Raimondirus.ru

RAiMONDI
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Определение активности и марки цемента

Определение активности и марки цемента

По ГОСТ 310.4 активность и марку цемента определяют испытанием стандартных образцов-балочек размером 4×4×16 см, изго­товленных из цементно-песчаной растворной смеси состава 1:3 (по массе) определенной консистенции, через 28 суток твердения (первые сутки образцы твердеют в формах во влажной среде, а затем 27 суток – в воде комнатной темпе­ратуры).

Для изготовления балочек используют монофракционный песок.

По ГОСТ 30744 для определения прочности образцы-балочки изготавливают из стандартного цементного раствора, состоящего из цемента и стандартного полифракционного песка в соотношении 1:3 (по массе) при водоцементном отношении, равном 0,50.

Определение консистенции цементного раствора по ГОСТ 310.4

Для определения консистенции цементного раствора отве­шивают 1500 г монофракционного песка и 500 г цемента и высыпа­ют их в предварительно протертую мокрой тканью сфериче­скую чашу, перемешивают цемент с песком в течение одной минуты. Затем в центре сухой смеси делают лун­ку, вливают в нее воду в количестве 200 г (В/Ц = 0,40), дают воде впи­таться в течение 0,5 мин и перемешивают смесь в течение 1 мин. Затем ра­створ переносят в мешал­ку и перемешивают в ней в течение 2,5 мин (20 обо­ротов мешалки).

Определение конси­стенции раствора произ­водят с помощью формы-конуса и встряхивающего столика (рис. 4.3).

Форму-конус устанавливают в центре стеклянного диска встряхивающего столика. Внутреннюю поверхность конуса и диск столика перед испытанием протирают влажной тканью. Сначала заполняют раствором форму-конус на половину вы­соты и уплотняют 15 штыкованиями металлической штыковки. Затем наполняют конус раствором с небольшим избыт­ком и штыкуют 10 раз.

После уплотнения верхнего слоя излишек раствора среза­ют ножом вровень с краями формы и снимают ее строго вер­тикально. Раствор встряхивают на столике 30 раз за 30±5 с, после чего измеряют диаметр конуса по нижнему ос­нованию в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

Расплыв конуса при В/Ц = 0,40 должен быть в пределах 106–115 мм. Если расплыв конуса окажется менее 106 мм, количество воды увеличивают до получения расплыва конуса 106–108 мм. Если расплыв конуса окажется более 115 мм, количество воды уменьшают до получения расплыва конуса 113–115 мм.

Водоцементное отношение, полученное при достижении расплыва конуса 106–115 мм, принимают для проведения дальнейших испытаний.

Рис. 4.3. Встряхивающий столик и форма-конус:

1 – кулачок; 2 – диск; 3 – шток; 4 – станина; 5 – форма-конус

с центрирую­щим устройством; 6 – насадка

Изготовление образцов-балочек по ГОСТ 310.4

Для определения активности и марки цемента изготавли­ваются три образца-балочки размером 4×4×16 см, для чего используют форму, изображенную на рис. 4.4.

Приготовление раствора для изготовления трех балочек производится так же, как и для определения консистенции.

Для уплотнения раствора форма балочек с насадкой, предварительно смазанная внутри машинным маслом, закрепляется на виброплощадке. Вибрационная площадка дол­жна иметь вертикальное колебание с амплитудой 0,35 мм и частотой колебаний 3000–3200 в минуту.

Формы наполняют приблизительно на 1 см раствором и включают виброплощадку, затем в течение 2 мин вибрации все три гнезда формы равномерно небольшими порциями окончательно заполняют раствором. По истечении 3 мин (от начала вибрации) вибрация образцов заканчивается. Форму снимают с виброплощадки, срезают смоченным водой ножом излишек раствора, зачищают поверхность образцов вровень с краями формы. Образцы в формах хранят 24±2 ч в ванне с гидравлическим затвором. Через сутки после изготовления образцы расформовывают и укладывают в бассейн с водой в горизонтальном положении таким образом, чтобы они не соприкасались друг с другом. Здесь образцы хранятся до момента испытания.

Объем воды в ваннах для хранения образцов должен быть примерно в четыре раза больше объема образцов.

Вода, в которой хранятся образцы, должна меняться через каждые 14 дней.

