Коррозия портландцемента

Коррозия в бетонах и растворах происходит под действием агрессивной среды создаваемой различными жидкостями и газами. Различают три основных вида коррозии.

1. Процессы, возникающие при действии пресных вод. Пресные воды, соприкасаясь с цементным камнем, растворяют и вымывают выделяющуюся при твердении портландцемента известь , которая больше растворяется в воде по сравнению с другими продуктами гидратации. Удаляющаяся из цементного камня гидроокись кальция разлагает другие гидраты, вследствие чего бетоны становятся более пористыми и постепенно разрушаются. Осообенно быстро эти процессы протекают при фильтрации воды сквозь толщу бетона. Для повышения стойкости цемента в пресных водах к нему добавляют активные минеральные добавки, которые связывают известь в малорастворимые соединения – гидросиликаты кальция.

2. Процессы, происходящие под действием вод, содержащих химические вещества (соли), вступающие в обменные реакции с составными частями цементного камня. Образующиеся при этом продукты реакции либо легкорастворимы и уносятся водой, либо выделяются в аморфном виде, не обладая прочностью.

Более часто наблюдается коррозия бетона под действием углекислых вод, так как углекислота имеется во многих природных водах. Взаимодействуя с углекислым кальцием, образующим карбонизированный слой на поверхности цементного камня, эта кислота переводит его в более растворимый в воде карбонат:

где – бикарбонат.

Эта реакция проходит до тех пор, пока в растворе не установится равновесие между содержанием бикарбоната, карбоната и углекислоты.

Вредное влияние на цементный камень оказывает также соляная кислота, которая часто содержится в сточных водах промышленных предприятий и, просачиваясь в почву, разрушает подземные бетонные конструкции (фундаменты пр.)

Эта кислота вступает в реакцию с известью, выделяющейся при твердении цемента, и образует легкорастворимый продукт в виде хлористого кальция:

.

Образующийся хлористый кальций легко растворяется и уносится водой, а гидрат окиси магния представляет собой несвязанный аморфный осадок, который также постепенно вымывается.

3. Процессы, связанные с образованием малорастворимых продуктов, которые постепенно накапливаются в капиллярах, порах. По мере увеличения объема этих отложений цементный камень сначала уплотняется, а затем начинает разрушаться. Примером тому служит сульфатная коррозия – разрушение цементного камня под влиянием вод, в которых растворены соли сульфатов. В порах цементного камня откладывается гипс, вступает в реакцию с гидроалюминатом кальция, в результате чего образуется труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, который при кристаллизации увеличивается в объеме в 2,5 раз и разрушает цементный камень:

Гидросульфат кальция получил название цементной бациллы вследствие разрушающего действия.

Лекция № 10 Тема: Основные виды портландцемента

Портландцементы имеют различные виды, которые их применяют для максимального использования особых свойств.

Пластифицированный портландцемент – изготовляют путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера и пластифицирующей добавки. В качестве такой добавки применяют концентраты сульфатно-спиртовой барды в количестве 0,15–0,25 % от веса цемента. Применяя огластифицированный портландцемeнт, можно уменьшать водоцементное отношение, что повышает прочность бетона, или можно снизить расход цемента на 8–10 %.

Гидрофобный портландцемент представляет собой продукт тонкого измельчения портландцементного клинкера с гипсом и гидрафобизирующей добавкой.

В качестве гидрофобизирующих добавок применяют: асидолы, асидол-мылонафт, олеиновую кислоту или окисленный петролатум. Добавки вводят в зависимости от их вида в количестве 0,06–0,30 % от веса цемента в пересчете на сухое вещество. При введении гидрофобизирующей добавки на поверхности зерен цемента образуются тончайшие гидрофобные пленки, которые понижают гигроскопичность цемента. Гигроскопичный цемент не боится увлажнения и длительное время сохраняет активности.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обычного быстрым нарастанием прочности. При такой же активности, что и у портландцемента, он уже через 24 часа твердения имеет предел прочности при сжатии 20 МПа (200 кг/см²), а в возрасте 3 дней не менее 25 МПа (250 кг/см²).

При одинаковой технологии получения (тонкий помол сырьевой смеси, сильный и равномерный обжиг, достаточно быстрое охлаждение клинкера) для того нарастания прочности портландцемента предусматривают следующие дополнительные мероприятия.

1) Соответствующий подбор химического состава сырьевой смеси с целью получения в цементном клинкере 50–60 % трехкальцевого силиката и 8–10 % трехкальцевого алюмината.

2) Увеличивают добавку гипса при помоле цементного клинера.

3) Более тонко ведут помол клинкера.

Быстротвердеющие цементы широко применяют для производства сборных железобетонных изделий, изготовляемых без тепловлажносной обработки.

Сульфатостойкий портландцемент получают путем тонкого измельчения портландцементного клинкера, содержащего не более 5 % трехкальцевого алюмината . При помоле клинкера не нужно вводить в него активных или инертных минеральных добавок. В связи с тем, что в этом цементе имеется небольшое количество (совершенно исключить его нельзя, так как цемент будет очень медленно набирать прочность), он отличается повышенной стойкостью к действию сульфатных вод, но замедленной интенсивностью твердения в начальные сроки.

Сульфатостойкий портландцемент выпускают двух марок (активностью) 300 и 400 (т.е. 30 и 40 МПа).

Широко применяют этот цемент в гидротехническом строительстве.

Белый портландцемент изготовляют путем тонкого помола белого клинкера, получаемого обжигом чистых известняков и белых глин, с малым содержанием красящих окислов и прежде всего окиси железа. Обжигают сырье на беззольном топливе – жидком или газообразном. Марка (активности) белого портландцемента 300, 400 и 500 (30, 40, 50 МПа). Для высшего сорта по белизне – 80, для І сорта – 76, для ІІ сорта – 72 относительно яркости к белизне сернокислого бария в %.

Цветные портландцементы получают совместным помолом белого клинкера с минеральными свето- и щелочестойкими пигментами (охра, железный сурик и др.). Органические пигменты вводят в количестве не более 0,3 % от массы цемента.