Добавки в бетон Справочное пособие

КОРРОЗИЯ СТАЛИ

2.6.1. Механизм коррозии'

Стали носит преимущественно электрохимический характер. На аноде протекает процесс

2Fe->-Fe+2 + 4e,

На катоде

2Н20 + 02 + 4е->-40Н -.

Затем гидроксид железа

(II) может окислиться кисло­родом до гидроксида железа

(III) по реакции

4Fe(0H)2 + 02-^4Fe(00H) +2Н20.

Состав продуктов коррозии может сильно варьировать, по­этому лучше его представить в виде (FeO) * • (їїегОз) </ • (Н2О) г. В бетоне при рН выше 10 сталь не корродирует, поскольку при этом на поверхности металла возникает защитная пленка. При снижении рН пленка мо­жет быть нарушена, что при­ведет к развитию коррозии стали.

' Механизм коррозии стали в бе­тоне, в том числе и в присутствии хло­ридов, и механизм действия ингиби­торов коррозии более подробно опи­саны в монографии: Алексеев С. Н., Ратинов В. Б., Розенталь Н. К., Кашурииков Н. М. Ингибиторы кор­розии стали в железобетонных кон­струкциях.— М.: Стройиздат, 1985. (Примеч. науч. ред.).

2.6.2. Действие хлоридов.

В присутствии хлоридов корро­зия стали развивается вслед­ствие разрушения хлорид-иона­ми защитной пленки на метал­ле. Согласно принятым пред­ставлениям, хлорид-ионы пре­образуют защитную пленку из оксида железа в растворимый хлорид железа. Механизм кор­розии включает адсорбцию хло­рид-иона и образование комп­лекса на поверхности стали.

Возникают проблемы и с другими металлами в бетоне, такими как Al, Си, РЬ и Zn. На­пример, А1 может вызвать раз­рушение бетона, и хлориды бу­дут способствовать этому. Кор­розия цинка, используемого в качестве покрытия по стали, также может быть усилена в присутствии СаСЬ, поэтому хлорид кальция не рекоменду­ют вводить в бетоны с арма­турой, на которую нанесены гальванические покрытия. Медь не подвергается коррозии в бе­тоне, однако и на нее СаСЬ может оказать неблагоприят­ное влияние. Даже некоторые из таких металлов и сплавов, как нержавеющая сталь, спла­вы состава Сг—Al—Si, чугун на основе ферросилиция, хро- моникелевые и медноникелевые сплавы, серебро и олово с высокой коррозионной стойко­стью в бетоне, Могут снизить ее в присутствии хлоридов.

Точное содержание в бетоне хлорида, не вызывающего кор­розии арматуры, неизвестно. По данным АСІ, комитет 201, такое предельно допустимое содержание хлорид-иона со­ставляет 0,15 %. Поскольку хлориды могут присутствовать в бетоне в растворимой и не­растворимой формах, следует иметь в виду, что опасность для коррозии стали представ­ляют лишь растворимые хлори­ды и только их содержание в разные моменты времени нуж­но принимать во внимание.

По данным [117], в резуль­тате реакции с составляющими цемента и цементного камня через 28 сут в бетоне с вве­денным первоначально СаСЬ в дозах 0,25; 0,5; 1 и 2 % оста­лось в жидкой фазе соответ­ственно 0,03; 0,07; 0,15 и 0,37 % хлорида кальция. Све­дения о значительном количе­стве хлоридов, связавшихся в бетоне, имеются и в других работах [49, 118—123, 126], тогда как по некоторым другим источникам в бетоне сохра­няется существенное количе­ство несвязанных хлоридов [124, 125] Кинетика связыва­ния хлоридов, определенная путем их выпрессовывания и выщелачивания из цементного камня, представлена на рис. 2.24 [126].

Хлориды могут проникнуть в бетон и при их нанесении в качестве противогололедных реагентов. Для этого случая важно знать диффузионную проницаемость бетона по отно­шению к хлоридам. Оказалось, что она снижается в бетонах на смешанных цементах [127].

Так диффузионная проницае­мость бетонов на обычном порт­ландцементе, сульфатостойком цементе, цементе, смешанном с 30 % золы-уноса или с 65 % гранулированного доменного шлака, составила соответствен­но 44 7; 100; 14,7 и 4,1 X Х10~® см[5]/с.

Коррозия арматуры в таких бетонах зависит от степени их проницаемости. В связи с по­тенциальной опасностью корро­зии стали в армированные бе­тоны с ненапряженной армату­рой разрешено вводить не бо­лее 2 % СаСЬ, а в. преднапря - женные бетоны — либо в очень малом количестве, либо не до­бавлять вовсе.

2.6.3. Ингибиторы корро­зии — добавки, вводимые в бе­тон с целью предохранения ар­матуры от коррозии. Не суще­ствует общей теории, позво­ляющей объяснить ингибитор - ный эффект этих добавок в лю­бых условиях. Их анодное дей­ствие обычно связывают с об­разованием пассивирующих

65

Пленок из гидроксида железа на поверхности железного ано­да. При этом считают, что хло­риды ускоряют развитие корро­зии за счет разрушения пленок и их формирования на неко­тором расстоянии от анода [128], а в присутствии ингиби­торов на основе нитритов про­исходит быстрое окисление же­леза и образование непрони­цаемой оксидной пленки.

Хотя ингибиторы коррозии известны в течение многих лет, имеется очень мало сведений о длительности их действия. По данным [129], хлорид олова одновременно и хороший уско­ритель твердения, и обладает ингибиторным эффектом, при­чем лучшие результаты полу­чены в плотном бетоне.

Согласно [128], введение нитрита кальция (2 %) предох­раняет арматуру в бетоне от коррозии. Однако при малых дозах нитритов в присутствии хлоридов протекают катодные реакции, что приводит к корро­зии стали, поскольку при такой концентрации нитриты не обес­печивают образования надеж­ной защитной пленки на аноде. Практика показала, что при использовании нитритов воз­можно их окисление и сниже­ние их ингибиторного эф­фекта'.

В качестве ингибиторов кор­розии арматуры применяют и многие другие вещества: хрома - ты, фосфаты, соли фосфористой кислоты, нитриты щелочных металлов, фториды, бензоаты, лигносульфонаты и т. п. Важно, чтобы эти добавки не ухудшали другие свойства бетонной сме­си и бетона. До сих пор нет установившейся точки зрения по поводу эффективности при­менения ингибиторов коррозии вообще. Так, согласно [130], их нецелесообразно использо­вать из-за потери со временем ингибиторного действия. По данным [131], они полезны при отсутствии хлоридов. По­этому представляется, что ин­гибиторы коррозии нельзя рас­сматривать как альтернативу хорошему бетону; их следует применять для профилактики коррозии арматуры.