коррозия 2 степени - образуются продукты коррозии без вяжущих свойств;

Коррозия 3 степени - накапливаются малорастворимые кристаллизующиеся соли, которые увеличивают объем.

Методы защиты бетона

Для защиты бетона от коррозии , а также повышения его долговечности необходимо применять первичную и вторичную его защиту.

Первичная защита подразумевает введение самых разных модифицирующих добавок. Это могут быть стабилизирующие (предупреждают расслоение), пластифицирующие (увеличивают), водоудерживающие и регулирующие процесс схватывания бетонной смеси, ее пористость, плотность и т.д.

Методы вторичной защиты от коррозии бетона подразумевает нанесение защитных покрытий:

Лакокрасочные мастичные покрытия. Они используются при воздействии жидких сред, и непосредственном контакте бетона с агрессивной твердой средой.

Лакокрасочные и акриловые покрытия. Эти средства образуют прочную атмосферостойкую и долговечную защиту. К примеру, акрил создает полимерную пленку, предотвращая тем самымкоррозию бетона . Более того, он защищает поверхность от микроорганизмов и грибков.

Уплотняющие пропитки. Эти вещества придают бетону гидрофобные свойства. Они очень резко повышают водонепроницаемость, а также снижают водопоглощение материалов. Применяются в условиях повышенной влажности и в местах, требующих специальные санитарно-гигиенические мероприятия.

Оклеечные покрытия. Их применяют при воздействии жидких сред (например, если имеет место подтопление бетонной сваи подземными водами). Кроме того, их используют в качестве непроницаемого подслоя для облицовочных покрытий. К примеру, полиизобутиленовые пластины, полиэтиленовая плёнка, рулоны нефтебитума и т. п.

Биоцидные материалы. Они призваны уничтожать и подавлять на бетонных конструкциях грибковые образования. Химически активные элементы проникают в структуру бетона и заполняют микротрещины и поры.

Антикоррозийные покрытия для бетона применяются всюду: в стенах и полах жилых помещений, в гаражных комплексах, фундаменте, коллекторах, очистных сооружениях, теплицах, оранжереях.

Билет№ 19

1) из 400г 50%-ного (по массе) раствора H2SO4 выпариванием удалили 100г воды. чему равна массовая доля H2SO4 в оставшемся растворе??

Масса серной кислоты в растворе
m(H2SO4) = m1(р-ра H2SO4) * W1 / 100 = 400 * 50 / 100 = 200 г.

Масса полученного раствора
m2(р-ра H2SO4) = m1(р-ра H2SO4) - m(H2O) = 400 - 100 = 300 г.

Концентрация серной кислоты в полученном растворе:
W2 = m(H2SO4) * 100 / m2(р-ра H2SO4) = 200 * 100 / 300 = 66,67 %

2) Элементы, проявляющие в соединениях металлические и неметаллические свойства, называют амфотерными, к ним относятся элементы А-групп Периодической системы - Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po и др., а также большинство элементов Б-групп - Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au и др. Амфотерные оксиды называют так же, как и основные, например:

BeO - оксид бериллия
FeO - оксид железа(II)

Al2O3 - оксид алюминия
Fe2O3 - оксид железа(III)

SnO - оксид олова(II)
MnO2 - оксид марганца(IV)

SnO2 - диоксид олова(IV)
ZnO - оксид цинка(II)

Амфотерные гидроксиды (если степень окисления элемента превышает + II) могут находиться в орто - или (и) мета - форме. Приведем примеры амфотерных гидроксидов:

Be(OH)2
- гидроксид бериллия

Al(OH)3
- гидроксид алюминия

AlO(OH)
- метагидроксид алюминия

TiO(OH)2
- дигидроксид-оксид титана

Fe(OH)2
- гидроксид железа(II)

FeO(OH)
- метагидроксид железа

Амфотерным оксидам не всегда соответствуют амфотерные гидроксиды, поскольку при попытке получения последних образуются гидратированные оксиды, например:

SnO2 . nH2O
- полигидрат оксида олова(IV)

Au2O3 . nH2O
- полигидрат оксида золота(I)

Au2O3 . nH2O
- полигидрат оксида золота(III)

Если амфотерному элементу в соединениях отвечает несколько степеней окисления, то амфотерность соответствующих оксидов и гидроксидов (а следовательно, и амфотерность самого элемента) будет выражена по-разному. Для низких степеней окисления у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание основных свойств, а у самого элемента - металлических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав катионов. Для высоких степеней окисления, напротив, у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание кислотных свойств, а у самого элемента - неметаллических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав анионов. Так, у оксида и гидроксида марганца(II) доминируют основные свойства, а сам марганец входит в состав катионов типа 2+, тогда как у оксида и гидроксида марганца(VII) доминируют кислотные свойства, а сам марганец входит в состав аниона типа MnO4- . Амфотерным гидроксидам с большим преобладанием кислотных свойств приписывают формулы и названия по образцу кислотных гидроксидов, например НMnVIIO4 - марганцовая кислота.

