МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ БУДІВЕЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (МГСУ)
Реферат з дисципліни:
В«Матеріалознавство. Технологія конструкційних матеріалів В»
на тему:
В«Корозія цементного каменю і способи захисту В»
Виконала: Костомарова І.А.
III курс, ВИВ (заочний)
р. Москва, 2009 р.
Введення
В даний час цемент є одним з найважливіших будівельних матеріалів. Його застосовують для виготовлення бетонів, бетонних і залізобетонних виробів, будівельних розчинів, азбестоцементних виробів. Виготовляють його на крупних механізованих і автоматизованих заводах. Цемент почали проводити в минулому столітті. На початку 20-х років XIX ст. Е. Делієв отримав обпалювальне терпке з суміші винищити з глиною і опублікував результати своєї роботи в книзі, виданій в Москві в 1825 р. У 1856 р. був пущений перший в Росії завод портландцементу. Портландцемент є мінеральним в'язкою речовиною, складовим основу більшої частини номенклатури сухих будівельних сумішей в якості самостійного в'яжучого, в змішаних цементних в'яжучих системах, у складі цементно-вапняних в'яжучих, а також різних полімерцементних композицій. Цінні й унікальні властивості портландцементу визначаються його здатністю при заутворі водою утворювати пластичне тісто, з часом, мимоволі, за рахунок хімічної взаємодії в системі, що перетворюється на камінь. Здатність до самоотвердеванію, освіта міцного і довговічного каменю, екологічна чистота, низька хімічна небезпека, пожежовибухобезпеку в поєднанні з низькою вартістю є передумовами для широкого практичного застосування портландцементу.
Бетони і цементний камінь, як його матрична частина, в експлуатаційних умовах схильні корозійного впливу різних середовищ, особливо мінералізованою води в морських спорудах (моли, причали, естакади зі пальовим підставою і залізобетонним верхнім будовою, портові конструкції тощо), мінеральної кислоти при експлуатації резервуарів, веж та інших споруд хімічної промисловості. На бетон надають корозійний вплив органічні кислоти і біосфера, особливо при роботі споруд в торф'яних грунтах, на підприємствах харчової промисловості. Негативний вплив можуть чинити на склад і структуру цементного каменю в бетонах лужна середу, прісна вода, особливо водні розчини електролітів. В індустріальних районах корозійне вплив на бетонні конструкції надають гази, наприклад сірчисті, сірководень, хлористий водень, аерозолі солей, наприклад морської води та ін Агресивне вплив роблять також тверді, в основному високодисперсні речовини, здатні утворювати у вологих умовах прошарку з істинних і колоїдних розчинів. Крім хімічних реакцій при контакті із середовищем можливі фізичні сорбційні процеси з поглинанням із середовища поверхнево-активних речовин (ПАР), наприклад сірковмісних полярних смол з нафтопродуктів, з фізичним порушенням суцільності контактів в структурі і прискоренням розвитку дефектів.
Корозія цементного каменю. Види корозії
Розрізняють фізичну, хімічну, електрохімічну і біологічну корозію.
Фізична корозія
Це вивітрювання, розчинення, руйнування внаслідок температурних коливань характерних для всіх видів гірських порід.
Корозії розчинення носить фізико-хімічний характер (див. нижче корозії вилуговування).
Хімічна корозія
Агресивними по відношенню до цементному каменю є всі кислоти і багато солі.
Цей вид корозії має місце найчастіше, а руйнування відбувається найбільш інтенсивно. Самим уразливим речовиною в цементному камені є вапно. Однак зв'язування вапна (скажімо за рахунок SiO 2 ) ще не виключає корозії, оскільки вона може відновлюватися за рахунок відступу від гідратів кальцію.
Кислоти й деякі солі вступають в реакцію з Са (ОН) 2 і утворюють нові з'єднання, або легко розчинні у воді, або неміцні пухкі, або кристалізуються зі значним
Зміною обсягу. Іноді це все відбувається одночасно.
Все кислоти руйнують портландцементний камінь
Са (ОН) 2 + НСl = CaCl + 2 H 2 O
Са (ОН) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2H 2 O
Хлористий кальцій легко розчинний, а CaSO 4 може вступати у вза-імодействіе з гідроаллюмінатамі кальцію і утворювати гідросульфоаллюмінат кальцію. Останній кристалізується із збільшенням обсягу.
Гіпс також кристалізується із збільшенням обсягу.
Хоча в пластових водах немає безпосередньо соляної та сірчаної кислот, (але їх утворення можна припустити), зате є достатня кількість солей агресивних по відношенню до цементному каменю. До таких солям відносяться сульфати (MgSO 4 , CaSO 4 ), хлориди (MgCl 2 , CaCl 2 ).
Агресивний сірководень і вуглекислий газ, які можуть міститися як у пластових водах, так і в видобуваються нафті і газі.
Розглянемо основні види хімічної корозії й застосування у зв'язку з ними цементів.
Корозія вилуговування
Кристалогідрати (Гідросилікати, алюмінати і ферити кальцію), що утворюються при взаємодії з водою клінкерних мінералів і складові разом з наповнювачами цементний камінь, мають значну рівноважну розчинність у воді. Це означає, що вони залишаються стійкими при контакті з водами, тільки в тому випадку, якщо в воді є достатня концентрація Са (ОН) 2 . Якщо концентрація в воді Са (ОН) 2 нижче рівноважної, то у гідрату будуть отщепляться молекули вапна і концентрація буде відновлюватися до рівноважної.
гідросилікатів і гідроалюмінати кальцію мають тим більшу рівноважну розчинність, чим вище їх основність. Отже відщеплення гідратів спочатку походить від високоосновних гідратів, їх основність при цьому знижується, а стійкість в даному середовищі підвищується.
Якщо концентрація гідрату окису кальцію в подальшому не буде знижуватися, то процес на цьому зупиниться. Якщо ж концентрація вапна буде продовжувати знижуватися і стане нижче рівноважної для новопосталої гідрату, то відщеплення гідрату окису кальцію буде тривати аж до повного розкладання гідросилікатів і гідроалюмінатов, з утворенням аморфних кремнезему і глинозему. Хоча останні і погано розчинні у воді, однак вони не мають терпкими властивостями - міцність і монолітність каменю порушуються.
Ці процеси можуть спостерігатися, якщо цементний камінь омивається безперервно оновлюваною водою або розчинами солей, які мають малу концентрацію Са (ОН) 2 , або якщо Са (ОН) 2 зв'язуються містяться в розчині речовинами в міцні малорозчинні або малодиссоциирующий хімічні сполуки (кальцію).
Чим вище концентрація вапна в порах цементного каменю, тим вище швидкість вилуговування. Низькоосновних гідрати кальцію мають меншу рівноважну розчинність. Вапно зв'язується, а основність знижується в тих випадках, коли в цемент вводяться активні кремнеземисті добавки, а при високих температурах і кварцовий пісок.
Таким чином, більш стійкими проти корозії вилуговування є низькоосновних цементи (пуццолановиє, шлакопесчаністие, БКЗ, ізвестковокремнеземістие).
Більш агресивними в сенсі вилуговування є В«м'якіВ» води. Розчинність вапна підвищується в присутності хлористого натрію. Значить мінералізовані пластові води в принципі все агресивні до цементному каменю. Розчинність Са (ОН) 2 підвищується із зростанням температури. Значить перераховані умови вимагають застосування низькоосновних цементів.
Швидкість вилуговування в значній мірі залежить від коефіцієнта дифузії. Цьому буде сприяти зменшення відносного вмісту рідини завторенія, добавки високомолекулярних реагентів (ГІПАН, К-4, КМЦ та ін).
Полегшені цементи менш стійки до вилуговування, за винятком...