Портландцемент (страница 2 из 4)
Коррозия цементного камня
Коррозия цементного камня в бетоне происходит при действии на него агрессивных жидкостей и газов. Наиболее уязвимыми с точки зрения коррозии продуктами гидратации портландцемента являются портландит Са(ОН)2 и гидроалюминат кальция 3СаО·Al2O3·6H2O. Коррозионные процессы в цементном камне в зависимости от механизма протекания принято разделять на 3 группы (по Москвину В.М.):
Коррозия I вида – растворение составляющих цементного камня, вымывание гидроксида кальция (коррозия выщелачивания). Гидроксид кальция Са(ОН)2 является водорастворимым соединением, а его содержание составляет до 15…20 % массы всех продуктов гидратации портландцемента. Его вымывание происходит весьма интенсивно при действии на цементный камень мягких вод. После вымывания свободного гидроксида кальция начинается разложение гидросиликатов кальция 3СаО·2SiO2·3H2O. Выщелачивание портландита в количестве 15…30 % от общего содержания может привести к снижению прочности цементного камня на 40..50 % и более. Основным методом борьбы с коррозией выщелачивания является введение в портландцемент активных минеральных добавок, связывающих водорастворимый портландит в низкоосновные водонерастворимые гидросиликаты кальция. Повысить стойкость бетона к коррозии выщелачивания можно также путем снижения проницаемости бетона за счет использования жестких бетонных смесей, применения химических добавок – пластификаторов, гидрофобизаторов и др.
Коррозия II вида – образование легкорастворимых солей при взаимодействии составляющих цементного камня с агрессивными веществами и их вымывание. К данному виду коррозии относятся:
Кислотная коррозия – проявляется при действии на цементный камень растворов кислот с pH<7. В зависимости от pH коррозия может протекать достаточно интенсивно. Отрицательное воздействие кислой среды на бетон становится заметным при pH ≤ 6,5, а на особо плотный бетон – при pH ≤ 4,5. Кислота взаимодействует с портландитом с образованием растворимых солей:
Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O;
Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4·2H2O.
Кислоты могут взаимодействовать также с гидросиликатами кальция с образованием водорастворимых солей и бессвязных аморфных масс:
3СаО·2SiO2·3H2O + mHCl → 3CaCl2 + 2SiO2·aq + nH2O.
Разновидностью кислотной коррозии является углекислотная коррозия, которая развивается при действии на цементный камень воды, содержащей свободный диоксид углерода в виде слабой угольной кислоты. Вначале реакция протекает между портландитом и углекислотой:
Ca(OH)2 + H2CO3 → CaCO3 + 2H2O.
Затем образуется гидрокарбонат кальция:
CaCO3 + H2CO3 ↔ Ca(HCO3)2.
Защитить бетон от действия сильных кислот достаточно трудно, поэтому для бетонов, предназначенных для эксплуатации в агрессивных кислых средах, используют специальные кислотостойкие цементы и кислотостойкие заполнители.
Магнезиальная коррозия. Соли магния встречаются в грунтовых водах и в большом количестве содержатся в морской воде. В результате магнезиальной коррозии образуются растворимые соли, вымываемые из бетона:
Ca(OH)2 + MgCl2 → CaCl2 + Mg(OH)2;
Ca(OH)2 + MgSO4 + 2H2O → CaSO4·2H2O + Mg(OH)2.
Коррозия под действием минеральных удобрений, наиболее опасными из которых для цементного камня являются аммиачная селитра NH4NO3 и сульфат аммония (NH4)2SO4, происходит по схеме:
Ca(OH)2 + 2NH4NO3 + 2H2O → Ca(NO3)2·4H2O + 2NH3↑.
Основной способ защиты от коррозии II вида – снижение проницаемости бетона, использование защитных покрытий, облицовок.
Коррозия III вида – образование в порах цементного камня веществ с увеличением объема, что вызывает появление в цементном камне внутренних напряжений, приводящих к его растрескиванию.
К коррозии III вида относится, в первую очередь, сульфоалюминатная коррозия, которая происходит при действии на гидроалюминат кальция воды, содержащей сульфатные ионы:
3СаО·Al2O3·6H2O + 3CaSO4 + 25…26H2O→
→3СаО·Al2O3·3CaSO4·31…32H2O.
В результате данной реакции образуется эттрингит, который занимает в 2-2,5 раза больший объем по сравнению с исходными компонентами реакции. Как было отмечено выше, в процессе твердения портландцемента образование эттрингита играет положительную роль, поскольку его игловидные кристаллы уплотняют структуру и упрочняют цементный камень. Образование эттрингита в затвердевшем цементном камне приводит к появлению внутренних растягивающих напряжений и растрескиванию цементного камня (в данном случае эттрингит иногда называют «цементной бациллой»). В железобетонных конструкциях прежде всего растрескивается защитный слой бетона, после чего начинается коррозия стальной арматуры. Возможность сульфоалюминатной коррозии всегда необходимо учитывать при строительстве морских сооружений. Основным способом борьбы с сульфоалюминатной коррозией является использование сульфатостойких цементов.
К коррозии III вида относится также щелочная коррозия, которая может происходить под влиянием двух факторов. Первый фактор – непосредственное воздействие щелочи на цементный камень. В этом случае после высыхания насыщенного щелочью бетона, под влиянием углекислого газа в порах бетона образуется сода и поташ, которые, кристаллизуясь, увеличиваются в объеме и разрушают цементный камень. Второй фактор – взаимодействие щелочей цементного камня с реакционноспособными примесями, содержащимися в заполнителях, в особенности, в песке (например, опал, халцедон, вулканическое стекло). Данный вид коррозии может проявляться в появлении трещин, шелушении и вспучивании поверхности бетона.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 427; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!