Таким образом, деление элементов на металлы и неметаллы - условное; между элементами (Na, K, Ca, Ba и др.) с чисто металлическими и элементами (F, O, N, Cl, S, C и др.) с чисто неметаллическими свойствами существует большая группа элементов с амфотерными свойствами

3) Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы CO2+C↔ 2CO. Как изменится скорость прямой реакции-образования CO,если концентрацию CO2 УМЕНЬШИТЬ В 4 РАЗА?

K = 2 / - выражение для константы равновесия.
Пусть было x моль/л CO 2 , тогда после уменьшения концентрации в 4 раза будет x/4 моль/л.
Скорость прямой реакции (до):
v = k* = k*[x]
Скорость прямой реакции (после):
v" = k*" = k*
n = v"/v = (k*) / (k*[x]) = 1/4 - скорость уменьшится в 4 раза.

При повышении давления равновесие сдвигается в направлении, в котором уменьшается суммарное количество молей газов, т.е. влево.

4)Стандартный водоро́дныйэлектро́д - электрод, использующийся в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях и в гальванических элементах. Водородный электрод (ВЭ) представляет собой пластинку или проволоку из металла, хорошо поглощающего газообразный водород (обычно используют платину или палладий), насыщенную водородом (при атмосферном давлении) и погруженную вводный раствор, содержащий ионы водорода. Потенциал пластины зависит [ уточнить ] от концентрации ионов Н + в растворе. Электрод является эталоном, относительно которого ведется отсчет электродного потенциала определяемой химической реакции. При давлении водорода 1 атм., концентрации протонов в растворе 1 моль/л и температуре 298 К потенциал ВЭ принимают равным 0 В. При сборке гальванического элемента из ВЭ и определяемого электрода, на поверхности платины обратимо протекает реакция:

2Н + + 2e − = H 2

то есть, происходит либо восстановление водорода, либо его окисление - это зависит от потенциала реакции, протекающей на определяемом электроде. Измеряя ЭДС гальванического электрода при стандартных условиях (см. выше) определяют стандартный электродный потенциал определяемой химической реакции.

ВЭ применяют для измерения стандартного электродного потенциала электрохимической реакции, для измерения концентрации (активности) водородных ионов, а также любых других ионов. Применяют ВЭ так же для определения произведения растворимости, для определения констант

Устройство

Схема стандартного водородного электрода:

1. Платиновый электрод.

2. Подводимый газообразный водород.

3. Раствор кислоты (обычно HCl), в котором концентрация H + = 1 моль/л.

4. Водяной затвор, препятствующий попаданию кислорода воздуха.

5. Электролитический мост (состоящий из концентрированного р-ра KCl), позволяющий присоединить вторую половину гальванического элемента.

Защита бетонных, а также каменных конструкций от коррозии заключается, с одной стороны, в снижении агрессивности среды, а с другой - в повышении стойкости конструкции, в устройстве защитных покрытий или в совместном применении этих мер. Защита железобетонных конструкций строится, кроме того, на подавлении коррозионных токов, возникающих в арматуре, или на дренаже блуждающих токов. Классификация методов защиты дана в табл. 9.1.

Снижение агрессивности среды. Агрессивное действие среды может быть уменьшено путем понижения уровня грунтовых вод или отвода их от сооружений.

Осушение производится посредством дренажа. Нередко в сооружениях приходится дополнительно устраивать дренаж для защиты их от воздействия агрессивных грунтовых вод и для осушения подвальных помещений. Дренаж может быть проложен за пределами сооружения или под его полом.

Снижение агрессивного действия грунтовых вод, загрязненных кислыми промышленными стоками или агрессивной С02 (составной частью нестойкой угольной кислоты), достигается прокладкой на их пути траншей, заполненных известняковым камнем. Агрессивное действие парогазовой среды внутри сооружений может быть уменьшено усиленной вентиляцией.

Повышение коррозионной стойкости поверхностного слоя конструкций. Оно достигается обработкой их поверхности торкретированием, гидрофобизацией, силикатизацией, флюатиро- ванием, карбонизацией.

