ГлавнаяРазноеВыщелачивание бетона

Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Выщелачивание бетона


Выщелачивание бетона | Суровые будни начальника лаборатории

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ БЕТОНа

Общие сведения

  • Интенсивность процесса коррозии бетона от выщелачивания зависит   от   особенностей взаимодействия воды и бетона (цементного камня) и в конечном итоге влияет на долговечность конструкций . Интенсивность растворения определяется как составом це­ментного камня, так и условиями выщелачивания и в первую оче­редь степенью   доступности внутренней поверхности цементного камня для воды. При постоянном погружении бетона в воду процесс коррозии I вида выщелачивание  обусловливается скоростью диффузии иона Ca2+, а при на­личии гидравлического давления определяющим фактором является скорость фильтрации воды через бетон.

Как показывает практика,

  • коррозия I выщелачивание вида наиболее опасна при фильтрации воды малой жесткости, поэтому в первую очередь необходимо рассматривать процессы, происходящие при действии на бетон мягкой воды под напором.

При малых скоростях фильтрации вода успевает насытиться продуктами разложения цементного камня, главным обра­зом Са(ОН)2. В этом случае скорость коррозии выщелачивания  прямо пропорциональна скорости течения воды.

При повышении скорости фильтрации концентрация Са(ОН)2 в растворе снижается, замедляется рост процесса коррозии выщелачивания и она определяется скоростью диффузии раствора извести из пристенного слоя воды в основную массу фильтрата.

При б?лыших скоростях фильтрации скорость коррозии выщелачивания  мало зависит от скорости фильтрации и определяется только диффузией Са(ОН)2 к фильтрующим капиллярам.

  • Для расчета скорости выщелачивания нужно знать скорость ее фильтрации через 6етон и его коли­чество, выносимое из бетона единицей объема воды. В таких расчетах используется коэффициент фильтрации бетона, однако в процессе прохождения воды через бетон в течение. длительного времени коэффициент фильтрации изменяется, через 8…30 суток достигает максимума, после чего уменьшается до постоянного значения.

Количество извести, выносимое единицей объема растворите­ля,т.е выщелачивание  зависит от условий соприкосновения жидкой фазы с цемент­ным камнем (время контакта и диффузионных параметров) и от «истории» процесса, т.е. от того, на какой стадии он нахо­дится.

Вначале при слабой фильтрации вода, проходя через бетон, полностью насыщается Са(ОН)2, затем насыщение становится не­полным и через какой-то промежуток времени может стать очень незначительным, концентрация Са(ОН)2 через  сутки после нача­ла фильтрации составляла 1,546 г/л, а через б суток – 0,45 г/л.

  • Для расчета выщелачивания , количества вынесенного гидроксида кальция (за определенный промежуток времени при данной скорости фильтрации можно использовать формулу

Q = Kф S ? Си ?р,

где Kф – коэффициент фильтрации, см/с; S –  площадь фильтрующей поверхности, см2;  ? – время фильтрации, с; Си – средняя концентрация извести в фильтрате, г/см3; ?р – разность давления воды на входе и выходе из образца.

  • Коэффициент фильтрации только при экспериментальной проверке позволяет   учесть особенности порового пространства цементного камня и бетона. При сильно фильтрующем бетоне в напорных сооружениях фильтрация воды идет с неэатухающей скоростью, плотность и проч­ность бетона падает.

Во многих случаях при постоянном напоре воды наблюдается затухание фильтрации. При медленном поступлении к открытой по­верхности раствора извести возможно ее отложение в порах бетона вследствие частичного испарения воды. То же наблюдается ипри более высоких температурах наружной поверхности, чем в толще бетона. Это связано с тем, что растворимость извести с ростом температуры уменьшается. Самоуплотнение бетона при фильтрации может про­исходить и за счет других причин: набухание гелевидных гидра­тов цементного камня, химическое взаимодействие между минералами цементного камня и водными растворами солей в фильтрате, отложение взвешенных в воде минеральных частиц. Вода, имеющая высокое содержание карбонатов, при фильтрации через бетон быстро уплотняет его, благодаря отложению в фильтрующих капил­лярах карбоната кальция.

http://vk.com/club23595476 . контакты http://vk.com/club23595476 .

xn--90afcnmwva.xn--p1ai

Коррозия - выщелачивание - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Коррозия - выщелачивание

Cтраница 1

Коррозия выщелачивания происходит вследствие способности продуктов гидратации минералов портландцемента к гидролизу. Они представляют собой водные силикаты, алюминаты и ферриты кальция, а также гидроксид кальция. Большинство соединений в цементном камне устойчиво при рН11 и в присутствии определенной концентрации ионов кальция. При отсутствии химической агрессии необходимое значение рН и концентрация ионов кальция обеспечиваются наличием в порах цементного камня и у его поверхности ( если он находится в воде) насыщенного раствора гидроксида кальция, образующегося в результате выделения гидроксида кальция при гидролизе клинкерных минералов. Однако обновления пресной или мягкой воды у поверхности цементного камня достаточно для медленного его разрушения в результате постепенного вымывания Са ( ОН) 2 и последующего разрушения других соединений.  [2]

