Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






J — бункер; 2 — барабан; 3 — выгрузочное отделение 4 страница




Жаростойкие и огнеупорные бетоны могут быть особо тяжелы­ми, тяжелыми, легкими или облегченными, ячеистыми. Их получа-)т на основе как гидравлических, так и воздушных вяжущих ве-Цеств: портландцемента, глиноземистого и высокоглиноземистого шентов, алюмофосфатного вяжущего, жидкого стекла с отверди-1ями, например крем нефтористым натрием (Na2SiFe). В качестве толнителей употребляют хромитовые руды, бой магнезита, ще-(ень из базальтов и диабазов, шамотный кирпичный щебень (бой) Г др. В жаростойкие бетоны на -основе портландцемента добавля­ет тонкомолотые активные минеральные вещества, обладающие, |ак и крупные заполнители, высокой огнеупорностью. Для огне­упорных бетонов используют высокоглиноземистый цемент, который ]ктому же имеет незначительную усадку и малый коэффициент тер­мического расширения. Хорошо зарекомендовали себя фосфатные »язующие (алюмофосфатное, алюмосиликатофосфатное, хромо->сфатное и др.). Они позволяют получать огнеупорные бетоны, в числе легкие с применением в них вермикулитового, перлито->го, керамзитового заполнителей, боя легковесных огнеупороЕ т. п. В жаростойкие ячеистые, в частности газобетоны, кроме порт­ландцемента и алюминиевой пудры вводятся тонкомолотый шамот, |рла-унос, керамзит и др. Эти бетоны могут эксплуатироваться в Условиях температур до 1200°С при сохранении прочности 2,5... f,0 МПа и средней плотности 600... 800 кг/м3. Разработан состав >еобо легкого жаростойкого бетона, в который входят быстротвер-рющий портландцемент, тонкомолотая силикат-глыба и легкие |Ьристые и волокнистые заполнители. Этот бетон используют при !мпературах до 1000°С, а его средняя плотность в высушенном )стоянии 300 кг/м3 при прочности при сжатии 0,2 МПа. Теплопро-


водность при 20°С равна 0,09 Вт/(м-К), а при 600°С— 0,20 Вт/(м-К).

Структурообразование жаростойких бетонов происходит на ста­дии изготовления изделий и в условиях воздействия высоких тем­ператур, хотя последние могут приводить и к упрочнению (напри­мер, за счет уплотнения геля) и к деструкции (например, за счет дегидратации кристаллогидратов) при применении гидравлических вяжущих веществ.

Среди побочных продуктов промышленности как компонентов жаростойких бетонов встречаются перспективные, например алю-мохромовый продукт — тонкодисперсный порошок отработанного катализатора в нефтехимическом производстве. Он имеет разви­тую поверхность (до 5000 см2 в 1 г вещества) и высокую огнеупор­ность (до 2000°С). Его содержание в вяжущем, как показали ис­следования в НИИкерамзит, приводит к увеличению прочности и огнеупорности смешанного вяжущего на портландцементе и глино­земистом при высоких температурах, например выше 1500°С. Ис­следования по жаростойким бетонам продолжаются. В частности, достигнуты успехи в области получения бетонов высшей огнеупор­ности, которые в зависимости от их состава сохраняют прочность и другие свойства в заданных пределах при температурах свыше 2000... 2500°С. Они изготовляются на основе цирконийсодержащих вяжущих и с применением тугоплавких заполнителей. При темпе­ратурах выше 1200°С прочность бетона повышается за счет спе­кания смеси, особенно в области температур до 2000°С. Бетоны на цирконийсодержащих цементах являются перспективными для футеровки тепловых агрегатов, а также в других отраслях техни­ки высоких температур в энергетической, металлургической, хими­ческой и ядерной промышленности. Жаростойкие газобетоны ис­пользуют в виде крупных блоков и монолитных конструкций. Они в 2...3 раза дешевле фасонных огнеупорных изделий и, главное, позволяют индустриализировать строительство. Понятно, что при нагреве прочность бетона не остается постоянной и чем ближе тем­пература к предельно допустимой, тем больше прочность бетона отклоняется от первоначальной (марочной). Однако она остается достаточной, чтобы сохранить структуру бетона, особенно его мат­ричной части, на необходимом уровне, обеспечивающем прочность в пределах требуемого минимума. Следует отметить, что алюмо-фосфатные вяжущие и жидкое стекло с отвердителями обеспечи­вают сохранение прочности бетона на сравнительно высоком ур'ов-не, например до 8... 9 МПа.



