Ferrum-exclusive.ru

Металлические печи для бани
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Классификация процессов коррозии цементного камня

Статьи

Три вида коррозии бетона: коррозия выщелачивания, кислотная и солевая. Средства восстановления.

Как известно, бетон не вечен и подвержен коррозии в условиях воздействия внешней природной среды. Коррозийные процессы, протекающие в бетоне, как правило, различаются на три основных вида (группы). Каждая из этих групп, в свою очередь, имеет свои ключевые признаки, по которым их классифицируют в виды.
И конечно, как каждый вид разрушения, cвязанный с коррозией железобетонных конструкций, имеет и свои специфические средства восстановления. Но всё же, давайте разберём всё по порядку. И так…

З вида коррозии бетона

• 1 вид коррозии бетона обусловлен в результате выщелачивания. Это когда под воздействием пресной воды (мягких вод) растворяются основные составные компоненты цемента (цементного камня) и проникают сквозь толщу бетона наружу в процессе фильтрации.
• 2 вид коррозии бетона происходит из-за следствия реакции обменных процессов между компонентами, содержащимися в воде, и бетона, образуя растворимые компоненты или продукты без вяжущих (скрепляющих) свойств, ослабляя в конечном итоге структуру цементного камня.
• 3 же вид коррозии бетона наступает при постепенном накоплении и кристаллизации солей в капиллярах, порах и трещинах цементного камня, которые способствуют возникновению напряжению и внутреннему разрушению железобетона.

IMGP0833
IMGP0824

То есть исходя из этого, можно классифицировать и заключить следующее:

1 вид – это коррозия выщелачивания.
Она представляет из себя: постепенное растворение и вымывание компонентов самого цементного камня из бетонного изделия из-за фильтрации мягкой (пресной) воды через саму толщу бетона.
В этом случае, нарушается химическое равновесие между жидкостью в порах и составляющими компонентами цементного камня. Это приводит в итоге к постепенному ослаблению, влияющей на механическую прочность и ведущей к разрушению бетонной/железобетонной конструкции.
Характерным внешним признаком этого вида коррозии является появление белого налёта на стенах бетонных сооружений, в местах выхода воды при фильтрации.

2 вид – это кислотная коррозия.
Данная коррозия обусловлена воздействием кислот, солей и щелочей органического и неорганического характера, когда образуются в бетоне легкорастворимые соли. В этом случае, легкорастворимые соли вымываются из бетона, а образующиеся в результате этого остаточные продукты присутствуют в виде рыхлых масс, не имеющих свойств вязкости, влияющих на прочность.

IMG_0285
IMG_0284

Данный вид коррозии способен полностью разрушить цементный камень из-за растворения и вымывания образованных продуктов химической реакции под воздействием кислот.

3 вид – это солевая коррозия.
Третий вид обусловлен разрушением бетона из-за кристаллизации солей и испарением минерализованной воды в порах и капиллярах бетона. — Это вызывает внутренние напряжения (расширения объёма в порах цемента) и трещины в бетонном сооружении.
Этот же вид коррозии различается также по специфике воздействия определенных химических групп: сульфатная и магнезиальная, — исходя из содержания химических соединений в жидкостях агрессивной среды, соприкасающихся с цементным камнем.
Как полагают специалисты, под воздействием сульфатной группы разрушение бетона наступает вследствие его усадки и расширения или набухании алюминатов (химических элементов) в цементном камне.
Во втором (магнезиальная) – разрушение бетона происходит из-за образования и появления рыхлости и потери в цементном камне связующих свойств, что может приводить к стойкому сильнейшему разрушению сооружений.

Такова общая целостная картина причин разрушения бетона, с рассмотрением 3 основных видов коррозии.

Когда мы достаточно ясно увидели данный «пейзаж» разрушения изнутри, то что мы можем предпринять, чтобы это ликвидировать. Вариантов можно рассмотреть великое множество, но нам нужна только ЭФФЕКТИВНОСТЬ и НАДЕЖНОСТЬ!

Надёжное решение эффективного ВАЙТМИКС

Высокопрочные сухие строительные смеси ВАЙТМИКС отлично зарекомендовали при восстановлении бетонных сооружений, поврежденных коррозией, защиты бетона от коррозии. Они предлагают несколько вариантов эффективного решения задач, стоящих перед строителями.

При данных рассмотренных видах разрушения, компания ВАЙТМИКС готова предоставить на выбор ремонтников несколько видов смесей для защиты бетона от коррозии. Как готовых уже для этого, так и специально подготовленных для определенной стоящей задачи и конкретного вида разрушения. При этом специалисты: выезжают на объект, проводят анализ разрушения, подбирают состав смеси для данного объекта, проводят испытания её и предоставляют все документы — сертификаты, протоколы исследований и испытаний.

Из готовых высокопрочных безусадочных смесей компания ВАЙТМИКС предлагает линейку эффективного решения, где особняком для этих целей выделяется марка ВАЙТМИКС RT 40. Это тиксотропная ремонтная смесь высокомарочного цемента с набором полимерных добавок, фиброй и грубым заполнителем (фракцией до 2.5мм). Она применяется при устранении повреждений бетона связанных с коррозией и имеющих глубину от 20 до 60мм. Затвердевший состав обладает хорошей адгезией к старому бетону до 20кг/см2, отсутствием усадки, высокой морозостойкостью F300 и водонепроницаемостью W18, трещинностойкостью в следствие наличия фибры (предел прочности при изгибе до 125 кг/см2).

Ремонт с применением смеси ВАЙТМИКС RT40 железобетонного монолитного перекрытия
котельной
ЗАО МЗ «Арсенал» г. Санкт-Петербург 2012 г.

Подробнее узнать об этом вы можете узнать на страницах сайта, где детально рассмотрены все представленные нами марки высокопрочных смесей ВАЙТМИКС.

1. Классификация коррозионных процессов.

  1. По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла.Химическая коррозия — это взаимодействие металлов с коррозионной средой, при котором окисляется металл и восстанавливается окислительные компоненты коррозионной среды протекают в одном акте. Так протекает окисление большинства металлов в газовых средах содержащих окислитель (например, окисление в воздухе при повышении температуры).Электрохимическая коррозия — это взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительной компоненты среды происходит не водном акте, и их скорости зависят от электродного потенциала металла. По такому процессу протекают, например, взаимодействие металла с кислотами.
  2. По характеру коррозионного разрушения.Общая или сплошная коррозия при которой коррозирует вся поверхность металла. Она соответственно делится на равномерную (1а), не равномерную (1б) и избирательную (1в), при которой коррозионный процесс распространяется преимущественно по какой-либо структурной составляющей сплава.Местная коррозия при которой коррозируют определенные участки металла:
    1. коррозия язвами — коррозионные разрушения в виде отдельных средних и больших пятен (коррозия латуни в морской воде)
    2. межкристаллическая коррозия при ней процесс коррозии распространяется по границе металл-сплав (алюминий сплавляется с хромоникелем) и другие виды коррозии.
    1. Газовая коррозия — это коррозия в газовой среде при высоких температурах. (жидкий металл, при горячей прокатке, штамповке и др.)
    2. Атмосферная коррозия — это коррозия металла в естественной атмосфере или атмосфере цеха (ржавление кровли, коррозия обшивки самолета).
    3. Жидкостная коррозия — это коррозия в жидких средах: как в растворах электролитов, так и в растворах не электролитов.
    4. Подземная коррозия — это коррозия металла в почве
    5. Структурная коррозия — коррозия из-за структурной неоднородности металла.
    6. Микробиологическая коррозия — результат действия бактерий
    7. Коррозия внешним током — воздействие внешнего источника тока (анодное или катодное заземление)
    8. Коррозия блуждающими токами — прохождение тока по непредусмотренным путям по проекту.
    9. Контактная коррозия — сопряжение разнородных электрохимических металлов в электропроводящей среде.
    10. Коррозия под напряжением — одновременное воздействие коррозионной среды и механического напряжения.

    1.2 Показатель скорости коррозии.

    Для установления скорости коррозии металла в данной среде обычно ведут наблюдения за изменением во времени какой-либо характеристики, объективно отражающей изменение свойства металла.

    Чаще всего в коррозионной практике используют следующие показатели.

    1. Показатель изменения массы — изменение массы образца в результате коррозии отнесенный к единице поверхности металла S и к единице времени (например, г/м ч) в зависимости от условий коррозии различают:
      1. отрицательный показатель изменения массы
      2. положительный показатель изменения массы

      где Ro и R электрическое сопротивление образца соответственно до и после коррозии.

      Химическая коррозия бетона

      Химическая коррозия цемента происходит под действием кислот, растворов некоторых ролей и других веществ, вступающих в реакцию с гидроокисью кальция, выделяемой цементом, или трехкальциевым алюминатом цемента. В результате образуются соли, которые легко растворяются в воде или, кристаллизуясь в порах и увеличиваясь в объеме, разрывают цементный камень.
      Все кислоты, как неорганические (серная, соляная, азотная и др.), так и органические (например, жирные кислоты, содержащиеся в растительном и животном маслах), разрушающее действуют на обыкновенный портландцемент.

      Например, при действии серной кислоты на гидроокись кальция, выделяющуюся при твердении цемента, образуется гипс по реакции:

      Гипс кристаллизуется в порах цементного камня, и рост кристаллов разрушает его. С трехкальциевым алюминатом цемента гипс образует сложное вещество гидросульфоалюминат кальция, значительно увеличивающееся в объеме. Все эти явления приводят к разрушению цементного камня серной кислотой.

      При действии соляной кислоты образуется хлористый кальций по реакции:

      Са(ОН)2+2НСl=СаСl2 +2Н2О,
      хлористый же кальций легко растворим в воде, в результате чего цемент распадается.

      Свободные кислоты встречаются в сточных водах промышленных предприятий (они могут проникать в почву и разрушать так бетонные Фундаменты) и в болотных водах; кислота образуется также Сернистого газа, выходящего из топок котлов, паровоназны химических аппаратов. При соединении ее с влагой воздуха или парами воды серная кислота может вызвать коррозию железобетонных перекрытий: на заводах, в паровозных депо и т. п.

      Из растворов солей наиболее опасны сернокислые соли (сульфаты). В природных водах, в частности в морской, чаше всего встречаются MgSO4 и CaSO4, иногда Na2SO4, а в промышленных водах могут содержаться и другие сульфаты

      Действие чистых гипсовых растворов на цемент заключается в образовании сложного химического соединения между гипсом и трехкальциевым алюминатом, содержащимся в цементе, а именно гидросульфоалюмината кальция по реакции:

      3CaSO4+3CaO • AlO3+вода =3CaO • Al2O3 • 3CaSO4 • 31HaO.

      Это вещество образуется с присоединением большого количества воды и увеличивается в объеме до 2,5 раз. От расширения этого соединения в порах цементного камня он растрескивается, а затем под действием воды или растворов солей превращается в белую слизь, вытекающую из бетона.

      Гидросульфоалюминат кальция кристаллизуется в виде тонких игл, напоминающих бациллы, поэтому ему дано еще образное название «цементная бацилла.
      Сернокислый магний действует на гидроокись кальция, выделяемую цементом, в силу обменной реакции:

      Са(ОН)2 + MgSO4 + 2Н2О = = Mg(OH)2 + CaSO4•2H2O;

      образующийся гидрат окиси магния представляет собой рыхлое аморфное вещество, не обладающее связностью и прочностью, а гипс кристаллизуется с увеличением объема или образует гидросульфоалюминат кальция.

      Все эти явления, а также описанное выше растворение гидроокиси кальция приводят к разрушению цементного камня, выделению из бетона белой тестообразной массы. Отсюда возникло выражение белая смерть бетона.
      Из хлористых солей (хлоридов) разрушающее действуют на цемент хлористый магний (содержится, например, в морской воде), хлористый алюминий и др. При действии хлористого магня на гидроокись кальция образуется легко растворимый хлористый кальций и рыхлый гидрат окиси магния по реакции: Ca(OH),+MgCl2=CaCl2+ Mg(OH2)

      Поваренная соль NaCl повышает растворимость гидроокиси кальция, соединяется с алюминатами и несколько понижает прочность цемента; поэтому присутствие большого количества NaCl в воде, действующей на бетон, нежелательно, но все же NaCl не является опасной для цемента.

      Из азотнокислых солей (нитратов) очень опасна для цемента аммиачная селитра NH4NO3.

      Морская вода, а также вода соленых озер, лиманов и некоторые грунтовые воды, содержащие MgSO4, MgCl2 и другие соли, разрушающее действуют на обыкновенный портландцемент. Если не принимать специальных мер защиты, то в такой воде этот цемент будет медленно разрушаться.

      Природные воды обычно содержат еще свободную углекислоту и ее соли карбонат СаСО3 и бикарбонат кальция Са(НСОз)2. Эти соли не опасны для цемента, но свободная (агрессивная) углекислота в количестве больше 15—20 мг/л действует так же, как и все кислоты, т. е. разрушающее. Происходит следующее: образовавшийся вначале в поверхностном слое бетона карбонат переходит в бикарбонат по реакции:

      СаСО3 + СО2 + Н2О = Са.(НСО3) 2.

      Бикарбонат легко растворим и вымывается водой.
      Если необходимо подавать воду, богатую углекислотой, через бетонные трубы, лотки, в бассейны и т. п., то ее предварительно пропускают через фильтр, наполненный кусками известняка, который связывает агрессивную углекислоту в бикарбонат. Известняк в фильтре необходимо периодически менять.

      Воздействие на бетон раствора сахара

      Вредно действует на бетон раствор сахара так как образует с гидроокисью кальция легко растворимый сахарат кальция.
      Действие всех перечисленных вод, кислот и растворов солей на цемент особенно интенсивно, если бетон неплотный, недостаточно затвердел, если фильтрация через него происходит под напором.
      Безвредны для цемента кремнекислые соли (силикаты), так как цемент сам состоит в основном из силикатов а также соли кремнефтористоводородной кислоты (флюаты) и соли угольной кислоты (карбонаты), например сода.

      Растворы извести

      Растворы извести едкого натра и других щелочей, так как затвердевший цемент содержит свободную гидроокись кальция и, следовательно, сам является основным соединением. Аммиак и аммиачная вода безвредны для цемента но присутствие аммиачных солей в воде делают ее опасной.

      Цемент, с высоким содержанием алюминатов может разрушаться и от действия сильных щелочей. Кроме того, следует иметь в виду, что если цементный бетон. насыщается раствором щелочи (едких натра или кали), а затем высыхает, то под влиянием углекислого газа в цементном камне образуются сода или поташ, которые, кристаллизуясь, расширяются в объеме и разрушают цементный камень.

      Не представляют опасности для цемента нефть, нефтяные продукты (керосин, бензин, мазут, нефтяные масла), если они не содержат большого количества нафтеновых кислот или соединений серы, однако легкие нефтепродукты, быстро проникают через обыкновенный бетон.

      Агрессивное действие минерализованных вод

      Для защиты от агрессивного действия минерализованных вод (в частности морской воды) применяют бетоны высокой плотности, изготовляют их с применением особых видов цементов, в которых свободная гидроокись кальция не выделяется или выделяется только в небольшом количестве, а также меньше содержится или вовсе нет трехкальциевого алюмината.

      Сюда относятся глиноземистый цемент, сульфатостойкий портландцемент, цемент с активными кремнеземистыми добавками (так называемый пуццолановый портландцемент) и шлакопортландцемент. Однако и эти цементы не могут противостоять действию свободных сильных кислот. Для защиты сооружений от действия кислот необходимо применять специальные кислотоупорные материалы: стекло, керамику, камень естественный или плавленный из горных пород, кислотоупорные цемент и бетон.

      Причины и виды

      Коррозийный процесс — уничтожение материала под влиянием процессов химической, биологической и физической природы при взаимодействии с внешней средой. Это разложение внутреннего строения, ухудшение и потеря эксплуатационных характеристик. Заполнители монолитного вещества меньше подвергаются опасности разложения, а цементный камень неустойчив к проявлению агрессивной среды.

      Грунтовые, морские, речные, сточные воды, а также жидкости в бетонных коммуникациях — первоочередные причины разрушения материала.

      Первопричиной разрушение бетонных конструкция является прямое воздействие напора воды.

      По первому варианту классификации различают 3 вида коррозии бетона:

      • Разрушение структуры цементного вещества под напором воды и освобождение гидроксида кальция.
      • Создание в основе материала при влиянии окружающей среды солей, которые легко растворяются и удаляются из бетона.
      • Возникновение в структуре цементного вещества под влиянием агрессивной среды веществ, которые при определенных причинах увеличиваются в объеме и создают внутреннее давление, приводящее к возникновению трещин.

      Классификация разрушений монолита по способу воздействия

      Физико-химическая

      Возникает из-за воды и низких температур. Влага проникает в ячейки монолита, там, под действием мороза переходит с расширением объема в твердое состояния, вызывая разрушения в виде трещин. Происходит промывание цементного камня от гидроксида кальция. Если внешний слой конструкции прочный, то этот процесс проходит за много десятилетий, когда слабо защищен — кальций вымывается за 2—3 года. Когда вода проходит через материал, коррозия бетона и железобетона активируется, при этом нарушаются его эксплуатационные показатели. При таком виде разрушения агрессивной жидкостью конструкции покрываются налетом белого цвета.

