Процессы химической коррозии в портландцементных бетонах

      Аннотация: В учебном пособии изложены научные представления об основных факторах химической коррозии портландцементных бетонов — выщелачивании, карбонизации, действии кислот и хлоридов, коррозии кремнеземсодержащих заполнителей в высокощелочной среде поровой жидкости бетона, сульфатной коррозии, коррозии арматуры. В качестве вспомогательной и дополнительной информации изложены основные сведения о химии гидратации портландцемента, поровой структуре цементного камня и бетона. Отдельный раздел посвящен ультрадисперсным кремнеземсодержащим материалам-добавкам, уплотняющим структуру цементного камня и бетона и повышающим устойчивость последних к коррозионным воздействиям.
      
      Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению 18.04.01 «Химическая технология» (дисциплины «Гидратация портландцемента», «Технология бетонов»), и может быть также полезно студентам, обучающимся в магистратуре по направлению 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов».
      
      Вопросы долговечности бетона проверяются временем, поэтому основные положения науки о причинах и закономерностях разрушения бетона сформировались лишь во второй половине XX века, спустя более 100 лет после появления портландского цемента (ПЦ). В настоящее время — в условиях возрастающей экологической нагрузки на бетонные конструкции гражданского и промышленного назначения, усложнения его вещественного и химического состава — способы повышения его долговечности приобретают все большее значение. Данное направление материаловедения продолжает активно развиваться и дополняться, опираясь на большое количество нового экспериментального и практического материала. И сейчас нередки случаи неожиданного и преждевременного коррозионного повреждения бетонных сооружений, которые вместе с тем являются источником ценной информации, позволяющей усовершенствовать состав строительного бетона и приемы строительства.
      В основе воздействия факторов коррозии на бетон лежат различные, зачастую взаимосвязанные, физико-химические процессы, в которых компоненты бетона принимают непосредственное участие, взаимодействуя друг с другом или с окружающей средой. Например, при щелочной коррозии бетона основным участником этого процесса выступает заполнитель, содержащий реакционноспособные включения SiO2; разрушающее воздействие хлоридов и карбонизации направлено прежде всего на арматуру бетона, в то время как в сульфатной коррозии участвуют компоненты цементного камня. Этим и другим химическим процессам разрушения портландцементных бетонов посвящено данное учебное пособие. За рамками рассмотрения остаются механизмы разрушения, в основе которых лежат преимущественно физические процессы — циклическое замерзание-оттаивание, эрозия, механические воздействия. Необходимо понимать, что довольно часто один вид коррозионного разрушения инициирует развитие других видов коррозии.
      Для понимания механизмов коррозионного воздействия на цементный камень, бетон и железобетон требуется иметь представление о физико-химических процессах, происходящих на ранних этапах гидратации портландцемента с участием алюмосодержащих клинкерных фаз и гипса, о поровой структуре цементного камня и бетона. Этим вопросам также будет уделено внимание.