Торкретирование состоит в нанесении защитного цементного слоя или активированного цемента на очищенную бетонную поверхность под давлением сжатого воздуха 5-6 ати. Смесь цемента и песка (в среднем 1:3) подготавливается заранее в растворомешалке или вручную. Активированный торкрет представляет собой смесь вибромолотах цемента и песка, песка и поверхностно-активных добавок. Сухая смесь по шлангу подается к соплу, где смачивается водой, а затем наносится на защищаемую поверхность.

Торкретирование производится обычно в два слоя. Для первого слоя (10-20 мм) рекомендуется портландцемент марки не ниже 300 и песок не крупнее 5 мм. Для второго слоя (10- 15 мм), наносимого через 24 ч, применяется более стойкий пуц- цолановый портландцемент марки 500 и песок не крупнее 2- 2,5 мм. В верхний слой торкрета для придания ему большей стойкости в агрессивной среде и гидрофобных свойств вводится раствор битума марки 3 или 4 в бензине второго сорта. На 1 кг цемента добавляется 300 г битумного раствора, приготавливаемого в пропеллерной мешалке путем растворения кускового битума в бензине.

Для ускорения схватывания и повышения антикоррозионных свойств защитного слоя в него вводится жидкое стекло. Правда, при этом он становится менее эластичным и более хрупким.

Создание непроницаемого слоя на поверхности прочных каменных материалов достигается полировкой, способствующей заполнению пор и пустот частицами камня, и последующим нанесением разогретых парафина, воска, олифы.

Гидрофобизация (придание способности не смачиваться водой) поверхностей кирпичных, бетонных и других конструкций имеет целью защиту их от атмосферных осадков в условиях повышенной влажности. Для гидрофобизации строительных конструкций используются следующие кремнийорганические полимерные материалы:

водная эмульсия ГКЖ-94, представляющая собой 50 %-ный раствор кремнийорганической жидкости ГКЖ-94, содержащей в качестве эмульгатора желатину;
раствор ГКЖ-94 в уайт-спирите или керосине; водный раствор ГКЖ-94, являющийся смесью кремнийорга- нических соединений.

Кремнийорганические материалы поступают готовыми к употреблению в виде жидкости ГКЖ-94 (100 %), водной эмульсии ГКЖ-94 (50 %) и водного раствора ГКЖ-Ю (20- 25%). Гидрофобный материал требуемой концентрации необходимо приготовить из исходной водной эмульсии на рабочем месте.

Для гидрофобизации конструкций указанные материалы наносят кистью или пульверизатором на сухую, предварительно очищенную поверхность из расчета на 1 м2 поверхности 250- 300 г 20 %-ной эмульсии, нанесенной в один слой.

Силикатизация поверхностного слоя состоит в нанесении на конструкцию (главным образом из естественных каменных материалов) жидкого стекла, а после его высыхания - раствора хлористого кальция; при этом происходит реакция Na2OSi02 + СаС12 = CaOSi02 + 2NaCl, (9.3) в результате которой образуются силикат кальция, заполняющий поры и повышающий стойкость конструкции, и соль, смываемая водой.

Флюатирование поверхности конструкций основано на взаимодействии свободной извести и растворов кремнефтористых солей легких металлов (магния, алюминия, цинка), которые, вступая в реакцию с углекислым кальцием, образуют нерастворимые продукты, оседающие в порах и уплотняющие конструкции.

Флюатирование бетонов начинается с нанесения на сухую очищенную поверхность раствора хлористого кальция, а затем флюагов. Флюаты наносятся кистью или распылителем в три слоя с повышением их концентрации: для первого - 2-3% по массе, для третьего - уже 12%. Каждый слой наносится после прекращения впитывания флюата с перерывами до 4 ч на его высыхание. После нанесения очередного слоя поверхность обрабатывается насыщенным раствором гидрата окиси кальция Са(ОН)2, приготавливаемым путем растворения извести в воде.

Поверхность бетона может обрабатываться также 3- 7%-ным раствором кремнефтористоводородной кислоты H2SiF6; при этом на поверхности образуется пленка фтористого кальция и кремнезема. Такая обработка повторяется несколько раз после высыхания каждого предыдущего слоя.

Расход флюата зависит от плотности и структуры обрабатываемого материала и составляет 150-300 г кристаллической соли на 1 м2 поверхности.

