Применение цеолита и диатомита в качестве защиты от коррозионного воздействия ионов хлора на арматурную сталь

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение цеолита и диатомита в качестве защиты от коррозионного воздействия ионов хлора на арматурную сталь

Кушнерев Сергей Владиславович,

Куренков Олег Геннадьевич,

Магомедов Курбан Мурадович,

Самбатов Игорь Баирович,

Акберли Джейхун Бахлул оглы,

Московский государственный строительный университет

магистрант кафедры Технология и организация

строительного производства

Одной из самых больших проблем, возникающих в железобетонных конструкциях, на сегодняшний день можно смело считать коррозию арматурной стали. Целью данного исследования является выяснить механизм возникновения коррозии на поверхности арматуры (без добавок), а так же влияние добавок цеолита и диатомита в качестве антикоррозийного покрытия. В ходе работы было выяснено, что образцы с содержанием 20% цеолита, имели более высокие прочностные характеристики, чем контрольные образцы. Что может говорить о его антикоррозийных свойствах. цеолит диатомит сталь

Ключевые слова: антикоррозийные добавки, коррозия арматуры, цеолит, диатомит.

One of the biggest problems in reinforced concrete structures, today we can safely assume that the corrosion of reinforcing steel. The aim of this study is to elucidate the mechanism of corrosion on the surface of the valve (without additives), as well as the effect of the addition of zeolite and diatomite as an anti-corrosion coating. During the work it was found that the samples with 20% zeolite had higher strength characteristics than the control samples. What to say about its anti-corrosion properties.

Key words: corrosion inhibitors, corrosion, zeolite, diatomite.

За последние 100 лет железобетонные конструкции заняли лидирующие позиции в строительной индустрии. В качестве композитного материала, они включают в себя преимущества стали и бетона, имеют возможность монтажа на месте строительства, обладают высокими прочностными характеристиками. Бетон является одним из самых широко производимых строительных материалов на Земле, с годовым потреблением в десятки миллиардов тонн [1,с.398]. Не смотря на все преимущества бетона, коррозия арматуры остается его наиболее распространенной проблемой долговечности. В основном стальная арматура в теле бетона химически неактивна, так как бетон обеспечивает необходимое высокое значение рН, а также выступает в качестве барьера, изолирующего арматуру от агрессивного воздействия окружающей среды. Тем не менее, как только агрессивные агенты окружающей среды проникают сквозь бетон, начинается процесс коррозии. В процессе протекания коррозии, происходит ослабление адгезии между бетоном и арматурой, что неблагоприятно сказывается на несущей способности конструкции.

Исследования показали, что добавление цеолита в бетон может демонстрировать хорошие показатели пористости бетона [2, с.906]. Цеолит - это пуццолан, повышающий адгезию при взаимодействии с Са(ОН)2. Также одним из пуццоланов является диатомит - вещество содержащее аморфный кремнезем, кристобалит и следы других минералов. Является промышленным отходом руды. В последнее время ведется множество исследований на тему применения диатомита в качестве добавки к цементу [3,с.33].

В данном исследовании, арматура с профильным сечением с присадкой 20% цеолита, 20% диатомита, а также контрольные образцы без легирующих добавок были подвергнуты воздействию раствора HCl. Коррозия была измерена с помощью электрохимической импедансной спектроскопией, через каждые 10 дней в течение 240 дней.

На рис.1 изображены кривые Найквиста, полученные из данных в конце 1 дня, 30 дней, 60 дней, 120 дней и 240 дней соответственно. На них видно, что образцы, содержащие легирующие присадки способны дольше сопротивляться коррозии, чем контрольные образцы. Схожие результаты были получены в предыдущих исследованиях [4, с.669].

Рис.1. Кривые Найквиста, полученные в конце:

а) 1 дня; б) 30 дней; в) 60 дней; г) 120 дней; е) 240 дней.

На рис.2 дано объяснение возникновения коррозии арматуры внутри тела бетона: первая арка в диапазоне высоких частот формируется под действием бетонной матрицы - пока бетон в целости, арматура не подвергается ржавлению, как только сквозь бетон проникают агрессивные агенты - начинается процесс коррозии.

Рис.2. Механизм коррозии арматуры внутри тела бетона на примере кривых Найквиста.

На рис.3 изображено графически изменение сопротивления бетона коррозии со временем, на протяжении всего срока контроля. Из рис.3 мы видим, что образцы, имеющие в составе диатомит и цеолит, показывают многократно лучший результат, чем контрольная группа образцов.

Рис.3. Графическое представление изменения сопротивления бетона коррозии в течение всего срока наблюдения.

На 240-й день наблюдения показатель сопротивления Rcon увеличился с 1790 до 4700 Ом?см2 в образце с цеолитом и с 1540 до 3450 Ом?см2 в образце с диатомитом, в то время, как эта величина снизилась в контрольном образце с 1620 до 1420 Ом?см2.

На рис.4 показано изменение потенциала разомкнутой цепи, измеренного в течение 240 дней. Считается, что если данный показатель ниже, чем -225 мВ/Ag,AgCl, то с 90% точностью можно утверждать, что на материале присутствует коррозия. Как мы можем видеть из рис.4 ни один из наших образцов не опустился ниже этого значения. Потенциал эталонного образца снизился за 240 дней до отметки -685 мВ, значения потенциала образцов с цеолитом и диатомитом составили -643 и -585 мВ соответственно. Изменение потенциала арматуры в образце с цеолитом показал, что он был подвержен коррозии меньше других образцов, будучи в более положительной зоне по сравнению с диатомитовыми образцами и контрольной группой.

Рис.4. Изменение потенциала во времени.

Выводы.

Результаты, полученные в этом исследовании, показали, что добавки имеют серьезное значение в поведении коррозии арматуры. Было отмечено, что добавление цеолита показало меньшую коррозию по сравнению с диатомитом и контрольной группой образцов. Очевидно, что применение цеолита и диатомита в качестве добавок, снижает пористость бетона, что приводит к меньшему ржавлению арматуры вследствие меньшего контакта с агрессивной средой. На основании полученных результатов, с целью повышения коррозионной устойчивости арматуры, рекомендуется применять цеолит в виде легирующей добавки в средах, где присутствует соляная кислота и ионы хлора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. B. Pradhan (2014) Reinforced Concrete Mechanics and Design. Constr. Build. Mater.

2. C. Karakurt, I.B. Topзu. (2012) Effect of blended cements with natural zeolite and industrial by-products on rebar corrosion and high temperature resistance of concrete. Constr. Build. Mater.

3. S. Xu, J. Wang, Q. Ma, X. Zhao, T. Zhang. (2014) Study on the lightweight hydraulic mortars designed by the use of diatomite as partial replacement of natural hydraulic lime and masonry waste as aggregate. Constr. Build. Mater.

4. A.A. Gurten, K. Kayakirilmaz, M. Erbil. (2007) The effect of thiosemicarbazide on corrosion resistance of steel reinforcement in concrete. Constr Build Mater, 21

Размещено на Allbest.ru