Korozją nazywamy zjawisko niszczenia materiałów spowodowane działaniem czynników zewnętrznych. Uszkodzenia spowodowane korozją prowadzą do obniżenia przydatności tworzyw do celów technicznych, a w przypadkach krańcowych do całkowitego zniszczenia materiału. Czynniki zewnętrzne wywołujące korozję możemy podzielić na:

- czynniki fizyczne: czas, różnice temperatur, działanie zamarzającej wody, ciśnienie, opady atmosferyczne,

- czynniki chemiczne: działanie tlenu, roztworów kwasów (np. pochodzących z kwaśnych opadów atmosferycznych), soli par substancji łatwopalnych,

- czynniki biologiczne: działanie organizmów żywych np. bakterii czy glonów.

              Proces korozji inicjowany jedynie przez naturalne czynniki fizyczne do czasów rewolucji przemysłowej przebiegał stosunkowo wolno. Obecnie emitowane do atmosfery zanieczyszczenia przemysłowe przyczyniają się do niszczenia środowiska naturalnego, w tym również przyspieszają procesy korozyjne materiałów budowlanych.

              Stosowane w budownictwie materiały budowlane (wapień, marmur, piaskowiec, zaprawa murarska, beton) zawierają w swoim składzie głównie węglany wapnia i magnezu. W wyniku szeregu procesów zachodzących zarówno na powierzchni, jak i we wnętrzu powyższe materiały budowlane ulegają powolnej destrukcji. W wyniku zanieczyszczeń atmosfery występuje zwiększona agresja chemiczna wpływająca na obniżenie trwałości budowli betonowych. Jest ona spowodowana działaniem na beton związków chemicznych znajdujących się w atmosferze, które reagują ze składnikami zaczynu cementowego. Gdy produkty tych reakcji są łatwo rozpuszczalne w wodzie następuje ich wymycie, przez co traci on swoją spoistość i przestaje wiązać kruszywo w betonie, który ulega rozpadowi (korozja rozpuszczenia). W przypadku gdy produkty są trudno rozpuszczalne w wodzie następuje narastanie kryształów mogących wywołać wysokie ciśnienie wewnątrz szkieletu betonu, co

powoduje jego rozsadzanie (korozja pęcznienia).

Najczęściej stosowany podział zjawisk korozji opiera się na podziale Moskwina:

Korozja I rodzaju (ługująca) - Są to procesy, przy których składniki stwardniałego zaczynu cementowego rozpuszczają się pod wpływem środowiskowej wody i ditłenku węgla i są wyługowywane z betonu. Procesy te przebiegają niezmiernie wolno lecz prowadzą do niszczenia konstrukcji budowlanych na skutek przechodzenia węglanu wapnia do roztworu pod wpływem ditlenku węgla i wody, która pełni rolę doskonałego rozpuszczalnika większości soli i niektórych składników zawartych w materiałach budowlanych. Procesy te można opisać równaniami:

W miarę ługowania struktura betonu ulega rozluźnieniu, w wyniku czego spada jego wytrzymałość. Z upływem czasu może dojść do całkowitego rozluźnienia jego struktury i w konsekwencji rozpadu. Według jednych badaczy całkowita utrata wytrzymałości następuje po wyługowaniu 1/3 wapna zawartego w zaczynie, według innych po wyługowaniu około połowy.

Korozja II rodzaju (kwasowa) - Są to zjawiska związane z reakcjami wymiany między składnikami betonu a środowiskiem agresywnym oraz z powstawaniem łatwo rozpuszczalnych soli lub produktów nie wykazujących własności wiążących (działanie wielu kwasów, zasad i soli). Agresja kwasowa jest silniejsza niż korozja ługująca i może szybciej doprowadzić beton do zniszczenia. Węglan wapnia reaguje łatwo z kwasami znajdującymi się w opadzie atmosferycznym a zjawiska te można opisać równaniami:

 

 

Korozja III rodzaju (siarczanowa) - Są to procesy związane z powstawaniem źle rozpuszczalnych soli, krystalizujących w porach betonu. Najgroźniejszą solą dla materiałów budowlanych jest siarczan sodu, który wraz ze stopniem uwodnienia zmienia objętość uwodnionej formy. Zjawisko to jest groźniejsze niż zamarzanie i topnienie wody zimą. Można je opisać reakcją:

Siarczany wchodzą w reakcje z wodorotlenkiem wapniowym lub z innymi minerałami cementowymi tworzą siarczan wapniowy (gips). Powstający gips reaguje z kolei z glinianem wapniowym obecnym w betonie, prowadząc do powstawania groźnego dla betonów związku tzw. soli Candołta (bakcyl cementowy):

Siarczan wapniowo-glinowy krystalizuje w postaci igieł. Powstające w fazie stałej kryształy soli Candolta nie mogąc jak gips wnikać do istniejących w kamieniu cementowym porów wywierają wewnętrzne ciśnienie powodujące powstawanie rys i spękań na powierzchni betonu. W dalszym etapie następuje całkowite zniszczenie betonu. Rozwój procesów korozji następuje w miarę dyfundowania czynnika agresywnego do wnętrza betonu.

