Разрушение бетона в кислой и щелочной среде

Щелочные растворы взаимодействуют с глиноземом и кремнеземом, образуя при этом растворимые алюминаты и силикаты натрия или калия. Эти реакции разрушают структуру бетона в результате рекристаллизации новообразований, а также в результате выщелачивания растворимых соединений. Скорость реакции взаимодействия может быть крайне незначительна, так как протекание реакции определяется сложным диффузионным переносом, миграцией влаги, возможной фильтрацией при наличии гидростатического давления.

Повышение температуры щелочной среды повышает скорость разрушения бетонов, при этом в первую очередь разрушаются кристаллогидраты алюминатов и в последнюю – трехкальциевый силикат.

Наличие в структуре бетона активного кремнезема снижает щелочестойкость, поэтому при подборе состава бетона особое значение имеет минералогический состав заполнителя. Наиболее приемлемыми являются плотные известняки или доломиты. Наименее стойкие трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит. 30%-ный раствор едкого натрия разрушает образцы, изготовленные из трехкальциевого алюмината, и резко снижает прочность образцов из четырехкальциевого алюмоферрита после двухмесячного воздействия, тогда как образцы из трех и двухкальциевого силиката хорошо сохранили свою прочность и форму. При продолжительном воздействии растворов едкого натрия на бетон с добавкой глиноземистого цемента происходит постепенное уменьшение прочности и разрушение структуры бетона. Раствор аммиака не оказывает практически агрессивного воздействия на бетон как на глиноземистом, так и на портландцементе.

При периодическом увлажнении бетона раствором щелочи в период его высыхания в порах может происходить карбонизация щелочи с увеличением объема продуктов реакции или образования кристаллогидратов. Эти процессы могут в значительной мере  снизить прочность бетона за счет разрушения структуры цементного камня растягивающими напряжениями, характерными для коррозии бетона III вида.

Цементный камень, гидратируясь в воде, образует кристаллогидраты всех минералов, составляющих цементный камень. В результате гидролиза образуется водный раствор гидроокиси кальция, который с кислотами образует кальциевые соли. Концентрация серной кислоты, равная 1%, вызывает разрушение, в Первую очередь, трехкальциевого алюмината, затем трех- и двух- кальциевого силиката. В течение нескольких месяцев растворы серной, соляной и азотной кислот заметно разрушают бетон. Фосфорная кислота при концентрации в пределах 5% образует с гидратом окиси кальция малорастворимый фосфат кальция, но при повышении концентрации фосфорной кислоты свыше 5% разрушение значительно интенсифицируется.

Достаточно заметное агрессивное воздействие на бетон оказывают органические кислоты, особенно молочная, уксусная и яблочная, а также кислоты с более высоким молекулярным весом. Их отличительным свойством является способность разрушать бетон в воздушно-сухом состоянии без участия воды. В этом случае их агрессивное воздействие проявляется интенсивнее, так как в воде они не растворимы.

Коррозия бетона, вызываемая угольной кислотой, зависит от ее концентрации, содержания бикарбонатов, а также от минералогического состава цемента, структуры бетона и других факторов. Угольная кислота растворяет бикарбонат кальция и поэтому способствует выщелачиванию продуктов карбонизации, образовавшихся в бетоне в воздушно-сухом состоянии. Угольная кислота в концентрациях, обычных для водных растворов, находящихся при атмосферном давлении, способна разрушать все минералы, входящие в состав цементного камня. Скорость разрушения в этом случае будет лишь определяться свойством минерала, его структурой, плотностью и другими факторами. Наиболее стойким является камень сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками, сульфатостойкого шлакопортландцемента, а также пуццоланового портландцемента.

Аналогично химическому взаимодействию кислот с бетоном проявляется действие слоев сильных кислот и слабых оснований, а также целого ряда газов, образующих кислоты с влагой, адсорбированной бетоном.