Карбонизация поверхностного слоя свежеприготовленного бетона состоит в превращении гидрата окиси кальция Са(ОН)2 под воздействием углекислого газа в карбонат кальция Са(СО)3, который более стоек к внешним воздействиям.

Устройство защитных покрытий. Одним из методов защиты конструкций является устройство или восстановление защитных покрытий: глиняной набивки, слоев обмазки, покраски, штукатурки КЦР, рулонного покрытия или слоя облицовки. Защита конструкций в этом случае основана на изоляции их от агрессивной среды, а потому покрытия должны быть водостойкими и водонепроницаемыми, а в особых случаях - и механически прочными. Чем агрессивнее среда, тем надежнее должна быть защита.

Особенность осуществления изоляции в агрессивной грунтовой среде, в отличие от обычной гидроизоляции, состоит в том, что она должна быть химически стойкой и наноситься обязательно с наружной стороны конструкции. Защита от воздействия внутренней агрессивной среды производится изнутри сооружения, при этом защищается вся толща конструкции.

В условиях эксплуатации необходимо зачастую восстанавливать защитные покрытия, предусмотренные проектом, в отдельных же случаях их устраивают вновь по специально разработанному проекту.

Штукатурная гидроизоляция коллоидным цементным раствором (КЦР) используется для противофильтрационной защиты подземных и подводных сооружений без ограничения величины действующего напора при работе гидроизоляции «на прижим» и напорах Р = 0,1 Па, при работе ее «на отрыв», а также при повышенной и постоянной влажности воздуха. Запрещается применение КЦР, если среда химически агрессивна по отношению к обычному портландцементу, а также при электрохимической агрессивности окружающей среды с блуждающими токами.

Коллоидный цементный раствор представляет собой высокодисперсную смесь вибромолотых цемента и песка, молотого песка и поверхностно-активных веществ. Он приготавливается в вибросмесителе, где производится двухчастотная обработка массы и одновременное перемешивание раствора в течение 5-6 мин.

Для гидроизоляции горизонтальных поверхностей рекомендуется КЦР, а для вертикальных - активированный торкрет (АТ). Это такой же КЦР, но смешение и нанесение его производятся цемент-пушкой, как обычного торкрета. В составе АТ увеличено содержание сульфитно-дрожжевой бражки до 2-2,5%.

Для устройства защитных покрытий пригодны и такие материалы, как эпоксидные смолы, цементно- и битумно-латексные композиции и др. Битум, являющийся отходом нефтепереработки и относительно дешевым материалом, широко используется для защитных покрытий. Соединяя битумы с каучуком, резиной, зеленым маслом и синтетическими смолами, можно повысить стойкость битумных покрытий в агрессивной среде.

Битумы применяются в разогретом (до 150-200 °С) виде смешанными с наполнителями, растворенными в маслах или углеводородах, а также в виде водорастворимых эмульсий или паст. Приготовление битумных растворов и эмульсий труднее, чем расплавов, но зато наносить их легче и безопаснее. Наиболее высокое качество таких покрытий достигается при правильном нанесении расплавленного битума, самое низкое - при нанесении битумных эмульсий.

Битумные покрытия в виде шпаклевок, плотных штукатурок и облицовок предназначены для защиты конструкций в сильноагрессивных атмосферных и агрессивных жидких средах без механических воздействий.

По мере повышения напора воды переходят к рулонной оклеечной изоляции и защите ее кирпичной стенкой. Так, при напоре до 800 мм устраивается двухслойный ковер, при 800- 1200 мм - трехслойный и защитная стенка в четверть или полкирпича, а при напоре более 1200 мм - четырехслойное покрытие. В ответственных сооружениях требуется листовая металлическая изоляция, которая, в свою очередь, защищается от воздействия агрессивной среды обмазками или электрохимическими методами.

Внутри зданий и сооружений для защиты конструкций от разрушения промышленными стоками и предотвращения проникновения их в грунт устраиваются кислотостойкие поддоны, отличающиеся тем, что собственно изоляция из битумной мастики или рулонного материала защищена от механических повреждений кислотостойкими плитками либо кирпичом.

Для защиты стен и покрытий от разрушения парообразной агрессивной средой применяются лаки и эмали, наиболее часто- битумно-смоляные эпоксидные эмали, ПХВ эмали и лаки, кремнийорганические эмали. Лакокрасочные покрытия легко наносятся и восстанавливаются, они экономичны. Из-за их высокой проницаемости они выполняются многослойными - от трех до восьми слоев, в зависимости от степени агрессивности среды.

При восстановлении или устройстве любого защитного покрытия особое внимание уделяется подготовке поверхности: она должна быть чистой, ровной (гладкой) и сухой; это в значительной мере предопределяет надежность и долговечность покрытия.

Повышение плотности и прочности конструкций нагнетанием в них растворов. Инъекция растворов в конструкции (о технологии и устройствах для нагнетания растворов см. гл. 13) с целью повышения их плотности и прочности может быть осуществлена цементацией (нагнетание цементного молока), силикатизацией (нагнетание жидкого стекла) и смоли- зацией (нагнетание синтетических смол).

Цементация заключается в нагнетании цементного раствора через пробуренные в конструкции отверстия, что увеличивает ее плотность и водонепроницаемость, а тем самым и коррозионную стойкость. Для цементации применяется раствор цемента и воды в пропорции 1:10. Чтобы ускорить его схватывание, в него вводят хлористый кальций - не более 7 % от массы цемента.

Повышение плотности и водонепроницаемости бетонных и железобетонных конструкций путем цементации, как показал опыт, недостаточно эффективно: фильтрация воды начинается очень быстро вновь; это объясняется грубодисперсным составом цементов, которые проникают в поры и трещины с раскрытием 0,2-0,1 мм, в то время как напорная вода фильтрует по каналам сечением 2-10~4 мм. Эффективность цементации может быть существенно повышена введением в раствор высокодисперсного магнитного вещества (подробнее см. гл. 13).

Силикатизация состоит в нагнетании через пробуренные в конструкциях отверстия (или иным способом) жидкого стекла, которое, проникая в пустоты и поры, заполняет их. Вводимый вслед за этим раствор хлористого кальция, реагируя с жидким стеклом, образует уплотняющий осадок из плохо растворимого гидросиликата кальция CaOSi02 2,5 Н20 и нерастворимого геля кремнезема Si02-«H20. Твердение гидросиликата и кремнезема завершается быстро -за четверо суток.

Смолизация мелкотрещиноватого, пористого бетона осуществляется путем нагнетания водного раствора карбамидной смолы, которая затвердевает при добавлении специально подобранного отвердителя, не агрессивного к бетону (например, щавелевой или кремнефтористоводородной кислоты). Смолизация предусматривает предварительное нагнетание в бетон 4 %-ного раствора щавелевой или кремнефтористоводородной кислоты (для локализации поверхностного слоя карбонатов кальция и гидрата окиси кальция созданием защитной пленки нерастворимого щавелевокислого кальция, препятствующего нейтрализации кислоты из раствора) и последующее введение раствора карбамидной смолы с отверждающей добавкой.

Смолизация - это тампонаж химических растворов - смолы и отвердителя; она рекомендуется для повышения плотности и водонепроницаемости конструкций с мелкими порами при отсутствии фильтрации воды (подробнее см. гл. 13).

При обследовании участков фильтрации определяется количество проникающей воды и величина трещин.

В зависимости от удельного водопоглощения опытным путем устанавливается ориентировочный расход материалов (смолы и кислоты) в расчете на 1 м скважины.

Зависимость между основными параметрами нагнетания растворов. Нагнетание растворов в конструкции - процесс очень сложный и трудоемкий, ибо при этом должны быть заполнены мельчайшие пустоты размером до 2- 10-4 см, по которым протекает вода, и до 10-5 см, по которым проникает воздух. Пустоты в бетонных конструкциях весьма разнообразны: они бывают переменного сечения, сквозными или тупиковыми, заполненными водой под напором или воздухом, и т. п.

Приступая к нагнетанию растворов, необходимо хотя бы приблизительно установить зависимости между основными параметрами нагнетания. Принимаем, что заполняются сквозные капилляры, по которым проходит воздух или вода. Гидроизоляция в расчете не учитывается.

Время нагнетания раствора Т зависит от его вязкости р, начального давления р0, толщины конструкции L, диаметра пустот г0. Расчетные значения параметров нагнетания определяют исходя из максимального наполнения капилляров, обеспечивающего надежную герметичность конструкции; они приведены в .

Расход маловязких материалов ориентировочно может быть определен по удельному водопоглощению. Практическая реализация всех этих вопросов рассмотрена в тринадцатой главе.

Тампонажные растворы с добавкой ферромагнитного порошка позволяют существенно сократить время уплотнения конструкции и расход раствора. Однако уплотнение конструкции при этом происходит только у поверхности - из герметика создается своеобразная пробка.

На основании изложенного можно заключить, что для защиты древесины от гниения и разрушения надо создавать вокруг эксплуатируемых конструкций такую температурно-влажностную среду, в которой не могли бы произрастать грибы. Если этого осуществить нельзя (не позволяет технологический или функциональный процесс либо иные условия), древесину конструкций необходимо обработать специальными ядохимикатами - антисептировать.

Каждому виду домового гриба присущи специфические признаки, своя окраска, те или иные формы развития грибницы (мицелия) и разрушения древесины. Все это составляет диагностические признаки грибов . Для определения вида гриба и степени поражения конструкции иногда может потребоваться специальное микроскопическое исследование образцов древесины в лаборатории.

Внешний вид древесины, пораженной настоящим домовым грибом, показан на рис. 10.1,6. Основным признаком появления домовых грибов (рис. 10.1, а) служит наличие гифов (нитей гриба) на древесине. На более поздней стадии поражения древесина буреет, темнеет, покрывается трещинами. К этому времени на пораженных ее участках вырастает грибница, имеющая обычно вид ваты белой или яркой окраски.

В зданиях дереворазрушающие грибы развиваются там, где возникают благоприятные для этого условия по температуре, влажности и скорости движения воздуха. Обычно это сырые темные непроветриваемые помещения или их части: подполья на сыром грунте и необитаемые подвалы; неантисептированные концы балок в каменных стенах; накаты перекрытий при неисправных крышах; деревянные перегородки из сырого леса, оштукатуренные с двух сторон; полы, накаты, балки под санузлами и кухнями при повышенной влажности; деревянные конструкции, увлажненные и плохо проветриваемые.

Участки древесины, пораженные грибами, вырезаются и сжигаются, после чего конструкция усиливается антисептиро- ванной древесиной или специальными металлическими протезами. Во избежание повторного поражения древесины грибами надо улучшить уход за ней: не допускать увлажнения, обеспечивать проветривание и т. п.

Вредителями древесины являются также жуки-точильщики, их личинки и термиты. Участки древесины, пораженные жуками и их личинками, тщательно осматриваются, после чего решается вопрос о несущей способности данного элемента, его замене или протезировании. Пораженные участки вырезаются и сжигаются. В жарких районах большой вред деревянным конструкциям, особенно элементам, расположенным вблизи земли, наносят термиты.

С течением времени практически каждый строительный материал приходит в негодность и разрушается. Это касается многих материалов, применяемых в строительстве: металлов различных типов, кирпича и газобетона, пенобетона, асбоцемента и железобетона. Не является исключением в этом ряду и бетон. В связи со своей структурой, основная часть которой – это цемент, состоящий из кальциевых и кремниевых кислот с вкраплениями алюминия, основным разрушителем, вызывающим процесс коррозии бетона, является обыкновенная вода. Сегодня, защита продумана до мелочей, существуют различные способы защиты как физические (покрытие стойкими материалами), так и химические (различные пропитки и лаки).

На скорость коррозии непосредственное влияние оказывает цемент, который использовался при строительстве.

Но, насколько бы современной и совершенной ни была защита, она недолговечна, и, время от времени придется затрачивать усилия на ее обновление.

Наиболее подвержены коррозии цементные швы. Это связано с тем, что они – наименее прочное звено в конструкции.

Современная наука дает определения множеству явлений, согласно ей, коррозия – это совокупность процессов (химических, биологических, физических), инициатором которых является внешняя среда, а результатом – постепенное разрушение строительного материала.

Чаще всего процесс коррозии бетона начинается с такой его части как цементный камень. Эта часть конструкции является наименее прочной; образуется она уже в процессе затвердения, в ней есть множество капиллярных ходов, которые могут быть заполнены воздухом или водой. Воздействовать на цементный камень могут газы, находящиеся непосредственно в воздухе, а также разные виды вод:

• грунтовые;
• речные;
• морские;
• дренажные;
• сточные.

Очень вредны для цементного камня грунтовые воды, особенно те, которые находятся около предприятий промышленности. В таких водах могут найтись самые разные химические вещества, к примеру, вблизи химических производств грунтовые воды «обогащены» кислотами органическими и минеральными, щелочами, хлоридами, солями никеля, цинка, меди, железа, нитратами – список можно продолжать довольно долго. У заводов, занимающихся обработкой металлов, в грунтовых водах часто можно найти сульфаты железа и другие продукты, получающиеся в результате травильных процессов.

Быстрому разрушению бетонных конструкций способствуют мелкие трещины, через которые внутрь поступает влага.

Однако грунтовые воды вблизи фабрик и заводов не являются рекордсменами по числу и концентрации веществ, способных принести вред цементному камню: выигрывают в данном случае сточные воды. Даже в небольшой концентрации (разбавленные речной водой) сточные воды могут нанести большой вред цементному камню, который может быть, например, в гидротехнических сооружениях.

Интересно, что воздух вблизи различных заводов может быть совершенно безопасным для человека (содержание вредных веществ – оксиды азота, сернистый газ и других – не представляет вреда для здоровья), а вот для бетона, даже такие небольшие концентрации, могут стать причиной постепенной коррозии и разрушения.

Виды коррозионных процессов

Есть немало видов коррозионных воздействий. Не одна сотня химических веществ при долгом контакте приводит к коррозии. Коррозия бетона бывает следующих видов:

На графике представлена зависимость скорости разрушения от времени воздействия неблагоприятных факторов.

• химическая;
• физико-химическая;
• биологическая;
• радиационная.

Химическая коррозия является следствием атмосферных осадков и воздействия углекислого газа, который всегда присутствует в составе воздуха. Сильнее всего воздействие на бетон происходит в результате таких атмосферных осадков, в которых имеются хлориды, сульфаты или карбонаты. Разрушают и осадки, в составе которых присутствуют оксиды азота – так называемые «кислотные дожди».

Все процессы, которые имеют место при химической коррозии относятся к одному из трех видов:

Любые защитные покрытия на бетонные поверхности можно наносить после того, как они просохнут.

1. Выщелачивание с помощью мягких вод. При этом происходит вымывание таких компонентов из состава (из его поверхностного слоя), которые могут быть растворены в щелочной воде. В результате данного процесса на поверхности появляется налет белого цвета – белые потеки. От этого вида коррозии бетона в некоторых случаях он только выигрывает: выщелачивание создает коллоидный слой, который защищает бетон от других вредных воздействий окружающей среды.
2. Растрескивание или цементная бацилла. В результате этого процесса из-за влаги, которая имеется в атмосфере, на поверхности могут возникать так называемые «рыхлые малорастворимые вещества». Из-за этих веществ, в результате образования различных обменных реакций, бетон может начать растрескиваться. Чаще всего повреждаются поверхность, но может начаться и проникновение вглубь – и с течением времени, коррозия бетона может усилиться.
3. Растрескивание в связи с кристаллизацией. При этом типе химической коррозии образуются плохо растворимые соединения, которые с помощью растворов сульфатов кристаллизуются. Так как при кристаллизации происходит увеличение объема, то бетон вынужден расширяться, в итоге возникают трещины.

При ремонте бетонных конструкций, зону коррозии удаляют захватывая часть “здоровой”.

Физико-химическая коррозия бетона связана с процессом замерзания воды. В поры и капилляры, пусть и в небольших количествах, попадает вода (также она может быть там изначально), а затем, при понижении температуры, она замерзает, превращается в лед. Лед по объему больше, чем вода, и он начинает распирать конструкцию – происходит растрескивание. Этот процесс идет тем быстрее, чем больше и чаще происходят процессы заморозки и разморозки бетона.

Третий вид разрушения – биологический. Здесь первоначальный источник коррозии – это микроорганизмы. Строго говоря, не сами микроорганизмы разрушают структуру, а химические вещества, продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Однако к химической коррозии этот вид не относится – причиной возникновения микроорганизмов является не атмосфера, а нарушение условий эксплуатации сооружений из бетона. Микроорганизмы начинают активно развиваться в условиях постоянной сырости, так что важно помнить об этом при пользовании зданием.

Последний, не так сильно распространенный вид коррозии бетона, – это радиационный. В этом случае из-за действующей радиации, ионизационного излучения, из бетона удаляется кристаллизованная вода. Удаление такой воды нарушает структуру и прочность материала снижается. При долгом облучении кристаллические вещества могут приобретать состояние, подобное жидкому, иначе оно называется аморфное. Как результат, все это вызывает трещины, увеличение внутренних напряжений в бетоне.

Факторы развития

Не секрет, что разрушение различных сооружений происходит в разные сроки. На коррозию влияют следующие факторы:

Если на сооружение будет длительное время воздействовать агрессивная среда, то такие сооружения покрывают гидроизоляционными смесями.

• пористость материала;
• капиллярность материала;
• преобладающие компоненты в атмосферных осадках;
• способность верхнего слоя бетона противостоять веществам.

Пористость – является одним из основных свойств бетона. Этот показатель характеризует наличие пор и плотность. Напрямую от этого свойства проистекает другое – способность к водопоглощению. Капиллярно-пористая структура позволяет бетону впитывать воду из воздуха, при осадках и в других случаях. Бетон, имеющий сильно пористую структуру и, соответственно, большое водопоглощение, имеет больше всего шансов начать разрушаться от физико-химической коррозии. Защита бетонной конструкции должна быть продумана на этапе строительства. Поэтому очень важно проведение строительных работ профессионалами, которые смогут сделать бетонную смесь нужной пористости, чтобы в дальнейшем защита бетонной конструкции от физико-химической коррозии не тревожила владельца строения.

Способы защиты

Места, где обнаружена коррозия, зачищают и покрывают специальными грунтовками. Они обеспечивают гидро- и пароизоляцию, а следовательно, замедляют разрушение.

В связи с тем, что в последнее время огромное количество зданий и сооружений возводится из бетона, большую роль стала играть защита этого материала от внешних воздействий. Чаще всего она основывается на защите поверхности бетона, на использовании бетона с минимальной капиллярной структурой и применении особых добавок, которые не дают образовываться микротрещинам, защищают от выщелачивания и вымывания. Все эти мероприятия можно отнести к одной из двух групп. В первую группу входят такие мероприятия, которые изменяют состав бетона, делают его более устойчивым.

Во вторую группу входят средства, при которых поверхность бетона покрывается различными веществами, пропитками, лаками и так далее. Иногда в состав таких веществ могут входить добавки, которые защищают бетон от образования микроорганизмов на нем. Эффективно использование цельных листов из какого-либо защитного материала. В этом случае увеличивается скорость обработки, а защита не страдает.

Нередко сочетаются оба способа: бетон покрывается специальным веществом, но оно не только находится на его поверхности, но и впитывается внутрь, проникает в его толщу. Такие средства очень эффективны, они могут обеспечивать практически полную гидроизоляцию.

При больших очагах коррозии проводится очистка здания от них. После этого здания обрабатываются антикоррозионными полимерными грунтовками, проводят армирование и заново покрывают слоем бетона.

Защита поверхности бетонных сооружений от влаги, обеспечивается за счет использования сеалантов, в составе которых имеются полимерцементные композиты. Сеаланты – это особые вещества, основной функцией которых является именно защита и повышение прочности бетонных поверхностей. Находящиеся в составе этих веществ компоненты могут буквально просачиваться на несколько сантиметров вглубь, в результате, структура поверхности бетона изменяется – получается аналог мембраны, которая может пропускать воду только в одном направлении: изнутри наружу. В итоге влажность бетона только уменьшается, а не колеблется со временем.

Коррозия железобетона

Металлические части конструкции покрывают специальными лакокрасочными защитными материалами.

Разрушению из-за влаги и химических соединений подвержены строения не только из бетона, но и из железобетона. В железобетонных конструкция дополнительно присутствует арматура из металла, которая может стать источником (причиной) коррозии электрохимического типа. Однако, несмотря на это, железобетон – более устойчивый материал, чем обыкновенный бетон. Источником его устойчивости является наличие специального слоя на поверхности; именно он защищает внутреннюю структуру. Но и здесь с течением времени атмосфера, а конкретно углекислый газ и осадки с растворами солей, разрушают этот слой. Защита железобетонной конструкции в этом случае, будет отличаться от способов защиты бетона от коррозии.

Для того чтобы минимизировать последствия электрохимической коррозии и максимально замедлить процесс разрушения, в бетон вводятся специальные вещества. Такие вещества называются ингибиторами металлической коррозии; основное их предназначение – защита материала, посредством создания защитной пленки на поверхности арматуры, важно не допустить ее контакт с бетоном, влагой и окружающим воздухом. Ингибиторы можно наносить на поверхность или добавлять в бетон в процессе производства. Подобная защита гарантирует сохранность железобетонных конструкций от появления коррозии.

Помимо этого, для защиты арматуры железобетона часто применяют и стандартные методы, которые хорошо зарекомендовали себя при использовании в обыкновенных металлических конструкциях. Например, так называемый способ протекторных анодов. При этом способе с каркасом железобетона соединяется другой метал, который в большей степени склонен к электрохимической коррозии. Защита заключается в том, что соединяясь с железобетонным каркасом, идет электрохимическая реакция, разрушению подвергается именно этот металл-болванка. Таким образом, электрохимическая коррозия железобетона начинается только после того, как эта болванка полностью разрушится.