КОРРОЗИЯ БЕТОНА В МОРСКОЙ ВОДЕ

Повышенный интерес к строительству в океанах, морях и прибрежных водах вызван возросшими масштабами нефтедобычи в этих районах. Большая часть платформ для подводного бурения выполняется из цементного бетона. Хотя высококачественный бетон характеризуется как очень стойкий к действию морской воды, тем не менее к его долговечности, а также к условиям, предохраняющим стальную арматуру при работе под нагрузкой, предъявляются повышенные требования.

Коррозия бетона в морской воде протекает в результате действия ряда физических и химических факторов, роль которых неоднозначна. Некоторые из них относятся даже к конструктивным, приводящим к улучшению качества бетона, другие же — к деструктивным. Поведение бетона в морской воде трудно прогнозировать, так как многие реакции при этом протекают в неравновесных условиях и термодинамические данные могут служить в лучшем случае лишь как оценочные.

Установлено, что разрушение бетона в морской воде — результат одновременного протекания нескольких реакций; это частично объясняет, почему морская вода менее агрессивна, чем этого можно было бы ожидать исходя из деструктивных процессов, вызываемых действием на бетой содержащихся в ней ионов, но взятых в отдельности. Морская вода состоит примерно из 3,5 % растворимых солей (по массе).

Коррозию бетона в морской воде можно подразделить в зависимости от условий эксплуатации сооружений следующим образом:

1) наружная часть сооружения, находящаяся выше линии прилива. Она непосредственно не соприкасается с морской водой, однако находится под действием воздуха, содержащего перечисленные ранее соли. Разрушение этой части сооружения может ограничиться коррозией арматуры; для нее следует учитывать также необходимость обеспечения морозостойкости бетона;

2) часть сооружения, находящаяся в зоне действия приливов. Она подвергается смачиванию и высушиванию, замораживанию, химическому перерождению продуктов гидратации цемента, эрозии под действием воли, песка и льда; арматура в этой зоне корродирует.

3) часть сооружения, находящаяся ниже зоны действия приливов. Здесь

возможно химическое перерождение продуктов гидратации цемента, но эта часть сооружения менее подвержена периодическому замораживанию в ней не столь интенсивно, как п предыдущей зоне, развивается коррозия стальной арматуры.

Хотя хлорид и сульфат магния содержатся в морской воде в небольших количествах, они могут вызвать коррозию бетона вследствие их реакции с Са 2.

Mg+2 из сульфата магния может заместить Са+2 в гидросиликатах кальция; при этом сначала образуются кальциевомагниевые, а затем магниевые гидросиликаты. Эти реакции приводят к ослаблению бетона вследствие возрастания его пористости.

При хранении бетона в морской воде было также обнаружено изменение в составе и в кристаллической структуре эттрингита: в нем оказалось до 5 %S02 и 0.2 % хлорида.

Гидрохлоралюмииат кальция редко образуется при действии на бетой морской воды, так как в присутствии сульфатов кристаллизуется преимущественно эттрингит. Если даже гидрохлоралюмииат кальция и образуется, то в виде хорошо оформленных гексагональных пластинок, расположенных в порах цементного камня и поэтому не приводящих к сильной деструкции.

Роль таумазита в коррозии бетона в морской воде еще не ясна; представляется, однако, что он не обладает вяжущими свойствами.

Влияние состава и дисперсности цемента. Высказывать определенные заключения о влиянии индивидуальных фаз портландцемента на коррозию бетона в морской воде затруднительно, так как присутствие других соединений и окружающей среды может нейтрализовать основной эффект. Тем не менее очевидно, что наличие в цементе 13 %С3А приводит к деструктивным процессам, а в сочетании с высоким содержанием C3S делает бетон нестойким в условиях морской агрессин. Об этом свидетельствуют данные, на котором представлена кинетика развития линейных деформаций растворных образцов из различных портландцементов при их хранении в морской воде.

Однако в докладах сообщается о высокой долговечности в морской воде бетонов, приготовленных при низком ВЦ из цементов, содержащих до 17 % С3А. Хотя в основе расширения бетона, находящегося в растворах сульфатов, лежит образование эттрингита, этот последний редко бывает единственной причиной разрушения бетона в морской воде. Это объясняется тем, что реакции, приводящие к формированию эттрингита и гипса в морской воде, в отличие от аналогичных реакций в чистых растворах сульфатов натрия и магния, не приводят к набуханию бетона, поскольку и эттрингит, и гипс имеют повышенную растворимость в жидких хлоридиых средах.

Существенное влияние на сопротивление бетона разрыву оказывает тонкость помола цемента, так как вместе

с нею растет и дисперсность С3А; соответственно возрастает однородность распределения эттрингита в цементном камне и амортизируются напряжения в бетоне.

Последовательность протекания реакций. Бикцок, ссылаясь на Москвина, предлагает следующую схему реакций для описания коррозии бетона в морской воде. Углекислый газ реагирует с поверхностью бетона, образуя арагонит, что приводит к повышению непроницаемости бетона. Однако в силу высокой концентрации С02 в морской воде арагонит переходит в бикарбонат кальция, выщелачиваемый нз поверхности бетона. Действие С02 на плотный бетон лимитирует скорость реакции на его поверхности.

Похожие записи