Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

 

Побут. Господарство. Будівництво. Техніка

Будівельні матеріали


Книги з будівництва та ремонту

 

НЕОРГАНІЧНІ В'ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ

Стійкість затверділого цементу

 

 

Руйнування цементного каменю може відбуватися під впливом фізичних факторів (насичення водою, поперемінне заморожування і відтавання, зволоження і висихання тощо), а також при хімічному взаємодії компонентів каменю з агресивними речовинами, що містяться в навколишньому середовищі.

Морозостійкість цементного каменю залежить від мінерального складу клінкеру, тонкості помелу цементу і водопотребности, необхідної для отримання удобоук-ладываемой суміші. Серед мінералів клінкеру найменш морозостійким є СзА, максимально допустимий вміст якого в цементах для морозостійких бетонів має становити не більше 5...8 %. Тонкість помелу може бути в межах від 3000 до 4000 см2/г, при цьому важливе значення має наявність в цементі поряд з тонкими фракціями щодо великих зерен, які забезпечують «клінкерна фонд» для самолікування дефектів, що виникають при попеременных впливах середовища. Збільшення водопотребности цементу знижує морозостійкість цементного каменю, так як при цьому підвищується його капілярна пористість (вода в порах гелю не переходить у лід навіть при сильних морозах). Тому в морозостійких бетонах значення В/Ц приймають не більше 0,4...0,55.

 Хімічна стійкість цементного каменю пов'язана з швидкістю і глибиною корозійних процесів, що викликаються впливом агресивних газів і рідин на його складові частини, головним чином на Са(ОН)2 і ЗСаО-•АЬОз-бНгО. Дослідження, проведені радянськими вченими (А. А. Байковим, В. О. Кінда, Ст. Н. Юнгом, З. Д. Окороковим, В. М. Москвіним та ін), дозволили встановити сутність корозії цементного каменю і рекомендувати методи боротьби з нею. В. М. Москвін розділив корозійні процеси, виникають в цементному камені, на три види.

 Корозія першого виду - руйнування цементного каменю в результаті розчинення і вимивання деяких його складових частин (корозія вилуговування). При дії води на цементний камінь спочатку розчиняється і несеться водою вільний гідроксид кальцію, що утворився при гідролізі C3S і C2S, зміст якого в цементному камені через 1...3 міс твердіння досягає 10...15%, а розчинність при звичайних температурах - 1,3 г/л. Після вимивання вільного гідроксиду кальцію і зниження його концентрації нижче 1,1 г/л починається розкладання гідросилікатів, а потім гідроалюмінатов і гидроферритов кальцію. В результаті вилуговування підвищується пористість цементного каменю і знижується його міцність. Процес корозії першого виду прискорюється, якщо на цементний камінь діє м'яка вода або вода під напором.

 

 

Одним із заходів ослаблення корозії вилуговування є застосування цементу з помірним вмістом C3S і витримування бетонних виробів на повітрі для того, щоб на їх поверхні пройшов процес карбонізації та утворилася малорастворимая кірка з СаСО3. Головним же засобом боротьби з вилуговуванням гідроксиду кальцію є застосування щільного бетону і введення в цемент активних мінеральних добавок, що зв'язують Са(ОН)г в малорозчинна сполука - гідросилікат кальцію

 Корозія другого виду відбувається при дії на цементний камінь агресивних речовин, які, вступаючи у взаємодію з складовими частинами цементного каменю, або утворюють легкорозчинні і вимиваються водою солі, або аморфні маси, що не володіють сполучними властивостями (кислотна, магнезіальних корозія корозія під впливом деяких органічних речовин тощо).

 Кислотна корозія виникає при дії розчинів кислот будь-яких, за винятком поликремниевой і кремнефтористоводородної. Кислота вступає в хімічну взаємодію з гідроксидом кальцію, утворюючи розчинні солі (наприклад, СаС12) та солі, збільшуються в об'ємі (CaSO4-2H2O):

Са(ВІН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О Са(ВІН)2 + H2SO4 = CaSO4.2H2O

Під дією кислот можуть руйнуватися також і гидросиликаты, гидроалюминаты і гидроферриты кальцію, перетворюючись в кальцієві солі та аморфні бессвязанные маси SiO2-nH2O, A12(OH)3, Fe2(OH)3.

Від слабкої кислотної корозії (рН=4...6) бетони захищають кислотостойкими матеріалами (забарвленням, плівковою ізоляцією тощо). При сильною кислотної корозії (рН<4) замість звичайного бетону на портландцементі використовують бетон на кислототривкої цементі і кислотостійких заповнювачах або бетон на основі полімерних зв'язуючих.

 Вуглекислотна корозія є різновидом общекислотной корозії. Вона розвивається при дії на цементний камінь води, що містить вільний діоксид вуглецю у вигляді слабкої вугільної кислоти понад рівноважного кількості. Надлишкова (агресивна) вуглекислота руйнує раніше утворилася карбонатні плівку внаслідок утворення добре розчинної бікарбонату кальцію:

СаСОз + (СО2)СВ + Н2О = Са(НСО3)2 Магнезіальних корозія настає при впливі на гідроксид кальцію розчинів магнезіальних солей, які зустрічаються в грунтовій, морський та інших водах. Найбільш характерні реакції для цього виду корозії проходять за наступною схемою:

Са(ВІН)2 + MgCl2 = СаС12 + Mg(OH), Са(ОН)2 + MgSO4 = CaSO4-2H2O + Mg(OH)2

Хлорид кальцію і двуводний сульфат кальцію добре розчиняються у воді і вимиваються з цементного каменю. До того ж двуводний сульфат кальцію виникає із збільшенням об'єму, що прискорює появу тріщин в бетоні, а також корозію третього виду (див. далі). Гідроксид магнію малорозчинний у воді, але випадає в осад у вигляді пухкої аморфної маси, не володіє в'язкістю, яка також легко вимивається з бетону. Заходи захисту від магнезіальній корозії ті ж, що і при корозії першого виду.

Корозія під дією органічних кислот, як і неорганічних, швидко руйнують цементний камінь. Шкідливий вплив надають і масла, що містять кислоти жирного ряду (лляне, бавовняне, риб'ячий жир тощо). Нафта, нафтові продукти (гас, бензин, мазут, нафтові масла) не небезпечні для цементного бетону, якщо в них немає залишків кислот, але вони легко проникають через бетон. Продукти розгонки кам'яновугільного дьогтю, містять феноли, надають агресивний вплив на бетон.

Корозія виникає і під дією мінеральних добрив, особливо аміачні (аміачна селітра і сульфат амонію). Аміачна селітра, складається в основному з NH4NO3, діє на гідроксид кальцію:

Са(ВІН)2 + 2NH4NO3 + 2НаО = Ca(NO3)2-4Н2О + 2NOa

Утворюється нітрат кальцію добре розчиняється у воді і вимивається з бетону. З фосфорних добрив агресивний суперфосфат, складається в основному з Са(Н2РО4)2, гіпсу і містить невелику кількість вільної фосфорної кислоти.

 Корозія третього виду об'єднує процеси, при яких компоненти цементного каменю, вступаючи у взаємодію з агресивною середовищем, утворюють сполуки, що займають більший об'єм, ніж вихідні продукти реакції. Це викликає поява внутрішніх напружень в бетоні і його розтріскування. Характерною корозією цього виду є сульфатна корозія. Сульфати, часто містяться у природному та промислових водах, вступають в обмінну реакцію з гідроксидом кальцію, утворюючи гіпс CaSO4-2H2O. Руйнування цементного каменю в цьому випадку викликається кристаллизационным тиском кристалів двоводяного гіпсу (гіпсова корозія). Така корозія відбувається при значних концентраціях сульфатів у воді,

 Сульфоалюминатная корозія виникає внаслідок взаємодії гіпсу з гідроалюмінатом цементного каменю за рівнянням:

ЗСаО.А12О3.6Н2О + 3CaSO4 + (25...26) Н2О = = ЗСаО А12О3 -3CaSO4 (31.. .32) Н2О

Освіта в порах цементного каменю малорастворимого трехсульфатного гідросульфоалюміната кальцію (еттрінгіта) супроводжується збільшенням об'єму твердої фази приблизно в 2 рази. Внаслідок руйнівної дії на цементний камінь і зовнішнє схожість кристалів гідросульфоалюміната (у вигляді голок) з деякими бактеріями його іноді називають «цементній бацилою».

Для запобігання сульфатної корозії використовую ють щільні бетони на спеціальному сульфатостойком портландцементі або інших сульфатостійких цементах.

 Корозія під дією концентрованих розчинів лугів, особливо при подальшому висиханні, виникає в результаті утворення сполук, які кристалізуються із збільшенням в об'ємі (наприклад, соди або поташу при насиченні бетону їдким натром або їдким калі). В слабощелочной середовищі цементний камінь не піддається корозії.

Захист бетону та інших матеріалів від корозії викликає великі витрати. Наприклад, при будівництві хімічних заводів на антикорозійний захист будівель і апаратів витрачається близько 10...15% від загальної вартості будівництва. Тому при будівництві будівель і споруд необхідно насамперед визначити характер можливої дії середовища на бетон, а потім розробити і здійснити необхідні заходи для запобігання корозії, які в загальному вигляді зводяться до наступного: 1) правильний вибір цементу, 2) виготовлення особливо щільного бетону, 3) застосування захисних покриттів.

 

Зміст книги: «Будматеріали»

 

Дивіться також:

 

 Будівельні матеріали

 

В'яжучі речовини - основа сучасного будівництва

Короткі відомості про розвиток виробництва мінеральних в'яжучих речовин

Класифікація і номенклатура в'яжучих речовин, вихідні матеріали для їх виробництва, добавки

Добавки

 

ЧАСТИНА 1. В'ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ ПОВІТРЯНОГО ТВЕРДІННЯ

ГІПСОВІ ТА АНГІДРИДНІ, В'ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ ТА СИРОВИНА ДЛЯ ЇХ ВИРОБНИЦТВА

Модифікації водного і безводного сульфату кальцію

Технологія гіпсових в'яжучих а - і Р-модифікацій напівгідрату сульфату кальцію з природної сировини

Випал гіпсу у варильних котлах

Гипсоварочный котел

Гіпсове в'яжуче

Отримання високоміцного гіпсу варінням в окидких середовищах

Охорона праці та автоматизація виробництва на гіпсових заводах

Схоплювання і твердіння напівводяного гіпсу

Властивості гіпсових в'яжучих та області їх застосування

Ангідридні в'яжучі

Ангидритовый цемент

Высокообжиговое ангидритовое в'яжучий (эстрихигіпс)

Гіпсові та ангідридні в'яжучі з побічних матеріалів хімічної промисловості

 

ГЛАВА 2. ВАПНО БУДІВЕЛЬНА ПОВІТРЯНОГО ТВЕРДІННЯ

Вихідні матеріали

Негашене вапно (технічна)

Вапняно-випалювальні печі

Гідратне вапно (пушонка) і вапняне тісто

Гидраторы

Вапняне тісто

Мелене негашене вапно

Охорона праці на вапняних заводах

Твердіння повітряної вапна

Властивості повітряної вапна і області її застосування

  

РОЗДІЛ 3. МАГНЕЗІАЛЬНІ В'ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ. Каустичний магнезит

Затворители для каустичної магнезиту

Магнезіальний цемент

Каустичний доломіт

 

ЧАСТИНА 2. ГІДРАВЛІЧНІ В'ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ

 

ГЛАВА 4. ГІДРАВЛІЧНА ВАПНО І РОМАНЦЕМЕНТ. Гідравлічна вапно

Властивості гідравлічного вапна

Романцемент

Властивості романцемент

 

ГЛАВА 5. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ

Клінкер, його хімічний і мінеральний склад

Аліт

Білить

Алюмоферрітная і алюмінатних фаза проміжної речовини в клінкері

Характеристика клінкеру

Класифікація клінкерів і номенклатура портландцементів

 

ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГІЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТУ. Сировинні матеріали і паливо

Мергелі. Глини. Коригуючі добавки

Випал

Виробництво портландцементу

Мокрий спосіб виробництва клінкеру

Коректування складу шламу

Випал сировинної суміші

Способи підвищення ефективності виготовлення клінкеру мокрим способом

Сухий спосіб виробництва клінкеру

Підготовка сировини та її випалювання в обертових печах з теплообмінниками, декарбонизаторами і кальцинаторами

Випал в шахтних печах

Помел клінкеру

Помольні установки і процеси подрібнення

Зберігання, упакування і відправлення цементу

Контроль виробництва цементу

Охорона праці на цементних заводах

Підвищення ефективності виробництва і якості продукції

 

ГЛАВА 7. ТВЕРДІННЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТУ ТА ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ

Теорія твердіння портландцементу при його взаємодії з водою

 

ГЛАВА 8. СТРУКТУРА І ВЛАСТИВОСТІ ЦЕМЕНТНОГО ТІСТА І ЗАТВЕРДІЛОГО ЦЕМЕНТНОГО КАМЕНЮ

Седиментаційні явища в тесті

Тепловиділення при взаємодії цементу з водою

Набухання цементного тіста

Зміни у змісті твердої фази цементного тіста і каменю при твердінні. Контракція і пористість

Структура цементного тіста і каменю

Форми зв'язку води в цементному тесті та камені

Лужність рідкої фази цементного каменю і її значення для захисту сталі від корозії

 

ГЛАВА 9. ФІЗИЧНІ І МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЦЕМЕНТІВ

Колір і нормальна густота тіста

Схоплювання тесту

Рівномірність зміни об'єму

Активність і міцність портландцементів

Залежність міцності цементів від їх мінерального складу, тривалості твердіння і дисперсності

Вплив температури й домішок на швидкість твердіння портландцементів

Усадка і набухання цементного каменю при зміні його вологості

Стійкість цементного каменю при змінному зволоженні і висушуванні

Тріщиностійкість

Повзучість цементного каменю

 

ГЛАВА 10. СТІЙКІСТЬ ЦЕМЕНТІВ І БЕТОНІВ ПРОТИ ДІЇ ХІМІЧНИХ І ФІЗИЧНИХ ПОДРАЗНИКІВ. Хімічна корозія цементного каменю

Агресивна дія на цемент деяких органічних речовин і захист бетону

Фізична корозія цементного каменю

Морозостійкість

Жаростійкість і вогнетривкість цементів

 

ГЛАВА 11. РІЗНОВИДИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТІВ

Швидкотверднучі портландцементи

Портландцементи з пластифицирующими і гідрофобізуючими добавками

Сульфатостойкие портландцементи

Білий і кольорові портландцементи

Портландцементи для бетону дорожніх і аеродромних покриттів

Портландцемент для виробництва азбестоцементних виробів

Портландцементи для будівельних розчинів і бетонів автоклавного твердіння

 

ГЛАВА 12. АКТИВНІ МІНЕРАЛЬНІ ДОБАВКИ І ПУЦЦОЛАНОВЫЕ ЦЕМЕНТИ. Активні мінеральні добавки

Природні мінеральні добавки

Штучні кислі активні мінеральні добавки

Пуццолановые цементи. Пуцолановий портландцемент

Властивості пуццоланового портландцементу

Рівномірність зміни обсягу пуццоланового портландцементу

Усадка і набухання пуццоланового портландцементу

Міцність пуццоланового портландцементу

Воздухостойкость. Морозостійкість пуццоланового портландцементу

Известесодержащие в'яжучі речовини

 

ГЛАВА 13. ШЛАКИ І ШЛАКОВІ ЦЕМЕНТИ

Доменні шлаки

Хімічний склад доменних шлаків

Мінеральний склад і структура доменних шлаків

Гідравлічні властивості доменних шлаків

Передельные шлаки чорної металургії

Электротермофосфорные гранульовані шлаки

Шлакові цементи. Шлакопортландцемент

Області застосування шлакопортландцементу

Сульфатно-шлаковий цемент

Вапняно-шлакове в'яжучий

Шлакові в'яжучі речовини для бетонів автоклавного твердіння

Шлаколужні в'яжучі

Вапняно-белитовое (нефелиновое) в'яжучий

 

ГЛАВА 14. ГЛИНОЗЕМИСТИЙ ЦЕМЕНТ ТА ЙОГО РІЗНОВИДИ. Склад глиноземистого цементу

Виробництво глиноземистого цементу

Твердіння глиноземистого цементу

Властивості та області застосування глиноземистого цементу

 

ГЛАВА 15. ЗМІШАНІ В'ЯЖУЧІ РЕЧОВИНИ З СПЕЦІАЛЬНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ

Гипсоцементно-пуццолановые в'яжучі речовини - ГЦПВ

 

ГЛАВА 16. НЕОРГАНІЧНІ В'ЯЖУЧІ З ДОБАВКАМИ ПОЛІМЕРНИХ РЕЧОВИН

 

ГЛАВА 17. КИСЛОТОТРИВКИЙ ЦЕМЕНТ І КВАРЦОВИЙ РІДКЕ СКЛО

ффф