Главная страница >>  Фундаменты на засоленных грунтах >> Солевая форма коррозии в засоленных грунтах

Солевая форма коррозии в засоленных грунтах

Засоленные грунты, содержащие в большом количестве преимущественно сульфатные и другие легкорастворимые соли, являются агрессивными по отношению к бетонам фундамен­тов. Процессы коррозии материалов в засоленных грунтах, обусловленные отложением солей в порах бетона, переходом их в кристаллические, формы с увеличением объема твердых фаз, относятся к третьему виду коррозии по классификации, предложенной В.М. Москвиным. Солевая форма физической кор­розии характерна для сухих и жарких районов СССР и ей под­вержены все пористые материалы, имеющие контакт с засолен­ными грунтами.

В процессе эксплуатации зданий и сооружений происходит подъем сильноминерализованных подземных вод, характерных для районов распространения засоленных грунтов. Минерали­зованные подземные воды проникают в открытые поры и капил­ляры материалов, соприкасающихся с ними. При испарении воды концентрация солевого раствора возрастает до насыщенно­го состояния и происходит кристаллизация солей, которая со­провождается возникновением давления на стенки пор и ка­пилляров, увеличением напряжений, вызывающих деформа­цию и разрушение материала.

Кристаллизация солей в порах бетона, железобетона, кирпича и других материалов фундаментов и цокольных частей стен воз­можна при нагревании наружных слоев конструкций до опреде­ленной температуры и при низкой относительной влажности воздуха. По данным И.И. Черкасова, особенно интенсивно со­левая коррозия развивается при средней дневной температуре выше 30°С и при 160 и более дней в году с влажностью менее 30%.

В зависимости от вида солей, которые содержатся в растворе воды, проникающем в поры материала конструкций, возникает различное давление. Так, кристаллизационное давление раствора Nа2S04 0,4МПа, МgSО4 - 0,36МПа; СаS04 -0,1 МПа.

Во время суточных и сезонных изменений температуры воз­духа соли в порах материалов около поверхности могут при­соединять воду, переходя из безводных и маловодных форм в кристаллогидраты. При этом обычно увеличивается объем твер­дой фазы солей и возникают дополнительные напряжения в по­рах и капиллярах материалов конструкций. Например, сульфат­ные соли натрия и магния после перехода в кристаллогидраты увеличиваются в объеме на 300% (табл. 3).

Таблица 3. Увеличение объема соединений кристаллизационной воды


 

При большом содержании в засоленных грунтах сульфатных солей (при концентрации аниона SО4-2 свыше 1 г/л) наблюдает­ся гипсовая коррозия. Гипс выделяется из раствора и отклады­вается в порах материалов фундаментов и подземных сооруже­ний. Очень часто сульфатные соли соединяются с составляющими цементного камня - трехкальцевым алюминатом, при этом образуется труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, кристаллы которого представляют собой длинные тонкие иглы, разрушающие цемент (цементная бацилла).
При определенном содержании ионов хлора в воде, которая проникает по капиллярам в бетонные и железобетонные конст­рукции, происходит коррозия цементного камня. Если в воде содержится сульфатных и хлоридных солей более 3000 мг/л, наблюдается снижение прочности цементного камня, увеличива­ется его пористость, вследствие чего процессы коррозии интен­сифицируются. Существенное влияние на развитие процессов коррозии цементного камня оказывает свободная углекислота (СO2). При взаимодействии с углекислотой значительно увеличивается растворимость многих труднорастворимых солей и развиваются процессы коррозии цементного камня.

Если концентрация гидрата окиси кальция в цементном камне больше, чем в окружающих минерализованных грунто­вых водах, вода начинает проникать в поры бетона, создавая осмотическое давление 0,2 МПа и более. При коррозии бетона часто разрушается его защитный слой, который предохраняет металлическую арматуру железобетонных конструкций.

При повышенном содержании в грунтовых водах свобод­ной углекислоты, хлоридных и сульфатных солей наблюдается интенсивная коррозия арматуры, при содержании в воде хло­ристых солей - язвенная коррозия отдельных участков арма­туры, так как хлориды разрушают пленку гидрата окиси железа на поверхности арматуры. Этот вид коррозии считается наиболее опасным, так как очень быстро происходит местное уменьшение сечения арматуры и в значительно более короткие сроки, чем при равномерной коррозии. Именно в связи с этим существую­щими нормативными документами запрещается добавка хлоридных солей в бетонные и железобетонные конструкции. Особенно опасна язвенная коррозия для предварительно напря­женных железобетонных конструкций.
Для развития солевой формы физической коррозии благо­приятен климат района строительства, характеризующийся рез­кой континенталыюстью и малой средней облачностью в днев­ные часы летнего периода. Средняя температура воздуха в июне, июле, августе, по многолетним наблюдениям, не должна быть ниже 25 °С. В среднем должно быть не менее 75 дней в году, в которые относительная влажность воздуха в один из сроков наблюдения не превышает 30%. Солевая коррозия будет разви­ваться при содержании более 1% массы сухого грунта водорастворимых солей, главным образом, сернокислого натрия, серно­кислого магния и углекислого натрия. Подземные воды могут влиять на фундаменты и подземные сооружения непосредствен­но или поднимаясь по капиллярам. Влияние их прекращается, если расстояние от подошвы фундамента до горизонта подзем­ной воды превышает 1 м в гравелистом грунте без большой примеси глины и ила, 1,5 м - в песчаном грунте и 2,5 м в лессо­видном.

Физическая форма солевой коррозии может сопровождаться химической коррозией, что обусловлено в основном минера­лизованными подземными водами.