Коррозия цементного камня
Коррозия цементного камня проявляется 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 причины принято разделять на 3 группы:
• Коррозия I вида – растворение составляющих цементного камня, вымывание гидроксида кальция (коррозия выщелачивания). Гидроксид кальция Са(ОН)2 является водорастворимым соединением, а его содержание составляет 10…15% (до 20%) от 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 приводит 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 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 относят:
• 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≤4,9…4. Кислота взаимодействует с портландитом с образованием растворимых солей:
• Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + H2O;
• 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 + CO2 + H2O → CaCO3 + 2H2O.
• Затем образуется бикарбонат 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↑.
• Коррозия III вида – образование в порах цементного камня солей с увеличением объема, что вызывает появление в цементном камне внутренних напряжений и приводит к разрушению. К коррозии III вида относится, в первую очередь, сульфоалюминатная коррозия, которая проявляется при действии на гидроалюминат кальция 3СаО·Al2O3·6H2O 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 называют «цементной бациллой»). В железобетонных конструкциях растрескивается, прежде всего, 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 сульфатостойкого портландцемента.
• 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: 2016-11-22; просмотров: 7679;