Виды коррозии цементного камня

Чтобы оценить возможность  осуществления той или иной коррозионной реакции необходимо сделать следующее:

1. Определить минеральный состав бетона (или цементного камня) и окружающей агрессивной среды.
2. Написать уравнения всех предполагаемых реакций.
3. Вычислить изменения энергии Гиббса и константы равновесия каждой реакции.
4. Провести термодинамический анализ системы по полученным значениям ∆ G и Кр.

Реакция, для которой ∆ G < 0 возможна, и тем вероятнее чем меньше ∆ G. Реакция, для которой Кр очень велика, практически протекает до конца, если Кр очень мала, то реакция почти не происходит и ее можно не принимать во внимание.

Наиболее уязвимым соединением  в бетоне является Са(ОН)₂. Рассмотрим реакцию взаимодействия извести с серной кислотой:

Са²⁺_(р-р) + 2 ОН^-_(р-р) + Н₂SО_4(ж) = СаSО₄ ^. 2Н₂О_(т);

∆ G = СаSО₄ ^. 2Н₂О –  Са²⁺ – 2 ОН^- –  Н₂SО₄ = -1795,73 + 553,04 + 2 157,3 + 
+ 742, 99 = – 185,89 кДж/моль.

Реакция возможна, так как ∆ G < 0.

Вычислим Кр и определим, насколько глубоко идет эта реакция.

∆  G⁰ = – RT ln Kp,

ln Kp = 

Следовательно К_р = 10^32,62 > 1, т.е. процесс идет практически до конца.

Вычислим рН, при котором устанавливается равновесие по формуле:

где [CaSO₄ ^. 2 H₂O] = const, [H₂SO₄] = 1; [Ca²⁺] = 2[OH^-]. Тогда lg Kp = = -lg 2 – 3 lg[OH^-] = -0,3010 + 3 (14 – pH) = 32,62 откуда, 3 рН =  
= 42 – 32,62 – 0,301 = 9,079; рН = 3,03.

Аналогично можно вычислить  устойчивость других составных частей цементного камня.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Причиной разрушения бетонных конструкций могут быть некоторые  газы, иногда содержащиеся в атмосфере. К их числу относятся сернистый  ангидрид, сероводород и др. Присутствие  их даже в сотых долях миллиграмма  в 1 л воздуха сообщает ему агрессивные  свойства. Растворяясь во влаге, конденсирующейся на поверхности конструкций, газы образуют растворы сернистой, сероводородной и  некоторых других кислот, вызывающих коррозию бетона. Для его защиты обычно применяют многослойные лакокрасочные  покрытия, которые приходится периодически возобновлять (через 3—4 года).

Защита бетона и других материалов от коррозии вызывает большие  расходы. Например, при строительстве  химических заводов на антикоррозионную защиту зданий и аппаратов расходуется  около 10...15% от общей стоимости строительства. Поэтому при строительстве зданий и сооружений необходимо, прежде всего определить характер возможного действия среды на бетон, а затем разработать и осуществить нужные меры для предотвращения коррозии, которые в общем виде сводятся к следующему: 

1. правильный выбор цемента,
2. изготовление особо плотного бетона, 
3. применение защитных покрытий.

Методы защиты цементного камня от коррозии разнообразны, но всё они могут быть сведены  в следующие группы:

- выбор надлежащего цемента;

- изготовление особо плотного  бетона;

- применение защитных  покрытий и облицовок, практически  исключающих воздействие агрессивной  среды на бетон.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волженский А.В. и др. Минеральные вяжущие вещества: (технология и свойства). Учебник для вузов / А.В.Волженский, Ю.С. Буров, В.С.Колокольников.  ̶ 3-е изд., перераб. и доп.  ̶ М.: Стройиздат, 1979.  ̶ 476 с., ил.
2. Ф. Л. Капустин, И. С.Семериков. Химия минеральных вяжущих материалов: учеб. пособие. – Екатеринбург: УрФУ, 2013. – 124 с.