Общие положения по защите от коррозии строительных конструкций. Основные сведения из теории коррозии металлов

Страница 1

Коррозия арматуры в бетоне является частным случаем многообразного явления коррозии металлов. Под понятием коррозии металлов подразумевается процесс постепенного разрушения их поверхности в результате химического или электрохимического взаимодействия металла с окружающей средой. Чисто химическое взаимодействие металлов со средой встречается несравненно реже, чем электрохимическое. Коррозия стальной арматуры в бетоне является электрохимическим процессом.

Электрохимическая коррозия, или коррозия в электролитах, является результатом работы множества микроскопических короткозамкнутых гальванических элементов, возникающих на поверхности металла при контакте с электролитом. Их возникновение обусловлено неоднородностью металла или окружающей среды. Таким образом, электрохимическая коррозия предполагает наличие электрического тока, который возникает в процессе коррозии и не нуждается во внешней причине. При наличии внешней причины в виде блуждающих токов коррозия обычно усиливается.

Известно, что при погружении в электролит двух электродов из разных металлов они приобретают различные по величине электрические потенциалы. При замыкании электродов между ними возникает ток. Прохождение тока сопровождается растворением электрода с более электроотрицательным потенциалом — анода.

Короткозамкнутые гальванические элементы могут возникать и на одном металле вследствие наличия участков поверхности с различными потенциалами. Разность потенциалов наблюдается между разными структурными составляющими сплава и примесями, а также между участками поверхности, отличающимися состоянием пленки окислов, обработкой и напряженным состоянием.

На величину потенциала металла влияют и многие другие факторы, например состав электролита, скорость его движения, концентрация растворенных газов. Поэтому практически всегда при соприкосновении с электролитом на поверхности металла возникают короткозамкнутые гальванические элементы, которые называют коррозионными микро- и макроэлементами.

По характеру разрушения поверхности металла различают следующие основные виды коррозии:

1) равномерная, или общая, коррозия, т. е. равномерно распределенная по поверхности металла;

2) местная, или локальная (пятнами), коррозия, сосредоточенная на отдельных участках поверхности;

3) точечная коррозия, или питтинг, сосредоточенная на очень малых участках поверхности, но отличающаяся глубоким прониканием;

4) межкристаллитная (интеркристаллитная) коррозия, сосредоточенная на границах кристаллитов.

На коррозирующей поверхности можно одновременно наблюдать разные виды разрушений. Чаще наблюдается постепенный переход одного вида в другой: например, коррозии пятнами — в общую с развитием в дальнейшем глубоких местных изъязвлений. Местная коррозия, несмотря на вызываемые ею меньшие весовые потери металла, более опасна, чем общая, так как приводит к быстрой потере прочности отдельных участков.

Несмотря на малые весовые потери металла, особенно резко понижает прочность межкристаллитная коррозия, нарушающая связи между кристаллами. Продукты коррозии железа (ржавчина) имеют различный состав, который зависит от условий протекания процесса. Наиболее часто образуются такие соединения, как Fe(OH)3, Fe(OH)2, Fe3O4 х Н2О, Fe2O3. Ржавчина занимает в 2—3 раза больший объем, чем прокорродировавшая сталь, и отличается рыхлостью (объем окисла Fe2O3 в плотном теле, например, в 2.16 раза больше объема окислившегося металла).

Общепринято выражать коррозионную стойкость металлов по 10-балльной шкале в зависимости от скорости коррозии, определяемой либо потерей веса с единицы поверхности, либо глубиной проникания коррозии за единицу времени. Однако из изложенного выше о видах коррозионных разрушений очевидно, что эти показатели не всегда могут служить критерием стойкости.

Для стальной арматуры железобетонных конструкций использовать общепринятую шкалу стойкости не представляется возможным.

Объясняется это тем, что даже очень медленный процесс коррозии арматуры, в результате которого ее прочность остается еще достаточной, может привести к растрескиванию бетона под давлением растущего слоя ржавчины, т. е. к нарушению расчетного сечения железобетонной конструкции.

Борьба с коррозией металла ведется различными путями. Стойкость многих металлов и сплавов повышают путем введения полезных компонентов и удаления вредных примесей. В применении к стали этот способ называется легированием.

Целесообразно также снижать агрессивность среды, например, удалять из атмосферы производственных зданий вредные составляющие, вводить ингибиторы (замедлители) коррозии в газовую и в жидкую среды.

Давно и широко применяемым способом защиты металлов от коррозии являются металлические и неметаллические покрытия. Как те, так и другие можно выбрать так, что они будут не только изолировать металл от внешней среды, но и защищать его электрохимически. Примером может служить цинковое покрытие стали.