Коррозионная стойкость строительных материалов

1. Основные понятия, термины и определения

Коррозионная стойкость- способность материала противостоять действию агрессивных сред (коррозии).

Коррозия (дт лат, corrosio - разъедание) - разрушение материалов вследствие химического или электрохимического взаимодействия со средой.

Строительные материалы, и в первую очередь их поверхности, в течение длительной эксплуатации разрушаются в основном в результате двух видов воздействия: коррозионного, связанного с влиянием на материал внешней, агрессивной среды и эрозионного, вызываемого механическим воздействием.

Эрозионное разрушение интенсивно протекает при относительно быст­
ром перемещении среды или материала. Особенно большой величины эрозия достигает при контакте материала с расплавами металлов и шлаков, а также с газообразными окислителями и пр.

Явления коррозии и эрозии часто сопутствуют друг другу, и поэтому их не всегда удается разделить. В строительном материаловедении эти явления рассматривают раздельно. Эрозионные процессы рассматриваются при изуче­нии эксплуатационных свойств покрытий полов, дорожных покрытии и пр.

2. Виды коррозии строительных материалов

Коррозия строительных материалов различается, по виду коррозионной среды, характеру разрушения и процессам, происходящим в них:

Коррозионная среда:

- газовая

- инертный газ;

- химически активный газ;

- жидкостная:

- кислотная;

- солевая;

- щелочная;

- морская;

- речная;

в расплаве:

металлов;

силикатов;

2) характер разрушения:

- равномерное;

- неравномерное:

- избирательное;

- поверхностное;

- растрескивание;

- местное;

- межкристаллитное;

3) виды воздействий (процессов);

- химические;

- электрохимические;

- биологические;

- органогенные.

 


 


Виды коррозионной среды:

Газовая коррозия представляет собой коррозию в газовой среде при пол­ном отсутствии конденсации влаги на поверхности материала. Этому виду кор­розии подвержены материалы, работающие в условиях высоких температур в среде осушенного газа (керамика).

Газовая коррозия относится к химическим процессам разрушения. Скорость ее зависит; от природы материала, его структуры и свойств новообразований на его поверхности.

Жидкостная коррозия природных и искусственных каменных материа­лов, происходящая под действием растворов электролитов и неэлектролитов, а также различных расплавов, носит в основном химический характер, хотя в за­висимости от вида и свойств жидкости отличается рядом особенностей.

Важнейшей особенностью жидкостей является наличие в них сил межмолекулярного взаимодействия. Этим обусловлены два свойства жидкого состояния: молекулярное давление и связанное с ним поверхностное натяжение.

Поверхностное натяжение жидкости оказывает большое влияние на интенсивность разрушения материала, которое определяется также смачивающи­ми свойствами жидкости.

 

Характер разрушения:

 

Равномерная коррозиявозникает в результате действия агрессивной среды при достаточной толщине изделия и равномерном распределении напряжений сжатия, изгиба или растяжения. Коррозия этого вида в отличие от других в значительно меньшей степени влияет на прочностные свойства материала.

Неравномерная, или местная коррозия(пятна, язвы, разводы) происходит при различной концентрации агрессивной среды на отдельных участках или неоднородности самого материала (его состава и структуры). Так в результате неравномерного распределения кристаллической и стекловидной фаз в керамическом материале коррозионное разрушение на его отдельных участках протекает с разной скоростью. При этом в стекловидной фазе процесс развивается значительно быстрее, чем в кристаллической. Наличие в материале неод­нородной пористости также способствует образованию в материале неравно­мерной коррозии.

Избирательная коррозияхарактерна для материалов, в которых один из компонентов при формировании структуры образует легко растворимые соединения. В период эксплуатации эти соединения могут переходить в раствор, об­разуя на поверхности материала так называемые «высолы».

Межкристаллитная коррозиявозникает в результате разрушения мате­риала по границам зерен и быстро распространяется вглубь материала, резко снижая его свойства. Этот вид коррозии присущ некоторым обжиговым мате­риалам, при спекании которых образуются новые фазы, твердые растворы и пр. и, следовательно, границы раздела.

Коррозионное воздействие в общем случае может иметь два принципи­ально различных механизма: химическое взаимодействие и растворение.

 

Химическое взаимодействие сводится к реакции между средой и материалом с образованием новых соединений. При наличии в агрессивных средах примесей, а в материале - добавок химические реакции могут протекать между всеми элементами взаимодействия.

Поскольку каменные материалы являются диэлектриками и взаимодейст­вие их с агрессивной средой не сопровождается возникновением электрических токов, процесс разрушения материалов называют химической коррозией.

При воздействии агрессивных сред на металлы происходит электрохими­ческий процесс передачи электронов из слоя металла с более низким электри­ческим потенциалом слою с более высоким потенциалом и восстановление электроположительных ионов с последующим разрушением поверхностного слоя. Такой процесс разрушения принято называть электрохимической коррозией.

Биологическая коррозия- разрушение материала под непосредственным воздействием растительных и животных организмов, а также микроорганизмов.

1. Высшие растительные организмы (корневая система, стебли, листья, семена и пр.) в процессе жизнедеятельности продуцируют различные виды ве­ществ, большинство из которых по отношению к строительным материалам яв­ляются агрессивными.

2.Живыеорганизмы вызывают биоповреждения материалов как непо­средственно своим механическим воздействием (грызуны, птицы и пр.), так и продуктами своей жизнедеятельности.

3. Низшие растительные организмы и микроорганизмы (водоросли, лишай­ники, мхи, грибки, бактерии и пр.) разрушают поверхностные слои бетонов и создают условия для гниения конструкций из древесины.

Коррозию, возникающую в результате воздействия на строительные ма­териалы продуктов технологической переработки органических веществ как биогенного (фрукты, овощи, растительные масла, кровь, соки, жиры и пр.), так и небиогенного происхождения (нефть, уголь, сланцы, известняки-ракушечники, выхлопные газы, копоть и пр.), принято органогенной коррозией.