Руйнування цементного каменю може відбуватися під впливом фізичних факторів (насичення водою, поперемінне заморожування і відтавання, зволоження і висихання і т. П.), А також при хімічній взаємодії компонентів каменю з агресивними речовинами, що містяться в навколишньому середовищі.
Хімічна стійкість цементного каменю пов'язана зі швидкістю і глибиною корозійних процесів, що викликаються впливом агресивних газів і рідин на його складові частини, головним чином на Са (ОН) 2 і ЗСаО- • АЬОз-бНгО. Дослідження, проведені радянськими вченими (А. А. Байковим, В. В. Киндом, В. Н. Юнгом, С. Д. Окорокова, В. М. Москвіним і ін.), Дозволили встановити сутність корозії цементного каменю і рекомендувати методи боротьби з нею. В. М. Москвін розділив корозійні процеси, що виникають в цементному камені, на три види.
Корозія другого виду відбувається при дії на цементний камінь агресивних речовин, які, вступаючи у взаємодію зі складовими частинами цементного каменю, утворюють або легкорозчинні і вимиваються водою солі, або аморфні маси, що не володіють сполучними властивостями (кислотна, магнезіальних корозія, корозія під впливом деяких органічних речовин і т. п.).
Кислотна корозія виникає при дії розчинів будь-яких кислот, за винятком полікремнієвої і кремнефтористоводородной. Кислота вступає в хімічну взаємодію з гідроксидом кальцію, утворюючи розчинні солі (наприклад, СаС12) і солі, що збільшуються в обсязі (CaSO4-2H2O):
Са (ОН) 2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О Са (ОН) 2 + H2SO4 = CaSO4.2H2O
Під дією кислот можуть руйнуватися також і гідросилікати, гідроалюмінати і гідроферріти кальцію, перетворюючись в кальцієві солі і аморфні бессвязанних маси SiO2-nH2O, A12 (OH) 3, Fe2 (OH) 3.
Від слабкою кислотної корозії (рН = 4. 6) бетони захищають кислотостойкими матеріалами (забарвленням, плівковою ізоляцією і т. П.). При сильній кислотної корозії (рН<4) вместо обычного бетона на портландцементе используют бетон на кислотоупорном цементе и кислотостойких заполнителях или бетон на основе полимерных связующих.
Вуглекислотна корозія є різновидом общекіслотной корозії. Вона розвивається при дії на цементний камінь води, що містить вільний діоксид вуглецю у вигляді слабкої вугільної кислоти понад рівноважного кількості. Надлишкова (агресивна) вуглекислота руйнує раніше утворилася карбонатную плівку внаслідок утворення добре розчинної бікарбонату кальцію:
СаСОз + (СО2) СВ + Н2О = Са (НСО3) 2 Магнезіальних корозія настає при впливі на гідроксид кальцію розчинів магнезіальних солей, які зустрічаються в грунтовій, морський та інших водах. Найбільш характерні реакції для цього виду корозії проходять за наступною схемою:
Са (ОН) 2 + MgCl2 = СаС12 + Mg (OH), Са (ОН) 2 + MgSO4 = CaSO4-2H2O + Mg (OH) 2
Хлорид кальцію і двуводний сульфат кальцію добре розчинні у воді і вимиваються з цементного каменю. До того ж двуводний сульфат кальцію виникає зі збільшенням обсягу, що прискорює появу тріщин в бетоні, а також корозію третього виду (див. Далі). Гідроксид магнію малорастворим в воді, але випадає в осад у вигляді пухкої аморфної маси, що не володіє зв'язністю, яка також легко вимивається з бетону. Заходи захисту від магнезіальною корозії ті ж, що і при корозії першого виду.
Корозія під дією органічних кислот, як і неорганічних, швидко руйнує цементний камінь. Шкідливий вплив надають і масла, що містять кислоти жирного ряду (лляне, бавовняне, риб'ячий жир і т. П.). Нафта, нафтові продукти (гас, бензин, мазут, нафтові олії) не є небезпечними для цементного бетону, якщо в них немає залишків кислот, але вони легко проникають через бетон. Продукти розгону кам'яновугільного дьогтю, що містять феноли, надають агресивну дію на бетон.
Корозія виникає і під дією мінеральних добрив, особливо аміачних (аміачна селітра і сульфат амонію). Аміачна селітра, що складається в основному з NH4NO3, діє на гідроксид кальцію:
Са (ОН) 2 + 2NH4NO3 + 2НаО = Ca (NO3) 2 -4Н2О + 2NOa
Утворений нітрат кальцію добре розчиняється в воді і вимивається з бетону. З фосфорних добрив агресивний суперфосфат, що складається в основному з Са (Н2РО4) 2, гіпсу та містить невелику кількість вільної фосфорної кислоти.
Корозія третього виду об'єднує процеси, при яких компоненти цементного каменю, вступаючи у взаємодію з агресивним середовищем, утворюють сполуки, що займають більший об'єм, ніж вихідні продукти реакції. Це викликає появу внутрішніх напружень в бетоні і його розтріскування. Характерною корозією цього виду є сульфатна корозія. Сульфати, часто містяться в природній і промислових водах, вступають в обмінну реакцію з гідроксидом кальцію, утворюючи гіпс CaSO4-2H2O. Руйнування цементного каменю в цьому випадку викликається кристалізаційним тиском кристалів двуводного гіпсу (гіпсова корозія). Така корозія відбувається при значних концентраціях сульфатів у воді,
Сульфоалюмінатная корозія виникає внаслідок взаємодії гіпсу з гидроалюмінатом цементного каменю за рівнянням:
ЗСаО.А12О3.6Н2О + 3CaSO4 + (25. 26) Н2О = = ЗСАТ А12О3 -3CaSO4 (31. 32) Н2О
Освіта в порах цементного каменю малорастворимого трехсульфатного гідросульфоалюміната кальцію (еттрінгіта) супроводжується збільшенням обсягу твердої фази приблизно в 2 рази. Внаслідок руйнівної дії на цементний камінь і зовнішню схожість кристалів гідросульфоалюміната (у вигляді голок) з деякими бактеріями його іноді називають «цементної бацилою».
Для запобігання сульфатної корозії використовую ють щільні бетони на спеціальному сульфатостійкому портландцементе або інших сульфатостійких цементах.
Корозія під дією концентрованих розчинів лугів. особливо при подальшому висиханні, виникає в результаті утворення сполук, що кристалізуються зі збільшенням в обсязі (наприклад, соди або поташу при насиченні бетону їдким натром або їдким калі). У слабощелочной середовищі цементний камінь не піддається корозії.
Захист бетону та інших матеріалів від корозії викликає великі витрати. Наприклад, при будівництві хімічних заводів на антикорозійний захист будівель і апаратів витрачається близько 10. 15% від загальної вартості будівництва. Тому при будівництві будівель і споруд необхідно перш за все визначити характер можливого впливу середовища на бетон, а потім розробити і здійснити необхідні заходи для запобігання корозії, які в загальному вигляді зводяться до наступного: 1) правильний вибір цементу, 2) виготовлення особливо щільного бетону, 3 ) застосування захисних покриттів.