Строительство и архитектура / 4.Современные строительные материалы

Коровкин М.О., Ерошкина Н.А., Янбукова А.Р.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Роль внутренней коррозии в развитии деструктивных процессов бетона

Анализ разрушения бетона показывает, что его причиной может служить внутренняя коррозия бетона, которая развивается в результате реакции щелочей, содержащихся в цементе с активным кремнеземом заполнителя. Выявлено большое число случаев разрушения бетонных и железобетонных конструкций транспортных сооружений – автодорожных мостов, опор контактной сети железных дорог, железнодорожных шпал [1].

Несмотря на то, что причины этого вида коррозии известны еще с 1940-х годов, а его системные исследования ведутся на протяжении десятилетий, проблема предотвращения этого вида коррозии полностью не решена.

Важным отличием щелочной коррозии является то, что ее развитие ограничено содержанием в бетоне реакционноспособного кремнезема и щелочи, в то время как другие виды химической коррозии лимитируются поступлением в бетон коррозионных агентов из окружающей среды.

После образования сетки макротрещин за счет давления силикатно-щелочного геля, его избыточные объемы должны выдавливаться в пространство трещин, не вызывая значительного увеличения внутренних напряжений в бетоне и дальнейшего разрушения цементной матрицы. Однако образовавшиеся трещины могут ускорить другие виды коррозии – морозное разрушение бетона, химическую коррозию бетона и арматурной стали за счет повышения локальной проницаемости бетона, а также снизить усталостную прочность бетона, что имеет высокое значение для транспортных сооружений.

Изделия и конструкции, изготовленные из мелкозернистых бетонов методом вибропрессования, при низком водоцементном отношении имеют низкое водопоглощение, что должно обеспечить высокую морозостойкость и, соответственно, высокую долговечность бетона. Однако, в тех случаях, когда производитель рассматривает вибропрессованные изделия (тротуарные плиты, бортовой камень) как малоответственные изделия и использует низкокачественные заполнители, не контролируя содержание в нем активного кремнезема [2], в бетоне может развиваться внутренняя коррозия, которая проявляется в образовании трещин (рис.1а). Даже в ответственных конструкциях при неблагоприятных условиях могут проявляться признаки щелочной коррозии (рис.1б). К числу таких неблагоприятных факторов относятся также низкая проницаемость и повышенная хрупкость бетона при низких значениях водоцементных отношений.

а
б

Рис. 1. Трещины в бортовом камне (а) и мостовой конструкции (б), возникшие в результате реакции диоксида кремния заполнителя со щелочами цемента

Образование трещин в бетоне приводит, прежде всего, к снижению его морозостойкости. Наличие воды в трещинах материала при низкой водопроницаемости цементной матрицы приводит к ускоренному морозному разрушению бетона. Причем это разрушение происходит не за счет постепенного разрушения цементного камня поверхностного слоя, а в результате раскалывания массива бетона на части по ранее образовавшимся трещинам.

Образование трещин в результате внутренней коррозии бетона приводит к снижению усталостной прочности бетона в конструкциях, работающих при циклических нагрузках, что имеет большое значение для транспортных сооружений. Этот фактор, наряду с низкой проницаемостью и хрупкостью бетонов в этих сооружениях, которые являются следствием применения для их строительства бетонных смесей с низким водоцементным отношением, объясняет значительное число случаев щелочной коррозии в транспортных сооружениях [1].

Анализ влияния щелочной коррозии на разрушение бетона показывает, что даже в тех случаях, когда развитие этого вида коррозии прекращается после израсходования содержащихся в бетоне щелочи и активного кремнезема, образовавшиеся дефекты структуры (макротрещины) активизируют другие виды деструктивных процессов в бетоне – морозное разрушение и химическую коррозию за счет локального повышения проницаемости бетона. Кроме того в результате образования трещин в бетоне снижается его усталостная прочность.

Литература:

1. Морозова Н.Н. Внутренняя коррозия бетона на заполнителях речных месторождений Татарстана / Н.Н. Морозова, А.И. Матеюнас, В.Г. Хозин, Н.А. Захарова, Т.З. Лыгина // Строительные материалы. 2005. № 11. С. 27-29.

2. Петрова Т.М., Сорвачёва Ю.А. Внутренняя коррозия бетона как фактор снижения долговечности объектов транспортного строительства // Наука и транспорт. Транспортное строительство 2012. №4. С.56-60.