1 СИСТЕМИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗАХИСТУ НАСЕЛЕННЯ І ТЕРИТОРІЙ У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ Тема Вплив корозії на будівельні конструкції

План лекції: 1. Класифікація корозійних процесів. 2. Корозія камяних, бетонних і залізобетонних конструкцій. 3. Корозія та захист металевих елементів і конструкцій.

Васильченко О.В., Квітковський Ю.В., Луценко Ю.В., Миргород О.В. Безпека експлуатації будівель і споруд та їх поведінка в умовах надзвичайних ситуацій: Навчальний посібник. Х.: НУЦЗУ, – С

1. КЛАСИФІКАЦІЯ КОРОЗІЙНИХ ПРОЦЕСІВ Корозія - руйнація матеріалу конструкцій під впливом навколишнього середовища, якщо вона супроводжується хімічним, фізико-хімічним або електрохімічним процесами. Середовище, в якому матеріал піддається корозії (кородує), називається корозійним, або агресивним середовищем.

1.1. КОРОЗІЙНІ ПРОЦЕСИ I. За природою і механізмом гетерогенних процесів 1. Хімічна корозія – взаємодія матеріалу з корозійним середовищем, при якій відбуваються хімічні процеси (окислення, відновлення) в одному акті. 2. Електрохімічна корозія – руйнування матеріалів під впливом розчинів електролітів. Відбуваються два процеси – окислювальний (розчинення металу) й відновлювальний (виділення водню, відновлення кисню, виділення металу з розчину та ін.). 3. Фізична корозія – руйнування цілісності виробу або конструкції без протікання хімічних реакцій у матеріалі. 4. Біологічна корозія – руйнування матеріалу або виробу під впливом біологічних організмів (бактерій, грибів, рослин, комах і т.д.).

II. За умовами протікання (або типом агресивного середовища) 1.Газова корозія - в середовищі агресивного газу. 2.Атмосферна корозія - в повітряній атмосфері у вологому середовищі. 3.Рідинна корозія - в різноманітних рідких середовищах 4.Ґрунтова корозія - у ґрунтах. 5.Корозія під впливом зовнішніх і блукаючих струмів. 6.Корозія при терті - при сумісному впливі корозійного середовища і механічних напруг. 7.Структурна корозія - в результаті структурної неоднорідності матеріалів. 8.Контактна корозія - сполучення електрохімічно неоднорідних матеріалів у електропровідному середовищі.

III. За характером корозійного руйнування 1) суцільна (загальна) - кородує вся поверхня матеріалу. Вона відповідно ділиться на рівномірну, нерівномірну, вибіркову 2) місцева: - плямами - діаметр ураження більший за глибину; - виразками - діаметр ураження приблизно дорівнює глибині проникання; - крапкова (пітинг) - діаметр ураження менший за глибину проникання; - щілинна; - ниткоподібна; - міжкристалітна (ножова) - руйнування зосереджене по границях кристалу; - наскрізна.

1.2. Кількісні показники корозії – глибинний – визначення середньої (або максимальної) глибини корозійного руйнування матеріалу, мм/рік; – зміна товщини плівки продуктів корозії, мм/рік; – зміна маси або обєму зразка, г/(м 2 год) або см 3 /(см 2 год); – показник міцності корозії – зміна межі міцності при розтягуванні (стисненні) за час корозії, %. Інтенсивність корозійних процесів будівельних конструкцій залежить від ступеня впливу газового середовища та від щільності їх матеріалу. П – глибинний показник корозії, мм/рік; К – швидкість корозії, г/(м 2 ·год); γ – щільність металу, г/ см 3.

2. КОРОЗІЯ КАМЯНИХ, БЕТОННИХ І ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ Корозія камяних будівельних конструкцій полягає в руйнуванні природного або штучного (цементного чи бетонного) виробу. Причини корозії: зовнішні та внутрішні. I. Зовнішні причини і чинники корозії. До них відносяться: 1. Зміни температури (сезонні і денні коливання). 2. Процеси зволоження і висихання, осідання. 3. Механічні дії (вивітрювання, удари хвиль у гідротехнічних спорудах, стирання, динамічні навантаження). 4. Хімічна дія зовнішнього середовища (газовий склад повітряного середовища, водні розчини електролітів, волога, органічні сполуки). 5. Біологічна корозія (корозія під впливом бактерій, мікроорганізмів, цвілевих грибів та інших біологічних руйнівників).

