Aby odpowiedzieć sobie na pytanie: jakim wymogom powinny odpowiadać materiały stosowane do budowy kanałów ogólnospławnych i sanitarnych, należy poznać przebieg procesów zachodzących w tym środowisku.

Proces ługowania betonu polega na rozpuszczaniu i wymywaniu wodorotlenku wapniowego, a w mniejszym stopniu także innych składników stwardniałego zaczynu cementowego. Proces ten prowadzi do „korozji rozpuszczającej” (korozji I rodzaju). Występuje ona głównie w przypadku wód miękkich pozbawionych soli wapniowych. O stopniu agresywności ługującej środowiska wodnego decyduje twardość wody.

Im twardość jest mniejsza, tym woda jest bardziej niebezpieczna. W przypadku korozji ługującej istotna jest szczelność betonu oraz podatność związków wapniowych w cemencie na wyługowywanie. Składnikiem najszybciej ulegającym ługowaniu jest zawarty w betonie wodorotlenek wapniowy. Ponieważ ługowanie jest procesem dyfuzyjnym, to szczególnie istotny jest sposób oddziaływania środowiska, wpływający na szybkość rozpuszczania i wymywania składników, a więc szybkość przepływu i ciśnienia wody.

Agresywność wód miękkich zwiększa się przy niższych temperaturach, gdyż rozpuszczalność wodorotlenku wapniowego jest wtedy większa i szybciej zachodzi jego wymywanie prowadzące do zwiększenia porowatości i osłabienia betonu. Z agresywnością ługującą należy się liczyć głównie w przypadku czystych wód naturalnych (opadowych, źródlanych, górskich) lub przemysłowych (kondensacyjnych). Korozja wskutek ługowania występuje często w budownictwie hydrotechnicznym, nawet przy wodach niezbyt miękkich, szczególnie w przypadku jednostronnego parcia wody i nie dość szczelnych betonów. Występują wtedy na powierzchni betonu charakterystyczne białe wycieki związków wapniowych. Agresywność ługująca w postaci czystej występuje rzadko, najczęściej towarzyszy jej agresywność kwasowa lub węglanowa.

Agresywność kwasowa

Wszystkie środowiska o odczynie kwaśnym wywierają ujemny wpływ na stwardniały zaczyn cementowy będący materiałem o charakterze zasadowym, a więc łatwo reagującym z kwasami. Korodujące działanie środowiska zależy od rodzaju i stężenia kwasu. Kwasy nieorganiczne silnie zdysocjowane, jak kwas solny, azotowy, siarkowy, reagują praktycznie ze wszystkimi składnikami cementu, tworząc sole wapniowe, glinowe i żelazowe oraz żel krzemionkowy. Przy wyższym stężeniu powodują one całkowity rozpad betonu.

Oddziaływanie mocnych kwasów ma miejsce w wielu obiektach przemysłowych i kanalizacyjnych. Słabe kwasy nieorganiczne (np. kwas węglowy) reagują tylko z wodorotlenkiem wapniowym. Działanie kwasów organicznych na beton jest podobne jak kwasów nieorganicznych i polega na reagowaniu z wodorotlenkiem wapniowym, a częściowo także ze związkami glinu. Nie wszystkie kwasy działają szkodliwie na beton.

Na przykład kwas fluorokrzemowy, fosforowy lub szczawiowy czy winowy wywierają wpływ dodatni. Ze względu na tworzenie trudno rozpuszczalnych soli wapniowych działają one na beton uszczelniająco, co jest nawet wykorzystywane w ochronie przeciwkorozyjnej. Agresywność kwasowa może być spowodowana nie tylko działaniem wolnych kwasów, lecz również obecnością soli kwaśnych, a więc soli silnych kwasów i słabych zasad, np. niektórych soli amonowych. Uszkodzenia spowodowane przez środowiska o charakterze kwaśnym uzależnione są od rodzaju powstających produktów i warunków ich oddziaływania na beton (woda stojąca czy w ruchu, omywanie czy przeciekanie wody przez beton, uszkodzenie powierzchni betonu przez erozję itp.).

Jeżeli w wyniku reakcji powstają sole rozpuszczalne, to są one wypłukiwane z betonu, a obraz zniszczenia podobny jest jak w przypadku agresywności ługującej, a więc występuje korozja I rodzaju. Jeżeli sole wapniowe przechodzą w związki nierozpuszczalne, to wymywanie nie następuje. Jednak sole te nie mają właściwości wiążących w stosunku do pozostałych składników betonu, powodują więc zmianę struktury i obniżenie wytrzymałości betonu (np. kwasy tłuszczowe). Jeżeli utworzone sole nie będą charakteryzowały się zdolnością przyłączania dużej ilości wody, to w efekcie wystąpi korozja II rodzaju.

W przypadku tworzenia soli pęczniejących ma miejsce korozja III rodzaju (zachodzi ona np. przy działaniu kwasu siarkowego). Postęp korozji betonu w środowiskach kwaśnych nie jest stały i ulega zahamowaniu, zwłaszcza w warunkach stacjonarnych, gdy przy braku przepływu cieczy kwaśnych szybkie początkowo rozpuszczanie wapna, zależne od kinetyki reakcji wodorotlenku wapniowego z kwasami, jest hamowane przez zagęszczające się z czasem związki nowo powstałe przy reakcji kwasów ze składnikami cementu, utrudniające dyfuzję środowiska do nieuszkodzonego jeszcze spoiwa.

Jeżeli beton jest omywany przez środowisko kwaśne przepływające, to intensywność korozji zwiększa się, szczególnie w przypadku powstawania rys i pęknięć powierzchniowych, np. spowodowanych okresowym wysychaniem. Jednak i wtedy korozja zachodzi w warstwach powierzchniowych, a beton pod warstwą skorodowaną zachowuje jeszcze znaczną wytrzymałość przy jednoczesnym zmniejszeniu przekroju elementu betonowego. Należy dodać, że w odróżnieniu od innych rodzajów agresywności, w przypadku działania kwasów na beton, może być atakowane nie tylko spoiwo, ale częściowo także kruszywo.

Stąd w takich warunkach należy unikać stosowania wypełniaczy ze skał węglanowych (wapieni, dolomitów, magnezytów). Agresywność węglanowa Agresywność kwasowęglowa, zwana węglanową, jest właściwie odmianą agresywności ogólnokwasowej, połączoną z procesami ługowania. Wyługowywanie związków wapnia jest w tym przypadku szczególnie intensywne, gdyż produkt reakcji pomiędzy kwasem węglowym a wodorotlenkiem wapniowym — kwaśny węglan wapniowy Ca(HCO3)2 – jest wielokrotnie bardziej rozpuszczalny od także już łatwo wymywanego wodorotlenku wapniowego. W odróżnieniu od ługowania przez wody miękkie wolne od CO2 ma tu miejsce proces bardziej skomplikowany.

Pod działaniem środowiska kwasowęglowego następuje przejściowe zagęszczenie betonu i poprawienie jego właściwości dzięki temu, że w fazie początkowej w porach materiału tworzy się trudno rozpuszczalny obojętny węglan wapniowy CaCO3. Zachodzi to wg reakcji: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 – H2O, której towarzyszy zwiększenie objętości. W fazie następnej węglan wapniowy przechodzi pod wpływem doprowadzanych przez wodę dalszych ilości kwasu węglowego w bardzo łatwo rozpuszczalny kwaśny węglan wapniowy Ca(HCO3)2. Jest on wymywany przez wodę otaczającą obiekt.

Szczególnie intensywne ługowanie zachodzi w przypadku przesączania się wód agresywnych przez element betonowy. Zachodzi wówczas reakcja: CaCO3 + CO2 + H2O -> Ca(HCO3)2. Stopień agresywności kwasowęglowej zależy w dużym stopniu od ilości jonów towarzyszących, rozpuszczonych w wodzie, głownie zaś od ilości związków wapnia, czyli od twardości przemijającej. Szybkość postępu korozji pod wpływem agresywnego CO2 zależy od warunków oddziaływania środowiska na obiekt betonowy, a odporność betonu w dużym stopniu od jego jakości. Jeśli beton jest przepuszczalny, to wystarczają nawet małe ilości kwasu węglowego, aby beton z czasem uległ zniszczeniu, gdyż ciągły dopływ nowych ilości roztworu powoduje stopniowe wyługowanie całego wapna.

W kolejnym odcinku omówimy przebieg korozji siarczanowej.

Roman Ćwiertnia Tomasz Ćwiertnia

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij