88889.ru

Отделка плиткой и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коррозия цементного камня и способы замедления процессов разрушения камня

Коррозия цементного камня и способы замедления процессов разрушения камня.

Коррозию цементного камня и бетона подразделяют на три основных вида в зависимости от механизма разрушения структуры:

коррозия I вида обусловлена растворением и вымыванием некоторых его составных частей̆ (коррозия выщелачивания);

коррозия II вида обусловлена воздействием агрессивных веществ, которые, вступая во взаимодействие с составными частями цементного камня, образуют либо легкорастворимые и вымываемые водой̆ соли, либо аморфные массы, не обладающие связующими свойствами;

коррозия III вида объединяет процессы, при которых компоненты цементного камня, вступая во взаимодействиt с агрессивной̆ средой, образуют соединения, занимающие больший объем, чем исходные продукты реакции

1 вид При действии воды на цементный камень вначале растворяется и уносится водой свободный Ca(OH)2, содержание которого в цементном камне через 1-3 месяца твердения достигает 10. 15%, а растворимость при обычных температурах 1,3 г/л.

После вымывания свободного гидроксида кальция и снижения его концентрации ниже 1,1 г/л начинается разложение гидросиликатов, а затем гидроалюминатов и гидроферритов кальция. В результате выщелачивания повышается пористость цементного камня и снижается его прочность.

Процесс коррозии первого вида ускоряется, если на цементный камень действует мягкая вода или вода под напором.

Для предупреждения коррозии I вида необходимо: 1.Создать бетоны повышенной плотности за счет интенсивного уплотнения цементного камня;

2.Использовать цементы с ограниченным содержанием C3S;

3.Вводить в цемент тонкомолотые минеральные добавки которые связывает гидроксид кальция в нерастворимые соединения

Са(ОН)2 + SiO2(аморф.) + mH2O = CaO·SiO2nН2О. 4.Использовать пуццолановый цемент;


5.Карбонизация поверстного слоя бетона, путем выдерживания его на воздухе;
6Гидроизоляция поверхности цементного камня в виде оклейки, облицовки или пропитки поверхностного слоя гидроизоляционными материалами.

II вид: К разновидностям коррозии второго относятся

кислотная, магнезиальная коррозия, коррозия под влиянием некоторых органических веществ и т. п.

Кислотная коррозия возникает при действии растворов любых кислот, за исключением поликремниевой и кремнефтористоводородной.

Кислота вступает в химическое взаимодействие с Ca(OH)2, образуя растворимые соли (например, СаСl2) и соли, увеличивающиеся в объеме (CaSO42H2O)

Меры защиты от кислотной коррозии: При слабой кислотной коррозии (рН=4-6) цементный камень защищают кислотостойкими материалами (окраской, пленочной изоляцией и т. п.).
По стойкости к действию кислот слабой концентрации цементы можно расположить в таком порядке: глиноземистый цемент, пуццолановый ПЦ и обычный ПЦ.

При сильной кислотной коррозии (рН<4) вместо обычного портландцемента используют кислотоупорный цемент и кислотостойкие заполнители или полимерные связующие. Разница в стойкости цементов к действию сильно концентрированных кислот почти не ощутима поскольку разрешение происходит очень быстро.

Вредное влияние оказывают и масла, содержащие кислоты жирного ряда (льняное, хлопковое, рыбий жир и т. п.). Нефть и нефтяные продукты не опасны для цементного бетона, если в них нет остатков кислот, но они легко проникают через бетон.

Характерной коррозией III вида является сульфатная коррозия. Сульфаты, часто содержащиеся в природной и промышленных водах, вступают в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя гипс CaSO42H2O.

При действии на бетон сернокислового натрия сульфат натрия вступает в реакцию с гидроксидом кальция цементного камня:

Разрушение цементного камня в этом случае вызывается кристаллизационным давлением кристаллов двуводного гипса.

Для защиты бетона от солевой коррозии необходимо:

-применять бетоны с низким В/Ц;

-тщательно уплотнять бетонную смесь;

-использовать воздухововлекающие и уплотняющие добавки;

-применять пористые заполнители, а также цементы, обеспечивающие высокую плотность цементного камня (портландцемент без минеральных добавок);

-отводить агрессивные солевые растворы от поверхности конструкции, либо изолировать их путем устройства защитных покрытий.

