Долговечность бетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Влияние включений сульфатов в заполнителях на долговечность бетонов и растворов

2. Щелочная коррозия

3. Биохимическая коррозия бетона

4. Методы защиты бетона от коррозии

Заключение

Список использованных источников

Введение

В настоящее время основным материалом для строительства зданий и сооружений является железобетон. Широкую область его применения предопределили высокая прочность и долговечность сооружений из железобетона, сравнительная простота работ и его универсальность?- возможность придавать изделиям и конструкциям практически любую форму.

При кажущейся простоте приготовления бетон?- очень сложный материал, свойства которого формируются под воздействием многих технологических факторов не только в процессе твердения, но и в зависимости от эксплуатационных условий: воздействия влаги, перепадов температур и агрессивных сред.

При благоприятных сочетаниях технологических и эксплуатационных факторов можно получить бетон, обеспечивающий надежную службу сооружений на длительный расчетный период. Если же какое-либо звено в этой цепи не учтено или нарушено, то неизбежно преждевременное разрушение бетона.

Разрушение бетона легче предупредить, чем остановить начавшийся процесс. «Лечение» разрушившегося бетона представляет собой весьма дорогое и иногда малоэффективное мероприятие. Объясняется это тем, что процесс разрушения во многих случаях обусловлен глубокими структурными изменениями самого цементного камня.

Изделия и конструкции из цементного бетона и железобетона, находясь в эксплуатационных условиях, в основном проходят три этапа долговечности - упрочнение, стабилизацию и деструкцию.

Первый этап долговечности характеризуется упрочнением структуры или улучшением показателей свойств, второй - их относительной стабильностью, третий - деструкцией, т.?е. медленным или быстрым нарушением структуры вплоть до ее критического состояния или даже до полного разрушения.

Деструкция чаще всего носит характер коррозии, поскольку соответствующие процессы ее в значительной мере протекают под влиянием химических реакций и физико-химических воздействий.

1. Влияние включений сульфатов в заполнителях на долговечность бетонов и растворов

В известняках, песках и песчаниках встречаются гипс и ангидрит в форме гнезд, скоплений зерен.

Чаще всего из сульфатов в заполнителе для бетонов и растворов присутствует гипс. Наличие гипса как компонента заполнителя нежелательно ввиду его низкой прочности и способности реагировать с алюминатными фазами цементного камня. В результате чего происходит разрушение монолитных бетонов и кладочных растворов в швах кладки зданий. Разрушение характеризуется увеличением в объеме, пучением и резким ухудшением прочностных характеристик (рис.?1 и 2).

Рис.?1. Разрушение кладочного раствора в швах кладки здания

Рис.?2. Разрушенный монолитный бетон жилого дома

Изучение цементного разрушенного монолитного бетона методом электронной микроскопии показывает присутствие в нем растворяющихся зерен гипса размером 100-120?микрон и рядом эттрингита в виде отдельных кристаллов или сростков, сферолитов (рис.?3).

Рис.?3. Контактная поверхность заполнителя с короткими отдельными кристаллами эттрингита (ув. 2000х). Разрушенный бетон жилого дома

Рентгеноструктурным анализом определено, что все образцы разрушенных растворов имеют одинаковый состав: эттрингит, кальцит, кварц, глинистые минералы и отличаются друг от друга только количественным содержанием эттрингита.

Процесс внутренней коррозии бетона и раствора на гипсосодержащем заполнителе развивается следующим образом.

На первой стадии при приготовлении бетона и раствора происходит растворение гипса, растворимость которого достаточно велика?- 2,09?г/л. При этом ионы Ca2+ и SO₄2- диффундируют в поры цементного камня. Вода, заполняющая поры цементного камня в зоне контакта с зерном гипса, насыщается сернокислым кальцием. Раствор сернокислого кальция, контактируя с гидратирующимися минералами алюмината кальция, образует менее растворимый (на два порядка меньше, чем гипс) на первых порах мелкодисперсный эттрингит.

СаSO₄ Е 2H₂O + 3CaO Е AL₂O₃ + 12H₂O >

>3CaO Е Al₂O₃ Е 3CaSO₄ Е 32H₂O.

Повышение концентрации в воде ионов кальция и сульфата обеспечивает большое пересыщение и ускорение образования эттрингита. Постепенно масса мелкого эттрингита образует сферолиты (рис.?4 и 5), которые заполняют поры цементного камня, уплотняют контактную зону гипса с цементным камнем (рис.?6).

Рис.?4. Сферолиты эттрингита в контактной зоне зерна гипса с цементным камнем. Возраст образца- 28?суток (ув.?3000х)

Рис.?5. Образование сферолитов эттрингита внутри поры. Возраст образца?- 1?год (ув.?2000х)

Рис. 6. Контактная зона «гипс?- цементный камень».

Возраст образца - 9?месяцев (ув.?1500х). 1?- кристалл гипса; 2?- портландит; 3?- эттрингит

По мере гидратации цемента в растворной части цементного камня происходит накопление гидрата окиси кальция Са(ОН)₂. Концентрация гипса в зоне с высокой концентрацией Са(ОН)₂ достигает критической величины, начинается осаждение с образованием и ростом кристаллов гипса CaSo₄ Е 2H ₂O

Ca ²⁺ + SO²₄^? + 2H⁺ + 2OH^? ? CaSO₄ Е 2H₂O v.

Образование эттрингита с началом появления вторичного гипса не затухает, а продолжается в процессе растворения зерен гипса (рис.?7 и 8). Реакция взаимодействия начинается с поверхности зерна гипса и постепенно захватывает внутренние слои.

Длительные наблюдения показали, что зерна гипса малого диаметра полностью вступили в реакцию с образованием эттрингита, а остатки крупных зерен в слое эттрингита продолжают растворяться с образованием вторичного гипса. Поскольку объем новообразований эттрингита в 2,6-3?раза больше объема исходных продуктов реакции, происходит уменьшение пор, и в результате наблюдается очень плотное прилегание цементного камня к зернам заполнителя.

В дальнейшем объем новообразований становится больше объема пор, в которых они откладываются, возникает кристаллизационное давление с последующим разрушением стенок пор. Как показали микроскопические исследования, образовавшиеся трещины в цементном камне заполняются эттрингитом и продуктами продолжающейся гидратации цемента, т.?е. идет процесс залечивания новообразованиями трещин в цементном камне. Прочность цементного камня не снижается, а даже наблюдается некоторое ее повышение. И наконец, кристаллизационное давление растущих зерен эттрингита на стенки пор достигает такого уровня, что происходит разрушение структуры цементного камня.

Рис.?7. Разъедание зерна гипса с образованием эттрингита. Возраст образца?- 1?год (ув.?1500х)

Рис.?8. Образование эттрингита на поверхности зерна гипса. Возраст образца?- 1,5?года (ув.?2000х)

В цементном камне в местах скопления эттрингита появляются усадочные трещины (рис.?9).

Рис.?9. Усадочные трещины в матрице от вывалившегося заполнителя (часть матрицы покрыта эттрингитом). Возраст образца?- 3,5?года (ув.?450х)

Исследования Н.?Граммонда [8] показывают, что гипс заполнителя вступает в реакцию с щелочью цемента с образованием портландита, а затем выделившиеся ионы сульфата участвуют в образовании эттрингита. Термодинамическая возможность образования гидросульфоалюмината кальция (ГСАК) по предложенной Н.?Граммондом схеме проанализирована на примере реакций в табл.?3 (схемы?2 и 3). Результаты расчета значения энергии Гиббса не исключают возможность образования ГСАК по этой схеме.

долговечность цементный бетон коррозия

Тонкие пластинки портландита врастают в пористую контактную зону цементного камня с гипсом, концентрируясь на поверхности зерен гипса. В кавернах и порах, образовавшихся после растворения гипса, рядом с выросшими мелкими и крупными кристаллами гипса новой генерации также присутствуют пластинки портландита (рис.?6, 10 и 11). Однако наличие их можно объяснить образованием твердой фазы Са(ОН)₂ при пересыщении жидкой фазы ионами Са2+.

Рис.?10. Вкрапления вновь образовавшегося портландита в цементный камень. Возраст образца?- 28?суток (ув.?300х). 1?- гипс; 2?- портландит

Рис.?11. Полость, образовавшаяся после растворения зерна гипса рядом с порой от вовлеченного воздуха. Возраст образца?- 9?месяцев (ув.?300х). 1?- портландит; 2?- пора; 3?- полость от растворения; 4?- цементный камень

Степень разрушения структуры зависит от количества образовавшегося этрингита, что, в свою очередь, определяется количеством и крупностью зерен гипса, содержащегося в заполнителе, минералогическим составом и видом цемента (количеством SO₃, C₃A, наличием в нем активной добавки), тонкостью помола его, условиями эксплуатации бетонов и растворов, их пористостью, проницаемостью и составом.

С увеличением размера зерна гипса влияние его на прочностные и деформативные характеристики бетонов и растворов уменьшается. Наибольшее влияние на долговечность бетонов и растворов оказывают зерна размером от?0 до 2,5?мм. Хотя крупные зерна гипса менее опасны, однако возможность их измельчения в процессе приготовления бетонной и растворной смеси не позволяет увеличить допустимое их количество в заполнителе.

Характер и степень влияния гипса находятся в зависимости от вида и минералогического состава цемента.

Так, для повышения сульфатостойкости цемента в его клинкере ограничивают содержание С₃А и С₃S, а также вводят различные гидравлические добавки, связывающие гидрат окиси кальция, чем понижают его концентрацию в жидкой фазе цементного камня. Образование гидросульфоалюмината кальция при ограниченном содержании в клинкере С₃А лимитируется наличием С₃А у места реакции, с увеличением содержания С₃А образование гидросульфоалюмината кальция будет лимитироваться количеством ионов SO₄^2- у места реакции.

Ограничения в клинкере С₃А не решают окончательно проблему сульфатной коррозии. Одним из методов повышения сульфатостойкости портландцементов является замещение С₃А на C₄AF, однако показано, что повышение содержания C₄AF понижает сульфатостойкость низкоалюминатных цементов и потому оно не должно превышать 15%.

Наибольшее влияние гипс, содержащийся в заполнителях, оказывает на растворы и бетоны, изготовленные с бездобавочным портландцементом. Активные минеральные добавки (опока) значительно снижают отрицательное влияние гипса. Высокую сульфатостойкость в растворах на гипсосодержащем заполнителе показывают пуццолановый и сульфатостойкий бездобавочный цементы.

Для предупреждения или снижения вредного действия примесей гипса необходимо, чтобы растворы и бетоны с момента изготовления находились в наиболее благоприятных условиях для твердения и набора прочности. Особенно необходимо обеспечить надлежащий уход за твердеющим бетоном в монолитных конструкциях, создавая летом влажную, а зимой теплую и влажную среду для его твердения.

Пропаривание бетона за счет ускорения внутреннего процесса образования эттрингита приводит к расширению бетона в первоначальные сроки твердения. С получением достаточно высокой прочности на ранней стадии дальнейшее образование эттрингита идет в затвердевшем бетоне, что снижает его отрицательное влияние на прочность и долговечность бетона (рис.?12 и 13).

Рис.?12. Прочность бетонов с В/Ц?=?0,45 состава Ц:П:Щ?=?1:1,3:2,6 (А) и В/Ц?=?0,61 состава Ц:П:Щ?=?1:2,06:4 (Б) на портландцементе с С₃А?=?10% при твердении в воде. Содержание в мелком заполнителе гипса (в пересчете на SO₃): 1?- 1,5; 2?- 2,7; 3?- 2,9; 4?- 9,5%

Рис.?13. Прочность бетонов с В/Ц?=?0,45 состава Ц:П:Щ?=?1:1,3:2,6 (А) и В/Ц?=?0,61 состава Ц:П:Щ?=?1:2,06:4 (Б) на портландцементе (сплошные линии) и сульфатостойком цементе (пунктирные линии) при периодическом увлажнении и высушивании. Количество гипса в мелком заполнителе (в пересчете на SO₃): 1?- 1,5; 2?- 5,5; 3?- 2,9; 3?- 9,5%

Это свидетельствует о том, что коррозионные процессы, вызванные изменением кристаллов эттрингита, его частичной дегидратацией и образованием гипса новой генерации при периодическом увлажнении и высушивании, на прочность бетонов влияют незначительно.

Важной характеристикой бетонов в данном случае является величина свободных деформаций. Показатели измерений относительной деформации бетона с увеличением количества гипса в заполнителе повышаются.

Стойкость бетонов и растворов на гипсосодержащих заполнителях зависит от водоцементного отношения и состава бетонной и растворной смеси. С уменьшением водоцементного отношения, увеличением плотности и прочности цементного камня уменьшает-ся расширение бетонов и растворов и увеличивается их стойкость.

Из табл.?4 видно, что прочность в менее плотном бетоне (В/Ц?=?0,61) нарастает быстрее, чем в плотном (В/Ц?=?0,45), одна-ко это увеличение прочности прекращается через 1,5?года в менее плотном бетоне. В то же время в плотном бетоне рост прочности продолжается.

Деформация образцов бетона с В/Ц?=?0,45 в 28?суток в 2-3?раза выше деформации образцов бетона с В/Ц?=?0,61 (0,016-0,048 и 0,005-0,012 соответственно). К 80?циклам увлажнения и высушивания деформации образцов бетона плотной и неплотной структуры одинаковы (рис.?14).

Значительный интерес представляет определение зависимости прочности и величины деформации бетона от количества гипса, введенного в крупный заполнитель. Изготавливали образцы бетона В/Ц?=?0,61 на гравии с содержанием 5,5 и 9,5% SO₃. Гипс вводили в виде щебня фракции 5-10?мм. Результаты испытаний представлены в виде графиков на рис.?15.

Прочность в 28?суток и прочность в процессе периодического увлажнения выше у образцов бетона с меньшим количеством гипса в гравии, причем прочность в 28?суток образцов, содержащих 5,5 и 9,5% гипса, практически не меняется в течение всего срока испытания. Сравнивая прочность бетонов на заполнителе, содержащем гипс в мелкой и крупной фракции (рис.?15), можно сказать, что в начальный период твердения прочность бетона при крупнозернистом гипсе гораздо выше прочности бетона при мелкозернистом гипсе. К 50?циклам увлажнения и высушивания прочность данных образцов бетона с содержанием гипса в заполнителе 9,5% одинакова. Прочность образцов бетона при крупнозернистом гипсе при всех сроках твердения гораздо выше прочности аналогичных образцов с мелкозернистым гипсом.

Рис.?14. Деформация бетонов с В/Ц?=?0,45 (А) и В/Ц?=?0,61 (Б) на портландцементе с C₃A?=?10% (сплошные линии) и сульфатостойком цементе с C₃A?=?5% (пунктирные линии) при периодическом увлажнении и высушивании. Количество гипса в мелком заполнителе: 1?- 1,5; 2?- 5,5; 3?- 9,5%

Рис.?15. Прочность (А) и деформация (Б) бетонов с В/Ц?=?0,61 на гипсосодержащем мелком (сплошные кривые) заполнителе и гипсосодержащем крупном (пунктирные кривые) заполнителе и портландцементе с C₃A?=?10% при периодическом увлажнении и высушивании. Количество гипса в заполнителе: 1?- 5,5; 2?- 9,5%

На основе исследований прочностных и деформативных характеристик бетонных образцов следует, что долговечность бетонов зависит не только от количества гипса в заполнителях и его крупности, но и от состава и плотности бетона.

