БИОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ БЕТОНА

Биологическая коррозия имеет множество определений. Здесь ее понимают как прямое или косвенное действие низших форм живых организмов, влияющих на внешний вид или технические свойства бетона. К таким организмам относятся бактерии, морские водоросли, грибки, лишайники, мхи и т. д. В бетонопедении более распространены другие виды коррозии, например, химическая и щелочная, однако и биокоррозия также приносит ощутимый вред, требуя значительных затрат на ремонт бетона.

Биоповреждение поверхности. Многие организмы бурно растут на поверхности бетона, если удовлетворяется их потребность в питании, кислороде, влаге и свете. В результате наблюдается существенная деструкция поверхности бетона. Грибки (плесень и дрожжи) нуждаются для роста в органическом веществе; плесень хорошо произрастает на сырых и плохо проветриваемых поверхностях; она присутствует при содержании помещении в антисанитарных условиях. Лишайники занимают промежуточное положение между определенными видами водорослей и грибками; для их развития предпочтительна повышенная влажность. Они известны тем, что располагаются в углублениях резьбы и надписей. Пятна на асбестоцементных изделиях нередко появляются вследствие деятельности лишайников.

Водоросли — свободноживущие растения; известно приблизительно 20 000 их разновидностей. Они встречаются в виде обесцвеченных порошков или слизи на влажных поверхностях бетона. Печеночницы и мхи обычно располагаются в виде жестких тканей в углах, щелях и трещинах бетонных изделий и на их поверхностях, если на них скопились мусор и грязь.

Для борьбы с биокоррозией предложен ряд промывочных растворов, включая хлорную известь. При обрастании мхами требуется применять сульфонат аммония; если же необходимо предупредить обрастание поверхности бетона водорослями, то при изготовлении бетонной смеси с водой затворения вводят 0,1 % сульфата меди.

Другой тип воздействия микроорганизмов па поверхность наблюдается при эксплуатации дамб и водонепроницаемого бетона, защищенных битумными покрытиями. Если имеются соответствующие условия, то эти микроорганизмы могут бурно расти, разрушая слон битума.

Документально зафиксировано несколько случаев вспучивании полон из плит, уложенных на грунт; все они носили химико-биологический характер. Как правило, вспучивание развивается очень медленно и обнаруживается только через 1—5 лет после возведения здания. Вспучивание вызывает необходимость проведения работ по выравниванию полов, требует соответствующего оборудования и может привести к повреждению стен, фиттингов и дверей. Как видно, за это время максимальное значение вспучивания составило 50—60 мм или в среднем 1,8 мм/мес за первые 32 мес. Пеннер и др. провели обследование и установили, что это здание было построено на черной сланцевой породе, претерпевшей физические и химические изменения на глубину 0,7—1 м в зоне вспучивания. Минералогические анализы проб, взятых с разной глубины, показали, что на 0,3—0,6 м эта измененная, зона состоит преимущественно из кварца, гипса и пирита. Мягкий материал в этой зоне на глубине 0,3—0,6 м содержит большие количества гипса и ярозита, тогда как в неизмененной зоне на глубине 1,2—1,8 м нет ни гипса, ни ярозита, а присутствуют только пирит, кальцит, иллит и кварц. Автотропное бактериальное окисление, как известно, встречается в угольных шахтах, где энергии бактерий достаточно для окисления неорганических компонентов в присутствии атмосферного кислорода.

Ярозит также является важным продуктом реакции в кислой среде. Калий, содержащийся в нем, своим происхождением обязан разложению глинистых минералов и (или) их обменным реакциям в присутствии кислоты.

Описанные ранее реакции происходят потому, что молекулярные объемы конечных продуктов намного больше исходных. Например, при превращении пирита в ярозит молекулярный объем увеличивается на 115%, а кальцита в гипс — на 103%. Ориентированный рост кристаллов гипса приводит в дальнейшем к расширению материала.

Если произошло вспучивание основания пола, то ремонтные мероприятия должны предусматривать также создание неблагоприятных условий для роста бактерий, К ним относятся нейтрализация среды путем залива в опасную зону раствора щелочи или поднятие уровня грунтовых вод с целью уменьшения проникания кислорода и кислоты. Эти методы могут обеспечить удовлетворительные результаты. Другим достаточно эффективным методом считается замена зараженных изделий и почвы.

Для пиритсодержащей породы, о которой известно, что она способствует вспучиванию, можно рекомендовать следующие строительно-технологические мероприятия:

1) удалить грунт ниже фундаментной отметки, по возможности с наименьшими нарушениями окружающей почвы (ее разрыхление облегчает проникание воздуха);

2) защитить покрытием из жидкого строительного раствора или асфальта поверхность основания по всей площади, которая может контактировать с воздухом более 24 ч, включая также котлованы и другие участки вспомогательного назначения, которые будут затем засыпаны;

3) полностью забетонировать дно котлованов;

4) изолировать основание под полы на тех участках, где температура может быть выше нормальной, поскольку активность бактерий и степень окисления растут с температурой;

5) удалить сланцевую породу. Если это невозможно, то следует обсудить вопрос о конструкции системы пола, которая бы исключала вспучивание;

6) исключить возможность использования ипритных и других нестабильных материалов в фундаментах, а также в котлованах и других объектах вспомогательного назначения.

Коррозия бетона. Разрушение пористого бетона может произойти, если он уложен непосредственно на черную сланцевую породу. Коррозия носит сульфатный характер и обусловлена окислением серы в пирите до сульфат-нонов в присутствии бактерий. Зафиксированы также аналогичные случаи сульфатной коррозии бетона при его контакте с алюминий содержащим сланцами. Этот тип коррозии удается предотвратить путем исключения контактов между бетоном и опасной породой; однако в данном случае защита путем изоляции последней неэффективна.

Некоторые виды разрушения бетона (например, какие наблюдаются в зонах выхода обделки тоннелей) происходят вследствие совместного действия бактерий-восстановителей и бактерий-окислителей серы. Торнтон нашел, что коррозия бетона происходит при высокой концентрации сульфатов и сульфидов, а равно и при погружении конструкций в воду на глубину более 6 м, т. е. в условия, благоприятные для развития анаэробных тиобактерий, восстанавливающих сульфаты до H2S. Кроме того, в тоннелях создаются условия, при которых бактерии окисляют H.2S до H2S04, а серная кислота вызывает коррозию цементного камня в бетоне. К числу профилактических мероприятий в подобных случаях относятся хорошее проветривание тоннелей для удаления H.2S, промывка стен под сильным напором воды, с целью удаления осадков с их поверхности, и отвод воды с участков, богатых анаэробными тиобактериями.