Борьбу с коррозией̆ III вида следует вести, принимая во внимании следующее:

— в бетонах на глиноземистом цементе или цементах с малым содержанием Cа(OH)2 невозможно образование многоосновных гидроаллюминатов кальция, чем ограничивается или исключается возможность образования гидросульфоаллюмината кальция.

— введение в бетонную смесь воздухововлекающих, пластифицирующих добавок, химических добавок (CaCl2), повышающих растворимость гидрата окиси кальция и гипса, кремнеорганических веществ, способствует повышению стойкости цементного камня и бетона к коррозии.

— эффективно создание защитных слоев на поверхности бетонной конструкции виде оклеечной, облицовочной или лакокрасочной изоляции

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Коррозия цементного камня. Ее виды и методы защиты

Коррозия цементного камня в водных условиях по ряду ведущих признаков может быть разделена на три вида:

Первый вид коррозии — разрушение цементного камня в результате растворения и вымывания некоторых его составных частей. Наиболее растворимой является гидроксид кальция, образующийся при гидролизе трехкальциевого силиката. Растворимость Са(ОН)2 невелика (1,3 г СаО на 1 л при 15°С), но из цементного камня в бетоне под воздействием проточных мягких вод количество растворенного и вымытого Са(ОН)2 непрерывно растет, цементный камень становится пористым и теряет прочность.

Несколько предохраняет от данного вида коррозии защитная корка из углекислого кальция, образующаяся на поверхности бетона в результате реакции между гидроксидом кальция и углекислотой воздуха

Читайте так же:
Время схватывания цемента таблица

Второй вид коррозии — разрушение цементного камня водой, содержащей соли, способные вступать в обменные реакции с составляющими цементного камня. При этом образуются продукты, которые либо легкорастворимы, либо выделяются в воде аморфной массы, не обладающей связующими свойствами. В результате таких преобразований увеличивается пористость цементного камня и, следовательно, снижается его прочность.

К третьему виду коррозии относятся процессы, возникающие под действием сульфатов. В порах цементного камня происходит отложение малорастворимых веществ, содержащихся в воде, или продуктов взаимодействия их с составляющими цементного камня. Их накопление и кристаллизация в порах вызывают значительные растягивающие напряжения в стенках пор и приводит к разрушению цементного камня. Характерным видом сульфатной коррозии цементного камня является взаимодействие растворенного в воде гипса с трехкальциевым гидроалюминатом:

При этом образуется труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, который, кристаллизуясь, поглощает большое количество воды и значительно увеличивается в объеме (примерно в 2,5 раза), что оказывает сильное разрушающее действие на цементный камень.

Исключить или ослабить влияние коррозионных процессов при действии различных вод можно конструктивными мерами, путем улучшения технологии приготовления бетона и применения цементов определенного минералогического состава и необходимого содержания активных минеральных добавок.

Бетоны. Понятие и классификация

Бетоныискусственные каменные материалы, получаемые в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, воды, мелкого и крупного заполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания эта смесь называется бетонной смесью.

Вяжущее вещество и вода являются активными составляющими бетона; в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей. Заполнители (песок, гравий, щебень) в большинстве случаев не вступают в химическое соединение с цементом и водой. Эти материалы образуют жесткий скелет бетона и уменьшают его усадку, вызываемую усадкой цементного камня при твердении. В легких бетонах пористые заполнители уменьшают плотность и теплопроводность бетона.

В бетон могут вводиться специальные добавки, улучшающие свойства бетонной смеси и бетона, повышающие подвижность бетонной смеси, регулирующие сроки схватывания, ускоряющие твердение бетона в раннем возрасте, повышающие его морозостойкость.

Основную классификацию бетонов производят по плотности, зависящей, главным образом, от плотности цементного камня, вида заполнителей и структуры бетона.

Бетоны разделяются на пять видов:

1) особо тяжелый, содержащий такие тяжелые заполнители, как стальные опилки или зерна (стальбетон), железные руды или барит (баритовый бетон); плотность этих бетонов выше 2600 кг/м 3 ;

2) тяжелый (обычный), содержащий плотные заполнители (кварцевый песок, щебень или гравий из плотных каменных пород); плотность этого бетона 2100— 2600 кг/м 3 ;

3) облегченный, например, с кирпичным щебнем или крупнопористый (беспесчаный); плотность 1800— 2000 кг/м 3 ;

4) легкий, содержащий пористые заполнители (шлак, пемзу, туф и т. п.), обычной плотной структуры или крупнопористый; его плотность 1200—1800 кг/м 3 (чаще 1300—1500 кг/м 3 );

5) особо легкий, очень пористый, ячеистый (пенобетон, газобетон) или крупнопористый с легкими заполнителями; плотность меньше 1200 кг/м 3 (чаще 500— 800 кг/м 3 ).)

