Wodno-gruntowych I przemysłowych. Działanie czynników naturalnych I przemysłowych na konstrukcje betonowe



Pobieranie 41.28 Kb.
Data10.05.2016
Rozmiar41.28 Kb.

Zagrożenia korozyjne ze strony środowisk wodno-gruntowych i przemysłowych.

ZAGROŻENIA KOROZYJNE ZE STRONY ŚRODOWISK
WODNO-GRUNTOWYCH I PRZEMYSŁOWYCH.

3.1. Działanie czynników naturalnych i przemysłowych na konstrukcje betonowe.
3.1.1. Czynniki atmosferyczne i klimatyczne.

Beton w nadziemnych elementach konstrukcji jest w normalnych (przeciętnych) warunkach eksploatacyjnych poddawany działaniu powietrza.



Czynniki oddziałujące na beton z powietrza to:

  • zmienna wilgotność powietrza,

  • szkodliwe gazy i pyły zawarte w powietrzu,

  • wahaniami temperatury powietrza,

  • wiatr, deszcz, nasłonecznienie.


Główną przyczyną korozji betonu pod działaniem czynników atmosferycznych są zmiany określane ogólnie mianem wietrzenia.

Zmienna wilgotność i temperatura mogą powodować rozluźnienie struktury betonu.
Cykliczne zmiany wilgotności powietrza w warstwie powierzchniowej powodują wysuszanie i nawilżanie betonu. Taki ruch wody wywołuje skurcz i pęcznienie betonu co w efekcie prowadzi do mikropęknięć w strukturze rozluźnienia struktury betonu. Struktura betonu staje się przez to mniej szczelna i w efekcie obniża jego odporność na działanie agesji chemicznej i mrozu.

Zanieczyszczenie atmosfery spowodowane jest przez:

  • pyły, gazy i pary emitowane przez przemysł i gospodarkę,

  • przez związki chemiczne, występujące w specyficznych warunkach, np. w atmosferze morskiej, uzdrowiskowej kopalnianej itp.

W miastach i okręgach przemysłowych powietrze zawiera stale wzrastające ilości związków siarki, pochodzących głównie z procesów spalania surowców energetycznych i z procesów przemysłowych (przemysł chemiczny, metalurgia). Powodują one m.in. uszkodzenia elewacji budynków.




Tworzenie środowisk kwaśnych.



Tworzenie kwaśnych deszczy w atmosferze
Korozja atmosferyczna prowadzi do szczególnie groźnych szkód zwłaszcza wówczas, gdy zawiera ona agresywne gazy w postaci:

  • dwutlenku azotu - NOx ,

  • dwutlenku siarki - SO2.

Obydwa gazy w powietrzu o dużej wilgotności ulegają przemianie w postać jonową:



SO4-2, NO3-1 .

W ten sposób wilgotne powietrze lub deszcz stają się roztworami o odczynie kwaśnym (kwasami), które w bezpośrednim kontakcie z betonem rozpuszczają składniki zaczyn cementowego i niektóre kruszywa np. wapienne i dolomitowe.



Normalna woda deszczowa ma pH około 5,6. Deszcze o niższym pH uznaje się już za deszcze kwaśne.

Deszcz o rekordowo niskim pH (2,4) spadł w 1974 r. w Szkocji, był on kwaśniejszy od soku cytrynowego

Zmiany objętości betonu w wyniku procesu karbonizacji


Dwutlenek węgla zawarty w powietrzu oddziałuje na wodorotlenek wapnia zawarty w betonie i w jej wyniku powstaje węglan wapnia według reakcji karbonatyzacji:

CO2 + Ca(OH)2 + H2O = CaCO3 + 2 H2O

Reakcji tej towarzyszy skurcz betonu, który wywołuje powszechnie znane zjawisko pokrywania się powierzchni betonu siecią rys włoskowatych, sięgających na głębokość kilku milimetrów.

Karbonizacja, która w zasadzie poprawia odporność chemiczną betonu staje się w ten sposób czynnikiem wzmagającym otwartość betonu obniżającą odporność betonu na działanie innych czynników, np. mrozu, środowisk chemicznie agresywnych.
Wilgotne powietrze jest środowiskiem zapewniającym prawidłowe twardnienie betonu, wzrastanie jego wytrzymałości oraz jego szczelności.

Jednocześnie jednak, w przypadku występowania chemicznych czynników agresywnych, obecność wilgoci zwiększa intensywność zachodzących procesów korozyjnych, gdyż gazy agresywne tworzą wtedy roztwory wodne, reagujące z betonem.

Także negatywne procesy agresywności wewnętrznej, np. reakcja „kruszywo – alkalia” zachodzą w atmosferze o dużej wilgotności względnej. Jednoczesne działanie wody i tlenu z powietrza prowadzi do korozji stali, zwłaszcza w przypadku betonów niedostatecznie chroniących zbrojenie, np. porowatych. W praktyce szybkość korozji betonu i żelbetu jest przeważnie proporcjonalna do wilgotności.
3.1.3. Środowiska wodno – gruntowe.
Działanie środowisk wodnych i gruntowych jest istotne we wszystkich dziedzinach budownictwa, a zwłaszcza w budownictwie:


  • hydrotechnicznym,

  • podziemnym,

  • górniczym,

  • przemysłowym,

  • rolniczym,

  • komunikacyjny,

  • uzdrowiskowym.


W tych rodzajach budownictwa trzeba się liczyć z koniecznością wykonywania betonów specjalnych, o przedłużonej trwałości, często dodatkowo zabezpieczonych powierzchniowo.
3.1.3.1. Czyste wody opadowe i przemysłowe.

Wodami miękkimi o małej twardości węglanowej, nie zawierającymi związków wapnia


i innych substancji mineralnych są wody opadowe i kondensacyjne oraz niektóre wody górskie lub bagienne.

Wody miękkie.

Wykazują zwykle agresywność ługującą, połączoną często z agresywnością kwasowęglową lub ogólnokwasową.



Czyste wody przemysłowe są niekiedy także gorące, co wzmaga ich agresywność.
Wody opadowe powstające w atmosferze w wyniku skraplania się pary wodnej są bardzo miękkie. Z tego względu powodują wymywanie składników betonu. Dotyczy to zwłaszcza betonu świeżego.

Tego rodzaju uszkodzenia można zaobserwować przy rynnach i rurach spustowych, a także na wszelkich elementach betonowych narażonych na spływ wód opadowych.
Woda śniegowa jest również miękka, ale zawiera zwykle zanieczyszczenia z powietrza, gruntu bądź z nawierzchni drogowych, na których stosowano środki chemiczne do likwidacji śniegu i lodu.

Wody kondensacyjne występują w wielu zakładach przemysłowych. Działają one silnie ługująco, szczególnie przy podwyższonej temperaturze lub obecności rozpuszczonych substancji chemicznych. Stwarza to zagrożenie trwałości betonów w zbiornikach, rurociągach, urządzeniach chłodniczych itp.

Woda wodociągowa, najczęściej jednocześnie pitna, jest wodą rzeczną lub podziemną ze specjalnych ujęć wodnych, ewentualnie oczyszczoną i kontrolowaną pod względem sanitarnym. Nie jest to już woda zupełnie czysta [16]. Zawiera ona pewne ilości związków wapnia oraz inne składniki. Woda ta w stosunku do betonu nie wykazuje agresywności ługującej a nawet zawarty w niej agresywny dwutlenek węgla jest przy tej twardości najczęściej mało szkodliwy. Szkodliwe są natomiast siarczany, które mogą być zawarte
w samej wodzie lub też koksie używanym do jej odżelaziania.
3.1.3.2. Wody powierzchniowe.

Wody powierzchniowe, to wody płynące oraz stojące składają się częściowo z wód opadowych, a częściowo gruntowych i wgłębnych.

Wpływ na ich skład wywierają również rozmaite zanieczyszczenia, jak np. ścieki miejskie i przemysłowe, rolnicze, które są odprowadzane do tych wód często bez dostatecznego oczyszczenia.




Wody powierzchniowe są jednym z głównych miejsc występowania roztworów siarczanowych.

Znacznie zwiększone stężenie jonów siarczanowych występuje w wodach na terenach:

Wypłukiwane siarczany przedostają się do wód podziemnych, gruntów, a nawet do odległych zbiorników wodnych i rzek.
Jony siarczanowe mogą także znajdować się w wodach podskórnych i powierzchniowych w okolicach torfowisk i bagien.

Na terenach rolniczych siarczany magnezowe, potasowe, a nawet amonowe są obecne w wodach melioracyjnych i zbiornikach retencyjnych.

Siarczany amonowe o zwiększonej agresywności przez dodatkowe zakwaszenie roztworów stanowią poważne zagrożenie dla betonowych elementów w obiektach rolniczych i inwentarskich.

Wody zawierające siarczany mogą być związane także z przemysłem chemicznym obejmującym na przykład produkcję nawozów sztucznych, kwasu siarkowego i solnego, włókien sztucznych, farb, materiałów wybuchowych, tłuszczów.

Wody górskie spływające przeważnie po skałach mało rozpuszczalnych są bardzo miękkie i staja się przyczyna agresywności ługującej w stosunku do betonów. Wody rzeczne szeregu regionów Polski są wyraźnie agresywne i mogące wpływać ujemnie na trwałość obiektów hydrotechnicznych.

Wody jeziorne i zbiornikowe ogólnie biorąc są mniej szkodliwe
w stosunku do betonu ze względu na brak wartkiego przepływu, jednak betonowe ściany przegród piętrzących są narażone na jednostronne parcie wody i jej przesączanie się, co uwidocznia się w postaci białych wycieków wapna.

W przypadku działania wody morskiej ma miejsce jednocześnie agresywność magnezowa i siarczanowa. Ze względu na obecność dużej ilości chlorków, tego rodzaju agresywność działa praktycznie wolniej niż w przypadku obecności samych jonów siarczanowych lub magnezowych o tym samym stężeniu .


3.1.4.4. Środowiska rolnicze.

Rolnicze zakłady produkcyjne oraz wszelkie obiekty związane z rolnictwem i hodowlą,


a także urządzenia melioracyjne mogą być narażone na różne wpływy agresywne, wynikające zarówno z naturalnego składu atmosfery, wody i gruntu, jak i czynników dodatkowych, spowodowanych hodowlą lub nawożeniem roli. Na podstawie przeprowadzonych nad doborem jakościowym cementów dla budownictwa wiejskiego, proponuje się klasyfikację agresywnych środowisk według tabeli 3.1.
Tabela 3.1. Klasyfikacja agresywnych środowisk w budownictwie rolniczym.

Stopień agresywności

Środowisko

Główny składnik aktywny

I

nawozy sztuczne potasowe

KCl

superfosfat

CaSO4

siarczan potasowy

K2SO4

II

nawozy sztuczne amonowe

NH4NO3, NH4Cl

sole odżywcze

pH=5,4

mieszaniny kału, moczu, resztek żywności

kwasy: mlekowy, octowy, masłowy, SO4, Cl

gnojowica

NH4, SO4, Cl, Mg

mleko

pH=7-13

III

nawozy sztuczne mieszane

(NH4) 2SO4

kiszonki

kwasy: mlekowy, octowy, masłowy, mrówkowy

IV

środki dezynfekcyjne

NaOH, formalina, fenol, chlor aktywny

zsiadłe mleko

pH=2,7

Środowiska wyszczególnione w powyższej tabeli mogą wpływać na budynki inwentarskie oraz na gleby i wody.

Kiszonki roślinne (trawy, jarzyny) przygotowywane jako pasza dla bydła działają korodująco na beton; powoduje to zawartość kwasów organicznych (mlekowego, masłowego, a w szczególności octowego), jak też kwasów nieorganicznych: solnego, siarkowego
i węglowego.

W przypadku żelbetowych zbiorników do magazynowania gnojówki działanie agresywne cieczy wypełniającej odnosi się szczególnie w stosunku do stali ze względu na obecność chlorków (z soli kuchennej, zawartej w pokarmie) oraz gazów powstających przy gniciu gnojówek (siarkowodoru, kwasu węglowego, amoniaku). W stosunku do betonu gnojówki szkodliwe są tylko wtedy, jeśli dodawany jest do nich kizeryt (MgSO4) [16].


Pytania:

  1. Jakie czynniki środowiskowe działają najczęściej destrukcyjnie na beton?

  2. Jaki jest mechanizm tworzenia kwaśnych deszczy?

  3. Zagrożenie dla budowli ze strony wód gruntowych powierzchniowych i opadowych.

  4. Zagrożenia dla budowli ze strony środowisk rolniczych.





©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna