6.2. Физико-химическое разрушение силикатных материалов

Силикатные материалы, являющиеся неорганическими, используют как самостоятельные конструкционные материалы – бетоны на минеральных вяжущих, ситалловые и керамические трубы и как материалы для футеровочных работ и защитных покрытий – керамика, ситаллы, стеклоэмали и др.

Такие материалы имеют молекулярную структуру с преимущественно ионными связями и склонность относительно легко реагировать с водой. Для большинства неорганических неметаллических материалов характерна значительная пористость, которая предполагает возможность фильтрации и подноса воды или увлажнения вследствие конденсации паров. Многие силикатные материалы имеют полиминеральную структуру, часто переходящую в конгломератную.

Коррозионная стойкость силикатных материалов определяется стойкостью наиболее слабого составляющего, обычно цементирующего вещества.

Применяемые в технике для защиты от коррозии и в строительстве силикатные материалы по поведению в агрессивных средах разделяются на три группы.

К первой группе относятся бетон и железобетон на портландцементе и его производных, портландцементные растворы для кладки и штукатурки, асбоцементные изделия, силикатный кирпич и блоки, природные известняки и доломиты. Для них характерна низкая кислотостойкость, так как в этих материалах содержатся гидраты и карбонаты кальция и магния.

К второй группе относятся бетоны, растворы и замазки на основе жидкого стекла, каменное литье и пиленые изделия из "кислых" горных пород. Эти материалы имеют высокую кислотостойкость; щелочестойкость их определяется плотностью.

К третьей группе относятся керамика, включая фарфор, стекло и ситаллы. Эти материалы имеют высокую кислотостойкость и разрушаются лишь в плавиковой кислоте.

Для силикатных материалов характерны следующие виды коррозии:

• химическая коррозия – процесс взаимодействия материала с агрессивной средой, сопровождающийся необратимыми изменениями его химической структуры;
• физико-химическая коррозия - процесс взаимодействия материала с агрессивной средой, приводящий к его физическому разрушению, как посредством выщелачивания, так и вследствие возникновения в нем напряжений за счет осмотических и других явлений;
• физическая коррозия – процесс физического разрушения материала, не сопровождающийся изменением структуры.

Физическое состояние агрессивной среды имеет существенное значение для развития коррозионных процессов, протекающих в газообразной и жидкой фазах, так как твердая фаза не агрессивна к сухим силикатным материалам. Если поверхность соприкасается с влагой воздуха и на ней образуются тончайшие слои насыщенного раствора пылевидного материала, твердая фаза переходит в жидкую и становится агрессивной.

Факторами, определяющими характер и скорость коррозии силикатных материалов, в зависимости от вида коррозионной среды, являются:

• в газовой – вид и концентрация газов, их растворимость в воде, относительная влажность и температура;
• в жидкой – вид среды, наличие агрессивных веществ, их концентрация, величина напора или скорость среды у поверхности;
• в твердой - вид среды, дисперсность материала, его растворимость в воде, гигроскопичность, относительная влажность окружения и материала, температура.
• в облучающей – вид и интенсивность излучения, его длительность и температура;
• в биологической - вид среды, ее относительная влажность, температура, материал конструкции.

Для ориентировочной количественной оценки степени агрессивности действия среды на силикатные материалы можно пользоваться данными табл.6.1.

Таблица 6.1 – Коррозионное разрушение силикатных материалов