Podstawowe zagadnienia z

ochrony budowli przed

korozją

Korozja

Korozja (łac. corrosio – zżeranie) –
procesy stopniowego niszczenia
materiałów, zachodzące między ich
powierzchnią i otaczającym
środowiskiem. Zależnie od rodzaju
materiału dominujące procesy mają
charakter reakcji chemicznych,
procesów elektrochemicznych,
mikrobiologicznych lub fizycznych
(np. topnienie i inne przemiany
fazowe, uszkodzenia przez
promieniowanie).

Pojęcie „korozja” jest stosowane w
odniesieniu do niszczenia struktury:
-metali – mechanizm elektrochemiczny lub
chemiczny
-materiałów niemetalicznych, np.:
•betonu i żelbetu – chemiczne i
fizykochemiczne niszczenie spoiwa i
kruszywa, elektrochemiczna korozja zbrojenia
•drewna (zgnilizna korozyjna drewna) –
procesy mikrobiologiczne i chemiczne
•skał, szkła, tworzyw sztucznych – topnienie,
rozpuszczanie, ługowanie

Korozja metali

Korozja chemiczna – zachodzącą w suchych gazach, w
warunkach wykluczających możliwość kondensacji par na
powierzchni metalu, oraz w cieczach nie przewodzących
prądu elektrycznego (np. w tłuszczach)

Korozja elektrochemiczna – zachodzącą w środowiskach
przewodzących prąd elektryczny, takich jak zawierająca
elektrolity woda, ziemia, wilgotne gazy (metale zanurzone w
elektrolicie lub powierzchniowe warstewki elektrolitów na
korodującej powierzchni); czynniki inicjujące lub wpływające
na szybkość korozji mogą mieć charakter fizyczny (np.
naprężenia wskutek obciążeń i odkształceń, promieniowanie)
lub biologiczny (np. działanie bakterii i grzybów)

Ochrona przed korozją

metali

• Ochrona przed korozją obejmuje wszystkie metody,

środki, technologie, których celem jest eliminowanie
szkód spowodowanych przez korozję. Można wyróżnić
aktywne i pasywne metody ochrony przed korozją.

• Metoda aktywna ochrony to:
- właściwy wybór materiału konstrukcyjnego,
- właściwe projektowanie, konstruowanie i wykonawstwo

konstrukcji,

- projektowanie metody ochrony przed korozją.
• Metody pasywne polegają na odizolowaniu materiału

podłoża od substancji agresywnej (środowiska) przez
naniesienie powłoki ochronnej celem opóźnienia lub
eliminacji zjawiska korozji.

• Wśród metod pasywnego zabezpieczenia przed

korozją można wyróżnić:

- powłoki nieorganiczne,
- powłoki metaliczne,
- powłoki niemetaliczne (nieorganiczne),
- powłoki organiczne
• Wymienionym powłokom stawia się następujące

wymagania:

- powłoka ma być wolna od porów,
- przylegać do podłoża,
- być odporna na działanie czynników zewnętrznych,
- podatna na odkształcenia,
- powinna być odporna na działania środowiska,

• Zabezpieczenia konstrukcji stalowych przed

korozją osiąga się przez:

• - dobór odpowiednich dodatków stopowych,

dzięki którym uzyskuje się stal o
podwyższonej odporności na korozję lub
stal nierdzewną

• - odpowiednie kształtowanie elementów

konstrukcji i ich połączeń,

• - oddzielenie powierzchni stali od czynnika

korozyjnego.

• Stosowanie stali nierdzewnych w lekkim budownictwie stalowym jest

ograniczone z uwagi na wysoki koszt w porównaniu z wyrobami ze stali
powszechnego użytku. Projektant może minimalizować skutki korozji
przed odpowiednie kształtowanie kształtowanie konstrukcji i połączeń , a
także stosowanie powierzchniowych warstw ochronnych. Odizolowanie
powierzchni kształtownika giętego lub blachy profilowanej od korozyjnych
czynników otoczenia można osiągnąć poprzez powierzchniowe pokrycie:

• - warstwą metaliczną odporną na korozję, np. przez kąpiele,

galwanizacyjne natryski lub natryski,

• - warstwą tlenową odporną na korozję, np. oksydowanie lub fosforowanie,
• - zabezpieczającymi warstwami malarskimi, np. nakładanymi

trójwarstwowo (farba gruntowa, właściwa farba przeciwkorozyjna oraz
nawierzchniowa farba w postaci lakieru odpornego na uszkodzenia
mechaniczne),

• -natryskiem proszkowym tworzącym warstwę laminującą np. z tworzywa

sztucznego.

