Грунтоведение

Коррозионность грунтов

Для борьбы с коррозией металла в грунтах ежегодно затрачиваются миллионы рублей.

Почему же грунты «съедают» металлы? Что является причиной подземной коррозии?

Начало научного изучения этого процесса было положено еще в XVIII в. работами великого русского ученого М. В. Ломоносова. В настоящее время процесс коррозии металла детально изучен в электрохимии. Было установлено, что его сущность заключается в образовании на поверхности металла так называемых микрогальванических элементов. Их деятельность и порождает основное коррозионное разрушение металлов. Кроме того, возможна также коррозия при химических реакциях между металлом и молекулами поро- вого раствора. На  30 показаны случаи образования крупных гальванических пар при различных геологических условиях-распространения грунтрв.

 Однажды вследствие утечки газа из трубопроводов возник жар. Когда вскрыли трубы, они оказались пробитыми целой серией круглых правильных отверстий. Казалось, что кто-то их специально сверлил.-На самом деле это были последствия еще одного процесса — электрокоррозии. Исследования специалистов показали, что на трассах железнодорожных путей, по которым движется электричка, а также на участках трамвайных рельсов возникают блуждающие токи. В местах входа электротока в трубопроводы, уложенные в грунтах, образуется так называемая катодная зона, а на участках выхода— анодная . На последних и развивается интенсивный коррозионный процесс, который порождает своеобразные формы разрушения металлических труб, описанные выше.

Эти электрические, электрохимические и химические процессы и являются главными врагами металла в грунтах. Но грунты тоже не представляют собой «невинных» свидетелей, а служат средой, поставляющей растворы и газы.

Разрушение металлов также зависит от характера циркуляции воздуха и жидкостей. Определенное значение имеет реакция среды рН. Она может быть щелочной, кислой и нейтральной. В зависимости от этого усиливается или ослабляется коррозионное разрушение металлов. А все приведенные факторы определяются составом глинистых минералов и генезисом грунта. Еще один враг металлов, заложенных в грунтах и почвах,— микроорганизмы. Их жизнедеятельность порождает биокоррозию. Особенно опасны анаэробные бактерии (например, сульфатвосста- навливающие). Было обнаружено, что при их воздействии электрокоррозия усиливается почти в 20 раз. Эти бактерии любят иловатые, болотистые грунты. Пока еще этот вид разрушения металлов изучен недостаточно.

Как же разобраться во всем множестве действующих в грунтах коррозионных факторов? Как оценить их действие?

Наиболее простой способ — вскрытие уложенных в грунты трубопроводов и их осмотр. Если на металле, уложенном в грунты 5 лет назад, видимые коррозионные повреждения не превосходят 2 мм, то можно считать, что разрушающая способность среды низкая. Но если они превосходят глубину 6 мм, то грунтовая среда высококор- розионна.

Конечно, это хороший способ. Но нам нужно знать об агрессивности грунтов до укладки труб, чтобы принять соответствующие меры. Оказалось, что коррозионность грунтов зависит от их электрического сопротивления: чем выше сопротивление, чем меньше коррозионность.

Достаточно измерить удельное электросопротивление грунтов, н тогда можно легко назвать степень коррозионной опасности. Она определяется в омах на один метр. Если ее величина менее 5 Ом-м, то грунт оценивается как высокоагрессивный по отношению к металлам, а при значениях более 100 Ом-м коррозионность незначительна.

Этот показатель определяется с помощью специальных методов электроразведки.

Рассматривая коррозию металла в грунтах, нельзй не сказать о том, что различные металлы разрушаются по-разному. Опыт показывает, что скорость разрушения железа, стали и чугуна колеблется от 0,1 до 2 мм/год. А такие металлы, как свинец, алюминий и медь, разрушаются значительно медленнее.

Возникает естественный вопрос: «Можно ли бороться с коррозией? Как защитить металл в грунтах?»

Прежде всего отметим, что человек научился эффективно бороться с этим процессом. Созданы десятки методов защиты металлических конструкций и труб, укладываемых в грунты.

Наиболее простыми являются методы защитной изоляции трубопроводов при помощи различных покрытий: битумного, полимерного, специальными красителями и др.

Когда возникает необходимость охраны от коррозии важных объектов, приходится активно вмешиваться в деятельность электрохимических элементов. В этом случае используется специальная электрохимическая защита металлических конструкций в грунтах.

Широкое применение защитных антикоррозионных мероприятий позволило значительно сократить потери металлов за счет их коррозии в грунтах — на некоторых объектах до 99 %.

Другой сложной задачей является борьба с разрушением в грунтах бетонов. Это явление стало известно еще в XIX в. Под его влиянием прочные бетонные фундаменты превращаются в рыхлые, а монолитные массивы становятся «кружевными».

На одном из пивных заводов возникли деформации стен. Когда вскрыли фундамент, все ахнули: вместо монолита была какая-то ажурная система, т. е. фундамент фактически отсутствовал. Причина оказалась в том, что на заводе производилась влажная очистка котельных газов. Эта насыщенная сернистыми соединениями вода и проникала в грунты, обмывая фундаменты. Она-то и «съела» бетон.

Таким образом, главным врагом бетона оказываются воды, циркулирующие в грунтах. Если они содержат много сульфатов, гидрокарбонатов, углекислоты, магния, то возникает опасность быстрой коррозии бетонов. Роль самого грунта в этом случае сравнительно пассивная. Однако его проницаемостью определяется скорость течения процесса. Если в грунте много крупных пор (т. е. он обладает «активной пористостью») и вода через него проходит со скоростью более 10 м/сут, то разрушение бетона идет наиболее интенсивно. Совсем другая картина возникает при малом числе таких пор, когда за сутки вода не в состоянии пройти более 0,1 м. В таких случаях коррозия бетона идет очень медленно. Строители, предупрежденные грунтоведами об опасности коррозии бетонов, принимают различные меры. Один из путей борьбы с этим процессом — использование для изготовления бетонов специальных цементов. В других случаях может применяться дренаж, при помощи которого уровень грунтовых агрессивных вод понижается до безопасной глубины. - Так человек научился бороться с коррозионными явлениями в грунтах».