Коррозия выщелачивания представляет собой постепенное растворение и вымывание извести из бетона. Наблюдается такой вид коррозии при службе бетона в условиях фильтрации воды под давлением или просто омывания водой. Пресная вода, проникая внутрь тела бетона по трещинам, порам, капиллярам, растворяет гидрат окиси кальция ( выщелачивает) и выносит его. Поскольку при этом нарушается химическое равновесие между составляющими цементного камня и поровой жидкостью, последние подвергаются ступенчатому гидролизу, что и ведет к постепенному ослаблению и разрушению бетона. На скорости разрушения бетона при выщелачивании сйазываются: скорость растворения составляющих цемента, скорость движения воды, ее обновление у поверхности, химический и минералогический составы цементного камня и плотность бетона, характер конструкции, а также химически активный состав действующих вод. Например, при длительном воздействии мягких вод может произойти полное растворение и разрушение бетона, но может оказаться полезным присутствие некоторых солей в природных водах, с точки зрения ее разрушающего действия.  [3]

Коррозия выщелачивания представляет собой постепенное растворение и вымывание извести из бетона. Такой вид коррозии наблюдается при эксплуатации бетона в условиях фильтрации воды под давлением или просто смывания водой. Это явление обусловлено некоторой растворимостью основных компонентов цементного камня - гидросиликатов, алюминатов, ферритов, сульфоалюмина-тов и прежде всего гидроксида кальция. Так, пресная вода, проникая внутрь тела бетона по трещинам, порам, капиллярам, растворяет гидроксид кальция ( выщелачивает) и выносит его. Поскольку при этом нарушается химическое равновесие между поровой жидкостью и составляющими цементного камня, последние подвергаются ступенчатому гидролизу, что и ведет к постепенному ослаблению и разрушению бетона.  [4]

Коррозия выщелачивания Са ( ОН) 2, содержащегося в цементном камне, осуществляется пресными водами, главным образом мягкими, с малой жесткостью. Если вода неподвижна, то растворение Са ( ОН) 2 вскоре прекращается, так как вода насыщается известью. В проточной или фильтрующейся через слой бетона воде этот процесс идет непрерывно. После полного растворения гидрата окиси кальция начинается разложение гидроалюминатов, что ведет к дальнейшему разрушению. Чем больше напор воды и водопроницаемость бетона и чем меньше толщина бетонного слоя, через который фильтруется вода, тем быстрее бетон разрушается.  [5]

Коррозия выщелачивания пр продуктов гидратации минералов представляют собой водные силика а также гидроксид кальция.  [6]

Этот вид коррозии называется коррозией выщелачивания.  [7]

Цемент обладает повышенной стойкостью к коррозии выщелачивания и сульфатной коррозии в виду отсутствия гидроксида кальция.  [8]

Количественной характеристикой агрессивности воды при коррозии выщелачивания служит гидрокарбонатная ( временная) жесткость воды. Вода может содержать соли, не взаимодействующие с составными частями цементного камня, но повышающие ионную силу раствора: агрессивность такой среды возрастает. В условиях действия агрессивных выщелачивающих вод следует выбирать цемент с гидравлическими добавками, с одной стороны, и стремиться к получению бетона с наиболее плотной структурой - с другой.  [9]

В период эксплуатации сооружений возможна так называемая коррозия выщелачивания. Степень опасности процессов выщелачивания определяется прежде всего условиями взаимодействия бетона и воды. Наиболее опасна фильтрация воды через тело бетона под напором. При этом известь и гипс выщелачиваются из бетона, а затем растворяются с разложением на гидросиликаты и гидроалюминаты кальция.  [10]

В хлор-кальциевых углекислокарбонатных водах в основном происходит коррозия выщелачивания с накоплением карбонатов кальция. Введение в шлак кварцевого песка тормозит процессы выщелачивания и ионный обмен между шлаковым камнем и средой, что и увеличивает коррозионную стойкость вяжущего.  [11]

Одним из видов коррозии цементного камня может быть коррозия выщелачивания гидроксида кальция.  [12]

Одним из видов коррозии цементного камня может быть коррозия выщелачивания гидроокиси кальция.  [14]

Пуццолановые цементы обеспечивают повышение стойкости к сульфатной коррозии и коррозии выщелачивания. Оба эти вида коррозии более опасны при низких и нормальных, чем при повышенных, температурах. Пуццолановые цементы, особенно с кремнеземистыми добавками осадочного происхождения, обладают худшей стойкостью против магнезиальной коррозии, чем обыкновенный портландцемент.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Зачем обрабатывать бетон литиевыми пропитками LITSIL®

Бесспорно -  бетон  это наиболее часто используемый в мире строительный материал, и, пожалуй, лучший и наиболее востребованный и уникальный материал, благодаря разнообразию свойств, которых можно достичь, специальным образом изменяя состав бетонов и используя различные методы его укладки и обработки поверхности.

Но стандартному бетону присущи и недостатки.

Одним из серьезных недостатков является низкая долговечность.

Ухудшение долговечности бетона, происходит прежде всего, из-за основных факторов, таких как:

  • Плохая стойкость к коррозии
  • Хрупкость и пылеобразующие свойства необработанной поверхности бетона

В той или иной мере, причиной этого является известь, образующаяся при гидратации портландцемента, в количестве до 20% от его исходной массы.

  • Влияние извести на прочностные свойства бетона

Бетон обычно состоит на 70-80% из заполнителей (крупнофракционных частиц) и на 20-30% из цементного камня (связующего), представляя собой классический пример композиционного материала.

Данные по твердости Мооса основных компонентов бетона:

Силикатные заполнители (70-80%) - гранит, полевой шпат, кварц и т.п.

         

6-7

цементный камень (20-30%) - связующий компонент

4

Известь (4-6%)

2,5

Как видно из таблицы – низкая твердость извести обуславливает все вышеупомянутые проблемы.

Установлено, что известь в бетоне концентрируется, обычно, на границе цементный камень - заполнитель в виде портландита, обусловливая низкопрочные и рыхлые участки на границах раздела, понижая тем самым прочность сцепления компонентов бетона и его прочность в целом.

Свойства композиционных материалов определяются как свойствами связующего и заполнителей, так и их взаимодействием на границе их раздела. Соответственно, отложения извести не снижают  потенциал составных частей бетона, не давая набрать ему максимальную механическую прочность.

Обычно это выражается в так называемой эрозии - характерном выкрашивании мелких заполнителей из поверхности бетона при механических воздействиях. Эрозия сопровождается выделением абразивной, коррозионной и щелочной  пыли, приносящей немало проблем на любом предприятии. Страдают в первую очередь оборудование, продукция и материалы. Также воздействие цементной пыли может привести к силикозу работающих на предприятии людей.

Влияние извести на эрозию бетона

Известь, она же гидроксид кальция является растворимой в воде сильной щелочью, что обуславливает все нижеперечисленные проблемы:

  • Силикатно-щелочная реакция – избыток щелочи приводит к постоянно продолжающейся реакции с кварцевыми заполнителями. В результате чего образуется расширяющийся гель, приводящий к локальным напряжениям и частичному разрушению бетона.
  • Выщелачивание - при воздействии воды на бетон известь просто вымывается из цементного камня, образуя в системе множество пор и неплотностей. Снижение щелочности цементного вяжущего в дальнейшем приводит и к миграции других вяжущих фаз.
  • Карбонизация - углекислый газ из атмосферы, реагирует с известью, и преобразует ее в карбонат кальция -  известняк. При этом щелочность бетона снижается ниже уровня, достаточного для пассивации стали. Это приводит к коррозии арматуры в железобетоне и потере несущей способности конструкции.
  • Сульфатная атака – является процессом взаимодействия соединений серы из атмосферы или кислотными дождями, гидроксид кальция преобразуется в сульфат кальция (гипс), являющийся расширяющимся материалом, приводящим к локальным напряжениям в бетоне с дальнейшим его разрушением
  • Хлоридная коррозия – хлорид-ионы, проникающие в поры бетона, снижают общую щелочность в бетоне до уровней недостаточных для пассивации арматуры, вызывая тем самым ее коррозию. Железо, окисляясь, переходит в расширяющийся оксид, который ведет к разрушению бетона.
  • Высолообразование – вместе с капиллярной влагой растворенная известь выходит на поверхность и осаждается на ней в виде мелких растворимых кристаллов, переходящих потом в известняк под воздействием углекислого газа атмосферы. Формируются так называемые «высолы» неравномерные белесые пятна на поверхности бетона. Процесс высолообразования повторяется циклично каждый раз при намокании и высыхании бетона. Высолы могут снижать адгезию дорогих защитных полимерных покрытий, вызывая их частичное или полное отслаивание.

Однако, не все так плохо. Все вышеуказанные проблемы можно решить применяя специальные химические упрочнители на литиевой основе, которые замечательно справляются со всеми бедами бетона раз и навсегда. Механизм их действия прост – убирается главная причина – известь, она преобразуется в стойкий цементный камень. Нет извести нет всех вышеперечисленных проблем.

Если вы уже сделали бетон – используйте LITSIL® h25 или LITSIL® h35 – они быстро уберут известь и известняк и избавят вас от проблем пыли и разрушения раз и навсегда.

Если вы планируете делать бетон лучше заранее избежать всех проблем и использовать LITSIL® H07 на свежеуложенном бетоне или LITSIL® h40 непосредственно при укладке бетона.

litsil.ru

наши достижения

В соответствии с ГОСТ-Р 53778-2010 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» для проведения качественного ремонта бетонных конструкций и выполнения работ по защите бетона необходимо вначале провести профессиональное обследование текущего состояния конструкции с целью определить основные причины разрушения бетона, затем сделать подбор материалов.

 

Основными видами разрушения бетона являются:

  • Химическая и электрохимическая коррозия бетона. Причины: разрушение заполнителя под воздействием щелочной среды бетона, агрессивное химическое и биологическое воздействие, выщелачивание цементного камня.
  • Разрушение бетона под физическим воздействием. Причины: воздействие циклов замораживания – оттаивания, температурные колебания, абразивные износ, эрозия и усадка бетона, давление от роста кристаллов солей.
  • Разрушение бетона под механическим воздействием. Причины: Ударное воздействие, превышение предельных нагрузок на конструкции, сейсмические и взрывные нагрузки.
  • Разрушение бетона, в следствии коррозии арматуры. Причины: карбонизация бетона – потеря защитных щелочных свойств бетона по отношению к арматуре, коррозия арматуры под воздействием химических веществ (разрушение оксидной пленки), электро-химическая коррозия арматуры.

   

IMGP0909

IMGP0923

Фото 1. Аварийное состояние железобетонных балок и плит перекрытия.

