Rezistenta betonului la agresiuni chimice

Rezistenta betonului la agresiuni chimice

1. Coroziunea betonului

Coroziunea betonului este un proces fizico-chimic de degradare sau de distrugere a acestuia sub actiuni chimice agresive ale mediului de exploatare.

Durabilitatea betonului in aceste conditii depinde atat de compozitia si compactitatea betonului cat si de natura, durata si intensitatea actiunilor agresive chimice.

În cazul elementelor de beton armat este necesar ca betonul prin calitatea sa si grosimea stratului de acoperire, sa asigure si protejarea armaturii fata de mediul coroziv.

Substantele agresive pentru beton pot actiona sub forma de solutii, gaze (CO₂ sau SO₂ din atmosferele industriale in prezenta umiditatii devin agresive), aerosoli (in zona litoralului), uleiuri, grasimi, sau ca rezultat al actiunii microorganismelor.

Distrugerea betonului in medii agresive chimic se produce in primul rand prin degradarea pietrei de ciment prin procese de decalcifiere sau expansiune (care au fost prezentate in capitolul IV).

Cand solutiile agresive au caracter acid pot fi distruse si agregatele calcaroase, formandu-se saruri solubile de calciu. Solutiile acidului fluorhidric distrug si agregatele silicioase.

Distrugerea prin expansiune poate fi determinata si de reactii alcalii-agregate reactive.

Procesul de coroziune a betonului este influentat de factori fizici ca: temperatura si variatia de temperatura a mediului agresiv, variatia de nivel si viteza de deplasare a mediului agresiv, eroziunea, fenomenele de cavitatie, precum si factori fizico-chimici ce solicita concomitent betonul (starea de tensiune din beton).

În functie de natura substantelor agresive si de concentratia acestora, mediile agresive naturale si industriale se clasifica pe grupe de agresivitate (clasificarile sunt prevazute in normative si se iau in consideratie la stabilirea compozitiei betonului si a metodelor de protectie anticoroziva a acestuia).

2. Protectia betonului impotriva coroziunii

Durabilitatea betoanelor expuse actiunii agresive moderate a unor substante chimice poate fi asigurata in mod obisnuit prin alegerea corespunzatoare a componentilor sai si prin realizarea unei compactitati maxime, precum si identificarea exacta a agentilor agresivi. Aceasta din urma se face utilizand clasificari ale mediului din punct de vedere a agresivitatii pentru beton.

Alegerea corespunzatoare a cimentului este o conditie esentiala, recomandandu-se, in functie de natura mediului agresiv, utilizarea unor anumite tipuri de cimenturi .

Agregatele folosite trebuie sa fie rezistente la actiunea agresiva a mediului si sa fie compatibile cu cimentul utilizat pentru a nu provoca degradarea betonului prin reactia alcalii-agregate.

Pentru asigurarea impermeabilitatii betonului fata de substantele agresive se iau masuri pentru marirea compactitatii acestuia prin dozaj corespunzator de ciment, agregate cu granulozitate buna, raport apa/ciment minim, utilizare de aditivi, compactare foarte buna la punerea in lucrare, tratare ulterioara corespunzatoare etc.

Sunt stabilite conditii tehnice orientative impuse betoanelor exploatate in contact cu medii agresive (tabelul V-11).

Tabelul V-11. Conditii impuse betoanelor aflate in medii agresive

În situatii speciale, de agresiune chimica intensa, aceste masuri nu sunt suficiente si pentru asigurarea durabilitatii betonului sunt necesare masuri suplimentare, cum ar fi:

Fluatarea consta in tratarea suprafetelor de beton cu solutii de fluorosilicati de zinc, de magneziu, de aluminiu. Fluorosilicatii reactioneaza cu hidroxidul de calciu din beton formand in final fluoruri (de calciu, zinc) insolubile si rezistente la actiunea agentilor agresivi si gel de bioxid de siliciu care colmateaza porii si capilarele betonului, asigurand compactitatea si impermeabilitatea. Cu efecte asemanatoare se pot folosi fluorurile solubile in apa.

Pentru marirea eficacitatii se preconizeaza aplicarea tratamentului in straturi multiple prin pensulare, pulverizare. Grosimea stratului compact obtinut este de aproximativ 2-4 mm.

Fluatii sunt substante toxice, vatamatoare pentru organism, atat prin contact cu suprafata pielii, cat si prin inhalare. În aceste conditii este obligatoriu ca muncitorii care lucreaza cu aceste produse sa fie echipati corespunzator, iar locul de munca sa fie bine ventilat.

Ocratarea este un procedeu de tratare sub presiune a suprafetelor de beton cu tetrafluorura de siliciu gazoasa (SiF₄), formandu-se produsi de reactie greu solubili si cu efect de protectie contra coroziunii multor agenti agresivi (sulfati, uleiuri, saruri, acizi). Ocratarea se aplica numai la prefabricate, in special numai la tuburi de presiune, de canalizare, piloti, placi, traverse, rezervoare, bazine din beton.

Carbonatarea suprafetei pieselor de beton se realizeaza prin tratarea sub presiune cu CO₂ gazos transformand, pe o adancime de cativa milimetri, hidroxidul de calciu in carbonat de calciu. Se mareste astfel rezistenta betonului la actiunea dizolvanta a apei si a apelor usor agresive.

Carbonatarea nu se recomanda betoanelor armate (sau se limiteaza strict la cativa milimetri) deoarece modificand pH-ul betonului se favorizeaza coroziunea armaturii.

Protejarea prin pelicule a suprafetei constructiilor din beton simplu sau armat este unul din mijloacele cele mai utilizate datorita simplitatii si eficientei. Protectia prin pelicule este de natura fizica si de aceea trebuie asigurata, in primul rand, buna aderenta la suport. Totodata, peliculizarea trebuie sa constituie o bariera impermeabila si durabila.

Natura peliculelor protectoare vopsele, grunduri, chituri pe baza de polimeri, numarul si grosimea lor sunt in functie de natura agresivitatii si a constructiei.

Pentru protectia betonului impotriva umiditatii solului si a agresivitatii apelor naturale, se utilizeaza eficient materialele bituminoase aplicate la cald (bitum, masticuri) sau la rece (solutii, emulsii, suspensii) si gudroane (produse bituminoase rezultate din distilarea carbunelui) dizolvate in solventi sau ca atare.

Aplicarea de straturi protectoare pe suprafata betonului se executa in cazul unor actiuni agresive intense. Aceste protectii se realizeaza prin aplicarea lor pe suprafata betonului, cu ajutorul adezivilor, a unor folii (elastice sau rigide), din polimeri organici care sunt impermeabile si rezistente chimic. În unele cazuri se pot realiza in acest fel si lucrarile de finisaj.

Protejarea constructiilor din beton prin placari sau inzidiri este un procedeu care prin natura materialelor folosite asigura atat rezistentele chimice cat si cele mecanice impuse de mediul agresiv si conditiile de exploatare specifice.

Pentru placari si inzidiri se utilizeaza: caramizi ceramice antiacide, caramizi de gresie antiacida, placi ceramice glazurate, materiale antiacide naturale (gresie, granit, bazalt), faianta, placi de sticla etc, fixate cu mortare si chituri antiacide.

Protectia prin adaugarea la prepararea betonului a unui polimer, care, impreuna cu cimentul formeaza un liant complex.

În timpul intaririi, polimerul din emulsie trece in stare rigida, formand membrane care inchid porii betonului si limiteaza absorbtia si difuzia lichidelor si gazelor, asigurand astfel o buna protectie la coroziune.

Impregnarea betonului intarit se poate face cu produse variate, cele mai utilizate fiind solutiile de polimeri sau monomeri care apoi polimerizeaza in prezenta de intaritori sau prin incalzire sau iradiere. Dintre monomerii sau polimerii sintetici utilizati pentru impregnarea betoanelor pot fi enumerati: metilmetaacrilatul, poliesterii, rasinile epoxidice, acrilonitrilii. Se mareste astfel gradul de impermeabilitate si rezistenta la agresiuni chimice; se utilizeaza mai ales la tuburile din beton pentru transportul apelor, la constructiile submarine, la rezervoare speciale, la pardoseli supuse uzurii si agresivitatii chimice.

Lucrarile de protectie a betonului impotriva coroziunii cer o atentie deosebita atat in timpul executiei cat si in ceea ce priveste comportarea lor in timpul exploatarii constructiei, pentru ca eventualele degradari sa fie semnalate si remediate imediat, asigurand astfel durabilitatea lor.