Исследование сульфатной коррозии цементно-песчаных образцов методом структурного анализа

Добавка Na₂SO₄х10Н₂О переводит трехкальциевый алюминат, содержащийся в цементе тампонажного камня, в эттрингит в начальные сроки твердение образца, когда его масса податлива и легко воспринимает растягивающие напряжения.

При воздействии на образцы тампонажных растворов периодически сменяемой водной среды происходит достаточно интенсивное выщелачивание из них гидрата окиси кальция. Количество выщелачиваемой извести из тампонажного камня зависит от его плотности, вида и количества заполнителя и сроков твердения образцов до начала испытания.

Производим визуальный осмотр всех образцов тампонажных растворов (см. приложения). Поверхность образцов имеет однородную структуру без каких либо дефектов связанных с коррозионными процессами.

Также рассчитываем скорость поглощения сульфат-ионов образцами тампонажных растворов из раствора сернокислого натрия в зависимости от продолжительности испытаний.

4.1 Анализ прочности образцов тампонажных растворов

Если внимательно изучить таблицу 3 и графики можно сделать несколько заключений об изменении прочности образцов различных составов после испытаний.

Табл. 3

Влияние добавки сульфата натрия на прочность образцов

Рис. 1. а - прочность образцов без добавки сульфата натрия; б - прочность образцов с 1% добавкой сульфата натрия.

На графике (Рис.1) показаны результаты испытаний образцов, набиравших прочность в течении 28 суток. Как видно из графика прочность образцов с 1 % содержанием сульфата натрия значительно ниже, чем у образцов без добавки. Это объясняется тем что, сульфат натрия по уравнению (2) вступает в реакцию с известью, тем самым уменьшая прочность.

Рис. 2. Прочность образцов до и после испытания в агрессивной среде.

Все составы за исключением контрольного увеличили свою прочность на 10-15% (Рис.2). Упрочнение образцов произошло за счет уплотнения структуры в результате образования в поровом пространстве эттрингита. На ранних стадиях эттрингита образовалось не достаточно, для возникновения разрушающих напряжений в поровых пространствах. Чтобы получить данные о разрушающей способности сульфатной коррозии необходимо увеличить срок испытания образцов в агрессивной среде.

4.2 Анализ микроструктуры образцов тампонажных растворов

Образцы с составами 1, 2, 5 (Таблица 2) подготовили для испытания на электронном микроскопе Phenom G2 pure: сделали плоский скол образца и обеспылили. После этого сделали несколько снимков различного увеличения (см. рис. 17-24).

Рис. 17. Поверхность цементного образца до испытания в агрессивной среде в 3000 кратном увеличении под микроскопом Phenom G2 pure.

Рис. 18. Поверхность цементного образца после испытания в агрессивной среде в 3000 кратном увеличении под микроскопом Phenom G2 pure.

Рис. 19. Поверхность образца с составом №5 до испытания в агрессивной среде в 3000 кратном увеличении под микроскопом Phenom G2 pure.

Рис. 20. Поверхность образца с составом №5 после испытания в агрессивной среде в 3000 кратном увеличении под микроскопом Phenom G2 pure.

Рис. 21. Поверхность образца с составом №2 до испытания в агрессивной среде в 3000 кратном увеличении под микроскопом Phenom G2 pure.

Рис. 22. Поверхность образца с составом №2 после испытания в агрессивной среде в 3000 кратном увеличении под микроскопом Phenom G2 pure.

Рис. 23. Поверхность образца с составом №2 после испытания в агрессивной среде в 500 кратном увеличении под микроскопом Phenom G2 pure.

4.3 Анализ изменения массы образцов тампонажных растворов

Табл. 3

Гистограмма 1. Масса образцов до и после выдерживания в эксикаторе.

Гистограмма 2. Масса образцов до и после испытания в водной среде.

Из таблицы 3, в которой приведены данные по изменению массы образцов под действием раствора сернокислого натрия и воды, следует, что прирост массы имеется во всех образцах.

Наибольший показатель у контрольных образцов из чистого цемента. С цементно-песчаными образцами дело обстоит иначе. Чем выше цементно-песчаное отношение, тем меньше этот показатель. Заметно, что включение добавки не влияет на изменение массы после проведенных испытаний в агрессивной и водной средах.

Прирост массы образцов испытанных в агрессивной среде значительно выше, нежели в водной (Гистограмма 4), что свидетельствует о том, что образцы испытанные в агрессивной среде поглотили ионы SO₄^2-, а также молекулы воды необходимые для образования эттрингита по реакции (1).

Размещено на Allbest.ru