Кислотоупорный бетон — разновидность ИСК, получаемая на основе специального — кислотоупорного — цемента и с примене­нием кислотостойких заполнителей. Он применяется для конст­рукций, которые контактируют с большинством известных кис­лот. Меньшую стойкость этот бетон проявляет к действию пла­виковой кислоты, а также к слабым кислотам, воде и растворам щелочи. Данная разновидность кислотоупорного материала при-




вменяется не только в виде бетона, но и строительного раствора, Пластики, т. е. без крупных заполнителей.

щ Кислотоупорный цемент состоит из смеси тонкоизмельченного-Кварцевого песка и кремнефтористого натрия (Na2SiF6), затворяе-Ццых водным раствором силиката калия или натрия, т. е. жидким Цртеклом. Вместо кремнефтористого натрия в качестве отверди-Югеля могут быть применены более доступные вещества, например Вцефелиновый шлам, некоторые разновидности шлаков и др. ВК кислотостойким заполнителям относятся кварцевый песок и ще-крень из андезита, диабаза, базальта, кварцита и т. п. Ш. Отдозированные материалы-компоненты по рекомендуемому Составу бетона перемешивают до однородного состояния с оди­наковым содержанием каждой фракции в каждом микрообъеме смеси. После перемешивания смесь переводят в прессовый цех, где изготовляются штучные изделия — резервуары, трубы, хими­ческая аппаратура и др. Твердению изделий благоприятствует теплая воздушно-сухая среда с температурой не ниже 10°С и от­носительной влажностью воздуха не выше 70%. После затверде­ния бетон характеризуется прочным сцеплением со стальной ар-выатурой; но под влиянием кипящей воды, слабых кислот и ще-|лочей, кремнефтористоводородной кислоты бетон, как отмечено К выше, подвержен постепенному разрушению.

I Особо тяжелые и гидратные бетоны применяют в специальных |сооружениях — ядерных реакторах, атомных электростанциях, ft рентгенокабинетах и т. п. для биологической защиты от радиоак­тивных (рентгеновских, у-, а- и р-лучей и др.) воздействий. Для | особо тяжелых бетонов характерным свойством является боль-|шая средняя .плотность, которая равна от 2,5 до 6,0 т/м3. Гид-Ik ратные бетоны отличаются повышенным количеством химически рсвязанной воды — более 3% по массе, а следовательно, и ядер | водорода. Вследствие этого водород, обладая малой молекуляр-I ной массой, способствует захвату потока горячих нейтронов, ; v-лучей и др. Кроме того, эти бетоны обладают достаточно вы­сокой теплостойкостью, теплопроводностью, малой усадкой, хотя полностью исключить усадку и появление трещин на .границе контакта цементного камня и металлического заполнителя — за­дача сложная.

В качестве вяжущих веществ в особо тяжелых бетонах ис­пользуют портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлаке ^портландцемент, глиноземистый цемент, гипсоглиноземистый г (расширяющийся) цемент, в гидратных бетонах — глиноземистый, расширяющийся, быстротвердеющий, самонапрягаемый и др. Все они в той или иной мере способствуют максимальному химиче­скому и адсорбционному удержанию воды в цементном камне и (бетоне.

i В частности, напрягающий цемент уплотняет структуру бетона, почти полностью исключает усадку. Зона контакта становится ^плотной и без трещин.


 



31Г


Заполнителями в особо тяжелых бетонах служат весьма тя­желые (с высокой плотностью) магнетит, гематит, барит, метал­лический скрап, обрезки железа и т. п. Песчаные фракции обычно составляют дробленый бурый железняк, кварцитовые «хвосты», «чугунная дробь и др.

Повышения защитных свойств особо тяжелых бетонов дости­гают введением дополнительных веществ, например карбида бо­ра, хлористого лития, сернокислого кадмия и др., в которые вхо­дят соответствующие легкие элементы (бор, литий, кадмий и т. д.).

