Конспект лекций по химии. Часть 2. Учебное пособие

Сульфатная коррозия

Этот вид коррозии вызывается воздействим на затвердевший бетон вод, содержащих соли: сульфаты кальция, натрия, маг-

ния и др. Процесс коррозии описывается уравнением реакции:

3СаО·А12 О3·6Н20 + 3CaSO4 + 26H2O → → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

Основным продуктом этой реакции является кристаллический гидросульфоалюминат кальция – эттрингит, 3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O.

Ввиду химического связывания значительного количества воды, суммарный объём образующихся кристаллов эттрингита в 2 – 2,5 раза превышает объём исходных гидроалюминатов. Поэтому их рост вызывает разрушение стенок пор, вспучивание, искривление и растрескивание бетонных изделий.

В случае присутствия в агрессивных водах, растворенных сульфатов натрия, магния или кальция первоначально идёт обменная реакция сульфата с гидроксидом кальция,

н а п р и м е р:

Nа2SO4 + Са(ОН)2 → 2NаОН + CaSO4

СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ БЕТОНА ОТ КОРРОЗИИ

Способы борьбы с коррозией бетонов предусматривают:

1.Изоляцию бетона от контакта с внешней агрессивной средой или резкое снижение скорости проникания агрессивной жидкости, воздействующей на бетон.

2.Уменьшение содержания в цементном камне и бетоне легко растворимых компонентов, активно взаимодействующих с внешней средой.

Изоляция бетона от действия внешних агрессивных сред осуществляется с помощью покрытий из масляных красок, полимерных лаков или расплавов полимеров. Покрытия, которые наносятся на сухую поверхность бетона водонепроницаемы, но легко повреждаются механически. Можно создать защитные покрытия

61

из аморфной кремнекислоты при обработке бетона водными растворами солей кремнефтористоводородной кислоты по реакции:

MgSiF6 + 2Са(OН)2 → MgF2 + 3CaF2 + SiO2·2H2O

При этом образуется гель, затем он высыхает и уплотняется. Защитная плёнка обладает высокой стойкостью к действию кислот и кислотных оксидов. Более надёжны защитные обмазки на основе органических вяжущих веществ или на жидком (растворимом) стекле, прочность их значительно выше, а толщина может превышать 1–3 см. Твердение защитной обмазки на растворимом стекле происходит по схеме:

2(Na2O·3SiO2) + Na2SiF6 + 14Н2О → 6NaF + 7( SiO2··2H2O)

Известен способ гидрофобизации изделий из сборного бетона и железобетона при пропитке поверхностного слоя мономерами (с последующей полимеризацией), растворами и расплавами полимеров или серы. Однако органические жидкости могут проникать только в открытые поры и капилляры цементного камня, поэтому изделия предварительно высушивают, вакуумируют, а уже затем пропитывают.

Для объёмной гидрофобизации бетона можно вводить в бетонную смесь битумную эмульсию или эмульсии некоторых полимеров (например, поливинилацетата. При твердении частички полимера попадают в капилляры и закупоривают их, что резко снижает проницаемость цементного камня и бетона.

Наиболее уязвимым компонентом цементного камня и бетона является Са(ОН)2. Понизить содержание гидроксида кальция можно на стадии твердения бетона при введении в исходный портландцемент активных минеральных добавок, но можно превратить Са(ОН)2 в затвердевшем бетоне в СаСО3 обработкой изделия в карбонизационной камере.

Аморфные кремнезёмистые фазы активных добавок реагируют при твердении с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидролизе алита, по уравнению:

Са(ОН)2 + SiO2 + (n – 1)H2O → CaO·SiO2·nH2O

(где величина n изменяется от 2 до 3). Снижение концентрации Са(ОН)2 в жидкой фазе твердеющего цементного камня способствует гидролитическому расщеплению двухкальциевого гидросиликата:

2СаО·SiO2·nH2O + H2O → Са(ОН)2 + CaO·SiO2·H2O.

62

При определении количества добавки необходимо учитывать возможность её отрицательного влияния на некоторые свойства бетона (прочность при сжатии, стойкость к попеременному увлажнению - высушиванию и замораживанию - оттаиванию).

Доказано, что бетон на пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе обладает высокой стойкостью к углекислотной коррозии.

Сульфатостойкость бетона на портландцементе выполняется при двух условиях - введении активной минеральной добавки и ограничении содержания трёхкальциевого алюмината в исходном клинкере до 5%.

Предотвратить разрушение бетонных конструкций, эксплуатирующихся в морской воде, от магнезиальной коррозии введением активных минеральных добавок не удаётся, но можно резко замедлить скорость этого процесса. Если в бетоне преобладает однокальциевый гидросиликат, то продукты его разрушения содержат значительно больше (в 2-3 раза) гелевидной кремнекислоты. Такой слой разрушенного бетона плохо пропускает воду и обеспечивает постепенное затухание проникновения магнезиальных солей вглубь бетона.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Глинка Н.Л. Общая химия. Изд. 27-е. Л.: Химия, 1988.

2.Коровин Н.В., Масленникова Г.Н., Мигулина Э.И., Филиппов Э.Л.

Общая химия: Учебник для технических направлений и специальностей вузов. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2000.

3.Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия: Учебник для вузов. 2-ое изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1993.

4.Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия, 1974.

5.Зайцев О.С. Химия. Современный краткий курс. М.: Агар, 1997.

63