Влияние СО2, карбонатной и карбонатно-сульфатной агрессии на гидратацию и твердение специальных цементов
Проблема разрушения бетонных и цементных строительных материалов в условиях техногенной окружающей среды. Исследование процессов гидратации и сравнительной стойкости различных типов цементов в средах с повышенным содержанием СО2 и сульфата натрия.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 19.05.2018 |
Размер файла | 47,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФГОУ ВПО МГУП, г. Москва, Россия
УДК 626/627:691.5
Влияние СО2, карбонатной и карбонатно-сульфатной агрессии на гидратацию и твердение специальных цементов
А.А. Суворова
В настоящее время ключевыми проблемами долговечности бетонных и цементных материалов являются воздействие сульфатов и карбонизация атмосферным СО2, а также разрушение бетонных структур в условиях индустриальной окружающей среды. В атмосферу России ежегодно выделяется 3,5…4 млрд. т углекислого газа, причем объем выбросов в результате природных процессов в 8 раз превосходит индустриальные источники. Атмосферный СО2 растворенный в воде разлагает гидратные фазы цементного камня, и, в первую очередь Са(ОН)2, о чем подробно доложено на 9 и 10 Международных конгрессах по химии цемента.
Исследование процессов гидратации и сравнительной стойкости различных типов цементов проводилось в средах с повышенным содержанием СО2 в воде и в растворе сульфата натрия. Образцы подвергались воздействию коррозии попеременного высыхания и насыщения в карбонатной и карбонатно-сульфатной средах. В качестве объектов исследования были взяты цементы с различным химико-минералогическим составом такие как высокоглиноземистый (ВГЦ), гипсоглиноземистый (ГГЦ), напрягающий цемент (НЦ), сульфатостойкий цемент. В работе также исследовалось поведение образцов, изготовленных из сульфоалюминатного, сульфоферритного и сульфоалюмоферритного клинкеров (САК, СФК, САФК).
Как показали исследования, менее всего подвержены карбонатному воздействию напрягающий и сульфатостойкий цементы, это обусловлено тем, что при их твердении образуется плотный цементный камень, и углекислота не проникает глубоко в поровое пространство таких образцов. Воздействию карбонат-ионов и сульфатных ионов подвержены в основном поверхностные слои образцов и открытые поры, которые со временем заполняются мелкокристаллическими продуктами карбонизации и вторичным эттрингитом, что обусловливает снижение пористости и рост прочности образцов. Образцы из НЦ и сульфатостойкого цемента выдерживают более 25 циклов коррозии попеременного высыхания и насыщения в карбонатно-сульфатной среде без ощутимой потери или прибавки веса.
Менее всего подвержены коррозии попеременного высыхания и насыщения в карбонатной и карбонатно-сульфатной среде образцы из высокоглиноземистого цемента, поскольку при твердении образуется гель гидроксида алюминия, уплотняющий цементный камень. Образцы из ВГЦ выдерживают более 25 циклов.
Взаимодействие гидроалюминатов кальция с агрессивной средой происходит только в поверхностных слоях образца и в неглубоких открытых порах, где фиксируется образование карбоалюминатов кальция, карбоната кальция и геля гидроксида алюминия при хранении в воде насыщенной углекислотой или эттрингита и карбоалюмината кальция, карбоната кальция и геля гидроксида алюминия при хранении в растворе сульфата натрия, насыщенного углекислотой.
Образцы гипсоглиноземистого цемента очень сильно подвержены воздействию коррозии попеременного высыхания и насыщения в растворе сульфата натрия, насыщенного углекислотой. При твердении таких цементов образуется гетероконтактная структура цементного камня из гидросиликатов и гидросульфоалюминатов кальция. Как показано выше, эттрингит обладает высокой стабильностью к воздействию карбонатов, а моносульфогидроалюминат кальция под воздействием карбонатов разлагается и вновь образует эттрингит, что вызывает напряжения в структуре образца и рост пористости, через которую проникает коррозионная среда. Ионы коррозионной среды, взаимодействуя с глубинными гидратами, образуют новые кристаллогидраты, которые впоследствии разрушают образец. бетонный цементный гидратация стойкость
Изучение кинетики поглощения углекислоты показало, что наибольшей поглощающей способностью обладает гипсоглиноземистый цемент, а наименьшей - напрягающий (см. рисунок), но при этом цементы обладают высокой стойкостью к агрессивному воздействию.
