95. Газостойкость бетона. Механизм разрушения. Меры, обеспечивающие повышение газостойкости бетона.

Газостійкість бетону

В хімічній, металургійній і багатьох інших галузях промисловості мож­ливе виділення різнорідних за складом і концентрації газів і пару. Вони кон­тактують із залізобетонними конструкціями і впливають на їхню довговіч­ність. За ступенем агресивності до бетону і сталі гази класифікуються на три групи: слабоагресивні (вуглекислий газ, кисень, сірковуглець і фтористий кремній); агресивні (оксиди сірки і сірководень); сильноагресивні (окисли азоту, хлор, хлористий і фтористий водень).

Гази слабоагресивної групи. Вуглекислий газ міс­титься в середовищі повітря, у складі навколишнього середовища багатьох промислових підприємств і в димових газах. Стикаючись з бетоном він взає­модіє з новоутвореннями цементного каменю, які по реакційній здатності можна поставити в наступний ряд: гідроалюмінати кальцію, Са(ОН)г і гідро­силікати кальцію. Це так названий процес карбонізації, що підвищує міцність і стійкість бетону. Він іде пошарово від зовнішньої поверхні в середину бетону. В ре­зультаті між зоною карбонізації і неушкодженими шарами бетону створю­ється різниця парціальних тисків СОг- Це підтримує його дифузію в середину бетону. Утворення СаСОз супроводжується збільшенням карбонізаційних шарів бетону на 11%. Воно стримується внутрішніми шарами бетону, в яких карбо­нізація ще не пройшла. Тому в контакті цих шарів виникають напруги, що можуть привести до появи тріщин. Глибина карбонізації складає від сотих часток до 1 мм і більше в рік. За даними спостережень за 40...50 років екс­плуатації споруд глибина карбонізації бетону складає ЗО...70 мм. Більш гли­бока карбонізація спостерігається в місцях контакту цементного розчину з крупним заповнювачем. Крім того, карбонізація - процес екзотермічний, су­проводжується виділенням тепла і випаровуванням вологи, а, отже, і зміною вологості бетону.

Швидкість карбонізації залежить від багатьох причин, основні з яких: щільність бетону, вологість атмосфери, вид цементу.

Чим щільніше бетон, тим менше він піддається карбонізації. Тому чітко просліджується вплив на цей процес В/Ц відношення, якості ущільнення, режимів твердіння, пористості заповнювача, міцності бетону тощо.

Вологість середовища менше 45% і близька до 100% практично припи­няє карбонізацію. Інтенсивно карбонізація проходить тоді, коли плівка воло­ги на стінках пор і капілярів достатня, щоб в ній розчинився Са(ОН)₂ і вугле­кислота.

Ця плівка не повинна закривати пори і капіляри цілком, щоб у них за­лишився вільним доступ вуглекислого газу. При великій кількості вологи по­ри і капіляри бетону закриті і не пропускають С0₂ - процес карбонізації в та­кому разі припиняється. При зволоженні зовнішніх конструкцій атмосфер­ними опадами карбонізація протікає повільніше. В середині приміщень вона протікає швидше, ніж зовні. Тут ще очевидно накладається і підвищена кон­центрація С0₂ у приміщенні.

Вид цементу, а, отже, і якість новоутворень, взаємопов’язані зі ступе­нем карбонізації бетону. Найменша глибина карбонізації спостерігається в портландцементу, середня - у шлако- і сульфатостійкому портландцементі і найбільша - на шлакопортландцементі зі вмістом шлаку 50...80%.

Сірковуглець має малу розчинність у воді і тому слабоагресивний як до бетону, так і до арматури.

Гази агресивної групи. Окисли сірки, S0₂ і SОз зустрі­чаються при виробництві сірчаної кислоти, свинцю, цинку та ін., а також у димових газах. Продуктом взаємодії їх є гіпс.Утворення гіпсу супроводжується збільшенням об'єму твердої фази, по­явою внутрішніх напруг в стінках пор і капілярів, які приводять до виник­нення тріщин і лущення поверхні бетону.

Взаємодія S0₂ з бетоном створює “фронт” просування зони сульфатації від поверхні всередину бетону. Швидкість сульфатації залежить від концент­рації S0₂, вологості повітря і щільності бетону.

. Тривалий вплив розчинів кислот приводить до повного руйнування цементного каменю. У щільному бетоні процеси корозії йдуть повільніше і у ряді випадків можуть локалізуватися.

Сірководень. Н₂S зустрічається в текстильному виробництві, у каналіза­ційних трубах тощо. Він легко з’єднується з конденсованою з повітря воло­гою або водою в порах і капілярах бетону, або заповнювача і дає агресивну сірководневу кислоту.

Сірководнем нейтралізується Са(ОН)₂ бетону і при достатній вологості повітря начинається корозія арматури. Дія Н₂S на бетон при рівноважній (ви­сокій) вологості повітря порівняно повільна. Очевидно, як і для С0₂, існує оптимальна вологість повітря, при якій процес взаємодії газу з бетоном йде найбільш швидко.

Гази сильноагресивної групи. Хлор знаходить за­стосування при виробництві хлору і соляної кислоти. Він сильно агресивний до арматури і слабкіше - до бетону.