2015-04-01
2906
Коррозия – самопроизвольное разрушение твердых тел, вызванное химическими, электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой.
Действие коррозии на строительные конструкции зависит от материала самой конструкции и от агрессивности окружающей среды. По агрегатному состоянию агрессивная среда может быть газообразной, жидкой, твердой или многофазной. Примером многофазной агрессивной среды могут быть фундаменты зданий, которые контактируют с минерализованными грунтовыми водами, часто загрязненными промышленными стоками, заполняющими поры твердого вещества скелета грунта, растворяют газы, находящиеся в этих порах.
По степени воздействия на строительные конструкции среды делятся на неагрессивные, слабоагрессивные, умеренно агрессивные и сильноагрессивные, а также на соответствующие им классы по условиям эксплуатации (таблица 5.13).
Таблица 5.13 – Классы среды по условиям эксплуатации
| Класс среды по условиям эксплуатации | Характеристика среды |
| ХА0 | Неагрессивная |
| ХА1 | Слабоагрессивная |
| ХА2 | Умеренно агрессивная |
| ХА3 | Сильноагрессивная |
По характеру действия среды делятся на химически и биологически активные.
Класс среды по условиям эксплуатации определяется:
– для газообразных сред – видом и концентрацией газов (группы газов) и температурно-влажностным режимом помещений или районом влажности территории;
– твердых сред – видом, растворимостью в воде и гигроскопичностью отдельных компонентов, содержащихся в пыли, в сочетании с температурно-влажностным режимом помещений, химическим составом и количеством растворимых солей в грунте и районом влажности территории;
– жидких сред – наличием и концентрацией агрессивных компонентов, температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхности конструкций;
– биологически активных сред – наличием бактерий, водорослей, грибков и их спор.
Характеристика сред и их воздействие на конструкции зданий и сооружений представлены на рисунке 5.1.
Степень воздействия агрессивных сред на конструкции определяется:
– для газовых сред – видом и концентрацией газов в воде, влажностью и температурой;
– для жидких сред – наличием и концентрацией агрессивностных агентов, температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхности конструкции;
– для твердых тел (соли, аэрозоли, пыль, грунты) – дисперсностью, растворимостью в воде, гигроскопичностью, влажностью окружающей среды.
Характеристики газов и твердых сред представлены, соответственно, в таблицах 5.14 и 5.15.
Таблица 5.14 – Группы агрессивных газов в зависимости от их вида
и концентрации
| Наименование | Концентрация для групп газов, мг/м3 | |||
| А | В | С | D | |
| Углекислый газ | До 2000 включ. | Св. 2000 | – | – |
| Аммиак | До 0,2 включ. | Св. 0,2 до 20 включ. | Св. 20 | – |
| Сернистый ангидрид | До 0,5 включ. | Св. 0,5 до 10 включ. | Св. 10 до 200 включ. | Св. 200 до 1000 включ. |
| Фтористый водород | До 0,05 включ. | Св. 0,05 до 5 включ. | Св. 0,5 до 10 включ. | Св. 10 до 100 включ. |
| Сероводород | До 0,01 включ. | Св. 0,01 до 5 включ. | Св. 5 до 100 включ. | Св. 100 |
| Оксиды азота* | До 0,1 включ. | Св. 0,1 до 5 включ. | Св. 5 до 25 включ. | Св. 25 до 100 включ. |
| Хлор | До 0,1 включ. | Св. 0,1 до 1 включ. | Св. 1 до 5 включ. | Св. 5 до 10 включ. |
| Хлористый водород | До 0,05 включ. | Св. 0,05 до 5 включ. | Св. 5 до 10 включ. | Св. 10 до 100 включ. |
| Сероводород (тионовые бактерии) | До 0,1 включ. | Св. 0,1 до 3 включ. | Св. 3 до 30 включ. | Св. 30 |
| * Оксиды азота, растворяющиеся в воде с образованием растворов кислот. |
Таблица 5.15 – Характеристика твердых сред (солей, аэрозолей и пыли)
| Растворимость твердых сред в воде и их гигроскопичность | Наиболее распространенные соли, аэрозоли, пыли |
| Малорастворимые | Силикаты, фосфаты (вторичные и третичные) и карбонаты магния, кальция, бария, свинца; сульфаты бария, свинца; оксиды и гидроксиды железа, хрома, алюминия, кремния |
| Хорошо растворимые малогигроскопичные | Хлориды, сульфаты натрия, калия, аммония; нитраты калия, бария, свинца, магния; карбонаты щелочных металлов |
| Хорошо растворимые гигроскопичные | Хлориды кальция, магния, алюминия, цинка, железа; сульфаты магния, марганца, цинка, железа; нитраты и нитриты натрия, калия, аммония; все первичные фосфаты; вторичный фосфат натрия; оксиды и гидроксиды натрия, калия |
| Примечание – К малорастворимым относятся соли с растворимостью менее 2 г/л, к хорошо растворимым – св. 2 г/л. К малогигроскопичным относятся соли, имеющие равновесную относительную влажность при температуре 20 °С – 60 % и более, а к гигроскопичным – менее 60 %. |
Коррозионные процессы более интенсивно протекают в жидкой агрессивной среде. По отношению к сухим материалам конструкций газообразная среда, содержащая пылевидные твердые частицы, неагрессивна.
Однако поверхность элементов зданий всегда содержит адсорбированную из атмосферного воздуха влагу, в результате чего на ней образуется тончайший слой насыщенного раствора минеральных веществ, агрессивного по отношению к материалу строительных конструкций и инженерных систем.
Существует ряд причин коррозионного разрушения металлических и неметаллических (бетонных, каменных, деревянных, пластмассовых и др.) конструкций. Они возникают от химических, физических, электрохимических и биологических воздействий. Процессы коррозии неметаллических материалов отличаются от процессов коррозии металлов. Если для металлов коррозия происходит на границе металла и среды, то коррозия пористых неметаллов проявляется и на границе со средой, и в глубине материала (органического или неорганического происхождения) из-за агрессивности среды: концентрации вредных веществ, температуры и воздействия химических реагентов.
Например, пластмассы и резины при воздействии на них агрессивных сред теряют свою эластичность, твердеют и становятся рыхлыми, и их прочностные свойства резко снижаются.
Бетон и каменные материала разрушаются от воздействия агрессивной среды при образовании в его порах новых соединений большого объема.
Степень агрессивного воздействия среды на строительные конструкции (таблица 5.16) характеризуется среднегодовой потерей прочности в зоне коррозии, а также скоростью разрушения материала.
Таблица 5.16 – Степень агрессивного воздействия на строительные
конструкции
| Среда | Средняя скорость разрушения поверхностного слоя, мм/год | Снижение прочности в зоне коррозии за год, % | Внешние признаки коррозии неметаллического материала | ||
| металла | неметалла | металла | неметалла | ||
| Неагрессивная | 0,2 | - | |||
| Слабоагрессивная | <0,1 | 0,2–0,4 | <5 | <5 | Слабое поверхно-стное разрушение |
| Умеренно агрессивная | 0,1–0,5 | 0,4–1,2 | 3–15 | 5–29 | Повреждение углов или волосные трещины |
| Очень агрессивная | >0,5 | >1,2 | >15 | >20 | Ярко выраженное разрушение (сильное растрескивание) |
Особенно вредные воздействия на конструкции оказывают:
– углекислый газ, сернистый ангидрит, фтористый водород, а также щелочи и кислоты;
– масла, нефть, нефтепродукты, растворители, различные виды сель-скохозяйственных удобрений (фосфорные, аммонийные, азотные, калийные) и др.