II. Внутрішні причини корозії і руйнування зумовлені хімічною будовою матеріалу, його природою і складом. До ним відносяться: 1. Водопроникність матеріалів будівельних виробів і конструкцій. 2. Взаємодія лугів цементу з кремнеземом заповнювача в бетонах і цементних каменях. 3. Внутрішні напруги (структурна корозія). 4. Зміни обєму через відмінності температурного розширення цементного каменя. 5. Корозія унаслідок наявності у складі бетонів ПAB, пластифікуючих добавок та ін.

Чинники, що впливають на корозійні процеси камяних і бетонних матеріалів, можна розділити на дві групи: фізичні і хімічні. I. Фізичні чинники: 1. Температурні коливання середовища. 2. Вологісні коливання середовища. 3. Кристалізація солей у порах і капілярах. 4. Підняття агресивного середовища всередину бетону за рахунок осмотичного тиску. II. Хімічні чинники: l. Хімічна дія агресивних середовищ: водного, газоподібного, органічних речовин. 2. Хімічна природа бетонів.

Три основні види корозії бетону Перший вид корозії включає процеси, що виникають у бетоні при дії рідких середовищ, здатних розчиняти і виносити зі структури бетону компоненти цементного каменю. Розповсюджена в гідротехнічних і підземних спорудах. Другий вид корозії включає процеси, при яких відбуваються хімічні взаємодії – обмінні реакції – між компонентами цементного каменю і агресивного середовища; продукти реакції відкладаються у вигляді аморфної маси. Третій вид корозії включає процеси, при розвитку яких відбувається накопичення і кристалізація малорозчинних продуктів реакції зі збільшенням обєму твердої фази в порах бетону та створенням внутрішніх напруг.

Методи захисту від корозії будівельних конструкцій з бетону і залізобетону Методи захисту каменю і бетонів від корозії можна розділити на чотири основні групи: 1. Зниження агресивності середовища. 2. Підвищення корозійної стійкості будівельних виробів: – підвищення щільності і міцності конструкцій нагнітанням у них розчинів; – модифікацію матеріалу виробів застосуванням спеціальних цементів, пластифікуючих добавок та інгібіторів корозії. 3. Підвищення корозійної стійкості поверхневого шару будівельних виробів. – торкретування - нанесення захисного цементного шару на поверхню – гідрофобізація - додання здатності не змочуватися водою; – силікатизація - нанесення на конструкцію рідкого скла; – карбонізація - обробка вуглекислим газом. 4. Застосування захисних покриттів: глиняного набивання, шарів обмазки, фарбування, штукатурки, рулонного покриття або шару облицювання.

3. Корозія та захист металевих елементів і конструкцій Корозію металів класифікують: За характером корозійного руйнування: 1) суцільна: - рівномірна, - нерівномірна. 2) місцева: - плямова; - виразкова; - крапкова (пітинг); - щілинна; - міжкристалітна (ножова); - корозійна втома; корозійне розтріскування під статичною напругою. За механізмом процесу руйнування: 1) хімічна корозія - руйнування металу під дією води, що конденсується на поверхні металу, газів за високої температури або рідин (не електролітів) органічного походження (спирту, бензину, нафти, мазуту та ін.). 2) електрохімічна корозія - руйнування металу під дією електролітів.

Захист сталевих конструкцій від корозії І. Підвищення корозійної стійкості сталі Легування кремнієм, хромом, нікелем, міддю. ІІ. Захист металевих конструкцій, що працюють в атмосферних умовах а) зниження агресивності середовища, яке полягає у видаленні агресивних компонентів з повітря приміщень шляхом вентиляції; б) ізоляція металу від середовища (використовуються полімерні та неорганічні (силікатні) покриття. ІІІ. Захист металевих конструкцій, що знаходяться у ґрунтовому середовищі а) захисні ізолюючі покриття (покриття на основі бітумів або спеціальних корозійностійких матеріалів); б) анодні металеві покриття (Zп, А1 та ін.); в) електрохімічний катодний захист - від зовнішніх джерел струму; г) електрохімічний анодний захист - за допомогою протекторів з активнішого металу; в) створення штучного середовища, що уповільнює процес корозії.

ЗАВДАННЯ ДО САМОПІДГОТОВКИ І. Вивчити матеріали лекції та відповідні розділи в літературі: 1. Васильченко О.В., Квітковський Ю.В., Луценко Ю.В., Миргород О.В. Безпека експлуатації будівель і споруд та їх поведінка в умовах надзвичайних ситуацій: Навчальний посібник. Х.: НУЦЗУ, – 372 с. II. Вивчити терміни до теми та їх значення