Заполнителями в гидратных бетонах служат лимонит с гидро-сетитом (бурый железняк), серпентин и др., содержащие химиче­ски связанную воду в составе, горные породы и минералы. Ка­чество заполнителей для этих видов бетона контролируется по их плотности, минимальной прочности при сжатии, водопоглоще-нию. Их показатели нормируются в определенных допускаемых пределах.

Проектирование оптимальных составов особо тяжелых и гид-ратных бетонов как типичных разновидностей ИСК производится общим методом. Были предложены также специальные методы. При проектировании оптимального состава важно обеспечить не­обходимые технические требования к составляющим материалам и бетону, особенно способность задерживать радиоактивные из­лучения. Это свойство оценивается толщиной слоя материала, при котором поток излучения ослабевает в 2 раза по сравнению с первоначальным. В связи с этим необходимо учитывать пока­затель средней плотности (р0) бетона, определять фактическое содержание химически связанной воды, что производится расче­том по формуле Яро. где И—необходимое содержание водорода в бетоне. Учитывается также прочность бетона, которая должна находиться в пределах марок 100...300 (по сжатию).

Особо тяжелые и гидратные бетоны изготовляют по обычной технологии с применением бетоносмесителей для перемешивания отдозированных компонентов и вибраторов для уплотнения све-жеотформованных бетонных изделий.

Шлакощелочные бетоны получают на основе шлакощелочных вяжущих, в которых алюмосиликатный компонент представлен гранулированным шлаком, а щелочной — соединениями щелочных металлов. В качестве заполнителей в них используют как тради­ционный природный (гранит, известняк и др.), искусственный (керамзит, перлит) щебень, а также песок, так и мелкодисперс­ные— мелкие пески, супеси, лёссы, легкие суглинки. Гидроксиды щелочных металлов, образующиеся при гидратации шлакощелоч­ных цементов, вступают в химическое взаимодействие с мине­ралами глин. В результате образуются особо полезные структур­ные компоненты бетона — нерастворимые щелочные гидроалюмо­силикаты, аналоги природных цеолитов и слюд. Поэтому присут­ствие в заполнителях пылеватых и глинистых примесей полезно, так как образуются дополнительные уплотняющие и упрочняю-


 

[

не компоненты в процессе затвердевания бетона. Их суммарное держание допускается до 25%. Цементирующим веществом ого конгломерата служат гидратные кристаллические новооб-1эования, возникающие при взаимодействии шлаков и тонких унтовых частиц со щелочами, а также гелевая масса* прони-нная кристаллическими сростками этих новообразований. В зависимости от вида и качества заполнителей бетоны могут *ть тяжелыми и легкими. Они обладают прочностью при есте-венном твердении от 30 до 100 МПа, при пропаривании виб->уплотненных бетонов — от 40 до 120 МПа, а после автоклав->й обработки —от 50 до 150 МПа. Предел прочности при рас­тении составляет обычно 1/10...1/15 ЯСж, на изгиб от 1/7 * 1/Ю Ясж. Эти бетоны имеют высокую морозостойкость (до700 _.1клов и более) и водонепроницаемость .(до 2 МПа), так как их структура отличается наличием замкнутых пор округлой фор­умы. Тяжелые плотные бетоны с применением в них гранитного-"щебня и кварцевого песка отличаются повышенной антикорро­зионной стойкостью. Легкие шлакощелочные бетоны получают с применением керамзита, аглопорита, термозита, вспученного пер­лита, немолотого гранулированного шлака. Легкие бетоны при |ш и роком диапазоне средней плотности, равной от 300 до Я900 кг/м3, показывают #Сж = от 3...4 до 60 МПа. Возможно по­лучение ячеистых шлакощелочных бетонов по обычной техноло­гии с применением пенообразователей, например канифоли с Жидким стеклом, или газообразователей — алюминиевой пудры, «Количество которой снижается в 5...10 раз по сравнению с газо­бетоном на основе портландцемента, т. е. до 0,02.-0,03% от мас-*сы вяжущего.

;* Шлакощелочные бетоны обладают комплексом полезных -Свойств: малым тепловыделением при твердении, высокой водо­стойкостью и морозостойкостью, коррозионной стойкостью и био-^Стойкостью, высокой абразивной стойкостью и износостойкостью,. ^повышенной жаростойкостью, заданной прочностью и др. Эти Свойства в большой мере зависят от характера контакта между Юлакощелочным вяжущим и заполнителем в бетонах. Исследо* **ания показывают, что в контактной зоне всегда наблюдается Экстремум микротвердости, повышенное содержание новообразо­ваний, наивысший коэффициент корреляции химических элемен­тов в вяжущем веществе и в соответствии с законом створа струк-SSrypa контактного слоя приближается к оптимальной, что способ­ствует оптимизации общей структуры бетона '(см. рис. 10.12).

Шлакощелочные бетоны используют в изгибаемых конструк­циях, дорожных основаниях и покрытиях, тротуарных плитах,. Еля облицовки каналов, устройства фундаментов, труб, лотков, Зготовления стеновых блоков и т. п. На основе шлакощелочного ■Йяжущего в НИИЖБ разработана технология производства жа­ростойкого ячеистого бетона с применением металлургических гафанулированных шлаков и щелочи. Изготовляется в виде плит



размерами 750X500X200 или 750X500X70 мм, которые имеют среднюю плотность 250...350 кг/м3, прочность при сжатии 1...1.5 МПа, при растяжении 0,15.-0,30 МПа, а .коэффициент теп­лопроводности их не превышает 0,13 Вт (м-К) при 20°С.

Полимерцементные бетоны и бетонополимерщ— разновидности цементных бетонов, в которых участвуют органические полимер­ные вещества. В полимерцементные бетоны их добавляют в со­став бетонной смеси в виде водорастворимых дисперсий (крем-нийорганических, поливинилацетатной эмульсии, дивинилстироль-ного латекса и т. п.). Полимерные вещества, внесенные в состав бетонной смеси в ограниченном количестве, участвуют в процес­сах формирования структуры на стадии твердения отформован­ного и уплотненного изделия. В целях ускорения этих процессов иногда в состав вносятся катализаторы, стабилизаторы или не­которые другие дополнительные вещества. Полимерцементные бе­тоны обладают несколько пониженной прочностью, но увеличен­ной деформативностью и трещиностойкостью.

Бетонополимеры получают путем обычной технологии цемент­ного бетона, однако на завершающей стадии твердения бетонно­го изделия производятся его вакуумная сушка и последующая пропитка мономером. Среди употребляемых мономеров — метил-метакрилат, стирол и др. Они заполимеризовываются в порах цементного камня и бетона под влиянием кислорода воздуха, повышенных температур, отвердителей и др. Пропитка полная или только верхнего слоя на глубину 10...20 мм изделия снижает сквозную пористость, повышает прочность исходного цементного бетона. По пределу прочности при сжатии они могут составлять до 120 ...300 МПа. Возрастает в 3... 4 раза сопротивление исти­ранию. Резко снижается ползучесть, но увеличивается модуль упругости. Улучшаются морозостойкость, водонепроницаемость, химическая стойкость и некоторые другие качественные показа­тели. Вместе с тем добавление в бетон мономеров и связанные с ним дополнительные технологические операции удорожают го­товые изделия. Их используют в основном для особо ответствен­ных конструкций и сооружений, например на объектах с высоким уровнем производства и потребления энергии (гидравлические, тепловые и атомные электростанции, химические предприятия, трубопроводы и др.).

Фибробетон — разновидность цементного бетона, в котором до­статочно равномерно распределены обрезки «фибры». Под этим собирательным названием подразумеваются волокна из металла, отрезки тонкой стальной проволоки, отходы гвоздевого производ­ства и др., а также из стекла, полимеров (главным образом про­пилена) и т. п. Фибра выполняет функции армирующего компо­нента, что способствует улучшению качества бетона, повышает его трещиностоикость и деформативность. Вследствие того что фибра вносится в смесь в процессе перемешивания, распределе­ние волокон в массе становится неорганизованным, хотя вибра-


шктное воздействие на бетонную смесь при уплотнении в неко-■Эрой мере благоприятствует направленному размещению отдель­ной волоконец. При параллельной ориентации их к действию («стягивающих усилий на изделие прочность последнего сущест­венно возрастает по сравнению с хаотическим направлением их в Вбъеме. К фибре предъявляются определенные требования в от­ношении. например, ее стойкости к щелочной среде бетона, длины Ьолоконец по сравнению с их диаметром (не менее 10:1). Кон­центрация фибры в объеме бетона устанавливается на стадии Проектирования оптимального состава и зависит, в частности, от к комкуемости при перемешивании бетонной смеси. f По мере увеличения содержания крупного заполнителя, осо-|£енно после 30 ...35% по массе, в бетоне уменьшается оптималь­ное содержание армирующих волоконец, так как возникает Неравномерное их распределение, усложняется технология. Иссле­дования показывают, что при использовании нейлона, полиэтиле­на, полипропилена и других армирующих волокон с низким мо­дулем упругости увеличивается их относительная растяжимость, ■ у бетонов и других ИСК повышаются ударная вязкость, сопро­тивляемость истиранию и выкалыванию линз каверн и т. п. Применение волокон из стали, щелочестойкого стекла, асбеста и кругих волокон с высоким модулем упругости увеличивает проч­ность бетонов (ИСК) при растяжении и даже сопротивление ди­намическим воздействиям. Более целесообразно комбинирование армирующих волокон.

f Эффективным является введение фибры, подвергшейся поверх­ностной обработке полимерными веществами или их компаунда-ки. Максимальные прочностные показатели (например, при сжа­тии до 40 МПа и более) достигаются при 3%-ном содержании фибры (по объему) и длине фибры 40 ...45 мм. 6 Фибробетоны применяют в сборных и монолитных конструк­циях, работающих на знакопеременные нагрузки. В нашей стране |>та прогрессивная разновидность бетона пока не получила мас-fCOBoro распространения, хотя используется на некоторых строи-1Ёельных объектах, например при возведении станций Московского щ Ленинградского метрополитенов для заполнения зазоров в ме­таллических и железобетонных конструкциях.

J0.5. Коррозия бетонов на основе неорганических вяжущих реществ (цементов)

* Выше были рассмотрены многие разновидности бетонов, по­ручаемых на основе неорганических вяжущих веществ. Среди Ьнх наибольшим применением пользуется тяжелый цементный ретон. Он и другие виды бетонов обладают определенной долго-Нечностью, выражаемой в годах, десятилетиях и более. Их пове­дение в эксплуатационных условиях в основном следует тем эта­пам долговечности, о которых сообщалось выше (см. § 5.2), а


 



I —1273


3*1


югенно: могут быть и этапы упрочнения структуры, в относитель­ной ее стабильности, и длительной или ускоренной деструкции. Особенно важно всемерно тормозить процессы деструкции, кото­рые в отношении бетонов имеют характер коррозии, поскольку деструкция в значительной мере протекает not* влиянием хими­ческих реакций и физико-химических явлений.

Бетоны и цементный камень, как его матричная часть, в экс­плуатационных условиях подвержены коррозионному воздействию различных сред, особенно минерализованной воды в морских соо­ружениях (молы, причалы, эстакады со свайным основанием и железобетонным верхним строением, портовые конструкции и др.) , минеральной кислоты при эксплуатации резервуаров, башеи и других сооружений химической промышленности. На бетон ока­зывают коррозионное воздействие органические кислоты и био­сфера, особенно при работе сооружений в торфяных грунтах, на предприятиях пищевой промышленности. Негативное влияние мо­гут оказывать на состав н структуру цементного камня в бетонах щелочная среда, пресная вода, особенно водные растворы элект­ролитов. В индустриальных районах коррозионное влияние на бетонные конструкции оказывают газы, например сернистые, се­роводород, хлористый водород, аэрозоли солей, например мор­ской воды, и др. Агрессивное воздействие оказывают также твер­дые, в основном высокоднсперсные вещества, способные образовы­вать во влажных условиях прослойки из истинных и коллоидных растворов. Кроме химических реакций при контакте со сре­дой возможны физические сорбцнонные процессы с поглоще­нием нз среды поверхностно-активных веществ (ПАВ), например серосодержащих полярных смол из нефтепродуктов, с физиче­ским нарушением сплошности контактов в структуре и ускоре­нием развития дефектов.

Сущность коррозионного воздействия различных агрессивных факторов выражается либо в растворении структурных компонен­тов цементного камня н последующего процесса вымывания рас­творов силой напора или под влиянием диффузии, либо в обра­зовании новых химических соединений в цементном камне, способных растворяться в жидкой омывающей среде, например в воде, или образовывать тончайшие суспензии и выноситься под влиянием диффузии или фильтрации, либо в кристаллизации или набухании новообразований с явлениями последующего механи­ческого напряжения внутри цементного камня и мнкротрещино-образования. Отметим, например, что наиболее распространен­ным видом разрушения железобетонных свай в морских прича­лах является постепенное появление продольных трещин и шелушение поверхности.

При прогнозировании долговечности обычно исходят из дан­ных определения параметров процесса коррозии, эксперименталь­но получаемых в условиях, тождественных или близких к экс­плуатационным. Среди параметров коррозии бетона: скорость


 

|

вижения в глубь агрессивного фронта; глубина поражения юзией бетона; толщина слоя бетона, потерявшего прочность :жатие или растяжение (что может быть определено с по-ью формулы); коэффициент агрессивности или критерий озионного повреждения, выражаемый по допустимому сни-ш прочности; изменение концентрации одного из компонен-например кальциевых солей, возникающих как продукт модействия минералов цементного камня и кислот — внешней гсивной среды, и другие возможные параметры эксперимента. 1роцессы коррозии бетона и железобетона детально изуча-в научно-исследовательских институтах (например, работы I. Москвина в НИИЖБе и др.). [ри воздействии на бетон пресной безнапорной воды.проис-[т ее диффузия в тело бетона и цементного камня. Объемная »верхностная диффузия воды сопровождается растворением таллического гидроксида кальция при некоторой потере ности цементного камня. *■ Вместе с тем вода благоприятствует интенсификации допол­нительной гидратации цемента, ранее не вступившего в реакцию с водой затворения в бетоне. Если пресная вода была жесткой |с высоким содержанием бикарбоната кальция), то возникает упрочнение структуры в связи с кристаллизацией в порах средней |50ли углекислого кальция (карбоната): Са(ОН)2+Са(НС03)2= ^=2СаС03+2Н20. Эффект упрочнения в первый период эксплуа­тации конструкции может оказаться эффективнее снижения проч­ности от растворения кристаллического гидроксида кальция. Очевидно, что первый период (первый временной элемент долго­вечности) окажется с тем большим эффектом упрочнения, чем (больше в теле бетона осталось негидратироваиного цемента. Пер­вый период сменяется относительной стабилизацией структуры и свойств цементного камня, поскольку процесс деструкции тормо­зится уплотнившейся структурой цементного камня, особенно ес­ли были введены в смесь активные кремнеземистые добавки. Таким образом, хотя коррозия явно выражена (растворение гид-роксида кальция), но она завуалирована.

Если пресная вода действует на бетонное сооружение, напри­мер плотину, перемычку и т. п., под напором, то протекает не столько диффузионный, сколько фильтрационный процесс. После растворения части кристаллического гидроксида кальция равно­весие не устанавливается, как в случае безнапорного действия воды. Процесс вымывания раствора Са(ОН)2 (выщелачивание) ускоряется по мере увеличения размера и количества пор после выщелачивания, а также при снижении жесткости напорной во­ды. Здесь можно отметить, кстати, что наиболее сильно раство­ряет известь в бетоне дистиллированная вода. В целом при воз­действии напорной воды этапы упрочнения и стабилизации Структуры очень малы, но их несколько можно увеличить вве­дением активных кремнеземистых добавок с образованием в теле

11* 323


цементного камня и бетона водонерастворимых гидросиликатов кальция (CaO*Si02H20). Этому же в некоторой степени способ­ствует повышение плотности структуры за счет оптимизации со­става бетона и применяемого цемента. Таким-: образом, в этом случае коррозия не только явно выражена, на она и прогресси­рует, удаляя из бетона кристаллы Са(ОН)2.

При воздействии на бетон минерализованной воды, например морской, возможны разные виды коррозии, когда анион SOJ-взаимодействует с катионом кальция Са2+, образуя в присутствии воды CaS04-2H20, т. е. кристаллический двуводный гипс, слабо растворимый в воде, но вследствие роста кристаллов создающий в порах механическое напряжение и трещины. Если в воде мало анионов SO^-, то возможно ожидать другую реакцию

ЗСаО-А1203-6Н20 + 3(CaS04-2H20) + 19Н20 = ЗСаО-А1203Х X3CaS04-31H20. Новое кристаллическое вещество именуется эт-трингитом и отличается в 3 раза большим объемом, чем кристаллы исходного гидроалюмината кальция (ЗСа0А1203-6Н20), что при­водит к еще более интенсивному росту напряжений внутри це­ментного камня и микротрещинообразованию. Кристаллы эттрин-гита образуются в цементном камне и при проникновении в поры и капилляры раствора сернокислого натрия, или мирабилита (Na2S04- 10Н2О). Чтобы уменьшить сульфатную коррозию бето­на, используют цементы с пониженным содержанием в нем ЗСаОА1203. добавляют активные кремнеземистые вещества.

Растворы солей соляной кислоты, так же как и серной, отме­ченной выше, либо косвенно (например, NaCl способствует рас­творению Са(ОН)2, либо непосредственно способствует коррозии бетона. Так, например, хлористый магний приводит от взаимо­действия и реакции с известью к образованию легко раствори­мого и вымываемого хлористого кальция и тончайшей суспензии гидроксида магния: MgCl2-f-Ca(0H)2=CaCl2+Mg(0H)2. В ре­зультате кристаллический и прочный Са(ОН)2 разрушается в теле бетона. Деструкции благоприятствуют атмосферные усло­вия — циклическое увлажнение и высыхание, замораживание и оттаивание бетона, а также напряженное состояние конструкций.

Несравненно большую опасность, чем минерализованная вода, на бетон оказывают кислоты. Практически все кислоты приводят к коррозии цементного камня, поскольку в нем содержится боль­шое количество кристаллического Са(ОН)2. Так, например, сер­ная кислота приводит в конечном счете к «гипсовой» коррозии, так как H2S04+Ca(OH)2=CaS04-2H20. Азотная кислота, рас­творяясь в воде, диссоциирует на ионы Н+ и N03~ и поэтому взаимодействует с основаниями, основными окислами и солями подобно другим кислотам: 2HNOs+CaO = Ca(N03)2+H20; 2HN03+Ca(OH)2=Ca(N03)2+2H20; 2HN03+CaC03 = Ca(N03)2+ -Г-СО2-Т-Н2О. Образующаяся кальциевая селитра растворима в во­де и таким образом постепенно происходит выщелачивание изве-


 

|

с потерей плотности и прочности цементного камня. рушают кристаллический Са(ОН)2, именуемый часто как тландит в цементном камне, все неорганические кислоты, в числе и угольная, последняя — через стадию растворимого арбоната кальция. Однако среди минеральных кислот имеются и исключения, на-мер кремниевая или кремнефтористоводородная кислоты. Со-кремниевой кислоты, называемые силикатами (например, И03), нерастворимы в воде, за исключением солей натрия и ия (Na2Si03, K2Si03), которые, однако, практически, не воз-ают в теле цементного камня. Чаще под влиянием растворе-кремниевой кислоты могут возникать коллоиды и студни гси), особенно в присутствии гидрокремнезема, например опа-способные либо набухать и создавать опасные внутренние ления, либо высыхать и увеличивать прочность за счет допол-ельного эффекта склеивания частиц. Из органических кислот сности не составляет щавелевая кислота, так как ее кальцие-соли нерастворимы в воде и уплотняют поры. «Ядом» цемента и цементного камня являются сахар и другие более жные углеводы, т. е. органические вещества, молекулы кото-: содержат альдегидную (ЯСНО) или кетонную (Я2СО) ппу и гидроксильные группы. С ними протекают реакции с азованием либо труднорастворимых комплексных веществ ти-Са3(СвН507) *4Н20 и др., либо легкорастворимые в воде 1«аларат и глюказат кальция, алюминия или железа. Они вымы­ваются из тела бетона, оставляя каверны и поры вместо доста-|^ГОчно прочного кристаллического Са(ОН)2. Органогенная корро­зия, возникающая под влиянием растительных масел, фруктовых hp овощных соков, животных жиров или других органических [веществ биогенного и небиогенного происхождения (например, ?гЯри производстве синтетических каучуков), наносит чувствитель-/.Вый вред бетонным и железобетонным конструкциям. Каждый *раз в результате соответствующих реакций образуются легко-грастворимые соли кальция, снижается водородный показатель НрН) жидкой фазы, что само по себе уже способствует разложе­нию гидратированных минералов цементного камня, нарушению ^общего равновесия в теле бетона.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.018 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал