24 Окт 12 ПОВЫШЕНИЕ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ БЕТОНА ДОБАВКАМИ-ИНГИБИТОРАМИ

Определение и характер действия ингибиторов. Ингибиторы — это ве­щества, которые могут тормозить или практически подавлять коррозию металлических и неметаллических материалов в агрессивных коррозион­ных средах [8.3]. Их вводят в агрессивные среды или они могут нахо­диться там. Ингибиторы блокируют поверхность защищаемого материа­ла и экранируют от агрессивных веществ (ингибиторы поверхности) или устраняют агрессивное действие коррозионных сред.

Ингибиторы коррозии можно подразделить на ингибиторы физическо­го и химического действия.

Ингибиторы физического действия блокируют защищаемую металли­ческую поверхность путем адсорбции, т. е. они не образуют химических соединений (образование защитной пленки). Ингибиторы химического действия изменяют металлическую поверхность или агрессивные ком - ионенты коррозионной среды (восстановление, выпадение осадков или комплексное действие).

Коррозионные процессы с потреблением кислорода, как, например коррозия стали в бетоне, могут быть замедлены или подавлены химичес­кими ингибиторами. При зтом речь идет, главным образом, о пассивато - рах — веществах, образующих защитную пленку, и дестимуляторах кор­розии.

Пассиваторы образуют на поверхности металла плотную толщиной менее 200-10"10 м защитную пленку. Эта пленка значительно плотнее, чем адсорбционная пленка. Пассиваторами являются некоторые окис­ляющие неорганические анионы, например нитриты.

Пленкообразующие ингибиторы создают на порядок более толстые, но менее однородные и менее плотные слои на поверхности металла. Как пассиваторы, так и ингибиторы, образующие защитные пленки, могут при правильном выборе и концентрации уменьшать переход электронов на катоде и переход ионов на аноде.

Десіимуляторьі противодействуют агрессивному действию компонен­тов коррозионной среды. В качестве ингибиторов коррозии арматуры в бетоне в числе прочих исследованных соединений с ингибирующим дейст­вием в основном применяют нитрит натрия и нитрит кальция [8.9]. Сле­дует иметь в виду, что действие ингибиторов, вследствие их потребления и выноса может прекратиться [8.2].

Применение ингибиторов в железобетоне. Защита металлов от корро­зии ингибиторами уже давно применяется во многих отраслях промыш­ленности. При этом хорошо изучены химические условия в обычных, например в стальных трубопроводах, транспортирующих воду, агрессив­ную к стали. В железобетоне применение ингибиторов проблематично по трем причинам:

1. Химические условия в бетоне зависят как от его состава и техноло­гии, так и от многочисленных факторов окружающей среды, и потому не определены в достаточной мере.

2. Количество и вид агрессивных веществ для длительного периода службы строительных конструкций, как правило, заранее не известны, так что невозможно определить дозировку кнгнбиторои, сооївеїсгиую - щую количеству агрессивных веществ.

3. Время службы железобетона составляет десятки лет. Дополнитель­ное введение ингибиторов, учитывающее их вымывание, невозможно.

В то же время добавление ингибиторов в воду затворения бетона очень несложно, технологично и противодействует коррозии арматуры.

Согласно [8.1], ингибиторы имеют следующие условия применения для железобетона.

Эффективность ингибиторов, как правило, определяется в лаборато­рии методами электрохимических исследований. При этом по кривым "ток—потенциал" стали, помещенной р цементно-песчаный раствор, оце­нивают, находится ли поверхность металла в активном, склонном к кор­розии или пассивном состоянии. Перенос положительных результатов на условия строительства возможен лишь с ограничениями, так как нельзя определенно судить о виде и скорости коррозии и учесть при кратковре­менных испытаниях изменения бетона в большие сроки.

Для оценки длительности защитного действия на арматуру принимают во внимание следующие результаты исследований:

Дозировка ингибиторов имеет решающее влияние на их эффектив­
ность. Согласно [8.3], установлено, что пониженная дозировка пассива - торов или пленкообразующих ингибиторов в нейтральных или щелоч­ных средах может вызвать язвенную коррозию, если ингибитор не по­крывает всей поверхности металла и что пониженная дозировка NaNOj может ускорить катодный процесс;

По [8.9], водорастворимые ингибиторы могуч вымываться из конст­рукций, подвергающихся погодным воздействиям, образовывать выцве­ты или утрачивать защитное действие во времени. Возможность пониже­ния концентрации ингибиторов в бетоне, как и величина этого пониже­ния, установлена во многих работах, систематические исследования отсутствуют*. В [8.2] сообщается, что при переменном увлажнении и вы­сушивании пониженная концентрация ингибитора в наружном слое, хотя частично и выравнивается за счет диффузии, однако ежегодное снижение составляло от 20 до 60% первоначально введенного количества ингиби­тора;

О влиянии ингибиторов на свойства цемента и бетона и их необходи­мых концентрациях известно мало [8.9];

По [8.14], хотя об ингибиторах коррозии сообщается достаточно часто, немного известно об эффективное™ ингибиторов при высоком значении рН, как это бывает в бетоне. В различных исследованиях дока­зывается, что применение ингибиторов-нитритов в бетоне эффективно.

Однако в исследованиях нитрита натрия показано неблагоприятное воздействие его на прочность бетона, так что речь может идти лишь о нитрите кальция как ингибиторе в строительстве из железобетона. Иссле­дования эффективности проведены на стальной арматуре, уложенной в раствор с 1,2% добавки хлорида натрия и различным количеством нитри­та кальция. Были определены коррозионные токи, которые позволили рассчитать скорость коррозии. Из рис. 8.13 видно, что с увеличением ко­личества нитрита кальция скорость коррозии заметно снижается. Даль­нейшие исследования [8.5] показали, что при храпении армированных бетонных образцов в морской воде время до начала коррозии в бетоне с добавкой нитрита кальция значительно увеличивается.

В настоящее время нельзя еще сделать окончательное заключение об эффективности ингибиторов в железобетоне, поскольку результатов целенаправленных длительных исследований и условиях строительства еще недостаточно*.

* 10U

Ї 120

X

П 80 § 60 * 1*0 2 20

0,20,1*0,60,8 1 1,2 1,1* 1,61,в 2 Ca(N02»2-% ПО МАССЕ ЦЕМЕНТА

Рис. 8.13. Коррозия стальной арма­туры в растворе, содержащем нитрит кальция и 1,2% хлорида натрия по массе цемента

*

См. [8.1].