Химическое разрушение бетона вследствие выщелачивания цементного камня, сплошная коррозия арматуры.

 

Отсутствие своевременного ремонта бетона несущих строительных конструкций часто приводит к полной потере несущей способности. Ремонт же обычным цементно-песчаным раствором или некачественными материалами не позволяет получить надежного решения по устранению повреждений. Новый бетон или раствор не имеет адгезии к старому бетону и дает последующую усадку при твердении, что приводит к дальнейшему отслоению ремонтного слоя. Кроме того он имеет стандартную водонепроницаемость W4 и трещиностойкость, и может давать усадочные трещины, через которые продолжится воздействие агрессивных сред на арматуру. Заказчик после такого ремонта находится в полной уверенности, что может эксплуатировать конструкции на полные нагрузки, в тоже время деструктивные процессы коррозии арматуры и бетона идут в скрытой фазе под ремонтным слоем. Только вскрытие поверхностного слоя бетона и наличие деформаций могут подтвердить аварийность конструкций.

whitemix.ru

Коррозионная стойкость бетона - Статьи

Степень агрессивного воздействия внешней среды определяется ее химическим составом и комплексом факторов, характеризующих условия контакта среды и бетона. Основная составляющая бетона - цементный камень - состоит из химических соединений, имеющих щелочной характер, поэтому наиболее интенсивная коррозия бетона характерна при воздействии на него среды, содержащей водные растворы кислот. Агрессивными по отношению к бетону могут быть также соли и другие вещества как неорганического, так и органического происхождения. По типу химического взаимодействия реакции коррозии можно сгруппировать в обменные процессы и реакции, связанные с образованием малорастворимых хорошо кристаллизующихся солей. Из физических факторов, воздействующих на бетон, можно выделить температурные воздействия. На тепловой обмен между средой и бетоном в сильной мере влияют процессы массообмена, а также фазовые превращения, происходящие в бетоне. При нарушении термовлажностного равновесия между средой и бетоном в зависимости от величины перепада температур и влажности в нем возникают внутренние напряжения. Из физико-химических факторов, вызывающих коррозию, наиболее существенными являются выщелачивание, а также осмотические и контракционные явления. Агрессивные для бетона газовыделения характерны для предприятий металлургической, нефтехимической, коксохимической и других отраслей промышленности. Агрессивные газы являются, как правило, кислыми или кислотообразующими. Образование из них кислот происходит при наличии на поверхности конструкций или в воздухе капельно-жидкой влаги. При влажности до 60% кислые газы практически не разрушают бетон, а в ряде случаев даже уплотняют его. Такое действие оказывают, например, газы, содержащие углекислый газ (карбонизация), четырехфтористый кремний. Твердые среды в виде порошков, аэрозолей пылей могут оказывать заметное, а иногда значительное агрессивное действие на бетон при высокой растворимости (более 2 г/л) и гигроскопичности. Пыль различных материалов, оседая на конструкции, адсорбирует пары и влагу, которые придают ей агрессивные свойства. В зависимости от состава пыли во влажной среде образуется кислый или щелочной раствор, который может являться более агрессивным, чем раствор, полученный при конденсации во влажной среде агрессивных паров и газов. Жидкими агрессивными средами для бетона могут быть природные поверхностные и грунтовые воды, промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды и другие жидкие продукты. Для характеристики наиболее характерных жидких сред, кроме концентрации агрессивных веществ учитываются температура, напор или скорость движения у поверхности конструкций. Степень агрессивного воздействия жидких сред (табл. 6.14) зависит от концентрации водородных ионов (рН), содержания свободной углекислоты, магнезиальных солей, едких щелочей, сульфатов. К жидким агрессивным средам, кроме водных растворов солей, кислот и щелочей, относятся масла, нефтепродукты, растворители. Нормативные показатели, характеризующие степень агрессивного воздействия жидкой среды на бетонные сооружения, различаются в зависимости от фильтруемости грунтов. При сильно- и среднефильтрующих грунтах (коэффициент фильтрации свыше 0,1 м/сут) они значительно меньше, чем при слабофильтрующих. Например, для безнапорных сооружений из бетона нормальной плотности вода-среда оказывает сильное агрессивное действие при рН до 5, если грунт имеет Кф>0,1 м/сут и до 3 если Кф<0,1 м/сут. Для напорных сооружений независимо от К грунта в этом случае рН воды-среды должен быть до 5,5. Наличие испаряющей поверхности обусловливает проявление коррозии при значительно меньшей концентрации агрессивных веществ, чем при ее отсутствии. Агрессивные свойства воды определяет степень ее минерализации, жесткости, а также кислотности или щелочности. Обычно воды рек и озер имеют слабо щелочную реакцию. Общее содержание солей в речных водах, как правило, не превышает 0,3-0,5 г/л. Грунтовые и подземные естественные воды содержат минеральные соли и другие примеси. Их агрессивность по отношению к цементным бетонам оценивается нормами агрессивности воды-среды. Совершенно чистая, неминерализованная вода может быть также агрессивной в отношении бетона, вызывая выщелачивание извести. Бетон обладает определенной адаптируемостью к воздействиям внешней среды, т.е. способностью (по В.Л. Чернявскому) к совокупности внутренних реакций и процессов, направленных на сохранение его структурных характеристик в пределах, обеспечивающих заданное функциональное состояние. Способность к адаптации бетона обусловлена, в основном, наличием в составе вяжущего непрогидратированных или т.н. реликтовых зерен, потенциально активных наполнителей, которые в условиях тепловых и химических воздействий способны образовывать гидраты, часто модифицированные компонентами внешней среды. Продукты коррозии на первых этапах могут приводить также к некоторому увеличению плотности и прочности поверхностного слоя конструкций. Коррозионная стойкость бетона непосредственно связана с его плотностью, а последняя с водонепроницаемостью. Виды коррозии бетона классифицируют по названию агрессивных веществ (В.В. Кинд) и механизму агрессивного влияния среды (В.М. Москвин). Во втором случае классификация является более общей. По классификации В.М. Москвина к коррозии I вида относятся процессы, связанные с выщелачиванием извести (точнее, Са(ОН)2) из бетона, вследствие ее большей растворимости в воде по сравнению с другими гидратами. В настоящее время к коррозии I вида относят все процессы, связанные с растворением в воде веществ, входящих в бетон. Основными путями фильтрации воды через бетон являются трещины и строительные швы. При определенных условиях возможна кольматация пор бетона гидроксидом кальция, который при достаточной концентрации СО2 подвергается карбонизации. Для предотвращения или уменьшения интенсивности коррозии I вида особенно большое значение имеет плотность бетона. Вторым важнейшим направлением повышения коррозионной стойкости бетона является связывание Са(ОН)2 активными минеральными добавками, введенными в цемент или непосредственно в бетонные смеси. Коррозия II вида обусловлена протеканием обменных реакций между продуктами гидратации цемента и кислотами или солями, воздействующими на бетон. Наиболее характерными разновидностями коррозии II вида являются углекислая, кислотная и магнезиальная коррозия. В результате воздействия кислот образуются соли кальция, обычно хорошо растворимые в воде. Кислоты взаимодействуют прежде всего с гидроксидом кальция, а затем с гидросиликатами кальция. Наряду с хорошо растворимыми солями, вымываемыми из бетона, при коррозии этого вида возможно образование малопрочных рыхлых масс SiO2*пН2О, Аl(ОН)3 и др. В первую очередь разрушаются поверхностные слои бетона и скорость разрушения будет определяться растворимостью продуктов реакции, скоростью обмена агрессивной среды у поверхности бетона и скоростью диффузии ионов через слой продуктов реакции.

Особенность углекислой коррозии заключается в том, что она осуществляется в два этапа. Сначала СО2, содержащийся в воде, образует СаСО3, уплотняющий бетон. Условия для растворения карбонатной пленки создаются при увеличении количества СО2 сверх равновесного и образовании гидрокарбоната. Избыточное по отношению к равновесному количество СО2 носит название агрессивной углекислоты. Бетон нормальной плотности начинает разрушаться при рН<6,5, особо плотный при рН < 4,9 - 4. Различие скорости коррозии под влиянием НСl и Н25О4 при одинаковом рН объясняется неодинаковой растворимостью продуктов коррозии - СаСl2 и Са5О4. По мере повышения концентрации кислот разница в стойкости различных видов цемента уменьшается. Коррозию II вида вызывают соли магния, часто присутствующие в грунтовых водах и в значительном количестве содержащиеся в морской воде (15,5-18% от всего количества солей). Наряду с растворимыми и вымываемыми из бетона солями при магнезиальной коррозии образуется рыхлая аморфная масса Мg(ОН)2, уменьшающая прочность бетона. В морской воде магнезиальная коррозия усиливается вследствие повышения растворимости гид-роксида кальция и магния в присутствии NaСl. До 2/3 магнезиальных солей в морской воде приходится на долю МgСl2, 1/3 - МgSО4. Наиболее опасной является магнезиаль-но-сульфатная коррозия, поскольку в результате реакций МgSО4 с Са(ОН)2 а также с гидросиликатами и гидроалюминатами кальция образуется не только аморфный Мg(ОН)2, но и кристаллизуется гипс, объем которого больше суммарного объема исходных веществ, что вызывает значительные напряжения в цементном камне. Магнезиально-сульфатную коррозию можно считать смешанной (коррозией II и III вида). Коррозия III вида развивается в бетоне от внутренних напряжений при накоплении в порах и капиллярах малорастворимых солей. Это может быть как результатом кристаллизации продуктов химических реакций, так и процесса кристаллизации при поглощении солей из агрессивных растворов. Наиболее распространенной коррозией этого вида является сульфатная коррозия, которая происходит в цементном камне под влиянием анионов SO2-4, связанных с катионами Na+, Са2+ и Мg2+. В грунтовых водах обычно содержание SO2-4 не превышает 60 мг/л, в морской оно может достигать 2500-2880 мг/л. Для бетона нормальной плотности на портландцементе сульфаты, содержащиеся в воде-среде, оказывают слабое агрессивное воздействие при концентрации ионов SO2-4 уже свыше 300 мг/л, а сильное - свыше 500 мг/л. Разновидностями сульфатной коррозии являются сульфоалюминатная и гипсовая коррозия. Кристаллизация СаSО4*2Н2О имеет место только при концентрации SO2-4 более 300 мг/л. В присутствии ионов кальция кристаллизация СаSО4*2Н2О начинается при более низких концентрациях СаSО4 в растворе. Коррозия бетона III вида может происходить не только при взаимодействии бетона с внешней средой, но и в результате разрушительных процессов, происходящих при химическом взаимодействии компонентов бетонной смеси. Характерным примером таких процессов является взаимодействие щелочей, содержащихся в цементе, с кремнеземом заполнителей. В портландцементе содержание растворимых соединений достигает 1-1,5% (в пересчете на Na2О). Источниками их являются глинистые компоненты шихты для получения клинкера и зола топлива. Значительная часть щелочей поступает в шихту с пылью печей, возвращаемой на обжиг. Щелочи могут накапливаться в бетоне также вследствие обменных реакций составляющих цементного камня с солями натрия, растворенными в природных водах. Реакционноспособны-ми в среде щелочей являются некоторые модификации кремнезема (тридимит, кристобалит, кремнеземистое стекло, опал, опока, трепел, халцедон и др.), встречающиеся в заполнителях. Продукты реакции между щелочами цемента и активным кремнеземом расширяются в объеме и создают разрушающее давление. Заполнитель с содержанием растворимого кремнезема более 50 ммоль/л считается потенциально способным к взаимодействию со щелочами цемента. Наиболее действенным способом предупреждения рассматриваемой коррозии является ограничение содержания щелочей в цементе до 0,6%. Замедляются процессы щелочной коррозии при введении в цемент активных минеральных и некоторых других добавок (углекислый литий, альбумин и др.). Строительные конструкции промышленных предприятий могут подвергаться агрессивному воздействию растворов щелочей-ка-устической и кальцинированной соды и др. Щелочестойкость бетона является относительно высокой в растворах низкой концентрации, однако в концентрированных растворах (>5000 мг/л) возможно значительное снижение прочности и разрушение бетона. Механизм щелочной коррозии заключается в повышении растворимости компонентов цементного камня, содержащих SiO2 и Аl2О3, и образовании щелочно-земельных силикатов и алюминатов. Растворимость Са(ОН)2 в цементном камне при контактировании с растворами щелочей вследствие присутствия ионов ОН" значительно понижается. Наибольшую активность по отношению к щелочам проявляет С3А, несколько меньшую - С4АР, минимальную С35. При увеличении содержания трехкальциевого алюмината в клинкере в 2 раза щелочестойкость цементного камня снижается в 1,5-5 раз. Бетоны на портландцементе показывают большую стойкость в растворах щелочей, чем бетоны на пуццолановых и шлакопортлан-дцементах, имеющих обычно большее содержание растворимых щелочью соединений. Коррозия бетона при воздействии щелочных растворов может быть отнесена к коррозии II вида, переходящей в последующем в коррозию I вида. Наряду с цементным камнем при воздействии щелочей возможно разрушение заполнителей. Наиболее активно взаимодействуют с едкими щелочами заполнители из кислых горных пород. С едким натром возможно также взаимодействие карбонатных пород: СаСО3 + 2Ка(ОН) <=> Са(ОН)2 + Na2СО3 Реакция сдвигается вправо при высоких концентрациях NаОН, когда резко уменьшается растворимость Са(ОН)2. Разрушение карбонатных пород в щелочных растворах в 7-8 раз менее интенсивно чем кислых горных пород. Щелочная коррозия бетона возможна также при взаимодей ствии щелочей, содержащихся в цементе, с кремнеземом заполнителей. Органогенная коррозия бетона развивается под влиянием органической агрессивной среды. На многих предприятиях пищевой, деревообрабатывающей, легкой и других отраслей промышленности образуются или используются продукты, содержащие органические кислоты. Агрессивное действие органических кислот растет с увеличением их молекулярной массы. Из органогенных сред пищевой промышленности наиболее коррозионно активными по отношению к цементному бетону являются жиры и растительные масла. Растительные и животные жиры, взаимодействуя с Са(ОН)2, омыляются, образуя кальциевые соли жирных кислот и многоатомные спирты. Животные жиры при взаимодействии с водой подвергаются гидролизу, в результате чего образуются глицерин и жирные кислоты. Оба эти продукта разрушают бетон. Глицерин, обладающий кислотными свойствами, взаимодействует с Са(ОН)2: Са(ОН)2 + 2С3Н8О3 = Са(С3Н7О3 )2 + 2Н2О Разрушение цементного камня и бетона в этом случае идет по механизму коррозии III вида. Значительной агрессивностью обладает продукция винодельческих предприятий и пивоваренного производства, содержащая спирты, сахара, органические кислоты. Так, например, этиловый спирт химически взаимодействует с известью цементного камня, образуя алкоголят кальция-соль, распадающуюся в присутствии воды. В данном случае разрушение бетона относится к III виду коррозии. Сахарные растворы (предприятия кондитерской промышленности, плодоконсервные и др.) способствуют интенсивному развитию микрофлоры, выделению различных продуктов брожения, содержащих кислоты: масляную, молочную, уксусную. Органогенные среды, характерные для болотных и торфяных почв, также способствуют коррозии II вида вследствие превращения органических веществ в гуминовые и другие кислоты. Разрушения материалов под воздействием растительных и животных организмов называют биоповреждениями. С биологически активной средой контактируют гидротехнические сооружения, строительные конструкции сооружении на различных предприятиях пищевой промышленности и микробиологических производств. Например, мидии, поселяющиеся на поверхности подводных морских сооружений (до 40 кг на 1 м2) способны выделять до 12,2 см3 СО2 за 1 ч на 1 кг своей массы. Ряд других живых организмов, поселяющихся на поверхности сооружений, особенно в период биоценоза (цветения воды), наоборот, поглощают из бетона углекислоту и свободный СаО. В обоих случаях развивается органогенная коррозия бетона.

Авторы: Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин

m350.ru

Коррозия выщелачивания бетона - это... Что такое Коррозия выщелачивания бетона?

Коррозия выщелачивания бетона – коррозия бетона в результате растворения и вымывания (выщелачивания) из него растворимых составных частей.

[СТ СЭВ 4419-83]

.

Рубрика термина: Виды коррозии

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

construction_materials.academic.ru

Технология бетона, стр. №36

Разрушение бетона в водной среде

В научных статьях конца XIX столетия можно встретить рекомендации, как предохранить бетонные сооружения от разрушительного действия грунтовых вод. В них сказано, что необходимо полностью предохранять поверхности бетонного сооружения от соприкосновения с грунтовыми водами путем: прикрытия слоем плотно утрамбованной глины, предохраняющей от размыва наружные поверхности сооружения ниже уровня грунтовых вод; подбора плотных водонепроницаемых бетонов с особо гладкими поверхностями, для чего их необходимо тщательно затирать сложным це­ментным раствором; покрытия, сооружений органическими материалами (гудроном, каменноугольной смолой и т. д.).

Даже к 1926 г. (периоду строительства Днепрогэса — крупнейшего гидротехнического объекта того времени) не существовало технических требований на водонепроницаемость, химическую стойкость, морозостойкость и ряд других важных свойств бетона.

Приведенные рекомендации, по сути дела, исключали возможность использования бетона в гидротехническом строительстве, так как к агрессивным относились грунтовые воды, хотя многие из них менее агрессивны, чем, например, воды, заполняющие водохранилища в горных местностях.

Рассмотрим причины, вызывающие разрушение бетона агрессивной водой и пути его защиты. Анализ разрушения бетона агрессивными водами позволяет разделить коррозию на три условных вида: коррозию I вида, возникающую при контакте с водой, имеющей малую временную жесткость, когда в бетоне растворяются составные части цементного камня (гидратированные минералы) и продукты реакции выносятся протекающей водой из бетона; коррозию II вида, связанную с действием на цементный камень кислых вод и растворов некоторых солей, в процессах участвуют составные части гидратированного цемента, при этом образуются соединения, не обладающие вяжущими свойствами, продукты обменных реакций растворимы в воде и легко вымы­ваются из бетона; коррозию III вида, связанную с действием на цементный камень растворов солей (преимущественно сульфатных соединений), в результате образуются малорастворимые соли, рост кристаллов которых и вызывает разрушение бетона.

Действия агрессивной воды надо заранее учитывать и не допускать возникновения этих разрушительных по своим результатам процессов. Меры защиты носят комплексный характер и заключаются в выборе вида и марки цемента, заполнителей, подборе и приготовлении плотных бетонов, использовании в ряде случаев конструктивных мер защиты (в том числе гидроизоляции бетона). Для того чтобы рассмотреть механизм разрушения бетона при действии различных по составу агрессивных вод, надо учитывать, что бетон — щелочная среда, благодаря чему и возможно включение в него металла — стальной арматуры при изготовлении железобетона. Снижение щелочности бетона в результате постепенного выщелачивания— сложный процесс, на который решающее влияние оказывает жесткость воды-среды.

Разрушение бетона под воздействием воды, как любой химический процесс, в данном случае гидролитическая диссоциация клин­керных минералов и продуктов новообразования, составляющих цементный камень, зависит от количества этой воды и поверхности цементного камня, контактирующей с водой. Чем плотнее бетон, тем при прочих равных условиях меньше поверхность контакта, из-за которого возникает коррозия. Рассмотрим в общем виде каждый из указанных видов коррозии.

Коррозия I вида. Очень мягкая вода способна воздействовать на поверхность бетона, покрытую карбонатом кальция (СаС03), поэтому именно это обстоятельство приводит к кажущемуся различию в растворении ею больших количеств извести по сравнению с жесткой (более минерализованной) водой. При наличии в воде бикарбонатов систематически происходит карбонизация бетона и, следовательно, значительное повышение его водостойкости. Соединения, растворяющие образовавшиеся карбонатные слои (затвердевшие пленки СаСОз), будут вызывать выщелачивание — удаление из цементного камня извести. В плотном бетоне разрушение резко замедляется, так как уменьшается вынос извести из цементного камня.

Процесс разрушения бетона происходит еще быстрее очень мягкими водами, если применять вяжущие, в продуктах гидролиза и Гидратации которых не присутствует свободная известь (например, При использовании пуццолановых и шлакопортландцементов оптимальных составов, для твердения которых созданы необходимые условия). При одном и том же составе и способах уплотнения бетоны без органических добавок и электролитов по водонепроницаемости можно разместить в следующем порядке (по возрастанию этого показателя, если за эталон взят портландцемент): шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент с гидравлической добавкой — трепелом; пуццолановый портландцемент с гидравлической добавкой — сиштоффом. С течением времени указанный порядок в получении менее водопроницаемых бетонов становится еще более разительным, что связано с процессом твердения.

Процессы связывания извести, выделяющейся при гидролизе и гидратации минерала C3S, можно назвать вторичными. Следовательно, результат уплотнения и повышенная водостойкость цементного камня, а в целом водонепроницаемость бетона сказывается лишь с течением времени, большим, чем период, необходимый для первичных процессов между портландцементом и водой. Научные разработки этого вопроса в наше время значительно продвинулись и позволяют скорректировать указанный порядок распределения вяжущих материалов по эффективности получения бетонов высокой водонепроницаемости. Новые виды шлакопортландцемента позволяют получать бетон с высокой водонепроницаемостью и, в частности, благодаря возможности получать изопластичные смеси по сравнению со смесями на других цементах, но с меньшим содержанием воды.

По расчетам количество извести, выделяющейся при твердении портландцемента, в среднем составляет: на 28 сут. — около 10%, на 90 сут.—около 15% от массы цемента, содержащегося в бетоне. В случае выщелачивания извести и соответствии со степенью растворимости остальных компонентов цементного камня будет происходить их диссоциация, усиливающая коррозию цементного камня. В начале начнется диссоциация высокоосновных гидросиликатов кальция (с основностью от 1,5 до 2 молекул СаО на 1 молекулу Si02) с переходом их в более устойчивый, низкоосновный гидросиликат кальция. По окончании диссоциации гидросиликатов в порядке растворимости гидратированных соединений цемента, после того как концентрация Са(ОН)2 в бетоне (при ее дальнейшем выщелачивании) достигает предельного значения — четырехкальциевого гидроалюмината (1,08 г/л СаО), начнется диссоциация этого соединения и т. д.

Указанная схема лежит в основе процесса коррозии I вида. Она типична для любого вяжущего, однако в других вяжущих основой для возникновения разрушения и скорости этого процесса является иной состав воды и иная плотность бетона. Следует учитывать, что перенос продуктов коррозии в толще сооружений также приводит к уплотнению бетона. На основе большого числа экспериментов разработаны нормы, учитывающие сказанное о возможности уплотнения бетона продуктами коррозии цементного камня, размеры, конструкций, подвергающихся коррозии, и условия поступления мягкой воды в бетон.

Коррозия II вида. В противоположность мягкой воде общее содержание ионов в воде с высокой степенью минерализации достига­ет нескольких десятков тысяч миллиграммов в литре. Такие воды продвигались в породах, содержащих растворимые минералы. Хлориды, сульфаты и бикарбонаты кальция, магния и натрия (ионы Сl; SO4; HC03; Ca; Mg; Na) в разном количестве содержатся в грунтовых, подземных, речных, океанских и морских водах. Следует очень внимательно относиться к выбору цемента и составу бетона при строительстве в солончаковых почвах и заболоченных местах.

Воды кембрийской системы, имеющие высокую минерализацию (от 2000 до 5000 мг/л), содержат много хлористого натрия. В водах силурийской системы, находящихся в известняках, преобладают бикарбонаты кальция и магния при относительно небольшой минерализации (от 300 до 500 мг/л). Степень минерализации и состав воды девонской системы весьма различны. Вода морских отложений , пермской системы при высокой минерализации содержит значительное количество сульфатов и хлоридов. Степень минерализации указанных вод тем выше, чем они глубже расположены по отношению к поверхности.

Особое внимание следует обращать и на воды заболоченных мест, имеющие низкие значения рН; присутствие органических гуминовых кислот оказывает специфическое, тормозящее действие на твердение бетона. Содержание в воде-среде торфа может не только значительно затормозить процесс твердения бетона (раствора), но и вызвать его разрушение. Перечисленный ионный состав воды (кроме сульфата ионов) вызывает коррозию II вида.

Опыты с применением измельченного торфа в составе песка показали, что при его содержании до 1,3% прочность образцов пада­ет примерно в 2 раза, а при содержании до 2,52% прочность снижается в 6 раз.

Учитывая возможность разрушения бетона (раствора), чрезвычайно важно точно дозировать гипс (CaS04-2h30). Возможны сле­дующие два случая разрушения бетона при воздействии сульфатных вод: 1) чисто сульфоалюминатного, когда в воде-среде незна­чительна концентрация иона SO4; 2) комплексного воздействия, где кроме иона SO4, при его значительных концентрациях в воде-среде разрушение вызывается также кристаллизацией гипса. Результаты действия сульфатной коррозии на бетон неодинаковы и зависят не только от концентрации иона SO4, но и от солевого состава воды, что отражено в нормах.

Проф. В. В. Кинд показал различие в процессе сульфоалюминат-ной коррозии цементного камня, которое зависит от концентрации иона SO4 в воде-среде. Корродирующее действие солей серной кислоты диссоциированных в воде-среде, таких, как катионы всех металлов, основания (гидраты окислов) которых имеют меньшую по отношению к Са(ОН)2 растворимость в воде, связано с их растворимостью. Например, если катионы Mg, Al с аналогичной им па указанному признаку растворимостью, заполняя капилляры бетона при подсосе воды, соединятся с ней (с гидроксильным анионом извести ОН) в стабильные для этих условий соединения, то резка снизится в цементном камне ее содержание (этот случай типичен для коррозии бетона сточными промышленными водами).

Страницы:

www.betontrans.ru