Коррозия цементного камня

На твердеющий цемент в бетоне или растворе действуют различные жидкости и газы, некоторые из которых понижают прочность или разрушают цемент. Совокупность этих явлений называется коррозией цементного камня.

Теория коррозии цементного камня Москвина

Согласно этой теории все коррозионные процессы делят на три типа.

Типы коррозии цементного камня:

1. Коррозия первого типа – коррозия выщелачивания. Протекает в цементном камне под воздействием на него мягких вод (мало солей). Мягкие воды растворяют гидроксид кальция (), в результате этого образуются поры, в которые вновь попадает вода, и, таким образом, коррозия углубляется. Выщелачивание можно заметить по наличию белых пятен и подтёков на бетоне.

Защита:

1. Ограничить содержание алита в портландцементном клинкере до 50%;

2. Введение активных минеральных добавок;

3. Уплотнение бетона;

4. Выдерживание на воздухе изделий для каких-либо сооружений (гидрооксид кальция при взаимодействии собразует труднорастворимый карбонат кальция);

5. Использование оклеечной или окрасочной гидроизоляции;

1. Коррозия второго типа – кислотная коррозия развивается при воздействии на цементный камень различных растворов кислот, имеющих (кроме поликремниевой и кремнефтористоводородной). Кислоты встречаются в сточных водах предприятий, в атмосфере содержаться ангидриды кислот, хлор и т. д. Кислота вступает в реакцию с гидрооксидом кальцияс образованием растворимых или увеличивающихся в объёме солей. Кроме того, кислота разрушает силикаты кальция (алит, белит).

Защита:защитные слои из кислотостойких материалов;

3. Коррозия третьего типа – сульфатная коррозия: гидроалюминат кальция разрушается под воздействием сульфатных ионов, при этом образуется малорастворимый трёхсульфатный гидросульфоалюминат (эттрингит), который кристаллизуясь в порах увеличивается в объёме приблизительно в 2 раза.

Защита: для борьбы с сульфоалюминатной коррозией применяют специальный сульфатостойкий цемент.

Свойства цементов

1. Истинная плотность:г/см³.

2. Насыпная плотность:

в рыхлом состоянии: г/см³; в уплотнённом состоянии:г/см³.

3. Тонкость помолахарактеризуется остатком на сите № 008: остаток должен быть не более 15%.Удельная поверхность зёрен– суммарная площадь поверхности цемента в 1 грамме (должна составлять 2500–3000 см²).

4. Водопотребность: нормальная густота цементного теста определяется с помощью прибора Вика с пестиком Тетмайера. Различают практическую () и теоретическую () водопотребности.

Вводимая в цемент избыточная вода повышает пористость и уменьшает прочность портландцемента. Водопотребность зависит от минералогического состава (чем больше алита (), тем больше водопотребность) и тонкости помола (чем тоньше помол, тем водопотребность больше). При введении активных минеральных добавок осадочного происхождения (диатомит, опока, трепел) водопотребность цемента возрастает до 37%.

5. Сроки схватыванияопределяются при помощи прибора Вика с иглой.

Для портландцемента: начало схватывания не ранее 45 минут; конец схватывания не позднее 10 часов.

На сроки схватывания влияют:

     а) Минералогический состав портландцементного клинкера: повышенное содержание трёхкальциевого алюмината () увеличивает сроки схватывания;

     б) Водоцементное отношение – отношение количества воды к количеству цемента: с увеличением водоцементного отношения сроки схватывания замедляются;

     в) Тонкость помола: с увеличением тонкости помола увеличиваются сроки схватывания.

6. Равномерность изменения объёма. Неравномерность вызывается гидратацией свободных оксидов кальция и магния, которые расширяются, вызывая местные деформации. По ГОСТу изготовленные из теста нормальной густоты образцы-лепёшки через 24 часа предварительного твердения выдерживают 3 часа в кипящей воде, при этом лепёшки не должны деформироваться и не должны возникать радиальные трещины.

7. Прочностьхарактеризуется маркой, которую устанавливают по пределу прочности на сжатие стандартных образцов-балочек. Образцы изготавливаются из цементно-песчаного раствора с соотношением 1:3 при водоцементном отношении равном 0,4.

Промышленность выпускает портландцемент 4 марок: М400; М500; М550; М600.

На прочность портландцемента влияют: минералогический состав, водоцементное отношение, продолжительность твердения и условия хранения.

Портландцемент набирает марку по прочности в течение 28 суток, причём первые сутки образцы хранят на воздухе при 100% влажности, далее 27 суток хранят в воде.

Разновидности портландцемента

Изменяя минералогический состав цементного клинкера получают различные разновидности портландцемента:

1. БТЦ (быстротвердеющий портландцемент);

2. Сульфатостойкий портландцемент;

3. Портландцемент с умеренной экзотермией;

4. Дорожный портландцемент;

5. Белый и цветные портландцементы;

6. Пластифицированный портландцемент;

7. Гидрофобный портландцемент.

Для получения портландцемента с заданными свойствами используют 2 пути:

1. Изменение минералогического состава и структуры портландцементного клинкера;

2. Введение минеральных или органических добавок.