В зависимости от вида вяжущих веществ бетоны подразделяются на цементный, цементно-полимерный, силикатный (на извести), шлакощелочной и другие виды бетона.

Бетон — один из основных строительных материалов. Он ценен тем, что ему можно придавать самые разнообразные свойства, изменяя в широких пределах прочность, плотность, теплопроводность, и изготовлять из него сборные конструкции, изделия и монолитные сооружения различной формы и назначения. Бетон широко используют в гражданском, промышленном, гидротехническом, теплоэнергетическом, дорожном и других видах строительства.

В зависимости от применения различают бетоны:

обычный — для железобетонных конструкций (фундаментов, колонн, балок, перекрытий, сводов, мостов и т. п.);

специального назначения, например кислотоупорный, жароупорный…

гидротехнический — для плотин, шлюзов, облицовки каналов, водопроводно-канализационных сооружений и т. п.;

бетон для стен зданий (главным образом, легкий бетон) и легких перекрытий;

теплоизоляционный особо легкий (пено- и газобетон);

бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий.

Материалы для приготовления бетонов. Требования к ним

Заполнители – занимают 85-90% всего объема бетона. Заполнители бывают природного, искусственного происхождения, а также их отходов промышленности.

Природные заполнители получают путем дробления горных пород (известняков, гранитов, мраморов, диабазов).

Искусственные заполнители получают из природного сырья по специальным технологиям (керамзит).

Отходы – золы, шлаки, золошлаковые смеси.

Заполнители бывают крупные (щебни, гравий d= 5-70мм или до 150мм) и мелкие (пески d= 0,14-5мм). В бетоне должны находится заполнители разных фракций (размеров). Делятся они по размерам сит – 0,14; 0,315;0,63;1,25;2,5;5;10;20;40;70- размеры ячеек в мм. В зависимости от характера формы зерен, заполнители бывают неправильной формы и правильной формы (округлой). Форма зерен влияет на плотность бетонной смеси. Заполнители с округлой формой образуют более пластичные бетонные смеси.

В зависимости от характера поверхности, заполнители бывают

— с шероховатой поверхностью (щебень, дробленый песок)

— с гладкой окатанной поверхностью (гравий, речной и морской песок).

Существуют заполнители с игольчатой или пластинчатой формой зерен. При приготовлении бетона такие заполнители укладывают строго горизонтально, бетоны получаются неоднородного состава. Содержание таких зерен ограничивается требованиями ГОСТа.

В зависимости от минералогического состава пески бывают

-известковые и др.

Лучшими для приготовления бетона являются кварцевые пески. В зависимости от происхождения бывают: морские, речные (содержат мало пыли, имеют окатанную форму) и овражные (горные) пески (содержат много пыли и глины).

Читайте так же:
Бетон м200 пропорции песка щебня цемента

В зависимости от модуля крупности Мкр пески бывают: повышенной крупности с модулем 3-3,5, крупные 2,5-3, средние 2-2,5, мелкие 1,5-2, очень мелкие 1-1,5.

Мелкие и очень мелкие пески в бетонах не применяются, т.к. они содержат много пыли и глины, которая требует большего расхода вяжущего вещества. Содержание пыли и глины ограниченно ГОСТом, их содержание в песке не должно превышать 2-5% (2-3%) (определяется методом отмучивания).

Гравий состоит из более или менее окатанных зерен размером 3-70 мм. В нем могут содержаться зерна высокой прочности, например гранитные, и слабые зерна пористых известняков. Гравий обычно содержит примеси пыли, глины, иногда и органических веществ, а также песка. При большом содержании песка такой материал называют песчано-гравийной смесью, или гравилистым песком.

В зависимости от происхождения различают гравий овражный (горный), речной и морской. Овражный (горный) гравий обычно загрязнен примесями, речной и морской — более чистые. Зерна морского и речного гравия вследствие истирания водой обычно имеют округлую форму, иногда со слишком гладкой поверхностью, не дающей прочного сцепления с цементным раствором, что понижает прочность бетона. Зерна овражного (горного) гравия более остроугольные.

При изготовлении бетона большое значение имеет максимально допускаемая крупность гравия, определяемая размером отверстия сита, на котором полный остаток не превышает 5 % общей навески. Прочность зерен гравия должна обеспечивать получение прочности бетона выше заданной на 20-50 %. В гравии допускается не более 1 % (по массе) глинистых, илистых и пылевидных примесей, количество которых определяют отмучиванием.

Основное требование – прочность. Получают путем дробления горных пород или дробления крупного камня. Прочность щебня из горных пород определяется его пределом прочности при сжатии. Показатель прочности щебня получаемого из гравия служит показателем дробимости (Др). Др8, Др12, Др16, Др24 – марки по дробимости, цифры обозначают процентное содержание раздробленных зерен.

Для щебня ограниченно содержание пыли и глины т.е. оно не должно привышать 1-2%.

Требования к воде затворения.

Для приготовления бетона используется вода с рН= 4-12,5. Вода не должна содержать органических примесей, жиров, масел, нефтепродуктов, взвешенных частиц пыли, глины и песка. Органические примеси содержащие фенолы и сахара снижают гидратацию цемента.

Презентация на тему "Коррозия цементного камня и бетона"

Презентация: Коррозия цементного камня и бетона

Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.

Аннотация к презентации

«Коррозия цементного камня и бетона» состоит из 20 слайдов: лучшая powerpoint презентация на эту тему с анимацией находится здесь! Вам понравилось? Оцените материал! Загружена в 2019 году.

Содержание

Презентация: Коррозия цементного камня и бетона

Коррозия цементного камня и бетона

Слайд 2

Коррозия цементного камня и бетона – снижение прочностных характеристик материала под воздействием различных факторов вплоть до его разрушения. Коррозия цементного камня и бетона часто сопровождается изменениями геометрических характеристик изделия

Слайд 3

Классификация процессов коррозии

Коррозия Под воздействием внешних факторов Автокоррозия Физическая Химическая Биологическая

Слайд 4

Физическая коррозия цементного камня

Коррозия под воздействием повышенных температур R T > 150-200 500 > 900-1000 Причина – дегидратация кристаллогидратов цементного камня Меры борьбы – введение в состав цемента тонкоизмельченных добавок (шамот, туф, трепел, огнеупоры) в количестве 50 – 200 % от массы цемента

Слайд 5

Коррозия под воздействием низких температур Причина – увеличение объема при замерзании воды в лед в порах цементного камня (9 %) – давление льда на стенки пор, гидростатическое давление (до 2 – 3 МПа) Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; уменьшение среднего размера пор; использование воздухововлекающих добавок для создания демпфирующих (наполненных воздухом) пор диаметром 500 – 1000 мкм

Слайд 6

Коррозия под воздействием попеременного увлажнения — высыхания Причина – возникновение капиллярного давления в частично заполненных водой порах цементного камня Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня гидрофобизация поверхности пор цементного камня — коэффициент линейного набухания, мм/м — коэффициент линейной усадки, мм/м

Слайд 7

Коррозия под воздействием кристаллизации солей Причина – давление растущих кристаллов на стенки пор Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня гидрофобизация поверхности пор цементного камня Физическая коррозия цементного камня

Слайд 8

Химическая коррозия цементного камня Коррозия выщелачивания под воздействием пресных вод Причина – растворение в воде Са(ОН)2 (растворимость – 1,3 г/л), вынос Са(ОН)2 из цементного камня. Все кристаллогидраты в цементном камне стабильны только при определенной концентрации ионов Ca2+и OH-. Изменение концентрации ионов Ca2+и OH- приводит к разрушению и перекристаллизации основных кристаллогидратов: (1,5 – 2,0)СaO·SiO2(0,8 – 1,5)СaO·SiO2 + Ca(OH)2 4CaO·Al2O3·(13-19)H2O 3CaO·Al2O3·6H2O + Ca(OH)2 Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня перевод Ca(OH)2 в менее растворимые соединения снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента

Слайд 9

Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием карбонатных вод, содержащих ионы СО32, НСО Причина – переход Са(ОН)2в цементном камне в СаСО3. Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaOH Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + 2H2O Далее – по механизму действия коррозии под воздействием пресных вод Образование СаСО3: интенсифицирует удаление Са(ОН)2 из цементного камня; уплотняет структуру цементного камня, снижает его пористость Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня перевод Ca(OH)2 в менее растворимые соединения снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента

Читайте так же:
Доставка 5 тонн цемента

Слайд 10

Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием магнезиальных вод, содержащих ионы Mg2+ Причина – разрушение Са(ОН)2в цементном камне вследствие образования менее растворимого соединения Mg(ОH)2 Ca(OH)2 + MgCl2 CaCl2 + Mg(OH)2 Далее – по механизму действия коррозии под воздействием пресных вод Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня перевод Ca(OH)2 в менее растворимые соединения снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента

Слайд 11

Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием кислых вод, содержащих ион Н+ Причина – разрушение кристаллогидратов в цементном камне ГСК + Н+ Si(OH)4 + Ca2+ ГАК + H+  Al(OH)3 (или Al3+) + Ca2+ Ca(OH)2 + H+  Ca2+ Меры борьбы: снижение пористостии проницаемости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня

Слайд 12

Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием кислых газов (SO2, NOx, H2S, CO2) Причина – образование в цементном камне кислот при взаимодействии с водой, далее — по механизму действия кислотной коррозии ГСК + Н+ Si(OH)4 + Ca2+ ГАК + H+  Al(OH)3 (или Al3+) + Ca2+ Ca(OH)2 + H+  Ca2+ Меры борьбы: снижение пористостии проницаемости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня

Слайд 13

Химическая коррозия цементного камня Сульфатная коррозия под воздействием вод, содержащих ионы SO42  Причина – образованиев цементном камне эттрингитта со значительным (более чем в 2 раза) увеличением объема твердых кристаллических фаз Ca(OH)2 + SO42 + 2H2O  CaSO42H2O + 2OH 3CaSO42H2O + 3CaOAl2O36H2O + 20H2O  3CaOAl2O33CaSO432H2O Эттрингит – «цементная бацилла» Расчет объемных изменений при образовании эттрингита Один моль эттрингита образуется в результате реакции между одним молем 3CaOAl2O36H2Oи тремя молями CaSO42H2O, образовавшимися из трех молей Ca(OH)2 и занимает их первоначальный объем. Vмолярн. = Мм /  Vнач. = 3·(74 / 2,24) + (378 / 2,52) = 249,1 см3Vконечн. = 1254 / 1,77 = 708,5 см3 Изменение объема = Vконечн. / Vнач. = 708,5 / 249,1 = 2,84

Слайд 14

Химическая коррозия цементного камня Сульфатно – магнезиальная коррозия под воздействием вод, содержащих ионы SO42  и Mg2+ Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента снижение содержания гидроалюминатов в составе гидратированного цемента – усложняется и ускоряется коррозией под действием магнезиальных вод

Слайд 15

Химическая коррозия цементного камня Общие меры повышения коррозионной стойкости цементного камня: снижение содержания C3S в цементе; связывание Са(ОН)2 в цементном камне в менее растворимые соединения с помощью активных кремнеземсодержащих минеральных добавок; снижение содержания С3А в цементе; снижение пористости и проницаемости цементного камня; гидроизоляция поверхности затвердевшего цементного камня; гидрофобизация (поверхностнаая и объемная) цементного камня «Слабые звенья» цементного камня: Са(ОН)2 – образуется при гидратации С3S ГАК– образуются при гидратации С3А

Слайд 16

Биологическая коррозия цементного камня Биологическая коррозия – повреждения бетона, вызванные продуктами жизнедеятельности живых организмов (бактерии, грибы, мхи, лишайники и микроорганизмы), поселяющихся на поверхности строительных конструкций. Бактерии, грибы, водоросли способны развиваться на поверхности бетона и проникать в капиллярно-пористую структуру материала. Продукты их метаболизма (органические кислоты и щелочи) разрушают компоненты цементного камня (особенно в условиях высокой влажности). Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня; гидрофобизация поверхности пор цементного камня; введение в состав цемента биоцидных добавок

Слайд 17

Коррозия цементного камня вследствие образования вторичного эттрингита Причина – предварительное твердение цементов: при повышенных температурах (выше температуры стабильности эттрингита); при недостатке воды в системе твердеющего цемента Меры борьбы: тепловая обработка твердеющего цемента при температурах не более 80 оС; предотвращение потери влаги из цементного раствора; снижение скорости массопереноса в системе твердеющего цемента (уменьшение пористости, снижение среднего размера пор, объемная гидрофобизациия пор)

Слайд 18

Коррозия цементного камня и бетона вследствие реакций активного заполнителя со щелочами Причина – взаимодействие щелочей цемента (Na2O, K2O) с активным заполнителем в бетоне Опал Халцедон Кристобалит

Слайд 19

Коррозия цементного камня и бетона вследствие реакций активного заполнителя со щелочами Механизм коррозии K2SO4 (Na2SO4) + Ca(OH)2 = CaSO4·2H2O + 2 KOH (NaOH) SiO2 + 2 KOH (NaOH) + n H2O = K2SiO3·nH2O (Na2SiO3·nH2O) K2SiO3·nH2O (Na2SiO3·nH2O) + Ca(OH)2 = CaSiO3·nH2O + 2 KOH (NaOH) Высокодисперсный гидросиликатный гель при увлажнении заметно увеличивается в объеме, при высыхании – уменьшается в объеме, что приводит к разрушению контактной зоны и ослабляет структуру материала в целом Меры борьбы: ограничение содержания R2O в цементе использование нереакционного заполнителя в бетоне введение в цемент высокодисперсных активных минеральных добавок

Слайд 20

Коррозия железобетона под воздействием хлоридов Образование защитной пленки на поверхности арматуры при высоких значениях рН среды: 2Fe2+ + 4OH + ½O2 2FeO(OH) + H2O 2FeO(OH)  Fe2O3 + H2O Коррозия арматуры под воздействием NaClи О2 воздуха: Меры борьбы: пассивация арматуры; использование оцинкованной арматуры снижение проницаемости цементного камня и бетона

Виды и характеристика коррозии цементного камня. Борьба с коррозией.

Не так давно в одной из статей мы говорили о таком понятии как тампонажный камень, где определили его основные свойства и характеристики. Также в этой статье мы упомянули об одном из наиболее значимых процессов, который влияет на состояние тампонажного камня в скважине и его способность выполнять свои функции – коррозии.

Читайте так же:
Водостойкий раствор цемента с жидким стеклом

Коррозия цементного камня — это процесс разрушения материала, образуемого после затвердения тампонажного раствора в скважине. Данное разрушение обусловлено воздействием на тело камня внешних факторов. По типу вызывающих коррозию цементного камня факторов можно выделить два основных ее вида: речь идет о физических и химических коррозиях тампонажного материала. Также существуют такие менее распространенные ее разновидности – биологическая и электрохимическая.

Физическая коррозия цементного камня предполагает в качестве причины своего возникновения наличие какого-либо фактора физического характера. Это могут быть температурные колебания или значительное термическое воздействие, негативное влияние содержащейся в окружающей среде влаги, а также разрушение камня вследствие кристаллизации солей. Все эти эффекты способны нанести значительный урон, особенно – в зонах распространения многолетнемерзных пород, где данный вид коррозийного процесса может привести к смятию обсадной колонны после остановки скважины. Входящая в эту категорию термокоррозия в значительной степени характерна для объектов в виде высокотемпературных скважин, что необходимо учитывать при проведении работ по цементированию.

Химическая коррозия тампонажного камня предполагает его разрушение вследствие воздействия агрессивных химических сред. В окружающей материал воде часто содержится значительное количество растворенных солей, которые создают сложную многокомпонентную среду, а потому при разработке мер защиты ориентируются на преобладающий тип.

Среди менее изученных типов коррозии тампонажного камня необходимо выделить биологическую – то есть процесс разрушения, детерминированный наличием микроорганизмов и бактерий. Их продукты жизнедеятельности также оказывают негативный эффект на состояние цементного камня, постепенно приводя к снижению его способности выполнять свои функции.

Еще один интересный вид коррозии тампонажного камня – электрохимическая. Так называемые блуждающие токи, которые могут использовать в качестве проводника обсадную колонну и само тело камня, способны переносить отдельные ионы, что также обуславливает коррозийный процесс особого типа.

Коррозия цемента, виды коррозии и борьба цементной коррозией.

Уже давно было замечено, что сооружения, возведенные на цементе, в некоторых водах (минерализованных, мягких и кислых), постепенно разрушались, корродировались. Поэтому пришлось принять ряд мер для повышения долговечности гидротехнических сооружении. Так, начатый строительством в 1868 г. Одесский порт уже возводился инж. Августиновичем на смеси цемента с гидравлической добавкой, а не на чистом цементе, что существенно повысило прочность сооружения.

В дальнейшем широко развернулись работы по изучению коррозии цементов и методов борьбы с ней, были созданы эффективные мероприятия па борьбе с различными видами коррозии.

В. М. Москвин выделяет три основных вида коррозии бетона.

Коррозия первого вида характеризуется растворением составных частей цементного камня и в первую очередь гидрата окиси кальция.

Для коррозии второго вида типичны процессы взаимодействия между цементным камнем и агрессивным раствором с образованием либо легкорастворимых солеи, уносимых движущимся раствором, либо аморфных продуктов, не обладающих вяжущими свойствами.

Коррозия третьего вида характеризуется тем, что продукты химических реакций агрессивного раствора и цементного камня накапливаются в порах, каналах и трещинах бетона и кристаллизуются в них, разрушая структурные элементы цементного камня и бетона.

В. В. Кинд классифицирует виды агрессивности природных вод (среды по отношению к бетону) в зависимости от их состава следующим образом:

1) выщелачивающая агрессивность, присущая мягким водам и определяемая величиной гидрокарбонатной жесткости;

2) общекислотная агрессивность, присущая водам, содержащим те или иные кислоты, и определяемая концентрацией свободных водородных ионов (практически величиной водородного показателя рН);

3) углекислая агрессивность, присущая водам, содержащим агрессивную углекислоту и определяемая концентрацией агрессивной или свободной CO2 (с учетом гидрокарбонатной жесткости воды);

4) сульфатная агрессивность, присущая водам, содержащим сернокислые: соли, и определяемая концентрацией ионов SO4” (с учетом содержания ионов CI’);

5) магнезиальная агрессивность, присущая волам, содержащим соли: магния, и определяемая концентрацией ионов Mg·· (с учетом содержания ионов SO4”).

Наряду с химическими процессами на развитие коррозии бетона влияют и физические факторы, такие как плотность и водопроницаемость бетона, попеременное замораживание и оттаивание, истирающее действие потока воды, несущего частицы горных пород, и т. д.

См. далее:

Коррозия цемента в пресных водах.

Коррозия цемента в минерализованных водах.

Коррозия цемента углекислыми водами.

Выполнила: Костомарова И.А.

III курс, ВиВ (заочный)

г. Москва, 2009 г.

В настоящее время цемент является одним из важнейших строительных материалов. Его применяют для изготовления бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, асбестоцементных изделий. Изготовляют его на крупных механизированных и автоматизированных заводах. Цемент

начали производить в прошлом столетии. В начале 20-х годов XIX в. Е. Делиев получил обжиговое вяжущее из смеси извести с глиной и опубликовал результаты своей работы в книге, изданной в Москве в 1825 г. В 1856 г. был пущен первый в России завод портландцемента. Портландцемент является минеральным вяжущим веществом, составляющим основу большей части номенклатуры сухих строительных смесей в качестве самостоятельного вяжущего, в смешанных цементных вяжущих системах, в составе цементно-известковых вяжущих, а также различных полимерцементных композиций. Ценные и уникальные свойства портландцемента определяются его способностью при затворении водой образовывать пластичное тесто, со временем, самопроизвольно, за счёт химического взаимодействия в системе, превращающееся в камень. Способность к самоотвердеванию, образование прочного и долговечного камня, экологическая чистота, низкая химическая опасность, пожаровзрывобезопасность в сочетании с низкой стоимостью являются предпосылками для широкого практического применения портландцемента.

Читайте так же:
Какие документы нужны для продажи цемента

Бетоны и цементный камень, как его матричная часть, в эксплуатационных условиях подвержены коррозионному воздействию различных сред, особенно минерализованной воды в морских сооружениях (молы, причалы, эстакады со свайным основанием и железобетонным верхним строением, портовые конструкции и др.), минеральной кислоты при эксплуатации резервуаров, башен и других сооружений химической промышленности. На бетон оказывают коррозионное воздействие органические кислоты и биосфера, особенно при работе сооружений в торфяных грунтах, на предприятиях пищевой промышленности. Негативное влияние могут оказывать на состав и структуру цементного камня в бетонах щелочная среда, пресная вода, особенно водные растворы электролитов. В индустриальных районах коррозионное влияние на бетонные конструкции оказывают газы, например сернистые, сероводород, хлористый водород, аэрозоли солей, например морской воды и др. Агрессивное воздействие оказывают также твердые, в основном высокодисперсные вещества, способные образовывать во влажных условиях прослойки из истинных и коллоидных растворов. Кроме химических реакций при контакте со средой возможны физические сорбционные процессы с поглощением из среды поверхностно-активных веществ (ПАВ), например серосодержащих полярных смол из нефтепродуктов, с физическим нарушением сплошности контактов в структуре и ускорением развития дефектов.

Возможно вы искали — Контрольная работа: Подъёмно-транспортные машины

Коррозия цементного камня. Виды коррозии

Различают физическую, химическую, электрохимическую и биологическую коррозии.

Физическая коррозия

Это выветривание, растворение, разрушение вследствие температурных колебаний характерных для всех видов горных пород.

Коррозии растворения носит физико-химический характер (см. ниже коррозии выщелачивания).

Похожий материал — Курсовая работа: Проектирование металлорежущих инструментов

Химическая коррозия

Агрессивными по отношению к цементному камню являются все кислоты и многие соли.

Этот вид коррозии имеет место чаще всего, а разрушение происходит наиболее интенсивно. Самым уязвимым веществом в цементном камне является известь. Однако связывание извести (скажем за счет SiO2 ) еще не исключает коррозии, поскольку она может восстанавливаться за счет отступления от гидратов кальция.

Кислоты и некоторые соли вступают в реакцию с Са(ОН)2 и образуют новые соединения, либо легко растворимые в воде, либо непрочные рыхлые, либо кристаллизующиеся со значительным

Изменением объема. Иногда это все происходит одновременно.

Очень интересно — Курсовая работа: Электронный луч в технологии

Все кислоты разрушают портландцементный камень

Са(ОН)2 + НСl = CaCl + 2 H2 O

Са(ОН)2 + H2 SO4 = CaSO4 + 2H2 O

Хлористый кальций легко растворим, а CaSO4 может вступать во вза-имодействие с гидроаллюминатами кальция и образовывать гидросульфоаллюминат кальция. Последний кристаллизуется с увеличением объема.

Гипс также кристаллизуется с увеличением объема.

Вам будет интересно — Контрольная работа: Ременные передачи

Хотя в пластовых водах нет непосредственно соляной и серной кислот, (но их образование можно предположить), зато имеется достаточное количество солей агрессивных по отношению к цементному камню. К таким солям относятся сульфаты (MgSO4 , CaSO4 ), хлориды (MgCl2 , CaCl2 ).

Агрессивный сероводород и углекислый газ, которые могут содержаться как в пластовых водах, так и в добываемых нефти и газе.

Рассмотрим основные виды химической коррозии и применение в связи с ними цементов.

Коррозия выщелачивания

Кристаллогидраты (гидросиликаты, алюминаты и ферриты кальция), образующиеся при взаимодействии с водой клинкерных минералов и составляющие вместе с наполнителями цементный камень, имеют значительную равновесную растворимость в воде. Это значит, что они остаются устойчивыми при контакте с водами, только в том случае, если в воде имеется достаточная концентрация Са(ОН)2 . Если концентрация в воде Са(ОН)2 ниже равновесной, то у гидрата будут отщепляться молекулы извести и концентрация будет восстанавливаться до равновесной.

Похожий материал — Курсовая работа: Усовершенствование технологии получения изделий из полиамида методом литья под давлением

Гидросиликаты и гидроалюминаты кальция имеют тем большую равновесную растворимость, чем выше их основность. Следовательно отщепление гидратов сначала происходит от высокоосновных гидратов, их основность при этом понижается, а устойчивость в данной среде повышается.

Если концентрация гидрата окиси кальция в дальнейшем не будет понижаться, то процесс на этом остановится. Если же концентрация извести будет продолжать понижаться и станет ниже равновесной для вновь образовавшегося гидрата, то отщепление гидрата окиси кальция будет продолжаться вплоть до полного разложения гидросиликатов и гидроалюминатов, с образованием аморфных кремнезема и глинозема. Хотя последние и плохо растворимы в воде, однако они не обладают вяжущими свойствами – прочность и монолитность камня нарушаются.

Эти процессы могут наблюдаться, если цементный камень омывается непрерывно обновляющейся водой или растворами солей, имеющими малую концентрацию Са(ОН)2 , либо если Са(ОН)2 связываются содержащимися в растворе веществами в прочные малорастворимые или малодиссоциирующие химические соединения (кальция).

Чем выше концентрация извести в порах цементного камня, тем выше скорость выщелачивания. Низкоосновные гидраты кальция имеют меньшую равновесную растворимость. Известь связывается, а основность понижается в тех случаях, когда в цемент вводятся активные кремнеземистые добавки, а при высоких температурах и кварцевый песок.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector