|
Соли Mg , присутствуют в морской воде и часто в грунтовых водах и производственных, вызывают магнезиальную коррозию цементного камня, при котором образуются малопрочные соединения с аморфной малосвязанной структурой. Взаимодействуют магнезиальные соли с Ca(OH)2 по условной реакции:
Ca(OH)2+MgCl2=CaCl+Mg(OH)2
CaCl2 – легко растворяется H2O
Mg(OH)2 – выпадает в осадок в виде рыхлой и плохо растворимой в К2О массы белого цвета. Растворение извести нарушает структуру цементного камня, что в результате сказывается на снижение его R.
2. Более агрессивным является магнитно-сульфатное на цементный камень
Ca(OH)2+MgSO4+2H2O CaSO4*2H2O+Mg(OH)2
образуется двуводный гипс. Имеет объем, который больше суммарного объема исходных веществ. Это может вызвать появление напряжений в цементном камне. Если Ca(OH)2 полностью вступит в реакцию, то будет происходить взаимодействие сульфата Mg c C3A6H
3Ca∙Al2O3∙6H2O+3MgSO4∙7H2O→3(CaSO4∙2H2O)+2Al(OH)3↓+3Mg(OH)2+H2O;
3CaO∙2SiO2∙3H2O+3MgSO4∙7H2O+7H2O→3(CaSO4∙2H2O)+3Mg(OH)2↓+2(SiO2∙4H2O
Mg(OH)2 и Al(OH)3-выпадают в осадок, или выщелачиваются H2O из цементного камня, структура которого ослабляется, гипс постепенно накапливается в растворе, после полного насыщения раствора образуется его твердая фаза.
C3A∙H2O в начале реакции с сульфатом Mg образуют гидросульфааллюминатCa Однако этот продукт неусидчив в среде сульфата Mg и даже разлагается.
При малых концентрациях солей в растворах реакции протекают на поверхности бетона и выделяющийся Mg(OH)2-образует пленку, препятствующую проникнуть соли внутрь. В этом случае за счет выноса солей C(OH)2 из внутренних слоев проявляется коррозия 1-го вида.
При большой концентрации соли реакционная способность раствора велика, содержание гидрата окиси Са недостаточно для ее нейтрализации, поэтому раствор соли диффундирует внутрь бетона. При этом проявляется коррозия 2-го вида.
CaH2-не опасен для бетона, поскольку образует с составляющими цементного камня хлораллюминаты и плохо растворимые хлорокиси Сa.
Стойкими к коррозии этого вида являются бетоны на цементах с большим содержанием извести-CaO: Чем больше содержание извести, тем дольше протекает реакция и дольше длится процесс выноса продуктов реакции из цементного камня. Весьма стойкими являются цементный камень на глиноземистом цементе, поскольку в его составе нет Ca(OH)2. Сульфат Сa взаимодействует в цементном камне с высокоосновными алюминатами Ca, объем образующегося ГСАК превышает V исходных продуктов. Это увеличение объема обуславливает появление в пористой структуре цементного камня напряжений, приводящих к его разрушению.
При наличии в воде-среде (природных водах, в частности морской) NaCl затрудняется образование ГСАК в твердой фазе и тем уменьшается возможность сульфатной коррозии цементного камня.
Более опасным для бетона является воздействие растворов солей, не вступающих в химическое взаимодействие с составляющими цементного камня, при наличии испаряющей поверхности и попеременном насыщении цементного камня или бетона раствором соли и высушивании их.
Раствор соли в цементном камне или бетоне мигрирует к испаряющей поверхности под действием капиллярных сил. В зависимости от структуры цементного камня кристаллизация соли может происходить непосредственно на его поверхности или некотором поверхностном слое. В первом случае концентрация Ca (OH)2 возрастает (имеет 1 вид коррозии).
Если же размеры пор достаточно велики, испарение воды происходит не только на поверхности изделия, но и в порах поверхностного слоя бетона, происходит кристаллизация солей в порах цементного камня и его разрушение (3 вид коррозии).
Существует несколько гипотез о причинах разрушения цементного камня и бетона под воздействием растворов солей при наличии испаряющей поверхности.
Одной из первых была гипотеза о разрушающем давлении при кристаллизации солей в порах цементного камня – разрушение происходит вследствие роста растягивающих напряжений в теле бетона.
Во второй гипотезе разрушение цементного камня и бетона при действии каменных солей происходит за счет увеличения объема новообразований, вследствие чего при накоплении соли в порах возникают внутренние напряжения, вызывающие образования трещин, которые способствуют проникновению агрессивной среды вглубь тела бетона. Разрушение цементного камня обусловлено так же расклинивающим действием воды при насыщении бетона растворами солей, появлением знакопеременных напряжений при чередовании насыщения и высушивания, осмотическими силами и
различием коэффициентов термического расширения цементного камня и солей.
По третьей гипотезе основной причиной разрушения цементного камня и бетона, подвергаемых попеременному насыщению растворами солей и высушиванию, считается увеличение объема кристаллов солей при фазовом переходе от менее гидрагированных форм к более гидрогированным. Наиболее опасно высушивание бетона при температуре выше точки фазового перехода солей с последующим увлажнением его при более низкой температуре, сопровождающееся образованием кристаллогидратов, расширяющихся в объеме.
Каждая из рассмотренных гипотез не дает исчерпывающего объяснения процесса разрушения цементного камня и бетона при агрессивном воздействии растворов солей, характеризующегося сложностью происходящих при этом явлений. По-видимому, механизм коррозии обусловлен совокупностью всех указанных выше факторов.
В условиях взаимодействия солей более коррозионностойкими оказываются бетоны пористой структуры - например, аглопоритобетон по сравнению с бетонами на плотных заполнителях. В крупных порах в зернах заполнителя могут длительное время накапливаться продукты кристаллизации солей из растворов, чем обуславливается более позднее появление опасных направлений в бетоне.
Мерами защиты цементного камня и бетона от агрессивного воздействия солей является следующие: использование бетона на пористых заполнителях; обеспечение малого водосодержания в цементном камне и бетоне; гидрофобизация бетона и использование воздухововлекающих добавок в нём; изоляция поверхности бетона путем устройства лакокрасочных, оклеечных и облицовочных покрытий; отвод агрессивных растворов солей от поверхности бетонных конструкций.
Органогенная коррозия и биоповреждения бетона.
Разрушение материалов под непосредственным воздействием растительных и животных организмов, а также микроорганизмов, называется биоповреждением.
Биологические повреждения наблюдаются в гидротехнических сооружениях, а также в строительных конструкциях сооружений на различных предприятиях пищевой промышленности и микробиополических производств.
При технологической переработке растительных и животных организмов и в результате их жизнедеятельности образуется органическая агрессивная среда, в которой происходит разрушение материалов. Такие разрушения принято называть органогенной коррозией.
Органогенная коррозия наблюдается: в гражданских зданиях – баннопрачечных предприятиях, санузлах и др; в сельскохозяйственных – животноводческих, птицеводческих помещениях, теплицах ,силосо- и овощехранилищах и др; на предприятиях легкой промышленности первичной переработки шерсти, кожевенных; на предприятиях деревообрабатывающий промышленности – целлюлозно-бумажных производствах, гидролизных заводах; на предприятиях микробиологических производств в биохимических производствах, цехах кормовых антибиотиков, предприятиях по производству ферментных препаратов; на предприятиях пищевой промышленности мясокомбинатах, молочных и сахарных заводов, рыбоконсервных и кондитерских производствах, винодельческих и пивоваренных предприятиях.
Органогенные агрессивные среды и живые организмы в твердых, жидких и газообразных структурах составляющих бетона вызывают различные одновременно действующие разрушительные процессы: химические, физико-химические (в т. ч. электрохимические) и физические.
|
