Коррозия портландцементного камня и сп защиты

Свойства портландцемента.

Твердение портландцемента.

Цементное тесто, приготовленное путем смешивания цемента с водой, имеет три периода твердения. Вначале, в течение 1-3 ч после затворения цемента водой, оно пластично и легко формуется. Потом наступает схватывание, заканчивающееся через 5-10 ч после затворения; в это время цементное тесто загустевает, утрачивая подвижность, но его механическая прочность еще невелика. Переход загустевшего цементного теста в твердое состояние означает конец схватывания и начало твердения, которое характерно заметным возрастанием прочности. Собственно твердение — это процесс кристаллизации — превращение цементного теста в камневидное тело. Твердение при благоприятных условиях длится годами - вплоть до полной гидратации цемента. Дает усадку 4мм на 1 погонный метр, хорошо сцепляется с арматурой(коэф твердения одинаковый)

Согласно теории Бойкова, делится на 3 этапа: 1) Клинкерное минеральное взаимодействие с водой(гидратация, если образ 2 вещ-ва – гидролиз) 2) Схватывание(потеря подвижности) 3) Кристаллизация (твердение)

Водопотребность. Для получения теста норм.густоты необходимо 25-30% воды. сроки схватывания –начало сх.не ранее 45мин. –конец позднее 6ч.(для получ.норм.сроков схват.при помоле клинкера вводят 3-5% гипса) тонкость помола –просеивают через сито с сеткой №008,остаток должен быть не >15% удельная поверхность поверхностемер обычный портл Sуд=2500-3000см2/г (чем больше Sуд. тем активнее реагирует портл, тем выше конечная R. Плотность (без добавок) Рист=3,05-3,15г/см3 Рнасыпн=1,3г/см3 (в среднем) Марка ПЦ -Марка ПЦ- Rсж специально подготовленных образцов 4*4*16 состав цемент/песок=1/3,водоцементное соотношение =0,4. –подвижность проверяют на встряхивающимся столике. -28 суток водного твердения.

-через 28 суток сначало испытывают на изгиб, а потом половинки испыт на сжатие. М 400,500,550,600,300 Rсж=426кгс/см2 = 42,6 МПа=400М 39,5МПа=300М.

Цвет без добавок темно-сер или зеленовато-сер интенсивность набора R. –спринтеры С₃А С₄AF выделяют больше кол.тепла при твердении,R0,7-1,5МПа Стайеры (тверд.месяцами годами)10лет. С₃S C₄S R50-70МПа.

Коррозия цементного камня вызывается воздействием агрессивных газов и жидкостей на состовные части затвердевания портландцемента,главн.образом на Са(ОН)₂ и на 3СаО*Аl₂О₃*6Н₂О трехкальцевый алюминат с водой

1. коррозия первого вида- выщелачивание гидроксида кальция. происходит под действие мягких вод (конденсат.дождевые воды,воды горных рек) –После вымывания Са(ОН)₂ начин.разложение гидросиликатов и гидроалюминатов кальция.Выщелачивание Са(ОН)₂ вкол-ве 15-30% от общего содержания в цементном камне.вызывают понижения его R на 40-50% и более. –для ослабления коррозии огранич.содерж.С₃S в клинкере до 50%,вводят актив.мин.добавки. и прим.плотный бетон. Процесс выщелачивания замедляется,когда в поверхностном слое бетона образуется монорастворимый СаСО₃ ,вследствии карбонизации Са(ОН)₂ привзаимодействии с СО₂ воздуха.(выдерживание на воздухе бетонных тисков и свай повышает их стойкость)

2. коррозия второго типа углекислотная кор. –развив.при действии воды,содержащей (СО₂) своб. в виде слабой угольной кислоты СаСО₃ + (СО₂) своб.+ Н₂О= Са(НСО₃)₂

СаСО₃-карбонатная пленка Са(НСО₃)₂-растворим в воде.

Общекислотная коррозия -происходит под действием растворов кислот с водородным показателем рН<7(свободные кислоты встречаются в сточных водах пром.предприятий,кислота образуется также из сернистого газа,выходящего из топок (SO₂)также в атмосфере промышл.предприятий содержится хлор «хлористый водород» (НСl) Са(ОН)₂+2НСl= СаСl₂+2Н₂О

СаСl₂-соль раствор.в воде. Са(ОН)₂+ Н₂SO₄= СаSO₄ 2Н₂О

СаSO₄-соль увелич.в объеме.раствор.в воде.

Магнезиальная кор. –наступает при взаимодействии на Са(ОН)₂ магнезиал.солей (грунтовые воды,морская вода)

Са(ОН)₂+MgСl₂= СаСl₂+Mg(ОН)₂(не растворим. В воде)

Белая смерть бетона Са(ОН)₂+Mg SO₄+2Н₂О = СаSO₄ 2Н₂О (двуводный сульфат кальция=>раствор.в воде.)+Mg(ОН)₂ Коррозия под действием мин.удобрений. –амиачные удобрения особенно вредны для бетона Са(ОН)₂+2NH₄NO₃(нитрат аммония)+2Н₂О= Са(NO₃)₂(нитрат кальция=>хор.раст.в воде) 4Н₂О+2NO₃ Коррозия под влиянием органич.веществ. уксусная,молочная.винныая кислоты-агрессивны. –жирные насыщенные и ненасыщенные кислоты(рыбный жир,льняное,хлопковое) –нефть,нефтяные продукты9бензин,керасин) не представляют угрозы для бетона,если не содержатнефтяных кислот и соединений серы.

3.Кор.третьего вида. –Сульфоалюминатная кор. – под действием воды,содержащей-сульфатные ионы(морская вода,сточная вода пром.предприятий.)

3СаО Al₂O₃ 6Н₂О+3СаSO₄+25Н₂О=3СаО Al₂O₃ 3СаSO₄31Н₂О

3СаО Al₂O₃ 3СаSO₄(эттрингит-образ.в порах и сопроваждается увеличением обьема примерно в 2 р) --приводит к растрескиванию защитного слоя бет.,далее кор.стальной арматуры усиление растрескивания бетона и разрушение конструкций. Щелочная кор. - формы: 1под действием концентрир.растворов щелочей на затвердевший камень. 2под влиянием щелочей,имеющихся в самом цементном камне. –1бетон насыщаятся раствором щелочи,и высыхает,то под влиянием углекислого газа в порах бетона образуется сода=> кристаллизация, расширяются в обьеме и разрушают цемент.камень. 2.модификации кремнезема(содерж.в песке)вступают при обычн.темпер.в разруш.для бет.реакции с щелочами цемента.В результате обрузуются набухающие студенистые отложения белого цвета,вследствии чего поверхность бетона местами вспучивается и шелушиться.Разрушение может происходить через 10-15 летпосле окончания строительства.

5.14.Основные разновидности портландцемента: быстродействующий, сульфатостойкий, гидрофобный, пуццолановый, белый.

Быстротвердеющий(БТЦ) ПЦ с мин. добавками,отлич.повыш.R прочностью(через 3 суток) Сумма С₃S+C₃A в клинкере-не <60-65%. Помол тонкий до удельной поверхности 3500-4000см2/г Это ускоряет твердение. М 400 и М500.

Особобыстр.тверд.высокопрочн. ПЦ. М(Ки) 600 в возросте 1 сут имеет R=20-25МПа,через 3 сут R=40МПа. Тк. Содержит. С₃S(65-68%) С₃А-до 18%,тонкость помола 4000см2/г.Применяются в сборке железобет.конструкц., при зимних бетон. работах. Сверхбыстротверд. Основа спец.мин.состав(фторит или хлорид кальция, повыш содерж алюминатов). дает раннюю R проч через 1-4ч., достаточную для распалубовки изделий

Сульфатостойкий пц. Изгот.на основе клинкера,содерж не более 50%С₃S, 5%С₃А, 22%С₃А+С₄AF. Прим.для изготов.бетонов,подвергающихся действию сульфатной коррозии.Для бет.повышенной морозостойкости.

Гидрофобный ПЦ. Получ вводя при помоле клинкера 0,1-0,2% мылонафта,асидола,синтетических жирных кислот,их кубовых остатков и др.гидрофобизующих веществ(органич добавки). Обладает пониженной гигроскопичностью,лучше сохраняет свою активность при хранении в перевозках. Пластифицырует бетонные и растворные смеси.повыш. морозостойкость и водонепроницаемость бет.

Пуццолановый ПЦ. Изготавливают путем совместного помола клинкера и актив.мин.доб. с неоходимым кол.гипса. –добавки осадоч.происхождений 20-30%(трепел,опока) –добавки вулкан.происх. 25-40%(пемзя,туф) Са(ОН)₂+SiO₂+nН₂О=>CaOSiO₂ pН₂О

--прим.для бетонов,постоянно находящихся во влажных условиях(подводные и подземные части сооруж) –на воздухе бет.дает большую усадку и в сухих усл.частично теряетR,что обьясняется выветриванием воды из гидратных соединений.

–низкая морозостойк. –тверд.в норм.усл.медленнее,чем Пц.

–не следует применять при зимних бетон.работах.

Белый –клинкер белого цвета изготавл.из чистых известняков и белых глин(каолиновая глина),не содержащих оксидов железа Fe₂O₃

--обжиг на газовом топливе –измельчение фарфоровыми шарами –сорта отличаются коэф.белизны(за 100%белезну примен.молочное матовое стекло типа МС-14, 1-й сорт не ниже 80%, 2-й – 75%, 3-й – 68% --М400,500

5.15.Активные минеральные добавки в цемент их свойства и применение – наз.природные или искусствен.вещ,кот при смешивании и тоноко измельченном виде с воздуш.известью и затворением водой образуют тесто,способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой. Природные актив.доб.-горные породы (диатомит,трепел,опока, горелые глинистые породы - глиежи) и породы вулканич происхождения (вулканич.пепел,туф,пемза,) Искусств.актив.доб. - побочные продукты и отходы промышленности.: быстроохлажденные(гранулированные) доменные шлаки;белитовый шлам-отход глиноземистого производства.;зола-унос-отход,получившийся при сжигании твердого топлива в пылевидном сост. Цемент с мин добавками: Пуццолановый ПЦ. Изготавливают путем совместного помола клинкера и актив.мин.доб. с неоходимым кол.гипса. –добавки осадоч.происхождений 20-30%(трепел,опока) –добавки вулкан.происх. 25-40%(пемзя,туф) Са(ОН)₂+SiO₂+nН₂О=>CaOSiO₂ pН₂О

--прим.для бетонов,постоянно находящихся во влажных условиях(подводные и подземные части сооруж) –на воздухе бет.дает большую усадку и в сухих усл.частично теряетR,что обьясняется выветриванием воды из гидратных соединений.

–низкая морозостойк. –тверд.в норм.усл.медленнее,чем Пц.

–не следует применять при зимних бетон.работах. ШлакоПц. –твердее и в воде и на воздухе. –получ,путем совместного тонкого помола клинкера и гранул.доменного шлака с необх.кол-ом гипса. –домен.шлака должно быть не менее 12% или более 805 –домен.шлак. СаО 30-50%, SiO₂ 28-30%, Al₂O₃ 8-24%, MnO 1-3% всего 90-95% --твердение значит.ускор.при тепловлажной обработке,=>не эффективно прим.в сборных изделиях,изгот.с пропариванием. –стойкость в легких и сульфатных водах выше.чем у ПЦ. –тепловыделение при твердении в 2-2.5р.< чем у Пц=>явл самым подходящим цементом для бетон.массивных конструкций. –умер.водопотреб.более высокая воздухостойкость и морозостойкость,чем у пуццоланового.

–прим.в подзем.и надзем. частей сооруж. –стоимость на 15-20% ниже стоим Пц --жаростойкость выше чем у ПЦ=> исп.для изгов жаросойких бетонов. –медленно набир R

–M300.400.500 Быстротверд.шлакопорт. –м 400,за 3сут твердения Rсж=200кгс/см2 20МПа Rизг=35кгс/см2 3,5МПа