      Радиационная

      Продолжительное влияние радиации на сооружения приводит к превращению минералов в жидкость, что провоцирует расширение наполнителей.

      Возникает от полученных высоких доз облучения радиационными ионами, которые влияют на качество цементного камня. Продолжительная радиация искажает кристаллическую решетку минералов, превращая их состояние в жидкость, из-за чего начинается расширение наполнителей. Вследствие этого появляются микро- и макротрещины в веществе, что приводит к разрушению конструкции.

      Химические разъедания

      Возникают под воздействием выпадения влаги в виде осадков и атмосферного углекислого газа, при этом происходит газовая коррозия бетона. Вода вымывает из строительного вещества связующие элементы, заменяя их на посторонние. После этого внутреннее содержание конструкции становится рыхлым, появляются трещины разной величины, что приводит к разрушению сооружений.

      Биологические разрушения

      Этот вид появляется в результате «подселения» бактерий, мхов, лишайников на поверхность и в середину материала через микроповреждения. Эти формы жизни в процессе своей жизнедеятельности начинают расти в объеме, тем самым, вызывая внутреннее напряжение бетона, результатом которого становится появление трещин. Организмы воздействуют на монолит напрямую или косвенно. Эта сульфатная коррозия развивается под влиянием техногенных факторов и повышенной влажности окружающей среды.

      Эти виды коррозии бетона редко встречаются в «чистом» состоянии, обычно они действуют комплексно и одновременно, приводя к разрушению построек.

      Необработанная поверхность имеет микротрещины и поры, в которые просачивается влага.

      Коррозийные процессы в бетонном монолите возникают вследствие влияния таких факторов:

      • Ячейки в структуре материала. Полая основа способствует концентрации разрушительных веществ и организмов в сердцевине вещества.
      • Прочность поверхности. Способность верхнего слоя монолита противостоять агрессивным факторам внешней среды.
      • Соединения, входящие в состав атмосферных осадков. Проявляют себя, как сильные реагенты, запускающие процессы по разрушению основного материала. А также под действием этого фактора возникает коррозия арматуры в бетоне.
      • Капилляры в структуре монолита. Благодаря этим «каналам» разрушающие элементы проникают в середину бетона и внутри «съедают» его.

      «Коррозия цементного камня и бетона» состоит из 20 слайдов: лучшая powerpoint презентация на эту тему с анимацией находится здесь! Вам понравилось? Оцените материал! Загружена в 2019 году.

      Презентация: Коррозия цементного камня и бетона

      Коррозия цементного камня и бетона

      Слайд 2

      Коррозия цементного камня и бетона – снижение прочностных характеристик материала под воздействием различных факторов вплоть до его разрушения. Коррозия цементного камня и бетона часто сопровождается изменениями геометрических характеристик изделия

      Слайд 3

      Классификация процессов коррозии

      Коррозия Под воздействием внешних факторов Автокоррозия Физическая Химическая Биологическая

      Слайд 4

      Физическая коррозия цементного камня

      Коррозия под воздействием повышенных температур R T > 150-200 500 > 900-1000 Причина – дегидратация кристаллогидратов цементного камня Меры борьбы – введение в состав цемента тонкоизмельченных добавок (шамот, туф, трепел, огнеупоры) в количестве 50 – 200 % от массы цемента

      Слайд 5

      Коррозия под воздействием низких температур Причина – увеличение объема при замерзании воды в лед в порах цементного камня (9 %) – давление льда на стенки пор, гидростатическое давление (до 2 – 3 МПа) Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; уменьшение среднего размера пор; использование воздухововлекающих добавок для создания демпфирующих (наполненных воздухом) пор диаметром 500 – 1000 мкм

      Слайд 6

      Коррозия под воздействием попеременного увлажнения — высыхания Причина – возникновение капиллярного давления в частично заполненных водой порах цементного камня Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня гидрофобизация поверхности пор цементного камня — коэффициент линейного набухания, мм/м — коэффициент линейной усадки, мм/м

      Слайд 7

      Коррозия под воздействием кристаллизации солей Причина – давление растущих кристаллов на стенки пор Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня гидрофобизация поверхности пор цементного камня Физическая коррозия цементного камня

