Вся электронная библиотека >>>

 Цемент  >>>

 

 

Специальные цементы


Раздел: Строительство

 

Коррозия, вызываемая щелочами цемента

  

В СССР и за рубежом были обнаружены случаи разрушения бетона в железобетонных конструкциях мостов, плотин, зданий и др., которые были вызваны реакцией щелочей портландцемента с заполнителями бетона. Коррозия этого вида принципиально отличается от обычной тем, что разрушение вызывается не взаимодействием внешней среды с бетоном, а процессами, возникающими внутри бетона вследствие взаимодействия щелочей цемента с реакционноспособным кремнеземом заполнителя

При современной технологии производства цемента в составе клинкера всегда содержится разное количество щелочных соединений, причем оксид натрия присутствует почти во всех фазах клинкера. Основное количество оксида калия находится в фазе трехкальциевого алюмината и C2S. Щелочи встречаются в клинкере также в виде сульфатов. При гидратации цемента щелочные фазы взаимодействуют с водой и в виде гидратированных соединений накапливаются в жидкой фазе, В ранние сроки твердения калиевая щелочь растворяется быстрее, чем натриевая. Примерно к 25 сут твердения почти все соединения калия переходят в водорастворимое состояние, в то время как количество перешедшего в раствор оксида натрия составляет 40—60%. Концентрация щелочей в жидкой фазе зависит от содержания щелочей в цементе и В/Ц и может достигать 50 г/л. По мере твердения и химического связывания воды концентрация щелочей в жидкой фазе будет возрастать.

Реакция растворов щелочи с кремнеземом протекает в две стадии. Первая заключается в нейтрализации поверхности кремнезема;

— Si — ОН + Na+ + ОН" = — Si — О Na+ + Н20 В этом случае водородный ион Н+ поверхности кремнезема соединяется с гидроксильным ионом ОН- с образованием молекулы воды. Оставшийся некомпенсированный заряд кислорода позволяет ему присоединиться к положительному иону натрия Na+. Для такой реакции достаточен щелочной раствор слабой концентрации.

Вторая стадия заключается в разрыве кремнекисло- родных Связей:

— Si —О —Si +2 NaOH = — Si — О" Na+ + Na+ 0~ — Si + H20 и проходит при избытке щелочи по сравнению с количеством, необходимым для нейтрализации кислой поверхности кремнезема. В результате реакции появляются студенистые, гелеобразные отложения белого цвета в порах и во внутренних слоях бетона вблизи частиц реакционноспособных заполнителей и на поверхности бетона. Затем становятся заметными трещины, различные по конфигурации и достигающие иногда значительных размеров ( 23). При дальнейшем развитии процессов взаимодействия щелочей с заполнителем образуется сеть трещин. Участки бетонной поверхности шелушатся и вспучиваются.

Данные исследований и наблюдений за состоянием сооружений свидетельствуют о том, что разрушение бетона может наступить даже через 10—15 лет после начала реакции. Постепенное расширение бетона и его разрушение происходит в результате давления, возникающего в контактных слоях реакционноспособного заполнителя и цементного камня. Оно вызывается набуханием продуктов реакции и осмотическими явлениями, возникающими из-за полупроницаемости цементного камня по отношению к продуктам реакции [86, 87, 104, 57].

Существуют различные способы предупреждения щелочной коррозии. Это ограничение общего содержания щелочей в цементе 0,6%; введение активных минеральных добавок [111, 112], а также воздухововлекающих или газообразующих веществ. Заметно уменьшается расширение при добавлении солей лития, а также альбумина — интенсивного воздухововлекающего вещества. Уменьшить расширение можно также при введении крем- нийорганического полимера ГКЖ-94. Наибольший эффект дают тонкомолотые активные минеральные добавки с преимущественным содержанием опаловидного вещества (Si02 aq), активно поглощающего гидроксид кальция и щелочи. С введением таких гидравлических добавок, обладающих большой удельной поверхностью, уменьшается разность концентраций щелочей в объеме образца и у поверхности реакционноспособных заполнителей, что способствует уменьшению осмотического давления. Кроме того, уменьшается отношение Na20 : : Si02, поэтому реакции проходят преимущественно по первой схеме и опасные напряжения и расширение бетона не происходят.

В результате многолетних исследований большого коллектива советских ученых была решена проблема получения специальных цементов, которые обладают высокой коррозиеустойчивостью при определенном хи- мико-минералогическом составе исходного клинкера и соответствующем содержании в цементе активных минеральных добавок.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Специальные цементы

 

Смотрите также:

 

СТОЙКОСТЬ ЦЕМЕНТОВ И БЕТОНОВ. Химическая коррозия цементного...

суль-фоалюмииатиую, вызываемую действием на цемент ионов SCXf при их концентрации от 250—300 до 1000 мг/л
и другим разнообразным видам коррозии (действию щелочей и других веществ, животных жиров, растительных масел, углеводов, спиртов, фенолов и т.п.), что надо...

 

Коррозия бетона при действии щелочей цемента на кремнезем...

Коррозия портландцементных бетонов под действием вод происходит в основном в ... щелочей цемента и реакционноспособного кремнезема заполнителей, ...

 

КОРРОЗИЯ ЦЕМЕНТА БЕТОНА. Стойкость затвердевшего цемента....

Коррозия под действием концентрированных растворов щелочей, особенно при последующем высыхании, возникает в
В слабощелочной среде цементный камень не подвергается коррозии. Защита бетона и других материалов от коррозии вызывает большие расходы.

 

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ БЕТОНА. Щелочная коррозия заполнителя

1.10.1. Щелочная коррозия заполнителя. Этот вид коррозии особенно опасен при повышенном содержании щелочей в цементе
ASTM C227 и ASTM С289 (химические, с целью определения потенциальной реакционной способности, вызванной кремнеземистым заполнителем), а также...

 

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ БЕТОНА. Долговечностью стойкостью бетона...

Способность 'бетона противостоять действию сред, вызывающих его химическую коррозию, определяется
Как показано В. М. -Москвиным и Г. С. Рояком, наибольшее развитие щелочной коррозии наблюдается при неблагоприятных соотношениях щелочей цемента и...