Морозно-солевая коррозия бетона

Морозно-солевая коррозия возникает при пониженных температурах в условиях периодического замерзания конструкции при условии ее увлажнения морской, промышленной, атмосферной водой в районах интенсивного загрязнения атмосферы, талой водой при удалении снега или льда антифризами, при загрязнении конструкций солями или веществами, растворимыми в воде, и т. д. Очень часто этот вид коррозии принимается за коррозию бетона III вида или за разрушение бетона в результате низкой морозостойкости заполнителя.

В условиях городской застройки при удалении льда и снега химическими средствами происходит разрушение бетонных плит бордюров, дорожного железобетонного полотна, лестничных маршей и т. д.

Применение антифризов в строительстве иногда вызывает разрушение конструкций в процессе строительства вплоть до разрушения кладочных растворов. Разрушение бетона в одних случаях имеет вид отслоения тонкой пленки растворной части бетона, в других случаях отслоение бетона происходит совместно с крупным заполнителем. Часто разрушения возникают в виде известных  «дутиков» (рис. 13, 14).
Морозно-солевая коррозия возникает не всегда. Интенсивно зрушают бетон водные растворы средних концентраций (в пределах 3-10%)   таких веществ, как хлориды, нитраты,  нитриты, тиосульфат,   аммиачная   вода,   мочевина,   этиленгликоль,   метиловый   и   этиловый   спирт,   глицерин   и   другие   вещества, которые понижают температуру не менее чем на 0,3°С при увеличении концентрации на 1% (рис. 15). Слабо разрушают бетон вещества, которые понижают температуру замерзания не ниже чем до- 10е С. К ним относятся хлористый калий, сернокислый цинк, двухромовокислый калий.

Рис.   13  Разрушение  поверхности
железобетонной   панели   перекрытия типа «дутики», возникшее после   удаления    снега    поваренной солью.

 

Рис. 14 Слоистое разрушение бетона фундамента    под   колонну,    изготовленного из бетона с добавкой нитрита натрия

 

Рис. 15 График изменения концентрации раствора при замораживании его
в ограниченном объеме со скоростью охлаждения 0,1° С в час: I - зона  сплошного  льда;   II - зона   образования  крупных  кристаллов   (агрессивное воздействие электролита  при  морозно-солевой  коррозии  бетона);   III - зона  образования суспензии лед - раствор (зона, не вызывающая морозно-солевой коррозии).


Практически совсем не разрушают бетон сернокислая медь, сернокислое железо, алюминиевые квасцы, кальцинированная сода.

Гидрат окиси кальция не вызывает морозно-солевого разрушения.

Существенное снижение стойкости бетона при понижении температуры связано с изменением характера льдообразования в бетоне при наличии ионов некоторых солей.

 


Рис. 16 Образование периодической слоистости льда в желатиновом студне, приготовленном на 2% - ном водном растворе азотнокислого никеля:
1 - тепловая изоляция из пенополиуретана; 2 - слой льда; 3 - стеклянная пластинка; 4 - незамерзший слой студня с повышенной концентрацией азотнокислого никеля; 5 - стеклянный сосуд; 6 - желатиновый студень.


При вымораживании солевых растворов в замкнутом объеме для полного замораживания раствора необходимо температуру непрерывно понижать. В бетоне конвективное перемешивание поровой жидкости отсутствует, поэтому рост кристаллов льда по скорости ограничивается образующимся вокруг кристалла слоем жидкости с повышенной концентрацией ионов. Наиболее вероятный рост кристалла льда в этом случае происходит в изотермической плоскости, т. е. в этом случае образуется прослойка льда, под которым создается слой незамерзшей поровой жидкости с повышенным содержанием ионов (рис. 16). При дальнейшем понижении температуры происходит охлаждение бетона за пределами слоя поровой жидкости с повышенным содержанием ионов; в результате этого образуется второй слой кристаллов.

При многократном повторении процесса образовывается до десяти и более ледяных прослоек, чередующихся с незамерзшим бетоном. Сечение ледяной и талой прослойки зависит от экранирующей способности ионов соли, т. е. от их способности понижать температуру замерзания и от скорости охлаждения бетона. Так как скорость перемещения фронта изменения агрегатного состояния воды в капиллярно-пористом теле, так же как и скорость перемещения ионов при избыточной концентрации, выражаются достаточно простыми соотношениями, представляется возможность определить скорость охлаждения бетона, которая вызовет морозно-солевую коррозию.