В соответствии с требованиями ГОСТ?26633 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» допустимое содержание в заполнителях сульфатов (гипс, ангидрит ?и?др.) в пересчете на SО₃?- не более 1,5% для крупного заполнителя и 1,0% по массе?- для мелкого заполнителя.

2. Щелочная коррозия

Щелочная коррозия может происходить в двух формах: под действием концентрированных растворов щелочей на затвердевший цементный камень и под влиянием щелочей, имеющихся в клинкере цемента.

Если бетон насыщается концентрированным раствором щелочи (едкого натрия или калия), а затем высыхает, то под влиянием углекислого газа в порах бетона образуются сода (Nа₂СО₃?•?10?Н₂О) поташ (К₂СО₃?•?1,5?Н₂О), которые, кристаллизуясь, расширяются в объеме и разрушают цементный камень.

Сильнее разрушается от действия сильных щелочей бетон на цементе с высоким содержанием алюминатов кальция вследствие образования растворимых алюминатов натрия и калия.

Коррозия, вызываемая щелочами цемента, происходит вследствие процессов, протекающих внутри бетона между его компонентами. В составе цементного клинкера всегда содержится разное количество щелочных соединений. В составе заполнителей для бетона, в гравии и песке, встречаются реакционно-способные модификации кремнезема: опал, халцедон, вулканическое стекло, различные кремнистые сланцы. Они вступают при обычной температуре в разрушительные для бетона реакции с щелочами цемента. В результате образуются набухающие студенистые отложения (аморфные гидросиликаты натрия или калия) белого цвета на поверхности зерна реакционно-способного заполнителя, появляется сеть трещин, поверхность бетона местами вспучивается и шелушится. Разрушение бетона может происходить через 10-15?лет после окончания строительства.

При наличии в заполнителе реакционно-способного кремнезема применяют портландцемент с содержанием щелочей не более 0,6% (в пересчете на Nа₂О?+?К₂О) и вводят в цемент активные минеральные добавки (диатомит, трепел и?др.), химически связывающие щелочи.

В соответствии с требованиями ГОСТ?26633 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» допустимое содержание в заполнителях аморфных разновидностей диоксида кремния, растворимого в щелочах (халцедон, опал, кремень и?др.),?- не более 50?ммоль/л [9].

При строительстве зданий и сооружений необходимо, прежде всего, определить характер возможного действия среды на бетон, а затем разработать и осуществить необходимые меры для предотвращения коррозии.

3. Биохимическая коррозия бетона

Биохимическая коррозия бетона. Бетоны и строительные растворы особенно в зданиях и сооружениях мясной, сахарной, молочной, кондитерской и других отраслей промышленности могут подвергаться биохимической коррозии.

Микробиотическое заселение бетона может происходить при определенных специфических условиях: наличие в строительном материале неорганических и органических веществ, питательной среды; уровень рН; окислительно-восстановительный потенциал среды; влажность; температура.

Наряду с питательной средой и источниками энергии большинству микроорганизмов необходима высокая влажность. Некоторые микроорганизмы могут значительное время обходиться без влаги и даже сами производить воду, но для роста колонии этого обычно бывает недостаточно.

Причиной заселения строительных материалов микроорганизмами является возможность удовлетворения их пищевых и энергетических потребностей. Заселение материалов различными микроорганизмами обусловливается, прежде всего, экологическими факторами окружающей среды.

Заселение строительных материалов микроорганизмами происходит в три стадии:

1) заселение и адсорбция микроорганизмов на поверхности материала;

2) образование колоний микроорганизмов и накопление продуктов их метаболизма;

3) стимулирование процессов биоразрушения за счет одновременного воздействия микроорганизмов, влажности, температуры, химически агрессивных сред.

Грибы в процессе своей жизнедеятельности выделяют различные минеральные и органические кислоты (уксусную, лимонную, молочную, яблочную, муравьиную и?др.), которые взаимодействуют с основными (щелочными) соединениями цементного камня и разрушают его, превращая гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты в соли, не обладающие вяжущими свойствами:

2СаО?•?SiО₂?•?nН₂О?+?4Н⁺?>?2Са²⁺?+?SiО₂?•?nН₂О?+?2Н₂О; 3СаО?•?Al₂О₃?•?6Н₂О?+?8Н⁺?>?3Са²⁺?+?2Аl³⁺?+?10Н₂О; СаО?•?Fе₂О₃?•?Н₂О?+?8Н⁺?>?Са²⁺?+?2Fе³⁺?+?5Н₂О.

Цементный камень перерождается и теряет свои строительно-механические свойства.

Грибы, поселяясь на поверхности цементного камня, уменьшают рН среды таким образом, что создают оптимальную для своего развития кислотность среды. Определенное влияние на разрушение бетона оказывает рост биомассы грибов и создаваемое ею механическое давление на поверхность пор.

Выделяемые грибами органические кислоты и углекислота (совместно с СО₂ воздуха) нейтрализуют бетон. С утратой щелочной реакции жидкая поровая фаза бетона теряет способность поддерживать стальную арматуру в железобетоне в пассивном состоянии. Развивается коррозия стальной арматуры в бетоне.

Технологическая пыль из органических веществ, осаждаясь на поверхности конструкций, создает благоприятные условия для развития грибов и бактерий.

4. Методы защиты бетона от коррозии

Методы защиты бетона от коррозии весьма разнообразны, но могут быть сведены в три основные группы: 1)?правильный выбор цемента; 2)?изготовление особо плотного бетона; 3)?применение защитных покрытий.

Регулирование состава и правильный выбор типа цемента предполагают, что для бетона, предназначенного к использованию в коррозионной среде, должен быть выбран цемент такого состава, который бы обеспечил максимальное сопротивление агрессивному воздействию среды. Например, при наличии опасности сульфатной коррозии (морская вода, высокая концентрация гипса в почвенной влаге ?и?т.?д.) используют бетон, приготовленный на сульфатостойком портландцементе, содержащем менее 5% С₃А. В этом случае образующийся эттрингит может разместиться в порах цементного камня, и внутренних напряжений не возникает. Физическая и угле-кислотная коррозия (основные типы коррозии в мягкой воде) могут быть эффективно предотвращены максимальным снижением содержания в цементном камне Са(ОН)₂, например путем использования пуццоланового, глиноземистого цемента или шлакопортландцемента. Таким же путем может быть значительно замедлена и магнезиальная коррозия.

Снижение пористости цементного камня, или, что то же самое, повышение его плотности, представляет собой эффективный и универсальный способ борьбы со всеми типами коррозии, так как при этом, во-первых, уменьшается общая поверхность взаимодействия камня с водой, а следовательно, и общая скорость коррозионного процесса, а во-вторых, замедляется проникновение агрессивной жидкости внутрь бетона, т.?е. ограничивается зона коррозионного разрушения. Вообще причиной возникновения пористости цементного камня является обязательное присутствие в составе цементного теста избыточной воды, вводимой для придания тесту необходимой пластичности. Эта вода в ходе реакций твердения цементных минералов не включается в состав продуктов гидратации и гидролиза, а просто испаряется на этапе схватывания и твердения теста. На ее месте остается весьма развитая система пор и капилляров с диаметрами, как правило, существенно меньше микрона (2-100?нм). Общая величина пористости камня обычно получается близкой к 30%, а величина удельной поверхности (суммарная поверхность пор в расчете на 1?г камня)?- к 100?м2/г. Эта внутренняя поверхность в основном и подвергается химической и физико-химической атакам при коррозионных процессах.

Чтобы снизить пористость, необходимо уменьшить содержание в тесте избыточной воды, но так, чтобы это не привело к существенному снижению его пластичности. Для этого в цементное тесто вводят водопонижающие добавки, или пластификаторы, представляющие собой поверхностно-активные вещества (ПАВ), адсорбирующиеся на поверхности твердых частиц, ослабляющие взаимо-действие между ними и, таким образом, снижающие внутреннее трение в тесте и повышающие его пластичность. Традиционные пластификаторы позволяют снизить водоцементное отношение на 5-15%, а более сильные водопонижающие добавки (суперпластификаторы)?- на 30%. В качестве пластификаторов обычно используют такие ПАВ, как лигносульфонаты натрия и кальция, технические мыла, продукты гидролиза белков и углеводов, а в качестве суперпластификаторов водорастворимые соли сульфонированных полимеров, например, соединения типа Nа?-?О?-?SО₂?-?R, где R?- цепь нафталин- или меламинформальдегидного полимера, присоединенная через атом углерода.

Наиболее заметное изменение свойств бетона наблюдается при пропитке его специальными полимерными составами. По существу, такие цементно-полимерные бетоны являются новыми материалами со своей технологией, свойствами, методами расчета, рациональной областью применения. Повышается долговечность цементно-полимерных бетонов, коррозийная и химическая стойкость, морозостойкость. Эффект от пропитки бетонов полимерами обычно составляет десятки процентов по сравнению с беспропиточными бетонами.

Перспективность метода пропитки бетона заключается еще и в том, что, изменяя технологию и вид пропитывающего материала, можно получать цементно-полимерные бетоны с самыми различными свойствами: теплоизоляционные, электроизоляционные, химически стойкие, конструкционные ?и?др.

Важным преимуществом метода пропитки является то, что специальной обработке могут быть подвергнуты различные исходные бетоны (капиллярно-пористые тела), как уже существующие, так и приготавливаемые по упрощенной технологии (например, без виброуплотнения). При этом можно обрабатывать либо весь объем бетона, либо только его поверхность или отдельные участки.

Положительными свойствами?- быстрый набор прочности (только время остывания серы), высокая прочность, химическая стойкость, низкое водопоглощение и высокая морозостойкость?- обладают серные бетоны, в которых в качестве вяжущего вещества используют техническую серу или серосодержащие отходы различ-ных производств.

Наиболее перспективны серные строительные материалы для изготовления конструкций, в период эксплуатации которых предъявляются повышенные требования по стойкости к агрессивным средам, морозо- и атмосферостойкости, проницаемости. К таким конструкциям относятся элементы дорожных покрытий (троту-арные плитки, торцовые шашки, бортовые камни, дорожные ограждения); конструкции, подверженные солевой агрессии (полы, сливные лотки, фундаменты); инженерные сооружения (коллек-торные кольца, канализационные трубы, очистные сооружения); футеровочные блоки.

Для изготовления химически стойких серных бетонов используют химически стойкие заполнители и наполнители: кварц, андезит, золу-унос ?и?др., кроме диабаза.

Серные бетоны имеют и недостатки. В частности, под действием солнечной радиации и атмосферных факторов происходит изменение структурного строения серы за счет перехода из одного аллотропного состояния в другое. Это опасно появлением внутренних напряжений, которые могут привести к нарушению целостности материала, и ухудшением его эксплуатационных показателей. В НИИЖБ разработана технология получения бетонов, пропитанных полимерной серой, включающая следующие операции: расплав серы, содержащей 3-4% по массе фосфора, нагрев смеси до 150-155°? и интенсивное ее перемешивание. Затем в расплав на 3?часа погружают высушенные до постоянной массы бетонные изделия. Пропитку проводят в специальной камере. По истечении 3 часов излишки серы сливают, и температура поднимается до 180- 200°С, при которой изделия выдерживают в течение одного часа, а затем охлаждают в проточной воде.