      Слайд 8

      Химическая коррозия цементного камня Коррозия выщелачивания под воздействием пресных вод Причина – растворение в воде Са(ОН)2 (растворимость – 1,3 г/л), вынос Са(ОН)2 из цементного камня. Все кристаллогидраты в цементном камне стабильны только при определенной концентрации ионов Ca2+и OH-. Изменение концентрации ионов Ca2+и OH- приводит к разрушению и перекристаллизации основных кристаллогидратов: (1,5 – 2,0)СaO·SiO2(0,8 – 1,5)СaO·SiO2 + Ca(OH)2 4CaO·Al2O3·(13-19)H2O 3CaO·Al2O3·6H2O + Ca(OH)2 Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня перевод Ca(OH)2 в менее растворимые соединения снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента

      Слайд 9

      Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием карбонатных вод, содержащих ионы СО32, НСО Причина – переход Са(ОН)2в цементном камне в СаСО3. Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaOH Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + 2H2O Далее – по механизму действия коррозии под воздействием пресных вод Образование СаСО3: интенсифицирует удаление Са(ОН)2 из цементного камня; уплотняет структуру цементного камня, снижает его пористость Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня перевод Ca(OH)2 в менее растворимые соединения снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента

      Слайд 10

      Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием магнезиальных вод, содержащих ионы Mg2+ Причина – разрушение Са(ОН)2в цементном камне вследствие образования менее растворимого соединения Mg(ОH)2 Ca(OH)2 + MgCl2 CaCl2 + Mg(OH)2 Далее – по механизму действия коррозии под воздействием пресных вод Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня перевод Ca(OH)2 в менее растворимые соединения снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента

      Слайд 11

      Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием кислых вод, содержащих ион Н+ Причина – разрушение кристаллогидратов в цементном камне ГСК + Н+ Si(OH)4 + Ca2+ ГАК + H+  Al(OH)3 (или Al3+) + Ca2+ Ca(OH)2 + H+  Ca2+ Меры борьбы: снижение пористостии проницаемости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня

      Слайд 12

      Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием кислых газов (SO2, NOx, H2S, CO2) Причина – образование в цементном камне кислот при взаимодействии с водой, далее — по механизму действия кислотной коррозии ГСК + Н+ Si(OH)4 + Ca2+ ГАК + H+  Al(OH)3 (или Al3+) + Ca2+ Ca(OH)2 + H+  Ca2+ Меры борьбы: снижение пористостии проницаемости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня

      Слайд 13

      Химическая коррозия цементного камня Сульфатная коррозия под воздействием вод, содержащих ионы SO42  Причина – образованиев цементном камне эттрингитта со значительным (более чем в 2 раза) увеличением объема твердых кристаллических фаз Ca(OH)2 + SO42 + 2H2O  CaSO42H2O + 2OH 3CaSO42H2O + 3CaOAl2O36H2O + 20H2O  3CaOAl2O33CaSO432H2O Эттрингит – «цементная бацилла» Расчет объемных изменений при образовании эттрингита Один моль эттрингита образуется в результате реакции между одним молем 3CaOAl2O36H2Oи тремя молями CaSO42H2O, образовавшимися из трех молей Ca(OH)2 и занимает их первоначальный объем. Vмолярн. = Мм /  Vнач. = 3·(74 / 2,24) + (378 / 2,52) = 249,1 см3Vконечн. = 1254 / 1,77 = 708,5 см3 Изменение объема = Vконечн. / Vнач. = 708,5 / 249,1 = 2,84

      Слайд 14

      Химическая коррозия цементного камня Сульфатно – магнезиальная коррозия под воздействием вод, содержащих ионы SO42  и Mg2+ Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента снижение содержания гидроалюминатов в составе гидратированного цемента – усложняется и ускоряется коррозией под действием магнезиальных вод

      Слайд 15

      Химическая коррозия цементного камня Общие меры повышения коррозионной стойкости цементного камня: снижение содержания C3S в цементе; связывание Са(ОН)2 в цементном камне в менее растворимые соединения с помощью активных кремнеземсодержащих минеральных добавок; снижение содержания С3А в цементе; снижение пористости и проницаемости цементного камня; гидроизоляция поверхности затвердевшего цементного камня; гидрофобизация (поверхностнаая и объемная) цементного камня «Слабые звенья» цементного камня: Са(ОН)2 – образуется при гидратации С3S ГАК– образуются при гидратации С3А

      Слайд 16

      Биологическая коррозия цементного камня Биологическая коррозия – повреждения бетона, вызванные продуктами жизнедеятельности живых организмов (бактерии, грибы, мхи, лишайники и микроорганизмы), поселяющихся на поверхности строительных конструкций. Бактерии, грибы, водоросли способны развиваться на поверхности бетона и проникать в капиллярно-пористую структуру материала. Продукты их метаболизма (органические кислоты и щелочи) разрушают компоненты цементного камня (особенно в условиях высокой влажности). Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня; гидрофобизация поверхности пор цементного камня; введение в состав цемента биоцидных добавок

      Слайд 17

      Коррозия цементного камня вследствие образования вторичного эттрингита Причина – предварительное твердение цементов: при повышенных температурах (выше температуры стабильности эттрингита); при недостатке воды в системе твердеющего цемента Меры борьбы: тепловая обработка твердеющего цемента при температурах не более 80 оС; предотвращение потери влаги из цементного раствора; снижение скорости массопереноса в системе твердеющего цемента (уменьшение пористости, снижение среднего размера пор, объемная гидрофобизациия пор)

      Слайд 18

      Коррозия цементного камня и бетона вследствие реакций активного заполнителя со щелочами Причина – взаимодействие щелочей цемента (Na2O, K2O) с активным заполнителем в бетоне Опал Халцедон Кристобалит

      Слайд 19

      Коррозия цементного камня и бетона вследствие реакций активного заполнителя со щелочами Механизм коррозии K2SO4 (Na2SO4) + Ca(OH)2 = CaSO4·2H2O + 2 KOH (NaOH) SiO2 + 2 KOH (NaOH) + n H2O = K2SiO3·nH2O (Na2SiO3·nH2O) K2SiO3·nH2O (Na2SiO3·nH2O) + Ca(OH)2 = CaSiO3·nH2O + 2 KOH (NaOH) Высокодисперсный гидросиликатный гель при увлажнении заметно увеличивается в объеме, при высыхании – уменьшается в объеме, что приводит к разрушению контактной зоны и ослабляет структуру материала в целом Меры борьбы: ограничение содержания R2O в цементе использование нереакционного заполнителя в бетоне введение в цемент высокодисперсных активных минеральных добавок

      Слайд 20

      Коррозия железобетона под воздействием хлоридов Образование защитной пленки на поверхности арматуры при высоких значениях рН среды: 2Fe2+ + 4OH + ½O2 2FeO(OH) + H2O 2FeO(OH)  Fe2O3 + H2O Коррозия арматуры под воздействием NaClи О2 воздуха: Меры борьбы: пассивация арматуры; использование оцинкованной арматуры снижение проницаемости цементного камня и бетона

      Определение коррозии

      Коррозия представляет собой разъедание строительных материалов под влиянием физических, химических и биологических факторов при контакте с окружающей средой. Бетон имеет в своем составе наименее прочный компонент – это цементный камень. Именно с этой части материала начинается коррозийный процесс. Разрушение случается в результате воздействия различных видов вод, а именно:

      • сточных;
      • вод в траншеях или трубах;
      • морских;
      • речных;
      • грунтовых.

      Наиболее опасны для бетонов грунтовые воды вблизи промышленных предприятий из-за наличия в них химических выбросов. Также при воздействии с бетоном и железобетоном наносят им весомый вред сточные воды. Коррозия бетона воздействует на гидротехнические сооружения, загрязняет воздух, однако, такая концентрация газа в окружающей среде не вредит здоровью человека, но способствует разрушению бетонных конструкций.

      Разрушения строительных материалов разнообразны и могут находиться разрушающие микроорганизмы как в прямом контакте, так и внутри структур. Ускоряется разъедание в бетоне при повышенной влажности окружающей среды.

      БЫСТРО

      SEO оптимизация

      адаптивная верстка

      Ремонт в регионах

      1. Главная
      2. Строительство
      3. Защита конструкций от коррозии
      4. Сульфатная и магнезиальная коррозия бетонов.

      Сульфатная коррозия бетона состоит в том, что в жидкой фазе цемента всегда присутствуют и могут активно взаимодействовать с агрессивной средой ионы кальция (Са») и гидроокисла (ОН’). Имеются и другие ионы, но они обычно подавляются большим количеством извести.

      Действие катионов среды оказывается наиболее агрессивным в том случае, если они способны образовывать с ионами гидроокисла плохо растворимые или малодиссоциированные соединения, удаляемые из сферы реакции в осадок, воду или газ. Сюда относятся катионы металлов, образующие слабые основания (гидраты окислов магния, цинка, алюминия, железа, меди, аммония).

