Причины разрушение бетона и железобетона под воздействием воды

Возможность и скорость разрушения бетонных и железобетонных конструкций под воздействием воды зависят как от состава и структуры бетона, его плотности и водопроницаемости, так и от состава воды, контактирующей с ними, и от условий этого контакта.

Считается, что арматура железобетона не корродирует до тех пор, пока слой плотного водонепроницаемого бетона, защищающего ее, по тем или иным причинам не нарушается. Появление трещин и постепенное разрушение бетона обеспечивают доступ агрессивной среды к арматуре и способствуют развитию коррозии. Коррозия арматуры железобетона имеет электрохимическую природу. С развитием коррозии объем образующейся ржавчины постепенно увеличивается, что с свою очередь приводит к разрыву слоя бетона вдоль арматуры.

Основными причинами разрушения бетонных сооружений являются неудовлетворительное качество бетона и недостаточно тщательная укладка его, перенапряжение материала, механические воздействия, такие, как повышенная скорость движения воды и резкие изменения температуры. Химическая деградация бетона вызывается действием агрессивной углекислоты, сильнокислой или сильнощелочной среды, действием различных солей и т.д. Немаловажную роль в разрушении бетона играют бактериальные процессы.

Химическое разрушение бетона вызывается процессами трех типов: 1) растворение в- водной среде компонентов бетона; 2) химическое взаимодействие компонентов бетона с присутствующими в воде веществами, сопровождающееся выносом продуктов реакции в воду и ослаблением механической прочности бетона; 3) образование в теле бетона продуктов химических реакций, вызывающих разрыв и разрушение бетона.

Действие агрессивной углекислоты. При твердении бетона в нем образуется около 10% свободного гидроксида кальция. Это обеспечивает создание сильнощелочной среды с рН = 14. Такой бетон обладает защитными свойствами по отношению к арматуре.

Действие агрессивной углекислоты на бетон проявляется в выщелачивании из бетона извести. По современным представлениям этот процесс является одной из основных причин разрушения бетона. Выщелачивание извести, или процесс карбонизации бетона, описывается реакцией

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

Карбонизация может быть поверхностной, и в этом случае стойкость бетона увеличивается, так как образующаяся корка CaCO3 обладает защитными свойствами. Однако в условиях постоянного контакта с агрессивной углекислотой этот слой легко растворяется в соответствии в реакцией

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

Совокупность реакций приводит к выщелачиванию из бетона извести и переводу ее в растворимый гидрокарбонат кальция.

Процесс карбонизации может происходить не только на поверхности, но и в толще бетона, что приводит к уменьшению его механической прочности и снижению защитных свойств по отношению к арматуре. Карбонизация в толще бетона обычно происходит на отдельных участках бетона, в местах трещин, пустот и других дефектов.

Влияние рН. Значение рН водной среды, контактирующей с бетоном, не должно выходить за пределы 6—9. Разрушающее действие кислот на бетон возрастает с увеличением растворимости образующихся кальциевых солей в раду серная кислота, азотная и соляная. Сильнощелочные соединения, присутствующие в сточных водах, приводят к растворению алюмосодержащих компонентов бетона и таким образом нарушают его структуру.

Влияние ионного состава воды. Скорость разрушения бетона зависит от ионного состав воды. Например, если вода содержит много аммонийных соединений, то при контакте ее с сильнощелочной средой в теле бетона может наблюдаться выделение аммиака, ускоряющего растворение извести и разрушение бетона. Аналогичное действие оказывают соли магния и любые более слабые, чем известь, основания. Особенно агрессивной по отношению к бетону является вода, содержащая одновременно повышенные концентрации соединений аммония и магния и сульфаты.

Наличие в воде некоторых ионов, способных вовлекаться в биологические процессы, провоцирует развитие микроорганизмов, продукты жизнедеятельности которых могут разрушающе действовать на бетон. К числу таких микроорганизмов относятся, например, нитрификаторы и сероокисляющие бактерии, развитие которых сопровождается подкислением среды.

Влияние микроорганизмов. Микробиальные процессы разрушения бетона чаще всего связаны с деятельностью бактерий, осуществляющих превращение серы, и наблюдается обычно в канализационных коллекторах.

При транспортировании сточной воды по самотечным каналам и трубопроводам со скоростью, меньшей, чем самоочищающая скорость, возможно выпадение взвешенлых примесей воды в осадок. Находясь под слоем воды в анаэробных условиях, осадок может загнивать. При этом создаются оптимальные условия для жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий, восстанавливающих сульфаты при сопряженном окислении органических веществ с образованием H2S.

Разрушение бетона происходит в основном в верхней части трубопровода над уровнем воды.

Схема бактериальных процессов в канализационном коллекторе

Условия в этой зоне (наличие кислорода, сероводорода, влаги) оказываются очень благоприятными для развития тионовых бактерий и бесцветных серобактерий, осуществляющих соответственно реакции. Образующаяся в результате этих реакций серная кислота и является причиной разрушения бетона.

Для предотвращения развития этих микробиальных процессов прежде всего необходимо поддерживать такую скорость движения воды в трубопроводе, при которой невозможно образование осадков. Следует также избегать турбулентности потока, чтобы предотвратить выделение из воды кислорода. В особо опасных случаях рекомендуются предварительное отстаивание и аэрация сточной воды.

Врач гинеколог г Королев . Записаться на прием.

www.ovode.net 2011