Рис. 1 Поглощение различными цементами диоксида углерода сульфатированных цементов
Степень гидратации сульфатированных цементов
Вид |
Степень гидратации, % |
|||
цемента |
30 сут. |
60 сут. |
90 сут. |
|
САК |
50 |
75 |
85 |
|
СФК |
37 |
58 |
80 |
|
САФК |
61 |
82 |
93 |
Образцы из сульфоалюминатного, сульфоферритного и сульфоалюмоферритного клинкеров не образуют плотного прочного цементного камня и хорошо проницаемы для коррозионной среды. Этот факт был использован для изучения влияния карбонатных и сульфатных ионов на гидратные фазы и на непрогидратировавшие зерна этих клинкеров. Установлено, что при гидратации зерен этих клинкеров происходит рост степени гидратации, уже в первые два месяца твердения такие цементы прогидратированы на 85…93% (см. таблица)
Структура таких цементов представлена с основном хорошо закристаллизованными кристаллогидратами как игольчатого, так и гексагонального габитуса. Отсутствие гелеобразных фаз гидроксидов алюминия у цементов алюминатного типа свидетельствует о том, что они под воздействием карбонатных и сульфатных ионов образуют с ионами кальция кристаллогидраты. Рентгенофазовым анализом фиксируется как повышенное содержание эттрингита, так и содержание гидрокарбоалюминатов кальция. Структура сульфоферритных образцов также представлена повышенным содержанием закристаллизованных кристаллогидратов и небольшим количеством гелеобразной массы гидросиликатов кальция и гидроксида железа. Полученные данные позволяют заключить, что гидратация сульфоалюминатного, сульфоферритного и сульфоалюмоферритного клинкеров в карбонатной и карбонатно-сульфатной среде ускоряется с образованием большого объема кристаллической фазы, оптимальное сочетание которой с гелеобразными продуктами гидратации портландцементной составляющей обеспечивает образцам высокую коррозионную стойкость.
Полученные данные положены в основу при разработке эффективных мер по защите цементов от карбонатного воздействия.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Виды и марки цементов, применяемых при изготовлении сборных железобетонных конструкций и изделий из бетонов. Отличительная особенность гидратации и твердения цементов. Тонкость помола и сроки схватывания и твердения. Качество минеральных добавок.
курсовая работа [32,5 K], добавлен 25.01.2011Причины и механизмы разрушения различных материалов при эксплуатации их в агрессивных средах. Химическая стойкость бетона, металла, полимерных материалов. Способы защиты от коррозии. Меры повышения долговечности строительных конструкций и изделий.
курс лекций [70,8 K], добавлен 08.12.2012Общие сведения о строительных материалах. Влияние различных факторов на свойства бетонных смесей. Состав, технология изготовления и применение в строительстве кровельных керамических материалов, дренажных и канализационных труб, заполнителей для бетона.
контрольная работа [128,5 K], добавлен 05.07.2010Виды цементов, применяемые в современном строительстве, их особенности. Цементы с поверхностно-активными добавками. Гидрофобный портландцемент. Активные минеральные добавки. Пуццолановый портландцемент. Шлакопортландцемент. Белый портландцемент.
реферат [45,6 K], добавлен 26.05.2008Сырье и технология изготовления портландцемента. Минеральный состав портландцементного клинкера. Коррозия цементного камня. Твердение и свойства портландцемента. Шлакопортландцемент и другие виды цементов. Основные операции при получении портландцемента.
лекция [412,2 K], добавлен 16.04.2010Особенности требований к источникам сырья относительно его количества, технологичности, пригодности для производства строительных материалов. Порядок использования шлаков как основного заполнителя и различных примесей при изготовлении бетонных смесей.
реферат [15,2 K], добавлен 21.02.2011Виды разрушения материалов и конструкций. Способы защиты бетонных и железобетонных конструкций от разрушения. Основные причины, механизмы и последствия коррозии бетонных и железобетонных сооружений. Факторы, способствующие коррозии бетона и железобетона.
реферат [39,1 K], добавлен 19.01.2011Физические свойства строительных материалов. Понятие горная порода и минерал. Основные породообразующие минералы. Классификация горных пород по происхождению. Твердение и свойства гипсовых вяжущих. Магнезиальные вяжущие материалы и жидкое стекло.
шпаргалка [3,7 M], добавлен 06.02.2011При выборе разновидности цемента учитывают характер конструкции и рекомендации нормативных документов. Для железобетонных конструкций промышленных зданий работающих в условиях воздушно-сухой среды, применяют цементы с повышенным содержанием алита.
курсовая работа [4,5 M], добавлен 31.05.2008Внешние, внутренние факторы, определяющие поведение строительных материалов в условиях пожара. Способы повышения стойкости металлов к воздействию пожара. Особенности поведения искусственных каменных материалов при нагревании. Способы огнезащиты древесины.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 29.03.2012