      Образование этих соединений типа Mg(OH)2 и других приводит к резкому понижению щелочности в бетоне и далее к растворению твердой извести, а затем к гидролизу устойчивых до этого силикатов и алюминатов.

      Действие катионов натрия, калия, кальция и бария незначительно.
      Анионы, образующие нерастворимые кальциевые соли (СО3«; С2О4» ; PO4«; SiO3«;), будут уплотнять поры бетона и, следовательно, играть положительную роль.
      Особое положение занимают сульфатные анионы (SO4«). При известной концентрации они могут образовать с ионами кальция двуводный гипс, а вместе с высокоосноными алюминатами и гидросульфо-алюминат:
      Са» + SO4 + 2Н20 — CaS04 • 2Н20;
      3CaS04 + ЗСаО • Аl2O3 + 31Н20 — СаО •Аl2O3 • 3CaS04 • 31Н20.

      Особенностью этих реакций является то, что и гипс и гидросульфо-алюминат кристаллизуются с большим количеством воды при значительном увеличении объема.

      Если такое образование происходит в порах уже сложившейся структуры цементного камня, то создаются большие внутренние напряжения, приводящие бетон в конструкциях к характерному растрескиванию или отслаиванию поверхностных слоев.

      Гидросульфоалюминат кристаллизуется в виде характерных игл, что послужило поводом назвать его «цементной бациллой».

      Описанные разрушения бывают не всегда. Если образование гидросульфоалюмината протекает еще до формирования структуры бетона в жидкой фазе или в растворе присутствуют в значительном количестве ионы хлора, усиливающие растворимость алюминатов и сульфоалюмината, опасных напряжений может не возникать. Этим объясняется относительно невысокая агрессивность к цементному бетону морской воды, в которой содержится большое количество сульфатов, но еще большее количество хлоридов.

      Если анионы хлора присутствуют в воде совместно с катионами магния, то последние, образуя с известью Mg(OH)2 и СаСl2, понижают концентрацию извести, а вместе с этим создают возможность существования высокоосновных гидроалюминатов и образование сульфоалюминатов в опасной форме.

      Наличие в растворе хлористого кальция приводит к образованию неопасных хлоралюминатов и плохо растворимых хлорокисей кальция. На этом основаны специальные приемы введения в бетон большого количества хлоридов. При этом сильно понижается точка замерзания воды, что позволяет работать с бетоном в зимнее время, а самый бетон уплотняется (получается так называемый «холодный» бетон). Однако одновременно с этим было установлено, что в таком бетоне ионы хлора усиливают коррозию арматуры и поэтому широкого применения, особенно в армированных конструкциях, «холодный» бетон не получил.

      Сульфатная коррозия бетона может усиливаться в том случае, если одновременно с катионами кальция цемента будут связываться и анионы гидроксила:
      Са» + 20Н’ — Са (ОН)2.
      Поэтому наиболее опасными являются сернокислые соли, образованные слабыми основаниями, особенно сульфат аммония
      Са (ОН)2 + (NH4)2 S04 = CaS04 • 2Н20 + NH3.

      При увеличении концентрации растворимых сульфатов сульфо ллюминатная коррозия переходит в гипсовую. Степень агрессивности, а также и скорость разрушения цементного камня при этом сильно возрастают.

      При наличии значительных концентраций катионов магния происходит обменная реакция с разрушением структурной гидроокиси кальция и образование гипса:
      Са (ОН)2 + MgS04 + 2Н20 = Mg (ОН)2 + CaS04 • 2Н2О.

      Рассмотрение механизма сульфатной коррозии бетона позволяет понять и практикуемые мероприятия по ее смягчению:

      • а) возможное уменьшение количества извести (например, использованием белитовых, пуццолановых или глиноземистых цементов);
      • б) уменьшение содержания высокоосновных алюминатов, что и практикуется в так называемых сульфатостойких портландцементах, где допустимый процент С3А снижается до 5% вместо обычно имеющегося содержания в 8—12%;
      • в) введение большого процента гипса в состав цемента при помоле — в этом случае гидросулвфоалюминаты образуются в жидкой фазе еще до формирования структуры.
      голоса
      Рейтинг статьи
      Читайте так же:
      Какие документы нужны для продажи цемента
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector