93. Кислостойкость бетона. Механизм разрушения . Меры, обеспечивающие повышение кислостойкости бетона.

Кислотостійкість бетону

Неорганічні кислоти (сірчана, соляна, азотна та ін.) дуже агресивні для бетону. Вони можуть зруйнувати його протягом декількох місяців. Корозія бетону протікає через взаємодію кислот з новоутвореннями цементного ка¬меню, особливо з Са(ОН)2.

В результаті реакції утворюються кальцієві солі і аморфні незв'язні маси:SiO₂ aq, Аl(ОН)₃, Fe(ОН)₃ і ін. Причому гідрати глинозему і окису заліза при надлишку кислоти також вступають з нею в реакцію. У всіх випадках Са(ОН)2 руйнується з утворенням малодисоційованої води. А вона, при наявності газового середовища, дає нові порції кислот. Кальцієві солі, що утворяться в результаті реакції (хлористий кальцій, гіпс, кальцит, флюорит і т.п.) мають різні властивості і розчинність. Ряд солей (вуглекислі, фтористі, а також силікати) спочатку навіть можуть ущільнювати поверхневі шари бетону. Інші (сульфати і хлориди) являють собою рихлі, нестійкі новоутворення, які відносно легко видаляються водою. Ті з продуктів, що розчинні у воді, виносяться нею з бетону, а нерозчинні, у вигляді рихлих мас, залишаються. Усе це супроводжується падінням міцності бетону, а надалі і повним його руйнуванням. Такий бетон не захищає арматуру. Мова повинна йти не стільки про захист арматури, скільки про захист самого бетону. Захищати ж бетон від дії сильних кислот дуже важко. Тому готують бетон на спеціальних кислото¬стійких цементах і заповнювачах.

94. Стойкость бетона в сульфатсодержащих водах. Механизм разрушения . Меры, обеспечивающие повышение стойкости бетона.

Сульфатовміщуючі солі. Сульфати різних основностей істотно впливають на стійкість бетонних і залізобетонних конструкцій і спо­руд. Розчини цих солей, за ступенем агресивності можна поставити в ряд із сірчаною кислотою. Концентрації сульфатів у розчинах відповідають сере­дньо- (0,148%-ний розчин NaSO₄ тобто 1000 мг/л SO₄)) і сильноагресивним середовищам (2%-ний розчин NaSO₄, тобто 13 500 мг/л SO₄). При взаємодії сульфатних іонів з компонентами цементного каменю можуть утворюватися три основних з’єднання:

В.В. Кінд сульфатну корозію поділяє на наступні види: сульфоалюмінат- ну; сульфоалюмінатно-гіпсову; гіпсову і сульфатно-магнезіальну корозію, що відбувається в цементному камені при спільній дії на нього іонів М& і 80₄.

Сульфоалюмінатна корозія - результат взаємодії високоосновних алюмінатів кальцію цементного каменю з гіпсом. Вона виникає при дії на бе­тон розчинів, що містять більше 250 і менше 1000 мг/л сульфатних іонів S0₄. По розрахунках при рН > 11 утворюється внсокосульфатна форма гідро- сульфоалюмінату кальцію, а при рН = 11... 12 — моносульфатна форма гідро- сульфоалюмінату кальцію. Отримання малорозчинної високосульфатної форми гідросульфоалюмі- нату кальцію (еттрингіту), із твердого СзА-Н₁₂ і розчиненого гіпсу, супрово­джується збільшенням твердої фази (у порівнянні з С₃А-Н₁₂) приблизно в 2,6 раза, Подібне явище може викликати два протилежних процеси: ущільнення структури бетону і руйнування її. Кристали солей, що утворяться в результаті реакції, накопичуються в порах і капілярах бетону, що приводить до ущіль­нення структури бетону і підвищення його міцності. По закінченні заповнен­ня пор і капілярів кристали солі починають давити на стінки твердих компонентів, прошарки цементного каменю. Це викликає виникнення сильних на­пружень у бетоні, що призводять до порушення його структури, деформацій і зниження міцності.

Руйнівна дія сульфатів на бетон пояснюється і виникненням осмотично­го тиску. Механізм руйнування осмотичними явищами аналогічний схемі руйнування цементного каменю при набуханні гелю, що утворився при взає­модії лугів цементу з кремнеземом заповнювача. Набухаючий напівтвердий гель викликає в бетоні напруги, які перевищують міцність матеріалу на роз­тягнення і, як наслідок, руйнують його.

Сульфоалюмінатногіпсова корозія виникає під дією сульфатних іонів SO4 при концентрації їх у розчині більш як 1000 мг/л.. Випадання кристалічних гіпсу і гідросульфоалюмі­ната кальцію приводить до підвищення концентрації їх в порах і капілярах бетону, що сприяє появі в них руйнуючих внутрішніх напруг (корозії Ш виду)

Сульфатно-магнезіальна корозія бетону виникає при взаємодії ново­утворень цементного каменю з сульфатом магнію:

Сульфат магнію реагує не тільки з гідратом окису кальцію і гідроалюмі- натами кальцію, але і з гідросилікатами кальцію. Дво- і трикальцієвий гідро­силікати в розчинах сульфату магнію швидко утворюють кристали гіпсу і важкорозчинну аморфну речовину - Mg(OH)₂, що представляють собою рих­лу масу, що не володіє сполучними властивостями. Мg(ОН)₂ залишається в об’ємі цементного каменю або вимивається з нього. Це явище образно назва­ли “біла смерть бетону”.

Утворення рихлих мас Mg(ОН)₂, кристалів двоводного гіпсу і гідро- сульфоалюмінату кальцію призводить до швидкого і сильного руйнування цементного каменю, а, отже, і бетону.

Сульфат магнію сильно впливає на корозію цементних бетонів при кон­центрації його в розчині більше ніж 0,5...0,75%.

Стійкість бетону в сульфатоутримуючих розчинах залежить від багатьох факторів. Основні з них: мінералогічний склад і вид в'яжучого, вид і концен­трація сульфатних солей, склад і структура бетону.