Co to jest korozja betonu?

Korozja betonu to proces degradacji betonu pod wpływem czynników chemicznych, fizycznych lub biologicznych, prowadzący do osłabienia jego struktury i zmniejszenia trwałości. Może prowadzić do spękań, erozji powierzchni, a nawet całkowitego zniszczenia elementów konstrukcyjnych (segregator na egzamin ustny - pytania i opracowane odpowiedzi).

Korozja chemiczna betonu

Korozja chemiczna betonu to proces degradacji jego struktury w wyniku reakcji chemicznych między składnikami betonu a agresywnymi substancjami z otoczenia. Może prowadzić do osłabienia wytrzymałości, pęknięć, a nawet całkowitego zniszczenia elementów budowlanych. Korozja chemiczna betonu wynika z działania substancji agresywnych, takich jak kwasy, siarczany, chlorki czy węglany, które reagują ze składnikami cementu. Beton ma odczyn zasadowy, dlatego kwasy (np. siarkowy H₂SO₄, azotowy HNO₃, solny HCl) reagują z wodorotlenkiem wapnia (Ca(OH)₂) w cemencie, tworząc rozpuszczalne sole, które są wypłukiwane z betonu. Powstaje osłabiona struktura, a w skrajnych przypadkach beton ulega całkowitemu zniszczeniu (program TESTY UPRAWNIENIA BUDOWLANE - wersja na komputer).

Kwaśna korozja betonu

Kwaśna korozja betonu to proces degradacji struktury betonu w wyniku działania kwasów, które rozpuszczają jego podstawowe składniki. Beton, będący materiałem o odczynie zasadowym, jest szczególnie podatny na reakcje z substancjami o niskim pH, co prowadzi do jego osłabienia i utraty wytrzymałości. W wyniku reakcji chemicznych mogą powstawać rozpuszczalne sole (np. chlorki, siarczany), które są wypłukiwane z betonu, powodując jego porowatość i osłabienie struktury. Pory i szczeliny w betonie stają się większe, co sprzyja dalszemu wnikaniu kwasów i intensyfikacji procesu korozji. Kwaśna korozja betonu jest poważnym problemem, zwłaszcza w środowiskach przemysłowych i rolniczych. Aby jej zapobiegać, należy stosować odpowiednie cementy, izolacje oraz powłoki ochronne. Regularna konserwacja i kontrola są kluczowe w utrzymaniu trwałości konstrukcji.

Siarczanowa korozja betonu

Siarczanowa korozja betonu to proces degradacji betonu spowodowany reakcją chemiczną między jonami siarczanowymi (SO₄²⁻) a składnikami cementu. Reakcje te prowadzą do powstawania związków o większej objętości, co powoduje naprężenia wewnętrzne, ekspansję betonu oraz jego pękanie i osłabienie. Siarczany pochodzące z wody gruntowej, gleby lub ścieków dostają się do porów betonu. Powstały ettringit i gips mają większą objętość niż pierwotne związki, co powoduje rozsadzanie betonu od wewnątrz. Beton traci spójność, pojawiają się spękania i ubytki, a zbrojenie może zostać odsłonięte i skorodować (segregator aktów prawnych).

Zewnętrzna korozja siarczanowa

Zewnętrzna korozja siarczanowa występuje, gdy jony siarczanowe przenikają do betonu z zewnętrznych źródeł (np. woda gruntowa). Skutkuje powstawaniem ettringitu i gipsu, powodując pękanie betonu. Wewnętrzna korozja siarczanowa (Delayed Ettringite Formation - DEF) może wystąpić, gdy beton był poddany wysokiej temperaturze podczas dojrzewania (np. w prefabrykacji). Po czasie dochodzi do formowania ettringitu wewnątrz struktury betonu, powodując pękanie. Popioły lotne, żużel wielkopiecowy i pucolany ograniczają przenikanie siarczanów i zwiększają szczelność betonu. Im mniejsza porowatość betonu, tym trudniej siarczany przenikają do jego struktury. Można to osiągnąć poprzez niskie w/c (stosunek wody do cementu) oraz dodanie domieszek uszczelniających. Stosowanie membran, powłok hydroizolacyjnych i impregnatów ogranicza dostęp wody zawierającej siarczany. Przed budową warto zbadać środowisko pod kątem zawartości siarczanów i dostosować recepturę betonu (uprawnienia budowlane).

Chlorkowa korozja betonu

Chlorkowa korozja betonu to proces degradacji, w którym jony chlorkowe (Cl⁻) przenikają przez strukturę betonu i powodują przyspieszoną korozję stali zbrojeniowej. W przeciwieństwie do innych rodzajów korozji, nie niszczy samego betonu, lecz prowadzi do rdzewienia zbrojenia, osłabienia konstrukcji i pękania betonu. Jony chlorkowe (Cl⁻) pochodzące z otoczenia (np. sól drogowa, woda morska) wnikają w beton, zwłaszcza jeśli jest on porowaty lub ma uszkodzenia powierzchniowe.

Beton działa ochronnie na stal zbrojeniową dzięki swojemu wysokiemu pH (~12-13), co powoduje pasywację (utworzenie ochronnej warstwy tlenkowej na stali). Gdy stężenie jonów chlorkowych przekracza wartość krytyczną (~0,2-0,4% masy cementu), warstwa ochronna zostaje zniszczona, a stal zaczyna rdzewieć. Powstaje miejscowa korozja elektrochemiczna chlorki przyspieszają reakcje anodowe, prowadząc do powstawania rdzy. Rdza ma większą objętość niż pierwotny metal, co powoduje naprężenia wewnętrzne i pękanie betonu wokół zbrojenia. W miarę postępującej korozji powstają spękania, a beton może odpryskiwać, odsłaniając zbrojenie, co dodatkowo przyspiesza jego degradację (program egzamin ustny).

Korozja fizyczna betonu to degradacja jego struktury spowodowana oddziaływaniem czynników mechanicznych, takich jak cykliczne zamrażanie i rozmrażanie, ścieranie, uderzenia czy działanie wody pod ciśnieniem. W przeciwieństwie do korozji chemicznej, proces ten nie wynika z reakcji chemicznych, lecz z mechanicznego niszczenia struktury betonu.

Mrozowa korozja

Mrozowa korozja wynika z cyklicznego zamrażania i rozmrażania wody w porach betonu, co prowadzi do jego rozsadzania. Woda wnikająca w pory betonu zamarza i zwiększa swoją objętość o około 9%, wywierając ciśnienie na ściany porów. Powtarzające się cykle zamrażania i rozmrażania powodują powstawanie mikropęknięć, a następnie większych uszkodzeń. Beton staje się coraz bardziej porowaty, co zwiększa jego podatność na dalsze niszczenie (program TESTY UPRAWNIENIA BUDOWLANE - aplikacja na telefon).

Erozja mechaniczne ścieranie powierzchni betonu przez wodę, piasek, lód lub inne czynniki. Erozja mechaniczna to proces stopniowego zużywania powierzchni betonu w wyniku oddziaływania czynników ściernych, takich jak woda (np. szybki przepływ w rzekach, kanałach, tamach), piasek i żwir (np. wiatry pustynne, nawierzchnie drogowe), lód (np. cykliczne zamrażanie i rozmrażanie), inne czynniki mechaniczne (np. uderzenia, ruch pojazdów, intensywny ruch pieszych).

Korozja biologiczna

Korozja biologiczna to proces degradacji betonu spowodowany działaniem mikroorganizmów, takich jak grzyby, bakterie, glony, porosty i mchy. Mikroorganizmy te rozwijają się w wilgotnym środowisku i mogą wydzielać substancje chemiczne, które reagują z cementem, osłabiając jego strukturę. W wilgotnym środowisku na powierzchni betonu pojawiają się glony, mchy i porosty, które zatrzymują wodę i przyspieszają rozwój mikroflory. Mikroorganizmy zatrzymują wodę w porach betonu, zwiększając jego wilgotność i podatność na inne formy korozji (np. mrozową, chemiczną). Długotrwała ekspozycja na działanie mikroorganizmów prowadzi do zmiany barwy powierzchni (zielony, czarny, brązowy nalot), pojawienia się nierówności i osłabienia wytrzymałości betonu (opinie o programie).

Skutki korozji betonu

Korozja betonu prowadzi do stopniowej degradacji jego struktury, co może wpłynąć na bezpieczeństwo, trwałość i estetykę konstrukcji. Poniżej przedstawiono główne skutki różnych rodzajów korozji betonu.  Korozja chemiczna prowadzi do utraty spójności betonu i zmniejszenia jego wytrzymałości mechanicznej. Korozja fizyczna powoduje mikropęknięcia i uszkodzenia strukturalne.  Korozja biologiczna może prowadzić do osłabienia powierzchni betonu przez zatrzymywanie wilgoci i rozwój mikroorganizmów. Korozja betonu to istotne zagrożenie dla trwałości konstrukcji, dlatego tak ważna jest profilaktyka i monitorowanie jego stanu technicznego.