Procesy destrukcji materiałów budowlanych można w istotny sposób ograniczyć stosując rozmaite środki zabezpieczające. W zależności od rodzaju i stopnia agresywności oraz od rodzaju konstrukcji betonowych stosuje się różne środki zwiększające trwałość betonu. Środki ochrony przed korozją dzielą się na aktywne i pasywne. Przez ochronę aktywną rozumie się celową ingerencję w procesy produkcyjne lub eksploatacyjne zapobiegającą powstawaniu zagrożenia korozyjnego. Pasywna ochrona antykorozyjna polega na uniemożliwieniu dostępu czynników agresywnych do konstrukcji. Uzyskuje się to przez zastosowanie wszelkiego rodzaju warstw ochronnych wykonanych z materiałów chemicznie trwałych. Należą do nich wszelkie impregnacje, powłoki, pokrycia, wykładziny obmurza i konstrukcje odporne w całej masie. Preparaty chemiczne nakładane na powierzchnię materiału budowlanego powinny powodować wzrost jego odporności na działanie szeregu czynników zewnętrznych. Środki te powinny spełniać następujące kryteria: zmniejszać wodochłonność co najmniej o 70%, wykazywać odporność na działanie czynników atmosferycznych, nie powodować zmian wyglądu zabezpieczonego materiału, nie ograniczać przepuszczalności powietrza i pary wodnej oraz nie prowadzić do powstawania szkodliwych produktów ubocznych. Spośród preparatów stosowanych do zabezpieczania materiałów budowlanych przed skutkami korozji można wymienić: polimery organiczne, silikoniany, silany, oligosilany, polisiloksany i mydła metaliczne, preparaty nieorganiczne. Najlepiej do zabezpieczania powierzchni materiałów budowlanych nadają się jednakże związki krzemoorganiczne ze względu na szereg zalet jak: odporność na starzenie się, cieplna, mechaniczna, chemiczna, trwałość wyglądu materiału zabezpieczonego, dobre właściwości hydrofobowe i adhezyjne.

Korozja betonu

Korozja betonu jest to stopniowe pogarszające z czasem pogarszanie się technicznych właściwości betonu, prowadzące do obniżenia jego cech użytkowych, a krańcowym przypadku do całkowitego jego zniszczenia. 1Przyczyny korozji:

a)agresywność zewnętrzna - oddziaływanie różnych czynników środowiska, w którym jest eksploatowany beton,

b)agresywność wewnętrzna - wynikająca z przebiegu w betonie procesów fizyko-chemicznych wywołanych zastosowaniem złej jakości jego składników np. wody zarobowej, kruszywa.

 

2Agresywność zewnętrzna może mieć charakter:

a)chemiczny (korozja chemiczna)- jest wywoływana przez: >oddziaływanie czynnika gazowego; >oddziaływanie wodnych roztworów związków chemicznych,

b)fizyczny (korozja fizyczna) - może być wywołana czynnikami: >naturalnymi (opady atmosferyczne, mróz, wiatr), >nienaturalnymi (temp pożarowe),

c)mechaniczny (korozja mechaniczna) - jest wywoływana przez naprężenia mechaniczne przekraczające wytrzymałość betonu,

d)biologiczny (korozja biologiczna) - jest powodowana przez oddziaływanie (roślin - mchy, bakterii, mięczaków - wpływ środowiska wodnego).

 

3Agresywność wewnętrzna może wynikać z zastosowania:

a)niewłaściwej jakości spoiwa np. cementu o zbyt dużej zawartości alkalitów, wolnego CaO bądź MgO,

b)niewłaściwej jakości kruszywa np. kruszywa wykazującego tzw. reaktywność alkaliczną spowodowana obecnością w kruszywie takich składników jak: opal, chalcedon, trydymit, c)niewłaściwej jakości wody zarobowej np. o zbyt dużym stężeniu jonów siarczanowych (SO₄)^-2.

---