КОРРОЗИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Под влиянием различных агрессивных веществ, конструкция, содержащая портландцемент может разрушаться. По классификации Москвина, все виды коррозионных разрушений цемента можно разделить на три группы.

1.Вымывание Са(ОН)₂, разрушение гидросиликатов и как следствие разрушения цементного камня под действием воды (коррозия 1-ого вида)

2.Разрушение цементного камня из-за реакций обмена между Са(ОН)₂ цементного камня и агрессивными веществами с образованием лёгко растворимых солей.(коррозия 2-ого вида)

3.Разрушение цементного камня из-за кристаллизации в его порах продуктов большого объёма, чем исходные вещества (коррозия 3-его вида)

1. Коррозия 1-ого вида.

Она связана с вымыванием Са(ОН)₂-цементного камня, под действием мягких вод (дождевые, конденсат, воды оборотного теплоснабжения, болотные). Вымывание Са(ОН)₂ ведёт к резкому понижению прочности и послойному растворению цементного камня. Внешне этот вид коррозии проявляется в виде белых потёков на поверхности конструкции.

Меры борьбы с коррозией 1-ого вида.

1.Ограничение содержания С₃S<50%

2.Введение в цемент активных минеральных добавок (АМД) связывающих Са(ОН)₂ в нерастворимые соединения.

3.Создание на поверхности конструкций плёнок из нерастворимых продуктов, например при карбонизации.

Са(ОН)₂+СО₂=СаСО₃ + Н₂О

2. Коррозия 2-ого вида.

а) кислотная коррозия.

Кислоты попадают в конструкции либо с грунтовыми водами, насыщенными стоками химических предприятий, либо с кислотными дождями из атмосферы зачастую насыщенными такими газами, как SO₂-сернистый газ, НCl-хлористый водород, Сl₂-газообразный хлор.

Са(ОН)₂ + 2НСl = CaCl₂ + 2H₂O – образуется быстрорастворимое вещество CaCl₂.

Са(ОН)₂ + Н₂SO₄ = CaSO₄ × 2H₂O – быстрорастворимое вещество

Сложнее воздействует на цементный камень угольная кислота.

Коррозионный процесс протекает в два этапа:

Са(ОН)₂ + Н₂СО₃ = СаСО₃ + 2Н₂О

На этом этапе образуется нерастворимый СаСО₃, который закупоривает поры, и процесс коррозии замедляется, т.е. затухает. Но при больших концентрациях Н₂СО₃, процесс возобновляется с образованием лёгко растворимого бикорбаната кальция.

СаСО₃ + Н₂СО₃ = Са(НСО₃)₂

б) магнезиальная коррозия.

Она может наблюдаться при воздействии грунтовых вод насыщенных магнезиальными солями и, особенно в морской воде. Разрушение цементного камня вследствие реакции обмена протекает по следующим формулам:

Са(ОН)₂ + МgCl₂ = CaCl₂ + Mg(OH)₂

Ca(OH)₂ + MgSO₄ + 2H₂O = CaSO₄ × 2H₂O + Mg(OH)₂¯

В результате этих химических реакций образуется растворимая соль (хлористый кальций и двуводный сульфат кальция), причём в первой реакции гидрат окиси кальция цементного камня вступает в химическую реакцию с хлористым магнием с образованием хлористого кальция и выпадением в осадок гидрата окиси магния - рыхлой смеси, которая легко смывается водой.

Меры борьбы с коррозией 2-ого вида.

1.Ограничение содержания С₃S не более 50%

2.Введение активных минеральных добавок, связывающих Са(ОН)₂ в нерастворимые соединения.

3.Устройство барьерной защиты, препятствующей прониканию агрессивных веществ, например, из рулонных материалов (полимерных, битумов). Для защиты от действия кислот устраивают футировки (толстые защитные слои из кислотостойкого кирпича или плиток на кислостойком растворе, либо пропитывают конструкции кислотостойкими материалами).

Коррозия 3-его вида.

Это сульфоалюминатная коррозия. Она имеет место при взаимодействии на конструкции грунтовых или морских вод с содержанием сульфат ионов (SO₄^2-) более 250мг/л. С сульфатами в цементом камне реагирует 3-х кальциевый гидроалюминат

3CaO × Al₂O₃ × 6H₂O + 3CaSO₄ + 25H₂O =

= 3CaO × Al₂O₃ × 3CaSO₄ × 31H₂O – это соединение называется гидросульфоалюминат кальция или эттрингит.

Кристаллизуясь в порах это соединение имеет объём в 2 раза больше, чем исходные продукты и, оказывая давление на стенки пор разрушает цементный камень изнутри.

Меры борьбы с коррозией 3-его вида.

1.Ограничение в составе цемента содержание С₃А 8%

2.Применение специального сульфатостойкого портландцемента.