Бетоны, пропитанные полимерной серой, превосходят по прочности, истираемости, стойкости к органическим растворителям изделия, пропитанные обычной серой. Такие изделия во многих случаях незначительно уступают полимербетонам на основе синтетических смол и находят применение не только в строительстве, но во многих других отраслях промышленности.

Различные защитные покрытия и облицовки, полностью изолирующие бетон от агрессивной среды, применяют при эксплуатации бетона в сильнокоррозионной среде, когда вышеописанные методы не могут обеспечить защиту от коррозии. Простейшими видами таких покрытий являются масляные краски и органические полимерные лаки, наносимые на сухую поверхность бетона. Более высокие защитные свойства и долговечность обеспечивает гидрофобизация?- пропитка поверхностного слоя бетона органическими (природными или синтетическими) или кремнийорганическими полимерами, а также серой с целью закупорки открытых пор и капилляров. Вещество-гидрофобизатор вводят в уже затвердевший бетон в виде мономера (с последующей полимеризацией) или в виде раствора или расплава полимера. Используется также метод объемной гидрофобизации, когда водную эмульсию полимера (например, битума или поливинилацетата) вводят в состав жидкой бетонной смеси. Весьма эффективным представляется метод поверх-ностной гидрофобизации пор, при котором кремнийорганический полимер не закупоривает поры и капилляры, а образует на их поверхности сплошные тонкие пленки, придающие этим поверхностям водоотталкивающие (гидрофобные) свойства. В результате эти поры и капилляры становятся недоступными для жидкой воды, но остаются проницаемыми для водяных паров (материал «дышит»).

Для защиты бетона от коррозии используют также неорганические покрытия, наносимые на поверхность в жидком виде с последующим отверждением или формируемые на поверхности бетона в результате целенаправленного химического воздействия. В качестве примера можно привести процесс флюатирования, при котором на поверхность бетона наносят водный раствор МgSiF₆ или какого-либо другого флюата, т.?е. водорастворимой соли Н₂?SiF₆. В результате реакции фтороксилата с портландитом, входящим в состав цементного камня, образуется прочная и водонепроницаемая пленка, состоящая из нерастворимых фторидов и геля кремнекислоты:

МgSiF₆?+?2Са(ОН)₂?=?МgF₂?+?2Са F₂?+?SiО₂?•?0,5Н₂О?+?1,5Н₂О.

Используют также защитные силикатные обмазки, включающие натриевое жидкое стекло вместе с фторосиликатом натрия и твердеющие по реакции:

4(Nа₂О?•?3SiО₂)?+?2?Nа₂Si F₆?+?7Н₂О?=? = 12NаF?+?14(SiО₂?•?0,5Н₂О).

Заключение

Разрушение бетона легче предупредить, чем остановить начавшийся процесс. «Лечение» разрушившегося бетона представляет собой весьма дорогое и иногда малоэффективное мероприятие. Объясняется это тем, что процесс разрушения во многих случаях обусловлен глубокими структурными изменениями самого цементного камня.

Различные защитные покрытия и облицовки, полностью изолирующие бетон от агрессивной среды, применяют при эксплуатации бетона в сильнокоррозионной среде, когда вышеописанные методы не могут обеспечить защиту от коррозии. Более высокие защитные свойства и долговечность обеспечивает гидрофобизация?- пропитка поверхностного слоя бетона органическими (природными или синтетическими) или кремнийорганическими полимерами, а также серой с целью закупорки открытых пор и капилляров.

В курсовой работе подробно описано про коррозию бетона и железобетона, а также влияние включений сульфатов в заполнителях на долговечность бетонов и растворов.

Список использованных источников

Шишканова,?В.Н. Долговечность строительных мате-риалов, изделий и конструкций?: учеб. пособие по дисциплине «Строительные материалы при реконструкции, восстановлении и капитальном ремонте зданий и сооружений»/ В.Н.?Шишканова.?- Тольятти?: Изд-во ТГУ, 2013.?- 124 с.?: обл.

Размещено на Allbest.ru