Kształtowanie konstrukcji

metalowych

• W zakresie kształtowania konstrukcji należy

uwzględnić następując okoliczności:

- praktyczne wyeliminowanie korozji następuję w

płaszczyźnie zespolenia elementu stalowego z
betonowym,

- największą odpornością korozyjną wykazują

przekroje zamknięte ( rury okrągłe lub
prostokątne), najmniejszą zaś przekroje otwarte
złożone, w których kształtowniki stykają się
ściankami lub rozsunięte są na grubość blachy
węzłowej,

- przy rozciąganiu najlepsze są pręty o dużym

skupieniu masy, jak pręty okrągłe i płaskowniki.

Korozja betonu

Rodzaj chemicznej korozji betonu zależy od
składu wody, migrującej przez porowatą
strukturę, wyróżnia się korozję:
•Korozja ługująca, polega na rozpuszczaniu
spoiwa i wynoszeniu wymywanych związków na
powierzchnię betonu, gdzie przy odparowaniu
wody pozostają one w postaci nalotów.
•Korozja węglanowa, spowodowana jest
dwutlenkiem węgla zawartym w wodzie i
powietrzu. W wyniku jego działania powstaje
rozpuszczalny węglan wapnia, który jest
ługowany z betonu, osłabiając jego strukturę.

Rodzaje korozji – cd.

• Korozja siarczanowa powstaje w wyniku

działania kwasu siarkowego i kwaśnych
roztworów soli. Rozpoczyna się ona w
momencie przekroczenia stężenia jonów
siarczanowych powyżej 250mg/l. Powstający
gips zwiększa swoją objętość (o ok. 130%) i
powoduje naprężenia oraz spękania betonu.

• Korozja chlorkowa również prowadzi do

mechanicznego uszkodzenia betonu.
Następuje gdy chlorki dostana się do
powierzchni zbrojenia i spowodują jego korozję.

Ochrona konstrukcji

betonowych

• Wymagania odnośnie betonu;
- jak najmniejszy stosunek w/c,
- odpowiedni zawartość cementu,
- zachowanie odpowiedniej ilości powietrza w świeżym betonie,
• Rozwartość Rys.
Zarysowanie powinno być ograniczone ze względu na

uzyskanie odpowiednio trwałej konstrukcji o należytych
właściwościach użytkowych i solidnym wyglądzie.

• Grubość otuliny
Jedną z podstawowych funkcji, jaką ma do spełnienia otulina,

jest ochrona zbrojenia przed korozją w całym okresie
użytkowania. Warstwa otuliny powinna mieć odpowiednią
grubość i zapewnić dobry styk betonu z prętami
zbrojeniowymi. Od tego zależy możliwość pasywacji stali na
całej powierzchni.

Ochrona konstrukcji

betonowych

• Wykonawstwo

Beton o założonych parametrach, uzyskamy w
wyniku zapewnienia odpowiedniego poziomu
realizacji, pielęgnacji i ochrony w początkowym
okresie po wykonaniu. Ważne jest również
odpowiednie składowanie i przechowywanie stali
zbrojeniowej i sprężającej na miejscu budowy.

• Wymagania jakościowe

Elementy betonowe i żelbetowe nie powinny ulegać
korozji w wyniku procesów wewnętrznych. Nie można
dopuścić do korozji betonu lub zbrojenia na skutek
braku wzajemnej tolerancji składników betonu
( kruszywa, domieszki, dodatki, woda).

Metody ochrony konstrukcji betonowych

Konstrukcja w środowiskach agresywnych
mogą podlegać ochronie;
-materiałowo-strukturalnej,
-powierzchniowej.
W ramach ochrony materiałowo- strukturalnej
wykonywane są zabiegi zmierzające do
zwiększenia odporności konstrukcji, możliwe
do przeprowadzenia przed stwardnieniem
betonu. Natomiast zabezpieczenie gotowej
konstrukcji w celu jej izolacji od środowiska
nazywamy ochroną powierzchniową.

Korozja szkła

Szkło jest materiałem o odpornym na
działanie większości czynników chemicznych,
w tym mocnych kwasów, z wyjątkiem kwasu
fluorowodorowego. Odporność na działanie
ługów jest wielokrotnie mniejsza. Działanie
czystej wody powoduje hydrolizę zawartych
w szkle krzemianów z utworzeniem
krzemionki w formie żelu (nalot). Zjawisko
nie występuje w przypadku specjalnych
gatunków szkła, takich jak szkło borowe.

Korozja tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne są stosunkowo odporne na
działanie kwasów, zasad i soli. Rozpuszczalność w
rozpuszczalnikach organicznych jest na ogół
zgodna z zasadą podobnej polarności (dobra
rozpuszczalność związku polarnego w
rozpuszczalniku polarnym i niepolarnego w
niepolarnym). Zdecydowana większość polimerów
nie rozpuszcza się w wodzie, a tylko w różnym
stopniu pęcznieje, co utrudnia biodegradację
tworzyw odpadowych. Polimerem o największej
chemicznej odporności jest policzterofluoroetylen.

Korozja biologiczna

Korozja biologiczna - jest to proces
niszczenia materiału (metalu lub
niemetalu) spowodowany przez
działanie organizmów żywych (często
bakterii). Zarówno beztlenowce jak i
bakterie używające tlen mogą
powodować korozję biologiczną.

Korozja drewna

Korozję drewna można rozumieć jako niszczenie jego struktury przez
czynniki biologiczne - takie jak grzyby czy owady. Działanie tych
organizmów, które odżywiają się organiczną substancją zawartą w
drewnie, powoduje zmiany struktury oraz właściwości chemicznych i
fizycznych, przez co obniża się przydatność drewna. Zmiany zachodzące
wskutek korozji biologicznej można uszeregować następująco:

• Zmiany chemiczne

• Zmiany struktury

• Zmiany fizyczne

- masa
- gęstość objętościowa
- nasiąkliwość
- higroskopijność
- pęcznienie i kurczliwość

Wpływ grzybów na drewno

• Grzyby rozwijające się na drewnie

powodują liczne zmiany w jego strukturze.

• Zmiany te mają ogromne znaczenie w

budownictwie ponieważ od wytrzymałości
konstrukcji zależna jest jej trwałość.
Zmianą ulegają wszystkie właściwości
drewna, a więc struktura skład chemiczny,
właściwości fizyczne i mechaniczne

Glony

• Często rozwijają się na ścianach pokryciach

dachowych, konstrukcjach drewnianych, betonowych,
tynkach i powłokach lakierowanych

• występują w miejscach ocienionych, zwykle na

zewnątrz budynków, rzadziej wewnątrz, na podłożach
drewnianych i mineralnych

• Rozwijają się na powierzchni materiałów wrastając w

podłoże na głębokość 1-2 mm

• Obok trudnych do usunięcia barwnych, najczęściej

zielonych plam mogą powodować powierzchniową
korozję materiałów, działając na nie wydzielanymi
kwasami i innymi substancjami

Mchy

• Często przytwierdzone do drewnianych

elementów wchłaniają wodę atmosferyczną
(opadową) i dość długo ją magazynują,
podtrzymując przez dłuższy czas zwiększoną
wilgotność podłoża, co jak wiadomo jest
zjawiskiem niekorzystnym.

• W pewnym stopniu współdziałają z czynnikami

atmosferycznymi w doprowadzaniu do
powolnej korozji elementów budynków i
dlatego należy je usuwać mechanicznie i
chemicznie.

• Polegają one na uszkodzeniu tkanki drzewnej w

drewnie przez żer larwy owadziej i osobnika
dorosłego w postaci doskonałej. Uszkodzenia
drewna powstają w wyniku wydrążenia w drewnie
korytarzy, tzw. chodników o różnej średnicy,
kształcie i przebiegu

• Drewno zakażone owadami drewna traci w

poważnym stopniu na wartości użytkowej ( niższa
wytrzymałość) i estetycznej, co dotyczy
szczególnie drewna konstrukcyjnego ( łaty,
krawędziaki, słupy, belki, krokwie itd.) i drewna
spełniającego funkcję dekoracyjną.

Uszkodzenia drewna spowodowane

przez owady

Wpływ grzybów domowych na cegłę

beton i zaprawę

• Zwykle w budynku w bliskim sąsiedztwie drewna znajdują

się materiały nieorganiczne jak cegła łączona zaprawą,
beton itp.
Rozrastająca się grzybnia natrafia na opór ze strony tych
materiałów więc rozrasta się na ich powierzchni i wnika w
najdrobniejsze ich szczeliny i wypełnia wolne przestrzenie.
Grzyby powodują zmiany w strukturze materiałów
nieorganicznych w postaci wzrostu wilgotności, plam
wykwitu soli mineralnych oraz powolną ich korozję

• Żaden z materiałów nieorganicznych nie stanowi pożywienia

dla grzybów, czerpią go one z drewna.

• Niebezpieczne dla materiałów budowlanych są produkty

przemiany materii takie jak: woda, dwutlenek węgla, kwasy
organiczne i inne.

Dobór środka

zabezpieczającego

• Chemiczne zabezpieczenie drewna polega na nasyceniu

go środkami chemicznymi utrudniającymi jego nawilżanie
oraz zatruwającymi tkankę drzewną. Środkami
chemicznymi używanymi do impregnacji drewna są:

• związki organiczne (destylaty smołowe z węgli, fenole i

chloropochodne benzenu)

• związki metalo-organiczne (nafteniany miedzi i cynku)
• Þ związki nieorganiczne jak: NaCl, CuSO

4

, ZnSiF

6

, MgSiF

6

,

K

2

Cr

2

O

7

.

• Wybór jednego z wymienionych wyżej preparatów

uzależniony jest od wielu czynników, między innymi takich
jak: toksyczność dla ludzi i zwierząt, wymywalność przez
wody deszczowe i gruntowe.