Рис. 4.4. Форма для приготовления образцов-балочек

Испытание образцов

По истечении 28 суток образцы вынимаются из воды и не позднее чем через час подвергаются испытанию. Непосредст­венно перед испытанием образцы должны быть насухо вы­терты. Для испытания могут быть использованы приборы разной конструкции.

Образцы в виде балочек помещаются на опорах изгиба­ющего устройства таким образом, чтобы те грани, которые были при изготовлении горизонтальными, в приборе находи­лись в вертикальном положении.

Схема расположения образца на опорных элементах по­казана на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Схема расположения образца-балочки при испытании на изгиб

Образцы испытывают в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору. Средняя скорость нарастания испытательной нагрузки на об­разец должна быть (0,05±0,01) кН/с [0,12±0,02) МПа/с в пере­счете на единицу площади приведенного сечения балочки].

Предел прочности при изгибе цементного раствора вычис­ляется как среднее арифметическое значение из двух наи­больших результатов испытания трех образцов.

Читайте так же:
Оборудование для перетарки цемента

Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек сразу же подвергают испыта­нию на сжатие.

Образец вместе с пластинками подвергают сжатию на прессе. Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть 2,0±0,5 МПа/с. Рекомендуется использовать приспособ­ление, автоматически поддерживающее стандартную скорость нагружения образца.

Пластинки для передачи нагрузки на половинки балочек имеют размеры 40×62,5 мм; они изготавливаются из нержавеющей стали. Толщина пластинок должна быть не менее 10 мм. При испы­тании половинки балочек помещают между двумя пластин­ками таким образом, чтобы грани балочки, которые при из­готовлении прикасались к продольным стенкам формы, нахо­дились на плоскостях пластинок, а упоры последних плотно прилегали к торцовой гладкой грани образца (рис. 4.6).

Образец вместе с пластинками подвергают сжатию на прессе. Предел прочности при сжатии отдельного образца вычис­ляют как частное от деления величины разрушающей нагруз­ки, кгс, на рабочую площадь пластинки, см 2 , т. е. на 25 см 2 .

Предел прочности при сжатии вычисляют как среднее арифметическое четырех наибольших результатов испытания шести образцов.

Рис. 4.6. Положение образца между нажимными пластинками при испытании на сжатие: 1 – нижняя плита пресса; 2 – пластинки; 3 – верхняя плита пресса

Активность и марка портландцемента

Активностью называют предел прочности при сжатии по­ловинок балочек, испытанных в возрасте 28 суток. В зависи­мости от активности с учетом предела прочности при изгибе портландцементы подразделяют на марки. Требования к от­дельным маркам цементов по прочности при сжатии и изгибе приведены в табл. 4.1. У быстротвердеющих портландцементов нормируется не только 28-суточная прочность, но и 3-суточная.

6.Расчет марки или активности цемента.

(где Fри – разрушающая нагрузка ; l – пролет т.е. расстояние между нижними опорами., b и h– высота и ширина сечения балки (сечение квадратное).

Rизг1 = 3*200*10 / 2*4 3 = 6000/128 = 46,875Па = 4,6875*10 -5 МРа

Rизг2 = 3*250*10 / 2*4 3 = 7500/128 = 58,594Па = 5,8594*10 -5 МРа

Rизг3 = 3*300*10 / 2*43 = 9000/128 = 70,312Па = 7,0312*10 -5 МРа

Расчет предела прочности при сжатии: Rсж = Fсж/S S – площадь пластинок (25 см2).

Rсж1 = 8000/25 = 320кгс/см2 = 31,392 MPa

Rсж2 = 11000/25 = 440кгс/см2 = 43,164 MPa

Rсж3 = 12000/25 = 480кгс/см2 = 47,088 MPa

Rизг(ср.) = 5,9*10 -5 МПа , Rсж(ср.) = 40,548 МРа

Предел прочности при изгибе, МПа (кгс/см 2 ), в возрасте, сут.

Предел прочности при сжатии, МПа (кгс/см 2 ), в возрасте, сут.

Портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент

Вывод : Марка цемента М500.

Лабораторная работа №1.

Определение марки кирпича

полнотелого пластического формования.

Цель: определение марки кирпича.

Марка кирпича устанавливается по результатам испытания на прочность при сжатии и изгибе в соответствии с ГОСТ 8462. Для испытания отбирают не менее 5 сухих полнотелых кирпичей или 15 пустотелых. Влажные кирпичи, находившиеся несколько суток в помещении с температурой около 20ºС, подсушивают в течение 4 часов при температуре 105…110ºС. По внешнему виду и наличию дефектов кирпичи должны удовлетворять ГОСТ 530-95.

Испытание на прочность при изгибе:

Предел прочности при изгибе определяют по стандартной схеме

Схема испытаний кирпича на сжатие (а) и изгиб (б) при определении его марки по прочности. 1 – плита пресса; 2 – выравнивающий материал; 3 – кирпич.

Прокладки 2 выравнивающего материала предназначены для равномерного распределения. Диаметр опорных стержней – 20 мм. Предел прочности при изгибе (МПа) вычисляют по формуле:

Rизг = 3FразрL/2bh 2

где Fразр – нагрузка, при которой происходит разлом образца на две половины, МН; L – расстояние между опорами (пролет), равное здесь 0,2 м; b и h – ширина и высота кирпича соответственно, м.

Rизг1 = 3*550*20/2* 12*6,5 2 = 33000/1014 = 32,542 Па = 3,2542*10 -5 МПа

Rизг2 = 3*650*20/2*12*6,52 2 = 39000/1014 = 38,462 Па = 3,8462*10 -5 МПа

Rизг3 = 3*600*20/20*12*6,52 2 = 36000/1014 = 35,503 Па = 3,5503*10 -5 Мпа

Rизг(ср.) = 3,546*10 -5 Мпа

Испытание на прочность при сжатии:

Испытания на прочность при сжатии поводят на половинках полнотелого кирпича или на целых пустотелых кирпичах .

Половинки кирпича готовят распиливанием или раскалыванием на специальном приспособлении. Допускается определять предел прочности при сжатии на половинках кирпича, полученных после испытания его на изгиб. При этом половинки кирпичей складывают так, чтобы разломы были с разных сторон, и кирпичи соприкасались только по неповрежденной поверхности.

Предел прочности при сжатии (Rсж, МПа) определяют по формуле:

Rсж = К1•К2•(Fсж/S)

Где Fсж – разрушающая нагрузка; S – площадь рабочей поверхности образца (вычисленная до испытания); К1 – коэффициент, учитывающий ослабление кирпича пустотами (К1 = 1,2 для пустотелого кирпича, для полнотелого кирпича К1 = 1); К2 – коэффициент, учитывающий изменение краевого эффекта и характера разрушения вследствие применения прокладок из мягкого материала.

ТехЛиб СПБ УВТ

402_24(1)

Состав должен обеспечивать заданные свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона при минимальном расходе цемента как наиболее дорогостоящего компонента.

Читайте так же:
Как хранить насыпной цемент

Исходные данные для определения состава содержатся в техническом проекте строительства и включают следующие требования: проектную марку или класс бетона по прочности, заданную условиями работ удобоукладываемость бетонной смеси, требования по водонепроницаемости, морозостойкости или коррозионной стойкости бетона, данные по наибольшей крупности заполнителя, длительности и режиму твердения и другим условиям производства работ.

Определение состава бетона начинают с выбора материалов для его приготовления. После этого устанавливают их характеристики, необходимые для расчета состава бетонной смеси: активность и плотность цемента, плотность заполнителей в сухом состоянии, крупность зерен заполнителей, показатель пустотности крупного заполнителя.

Выбор цемента для бетона. Для получения связанной структуры цементного теста в бетоне активность цемента должна быть в пределах 0,7…2 от требуемой прочности бетона. При значениях отношения активности цемента к прочности бетона меньше 0,7 и больше 2 цементное тесто теряет связность, что в свою очередь приводит к резкому ухудшению физико-механических свойств цементного камня и бетона. Для вибрированного бетона указанное отношение активности цемента к прочности бетона должно быть в пределах 1,2…2, вибрированного с пригрузом — 1,0…1,2, а величина отношения 0,7…1,0 рекомендуется для бетонов, уплотняемых прессованием, трамбованием.

Цементы, имеющие величину активности выше значения требуемой прочности бетона (раствора) в два и более раз, при отсутствии агрессии должны применяться с тонкомолотыми активными минеральными добавками или микронаполнителями, снижающими активность цемента, но увеличивающими общее количество вяжущего. Оптимальное содержание добавок следует устанавливать на основании лабораторных испытаний.

В соответствии с «Типовыми нормами расхода цемента для приготовления бетонов сборных и монолитных бетонных, железобетонных изделий и конструкций» (СНиП 5.01.23-83), марка цемента может быть выбрана в зависимости от средней прочности бетона при сжатии и условий его твердения.

Для неармированных конструкций (бетонных) минимальный расход цемента должен составлять не менее 170 кг на м³ бетона, а для железобетонных конструкций — не менее 220 кг. Максимальный расход цемента в бетоне не должен превышать 600 кг/м³.

Таблица 1. Рекомендуемые и допустимые марки цемента для тяжелых бетонов на крупном заполнителе

Проектная марка бетонаМарка цемента для тяжелого бетона при твердении в условиях
естественныхтепловой обработки при отпускной прочности бетона
70% проектной и менее80…100% проектной
рекоменд-
уемая
допустимаярекоменд-
уемая
допустимаярекоменд-
уемая
допустимая
М100300300
М150300400300400400300, 500
М200400300, 500400300, 500400500
М250400300, 500400300, 500400500
МЗ00400500400500500400
М350400500400500500400
М400500550, 600500550, 600550500, 600
М450550500, 600550500, 600600500, 550
М500600550, 500600550, 500600550
М600600550600550
Таблица 2. Рекомендуемые и допустимые марки цемента для мелкозернистых бетонов

Проектная
марка бетона
Марка цемента
рекомендуемаядопустимая
М100300400
М150400500
М200400500
М250500400
МЗ00500400
М350500400
М400500

Выбор мелкого и крупного заполнителей в первую очередь зависит от требуемого класса бетона, т. е. от его нормативной прочности. Чем выше класс бетона, тем выше должны быть требования к качеству заполнителей для него. При этом стремятся использовать, как правило, местные заполнители или заполнители из близкорасположенных карьеров, но отбирают из них те, которые позволяют получать бетон с заданными свойствами при минимальном расходе цемента. Так, для бетонов класса до В10…В12,5 наряду с рядовыми заполнителями среднего качества можно использовать в отдельных случаях и заполнители пониженного качества, т. е. крупный заполнитель низкой прочности, например щебень из карбонатных горных пород и мелкий песок.

Для бетонов класса В15…В20 можно использовать рядовые заполнители среднего качества в том числе и гравий, для бетонов класса В25 и выше необходимо применять высококачественные чистые фракционные заполнители из плотных и прочных горных пород. Однако при окончательном выборе заполнителей для бетона необходимо учитывать также их стоимость.

Назначение удобоукладываемости бетонной смеси. Удобоукладываемость бетонной смеси назначают в соответствии со способом формования и типом конструкций по СНиП 5.01.23-83.

Состав бетона выражают в виде расхода цемента, мелкого и крупного заполнителя и воды на 1 м³ уплотненного бетона. Чтобы определить эти данные, используют различные зависимости, предложенные и апробированные научными организациями.

Методика расчета

1. Определение водоцементного отношения бетонной смеси:

где Rц и Rб — соответственно активность цемента и марка бетона, МПа.

2. Расход воды определяют по таблице.

Таблица 3. Ориентировочный расход воды для бетонной смеси

Удобоукладываемость
смеси
Ориентировочный расход воды (кг)
при наибольшей крупности (мм)
Осадка конуса, смЖесткость, сгравиящебня
10204070102040
10…12215195185175225205195
5…1205180175160215195185
1…3190165160145200180170
8…12175155145135185165155
15…20160145140130170155
22…30155140135125165150

Примечание. Если искомый расход цемента окажется более 400 кг/м³ , то расход воды повышают из расчета 10 кг на каждые его 100 кг.

3. По расходу воды на 1 м³ бетона и водоцементному отношению бетонной смеси определяют расход цемента на 1 м³ бетона

Ц=В/(В/Ц)б Если расход цемента окажется меньше допустимого нормами, то следует применять минимально допустимый для данных условий эксплуатации конструкций. При этом следует увеличить и расход воды с учетом увеличенного расхода цемента, сохранив расчетное значение В/Ц.

4. Суммарный расход заполнителей (песка и щебня (гравия), кг) на 1 м³ бетонной смеси определяют из условия, что сумма всех составляющих компонентов бетонной смеси равна 1 м , при этом межзерновые пустоты в крупном заполнителе должны быть заполнены цементно-песчаным раствором:

Какая должна быть активность цемента

Статьи Материалы Минеральные вяжущие вещества Технические свойства портландцемента.

Технические свойства портландцемента.

ВОДОПОТРЕБНОСТЬ. Указанные процессы твердения портландцемента могут протекать при определенном количестве воды. Для прохождения химических реакций необходимое количество воды колеблется в пределах 15-18 % от веса цемента, однако с точки зрения технологии производства работ такого количества воды недостаточно, чтобы получить пластичное тесто, которое можно было бы уложить в дело. Поэтому на практике к цементу добавляют больше воды, нежели это требуется для химических реакций.

Естественно, что излишняя вода будет испаряться и образовывать в затвердевшем цементном камне поры тем больше, чем больше будет несвязанной воды в тесте или растворе, а это, в свою очередь, будет сказываться отрицательно на прочности материала. Как видно, здесь возникает два противоречия: с одной стороны, чтобы получить тесто с высокой пластичностью, удобное в работе, необходимо большее количество воды, с другой стороны, чтобы была высокая прочность структуры, следует брать меньшее количество воды. В связи с этим практически берется такое оптимальное количество воды, чтобы удовлетворить этим двум условиям.

Это количество воды для цемента определяется показателем «нормальная густота» цементного теста. «Нормальная густота» цементного теста — это такое состояние теста с оптимальным содержанием воды, при котором пестик стандартного прибора погружается в него на определенную глубину (точнее, не доходит до пластинки на 5-7 мм). Ряд свойств цемента определяется на тесте «нормальной густоты», что служит одновременно и для сравнимости результатов испытаний. Нормальная густота цементного теста выражается в процентах и для портландцемента находится в пределах от 25 до 28 %.

Твердение цемента сопровождается изменением его объема. Если процесс протекает на воздухе, то происходит усадка за счет испарения воды, а при твердении в воде происходит обратное явление — набухание. Особенно опасна усадка, в результате которой в отвердевшем бетоне или растворе могут появляться трещины. Для предупреждения усадочных деформаций твердение бетона, особенно в первый период, должно проходить во влажных условиях. Если вода испарится, то твердение цемента практически прекращается.

СРОКИ СХВАТЫВАНИЯ. По сути, это технологическое свойство, которое характеризует период коллоидации цементного теста при твердении. В этот период тесто начинает терять свою пластичность (удобоукладываемость). В практике строительства, чтобы уложить бетонные или растворные смеси с наименьшими затратами труда, сделать это необходимо до потери цементным тестом его пластических свойств. Различают начало схватывания и конец.

За начало принимается время от момента затворения цемента водой до того момента, когда игла стандартного прибора не доходит до пластинки при испытании на 1-2 мм. Обычно это время наступает для портландцемента не ранее 45 мин. Конец схватывания характеризуется временем от момента затворения до того времени, когда игла будет входить в тесто не более 1 мм. Это время согласно стандарту должно наступать не позднее 10 ч.

На сроки схватывания могут оказывать влияние различные факторы. Так, например, с понижением температуры окружающей среды сроки схватывания замедляются, а при повышении — наоборот. Количество воды затворения также оказывает замедляющее действие на сроки схватывания при ее увеличении. Замедление схватывания происходит при введении в цемент пластифицирующих и гидрофобных добавок. Добавки же ускорители твердения, напротив, сокращают сроки схватывания.

ВОДОУДЕРЖИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ. При затирании цемента водой можно наблюдать, что некоторые цементы полностью удерживают воду в период схватывания, у других же отделяется небольшой слой разной толщины. Если учесть, что водоцементное отношение (В/Ц) в бетонах всегда превышает установленное при определении нормальной густоты цементного теста, то станет ясно, что величина водоотделения может быть значительной. От него во многом зависит однородность бетона и сцепление раствора с крупным заполнителем.

При послойной укладке бетона в верхней части слоев будет скапливаться большое количество свободной воды, что приведет к неоднородности бетона по толщине и как следствие — неравномерной прочности, явлению нежелательному, особенно проявляющемуся в массивных сооружениях. Кроме того, сцепление между слоями такого бетона будет пониженным. Испарения этой воды из бетона вызывают дополнительное образование пор, способствующих диффузии агрессивной воды вглубь бетона.

Уменьшение водоотделения может быть достигнуто за счет введения в цемент при помоле клинкера гидравлических добавок (трепелы, опоки и др.) и поверхностно-активных веществ (сульфитно-спиртовая барда (ССБ) и др.).

Следует отметить, что водоотделение в цементах иногда играет положительную роль. Например, при уплотнении тонкостенных конструкций методом вакуумирования или изготовлении железобетонных труб методом центрифугирования.

РАВНОМЕРНОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА. При твердении цементных образцов происходят различные изменения их объема. Как было сказано ранее, если образцы твердеют на воздухе, то появляется воздушная усадка, а при твердении в воде, наоборот, происходит набухание. Впрочем, эти явления практически не вызывают неравномерного изменения объема образцов. Другое дело, когда в цементе содержится много свободной извести, которая находится в состоянии пережога и вызывает при гидратации искривление поверхности образцов и появление в них волосяных трещин.

Неравномерность изменения объема цемента может также вызываться наличием в цементе зерен периклаза (оксида магния), а также большого количества добавки гипса. Следует отметить, что проявление неравномерного изменения объема при твердении цемента частично устраняется при выдерживании клинкера на складе перед помолом. Кроме того, неравномерность снижается или вовсе исчезает при введении в портландцемент активных гидравлических добавок.

ПРОЧНОСТЬ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА. До сих пор мы говорили о процессах, происходящих при твердении портландцемента, тем не менее, строителя в основном интересует вопрос прочности в абсолютных единицах и изменение ее во времени.

Прочность портландцемента характеризуется маркой цемента, которая оценивается пределами прочности при сжатии и изгибе. По этим двум показателям цемент разделяется на марки. Марка цемента устанавливается по пределу прочности при изгибе образцов балочек 4 х 4 х 1 6 см и при сжатии их половинок, изготовленных из пластичного раствора состава 1 : 3 (одна часть цемента и три части нормального песка по массе) и хранившихся во влажных условиях при температуре 20±3 °С до момента испытания в течение 28 суток.

Фактический предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток называется активностью цемента. По стандарту портландцемент выпускается четырех марок: 400, 500, 550 и 600, для которых установлены определенные пределы прочности при сжатии и изгибе.

СТОЙКОСТЬ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДЕЙСТВИЮ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ АГРЕССИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, или коррозия поортландцеменьного кам. Открытие портландцемента способствовало бурному строительству гидротехнических сооружений, однако вскоре было замечено, что бетонные сооружения на основе портландцемента стали разрушаться, разрушался цементный камень. Этот вид разрушений был назван «коррозией портландцементного камня», которая происходила при действии на бетон различных вод. Большие исследования по выявлению причин коррозии и разработке мероприятий по борьбе с ней были проведены французом Ле Шателье, немецким ученым Михаэлисом и русским В. М. Москвиным. По предложению проф. В. М. Москвина коррозия портландцементного камня разделена на три вида:
1) разрушение цементного камня пресными проточными водами;
2) разрушение в кислой среде;
3) разрушение минерализованными водами (морская среда).

Разрушение цементного камня в проточной воде происходит при фильтрации воды через поры камня, которая растворяет и вымывает гидроксид кальция из камня, делая последний сильно пористым телом с резким понижением прочности цементной связки в бетоне.

Образование в цементном камне гидроксида кальция — основной сотставляющеи воздушной извести — происходит в результате гидролиза пригидратации C3S и C2S по реакциям:
2(3CaO·SiО2) + 6Н2О = 3CaO·2SiО2·3H2О + 3Ca(OH)2.
2(2CaO·SiО2) + 4Н2О = 3CaO·2SiО2·3H2О + Са(ОН)2.
Если учесть, что в портландцементе суммарное содержание C3S и C2S в среднем колеблется около 60 %, то содержание гидроксида кальция в цементном камне будет составлять около 25 % по массе, т. е. четверть всей массы цементной связки бетона, поэтому и неудивительно, что бетон может в результате выщелачивания прийти в негодность.

Внешне проявление первого вида коррозии заключается в появлении на поверхности бетона белого налета в виде высолов. Профессор В. П. Скрыльников в связи с этим удачно назвал этот вид коррозии — «белая смерть цемента».

Проявление выщелачивания извести из камня можно определить и обработкой поверхности фенолфталеином, в результате чего обработанная поверхность окрасится в малиновый цвет. — Наиболее эффективным способом борьбы с этим видом коррозии является использование для бетонов специальных видов цементов, содержащих активные минеральные добавки, например пуццолановый цемент и др.

Второй вид коррозии может проявляться в различных формах. В виде общекислотной, углекислотной, магнезиальной, органо-кислотной коррозии и коррозии под действием минеральных удобрений. Общим для этого вида разрушений является то, что различные кислоты, вступая во взаимо действие с продуктами гидратации цемента, образуют водорастворимые соли, которые еще легче растворяются и вымываются из цементного камня, чем гидроксид кальция.

Остановимся подробнее на углекислотной коррозии и коррозии от минеральных удобрений как наиболее распространенных и опасных.

Углекислотная коррозия возникает в основном от действия углекислоты воздуха, содержание которой значительно превышает другие виды кислот. При затвердевании бетона до проектной прочности на воздухе углекислота, содержащаяся в воздухе, взаимодействует с гидроксидом кальция, переводя последний в карбонат кальция. То же самое может происходить и в затвердевшем бетоне при эксплуатации в водах, содержащих углекислоту (например, в болотистых или грунтовых). В дальнейшем при изменении концентрации углекислоты в среде работы бетона происходит процесс взаимодействия карбоната кальция с углекислотой по реакции СаСО3 + СО22О = Са(НСО3)2 с образованием соли кислого углекислого кальция, которая еще легче растворяется и выщелачивается, чем сам гидроксид кальция. Примером такого разрушения бетона может служить случай с малым искусственным дорожным сооружением в Улан-Удэ, пришедшим в негодность после годичной
эксплуатации.

Если учесть, что в бетонах возможно использование и заполнителей из карбонатных пород, то создаются дополнительные условия для образования легкорастворимой соли, и тогда применение только специальных цементов в бетонах не обеспечит надежной защиты от разрушения. Необходимым в этом случае будет дополнительная обработка поверхности бетона водозащитными слоями, например, пропитка битумными или полимерными составами поверхностных слоев бетона, соприкасающихся с агрессивной средой.

Теперь о коррозии под действием минеральных удобрений. Из всех видов минеральных удобрений наиболее вредными являются аммиачные удобрения — аммиачная силитрат и сульфат аммония, которые в своем составе содержат нитрат аммония NH4NO3, который действует на гидроксид кальция по реакции
Са(ОН)2 + 2NH4NO3 + 2Н2О = Ca(NО3)2·4H2О + 2NО3,
образуя нитрит кальция, хорошо растворимый в воде и легко вымываемый
из бетона.

Третий вид коррозии портландцементного камня наблюдается при действии грунтовых вод, содержащих минеральные соли, или в морской воде. Этот вид коррозии часто называют сульфатной коррозией, т. к. морская вода содержит в своем составе обязательное количество сернокислых соединений типа RSO4. Сульфатные соединения вступают в реакции с гидроксидом кальция, образуя сернокислый кальций по уравнению RSО4 + Са(ОН)2 = CaSО4 + R(OH)2.

Сернокислый кальций помимо образования по реакции непосредственно может содержаться как в морских, так и в грунтовых водах. При насыщении пор цементного камня водой, насыщенной сернокислым кальцием, последний вступает во взаимодействие с С3АН6, образуя гидросульфоалюминат кальция по следующей реакции:
3CaSО4 + ЗСаО·А12О3·6Н2О + 25Н2О = 3CaO·Al2О3·3CaSО4·31H2О.

Образуясь в порах цементного камня, это соединение при определенных пределах концентрации переходит в перенасыщенное состояние и начинает выкристаллизовываться: при этом увеличивается в объеме в 3,0-3,5 раза, создает большие давления на стенки пор, разрушает цементный камень. Образующиеся кристаллы гидросульфоалюмината кальция по виду напоминают бациллу, что и дало название этому виду коррозии — «цементная бацилла».

Третий вид коррозии является наиболее опасным, т.к. разрушение бетона происходит сразу по всему объему изделия. Примером разрушения от действия минерализованных вод может служить Баку — Шолларский водопровод протяженностью 182 км, построенный в 1917 г. В результате воздействия грунтовых вод, содержащих большое количество сульфата кальция, 147 км его уже в 1925 г. полностью вышло из строя.

Поскольку причиной разрушения в цементном камне является наличие гидроксида кальция и трехкальциевого гидроалюмината, то, казалось бы, — убрать эти соединения из цемента и этим решится вопрос коррозии сам по себе. Тем не менее, практически этого добиться невозможно, т. к. это повлекло бы за собой полное отсутствие C3S. Поэтому наука пошла по другому пути в борьбе с коррозией, а именно по пути, как указывалось раньше, создания специальных видов цементов, стойких против указанных видов коррозии. К таким цементам относятся пуццолановый и сульфатостойкий портландцементы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector