Сооружения из цемента, кажущиеся такими прочными и сделанными на века, могут начать постепенно разрушаться и приходить в негодность задолго до окончания установленного периода эксплуатации. Почему это происходит с одним из самых востребованных строительных материалов? Какова причина появления осыпей и трещин в готовых монолитных сооружениях? Оказывается, бетон, как и целый ряд металлов, подвержен коррозии, которая разъедает материал не только на поверхности, но и по всей толщине.
Итак, что же представляет собой эта проблема? Портландцемент, изобретенный в прошлом веке для надежного связывания компонентов бетонной смеси, обладает всеми необходимыми качествами для формирования высокопрочных, морозостойких и влагостойких сооружений. Однако в процессе эксплуатации готовых конструкций, прежде всего тех, что контактируют с водой (и особенно с морской), нередко отмечается возникновение и распространение таких проявлений коррозии, как известковые выделения и высолы.
Оказывается, трехкальциевый силикат, составляющий основу портландцемента и усиливающий его твердение, при взаимодействии с водой частично замещается известью. При высокой плотности бетонной смеси вода не в состоянии просочиться внутрь и реакция замещения не происходит, а при рыхлой структуре материала такой риск довольно высок. Известь растворяется и образует пустоты между частицами цемента и заполнителя (песка, щебня, ПГС или ЩПС). Внутрикомпонентные связи в бетоне ослабляются и прочность снижается – появляются трещины, приводящие к медленному или быстрому разрушению. Коррозия бетона проявляется и визуально: освобожденная водой известь выходит на поверхность в виде белых следов.
Изобилующая солями морская или техническая вода вредит бетону еще больше. Содержащиеся в такой воде электролиты способны вызвать магнезиальный тип коррозии. Катионы магния, реагируя с известью, связывают ионы гидроксида кальция, снижая его концентрацию, и постепенно переходят к «вытаскиванию» и захвату кальциевых соединений из гидросиликатов и гидроалюминатов бетона, ослабляя его структуру. Некоторые анионы сульфатов тоже охотно соединяются с известью, образуя гипс, который, в свою очередь, создает новые связи внутри бетона, тем самым нарушая его целостность и однородность. Такой тип коррозии можно назвать сульфатным.