1.3.2. Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент – быстротвердеющее, гидравлическое вяжущее, получаемое путем высокотемпературного обжига (до начала спекания, т.е. до 1600°С) смеси известняка (СаСО₃) с бокситами (xAl₂O₃ · yH₂O). Бокситы встречаются сравнительно редко и являются ценным сырьем для получения металлического алюминия. Поэтому глиноземистый цемент является более дорогим строительным материалом, чем портландцемент.

Главной составной частью этого цемента является однокальциевый алюминат СаО · Al₂O₃. При взаимодействии с водой образуется гидрат двухкальциевого алюмината:

2(СаО · Al₂O₃) + 10Н₂О = 2СаО · Al₂O₃ · 7Н₂О + 2Al(OH)₃.

Двухкальциевый гидроалюминат 2СаО · Al₂O₃ · 7Н₂О – главная составляющая часть затвердевшего глиноземистого цемента. Гидратация глиноземистого цемента сопровождается выделением значительного количества тепла. Это ценно для работ при низких температурах.

В затвердеваемом цементном камне не содержится свободного Са(ОН)₃ и 3СаО · Al₂O₃ · 6Н₂О и это делает его более стойким в отношении физической и сульфатной коррозии.

Схватывание глиноземистого цемента начинается через час после затворения и длится не более 12 часов. Твердение происходит в основном в течение 1-3 дней.

3.Коррозия бетона и меры борьбы с ней

Коррозией бетона называется понижение прочности, повреждение и разрушение бетона под влиянием окружающей среды.

Большой вклад в изучение коррозии бетона и мер борьбы с ней внесли русские ученые А.А.Байков, В.М.Москвин, С.Н.Алексеев, В.В,Тимашев и др. Различают коррозию бетона трех видов.

Эрозия бетона — это процесс истирания поверхности слоя бетона в результате абразивного воздействия потока воды, насыщенного мелкими частицами каменных материалов.

Валуны, булыжники и другие крупные фракции повреждают поверхность бетона и ускоряют процесс эрозии бетона.

4. Методы предотвращенияи снижения степени коррозии бетона

Предотвращение коррозии цементного камня обеспечивается различными способами: изменением минералогического состава клинкера, фторированием поверхности бетона, регулированием тонкости помола цемента, введением в его состав гидравлически активных материалов, автоклавной обработкой изделий из бетона и гидроизоляцией бетонных сооружений.

4.1. Влияние минералогического состава клинкера

Стойкость портландцемента в пресных водах можно повысить, уменьшив в нем содержание трехкальциевого силиката – минерала, твердеющего с выделением большого количества свободной извести. Обычно стандарт на сульфатостойкий цемент предусматривает следующие требования: 3СаО · Al₂O₃ не более 5%(мас.), сумма 3СаО · Al₂O₃ + 4СаОAl₂O₃ ·Fe₂O₃ – не более 22%, 3СаО · SiO₂ – не более 50%.

2. Фторирование поверхности бетона

Другой мерой защиты бетона от коррозии является обработка поверхности бетона растворами фторосиликатов магния или натрия с целью придания ей водонепроницаемости. Фторосиликаты реагируют с карбонатом и гидроксидом кальция поверхностного бетонного слоя:

2CaСO₃ + MgSiF₆ + nH₂O = 2CaF₂↓ + MgF₂ + SiO₂ · nH₂O↓ + 2CO₂↑; (13)

2Ca(OH)₂ + MgSiF₆ + (n-2)H₂O = 2CaF₂↓ + MgF₂↓ + SiO₂ · nH₂O. (14)

Образуются труднорастворимые в воде вещества CaF₂, MgF₂, SiO₂ · nH₂O.

4.3. Влияние тонкости помола на стойкость против коррозии

Согласно В.С.Горшкову, увеличение тонкости помола способствует повышению сульфатостойкости цементного камня, этот факт объясняется тем, что увеличение тонкости помола сопровождается формированием плотного цементного камня с высокой водонепроницаемостью, исключающей возможность миграции агрессивной среды, что и обусловливает высокую коррозийную стойкость бетона.

4.4. Влияние тепловлажностной обработки цементного камня на его коррозийную стойкость

Обработка цементного камня паром при температуре выше 100°С обеспечивает хорошую коррозийностойкость бетона. При автоклавной обработке под высоким давлением Са(ОН)₂ реагирует с SiO₂ с образованием низкоосновных гидросиликатов, что повышает сульфатостойкость цемента, поскольку реакция

Са(ОН)₂ + Na₂SO₄ = CaSO₄ · 2H₂O + 2NaOH (15)

прекращается. Гидросиликаты кальция, образующиеся при автоклавной обработке, устойчивы к воздействию агрессивных сред. В процессе обработки образуются 3СаО · Al₂O₃ · 6H₂O и гидрогранаты кальция

3СаО · (Al,Fe)₂O₃ · 6H₂O, SiO₂, обладающие высокой устойчивостью к действию сульфатов натрия.

4.5. Введение гидравлически активных добавок

Введение добавок в цемент способствует повышению его коррозийной стойкости. В этом случае протекает реакция

Са(ОН)₂ + SiO₂ + H₂O = CaO · SiO₂ · H₂O. (16).

Образующиеся гидросиликаты кальция менее растворимы в воде и практически не вступают в обменные реакции с сульфатами. Кроме того, введение в состав гранулированного шлака и горелой породы тоже оказывает положительное действие на коррозийностойкость бетона.

4.6. Гидроизоляция бетона

Гидроизоляция бетонного сооружения является эффективным способом, предотвращающим проникновение воды в бетон. С этой целью сооружение покрывают различными непроницаемыми покрытиями. Однако этот прием очень трудоемкий и дорогой. В последние годы для повышения водонепроницаемости бетонов используют расширяющиеся цементы и полимерные композиции на их основе. В качестве полимерных добавок применяют дивинилстирольный латекс СКС-65 ГП, водно-спиртовые растворы кремнийорганических жидкостей ГКЖ-10 или ГКЖ-11 (силиконаты или алюмосиликонаты натрия жидкие), фуриловый спирт, водорастворимые алифатические смолы. Цементный камень на расширяющемся цементе имеет более плотную структуру, чем цементный камень на портландцементе. Введение в цементный камень водорастворимых полимерных добавок приводит к значительному снижению микропористости, что вызывает уменьшение пор (появляются поры с радиусом 100 · 10 ^-10 м). Применение таких цементов позвляет обеспечить значительное снижение газо-, водо- и рассолопроницаимости цементного камня и раствора в сравнении с соответствующими составами на портландцементе.