17 сентября 2020 года
Подводная коррозия
Наверное, каждый человек в своей жизни видел «ржавчину» – бурые и оранжевые продукты коррозии, итог окисления металла в результате его самопроизвольного разрушения при взаимодействии с окружающей средой. А видел ли кто-нибудь «черную ржавчину»? О «черной ржавчине» и особенностях механизма коррозии в железобетонных конструкциях мы и поговорим в нашей статье.
В надземных строительных конструкциях мы чаще всего наблюдаем коррозию, вызванную химической реакцией металла с кислородом в условиях регулярного или периодического увлажнения (или высокой влажности воздуха). Первоначально, если говорить о железобетонных конструкциях, арматура защищена от проникновения кислорода и влаги защитным слоем бетона (при его достаточной величине). С течением времени в присутствии влаги компоненты цементного камня (гидроксид кальция и гидросиликаты) начинают взаимодействовать с углекислым газом – происходит реакция карбонизации. Как следствие, снижается щелочность бетона, и он теряет свои защитные свойства. Пассивное состояние арматуры сменяется на активное, и арматура начинает «ржаветь» под воздействием кислых и влажных сред. Образование продуктов коррозии увеличивает объем арматуры и приводит к образованию трещин в защитном слое бетона. Трещины ускоряют процесс коррозии арматуры, обеспечивая ещё больший доступ кислорода и влаги.

При избытке влаги процесс карбонизации бетона приостанавливается, особенно если поры бетона и вовсе заполнены водой: доступ углекислого газа и кислорода весьма ограничен. При длительном (многолетнем) нахождении бетона под водой, происходит его перенасыщение и начинается постепенное разрушение. В особенности, если вода фильтруется через тело бетона под напором, а сам бетон не имеет достаточной плотности (например, бетонная смесь была недостаточно уплотнена при бетонировании) и вторичной защиты. Разрушение бетона в данном случае проходит следующим образом: гидроксиды кальция, образованные в процессе гидратации цемента, постепенно вымываются и растворяются. Химическое равновесие между жидкостью в порах и составляющими компонентами цементного камня нарушается, прочность и плотность бетона уменьшается. Увеличение пористости бетона способствует развитию коррозии арматуры.
Однако, как отмечено выше, данный процесс протекает в условиях ограниченного действия кислорода, и коррозионный процесс начинает протекать иначе. Продукты коррозии уходят глубоко в конструкцию, а не локализуются в наружном слое. Также, согласно исследованиям специалистов Уфимского государственного нефтяного технического университета: Анварова Б.Р., Анварова А.Р., Латыпова В.М., Латыпова Т.В., меняется и фазовый состав продуктов коррозии (см. графики), что и определяет различие в цвете и структуре коррозии. Данный вид коррозии имеет черный цвет и текстуру, напоминающую графит. Подобную коррозию можно встретить при обследовании подводных частей сооружений, например, резервуаров питьевой воды. Указанный вид коррозии приводит, во-первых, к уменьшению расчетного сечения арматурных стержней, во-вторых, снижению сцепления бетона с арматурой и, в-третьих, продукты «черной» коррозии могут глубоко проникнуть в структуру бетона и вызвать скрытые внутренние повреждения, тогда как на защитном слое бетона данные повреждения будут отсутствовать.