К химически агрессивным веществам по отношению к металлам и древесине можно отнести прежде всего газы-окислители и так называемые окисляющие кислоты и перекиси. Они способны окислять металлы, а при содействии других факторов вызывать горение и гниение древесины.
Окислительные процессы обусловливают ежегодное уничтожение (по всем странам) более 100 млн. г стали и около 300 млн. м3 древесины только от гниения.
На второе место по объему вызываемых разрушений, преимуществено камней и бетонов, можно поставить действие кислот. Кислоты являются веществами, легко отдающими в раствор ионы водорода (Н), а щелочи — их принимающими.
Способность к отщеплению ионов водорода (протонов) или гидроксилов обусловлена природой элементов, точнее, состоянием поверхностных (валентных) зон электронных оболочек их атомов, что определяется положением атома в периодической системе элементов Д. И. Менделеева.
Высокая активность кислот по отношению к сооружениям объясняется тем, что большинство используемых в строительной технике материалов — цементные бетоны, известковые и цементные растворы, краски — являются слабо щелочными. Металлы в кислых средах разрушаются также много быстрее, чем в щелочных.
Вероятность протекания в жидкой фазе химического взаимодействия между составляющими материала и среды определяется наличием реагирующих ионов, образующих после взаимодействия малорастворимые или малодиссоциированные соединения, выходящие из сферы реакции.
Весьма распространенным частным случаем взаимодействия этого типа будет реакция нейтрализации водородных и гидроксильных ионов с образованием слабодиссоциированного соединения воды:
Н+ + OH- → Н2O.
Известно, что вода или любой химический раствор характеризуется наличием диссоциированных в них ионов водорода и гидроксила, излишек которых определяет кислотность или щелочность воды. Последнюю принято обозначать величиной водородного показателя рН, являющегося логарифмом концентрации водородных ионов с отрицательным знаком:
pH = -log(H®).
Значения рН меньше. 7 характеризуют кислые воды, больше 7 — щелочные.
В общем случае наличие в воде-среде ионов, одноименных с теми, которые могут выделяться материалом даже при слабом растворении его водой, как правило, действуют стабилизирующим образом. В частности, растворимость материала в воде понижается и тем значительнее, чем больше концентрация стабилизирующих ионов в растворе (в воде-среде). При этом предполагается,что одноименные ионы не реагируют с другими разнозначными ионами материала по типу нейтрализации или замещения.
Кислоты и кислые газы являются наиболее агрессивными по отношению к металлам, обычным бетонам на щелочной основе, силикатному кирпичу и к осадочным горным породам известнякам, доломитам и т. п.) Керамические изделия, глиняный кирпич и бетоны на жидком стекле хорошо противодействуют кислотам и относительно быстро разрушаются щелочами.
Агрессивность кислот определяется их природой, концентрацией, рН водных растворов, наличием окислительных свойств и температурой среды. Разрушительное действие кислот и кислых газов: определяется также стойкостью (растворимостью) образуемых продуктов коррозии при взаимодействии кислот с металлами или с бетонами.
Действие растворов щелочей во многом прямо противоположно действию кислот. Концентрированные растворы щелочей, особенно при нагреве, разрушающе действуют на некоторые металлы, камни и бетоны. Разрушение камней и бетонов объясняется тем, что в состав некоторых горных пород входят «кислые» включения в виде кремнезема, особенно аморфной формы, или даже рыхлых низкоосновных силикатов; разложение их щелочами приводит к образованию трещин и потере прочности камнем или бетоном с применением такой породы в качестве заполнителя. Механизм разрушения металлов щелочами более сложен.
Действие на металлы, бетоны, керамику и органические материалы (в частности, пластмассы) различных солей менее aгрессивно, чем кислот.
Повышенная скорость коррозии металлов в растворах солей по сравнению с водой объясняется усилением протекания электрохимических процессов и увеличением растворимости продуктов коррозии.
Классификация солей на кислые, нейтральные и основные позволяет в каждом отдельном случае развить представление о существе их агрессивного действия на те или иные материалы. Разрушающее действие растворов солей во многих случаях определяется их способностью взаимодействовать с водой (подвергаться гидролизу) с образованием водородных («кислых») или гидроксильных («щелочных») ионов; при этом в последующем разрушение материала идет так же, как при действии кислот или щелочей.
Действие органических жидкостей — сахаров, масел и растворителей — на отдельные материалы своеобразно. К агрессивным в отношении цементных бетонов следует отнести глюкозиды, т. е. растворы сахара, патоку, фруктовые соки и т. п. При взаимодействии глюкозидов с известью цементного камня могут образоваться растворимые сахараты кальция, что и приводит к довольно интенсивному поверхностному разрушению бетонов. Наиболее агрессивно растворы сахара действуют при брожении, когда в них образуются слабые органические кислоты.
Действие масел на цементные бетоны изучено относительно мало. Известно, что на некоторых производствах, и прежде всего в текстильной промышленности, при систематических проливах смазочных масел наблюдаются сквозные пропитки ими железобетонных перекрытий. При эхом отмечается значительное разрыхление и размягчение бетона иногда до полного его разрушения. Весьма агрессивны по отношению к бетону растительные окисляющиеся и прогорклые масла. По-видимому, здесь имеет место сложное воздействие на бетон имеющихся или образующихся в маслах кислот наряду с физическим процессом размягчения материала.
Органические неполярные жидкости действуют преимущественно на битумы и синтетические продукты, растворяя их.