Коррозия цементного камня и меры борьбы с ней

Коррозия цементного камня —- процесс разрушения затвердевшего цемента в растворах и бетонах под действием агрессивных факторов (растворов, кислот, газов и др.). При этом составляющие соединения цементного камня растворяются (физическая коррозия) или вступают в реакцию с солями и кислотами, содержащимися в минерализованных водах (химическая коррозия). Образующиеся новые химические соединения или легко растворимы в воде, или кристаллизуются в капиллярах и порах цементного камня со значительным увеличением объема, приводящим к разрушению цементного камня. Различают три вида коррозии цементного камня.

В первом случае коррозия происходит под действием пресных проточных вод. Из цементного камня вымывается слаборастворимая в воде гидратная известь Са(ОН);, в результате чего возрастает пористость цементного камня, а

Коррозия может происходить и под действием минерализованных вод. Соли этих вод вступают в обменные реакции с цементными минералами, и в первую очередь с Са(ОН)_г. образуя легко растворимые соединения, которые в дальнейшем вымываются водой. Например, при наличии в водах углекислоты происходит ре­акция Са(ОН)₂+2СО2-^АСа(НСОзЬ- Образующийся бикарбонат кальция хорошо растворяется в воде. Если же в воде имеются свободные кислоты, то Са(ОН)₂ растворяется еще быстрее: Са(ОН)_;+ + 2НС1->-СаС12+2Н,О (СаСЬ — легкорастворимое соединение).

Коррозия третьего вида имеет место при воздействии на цементный камень сульфатов, которые содержатся в некоторых водах. В этом случае образуются нерастворимые в воде вещества, которые откладываются в порах и микротрещинах, а затем по мере роста их кристаллов увеличиваются в объеме примерно в 2.5 раза. В результате возникают внутренние напряжения, приводящие к разрушению цементного камня.

В цементном камне образуются трещины, из которых вытекают новообразования в виде емстанообразного вещества. Особенно опасны для цементного камня сернокислые соли М§804. Са8О4. №?8О4 и другие, которые, воздействуя на цементные составляющие, приводят к разрушению цементного камня [например, в соответствии с реакцией Са(ОН)_г + М§8О.,+2Н,О->Са5О._г2Н;О + + М§(ОН)₂]. Практически не действуют на цементный камень соли угольной кислоты, кремнекислые соли, растворы щелочей, нефтепродукты и др. Коррозию цементного камня можно исключить полностью, ослабить конструктивными мерами или подбором цементов определенного минералогического состава, а также введением активных минеральных добавок. Конструктивные меры предусматривают создание плотных строительных растворов в бетонов, устройство гидроизоляции, водоотвода и дренажей, облицовку бетонных конструкций и сооружений устойчивыми к коррозии материалами.

Разновидности портландцемента

Гидрофобный портландцемент — продукт совместного тонкого помола портландцементного клинкера и гидрофобизирующей поверхностно-активной добавки (асидола, мылонафта, асидолмы-лонафта, олеиновой кислоты, окисленного петролатума). доза которой в зависимости от се вида составляет 0 Л 5...0.25% от массы цемента в пересчете на сухое вещество.

Гидрофобные добавки образуют на поверхности цементных зерен тончайшие мономолекулярные водоотталкивающие пленки. которые препятствуют поглощению цементом влаги из воздуха и тем самым способствуют сохранению активности вяжущего.

Гидрофобные портландцементы после затворения водой в начальный период твердеют медленнее, чем обычные, но в 28-суточ-ном возрасте цементный камень достигает марочной прочности. Растворные и бетонные смеси на гидрофобном портландцементе характеризуются повышенной пластичностью (подвижностью) и удобообрабатываемостью, значительно меньшим водопоглощением и большей морозостойкостью.

При длительном хранении и перевозке гидрофобный портландцемент не комкуется и не теряет активности (даже во влажной среде). Может применяться для различных строительных работ, преимущественно для облицовки и наружной штукатурки зданий, при изготовлении бетонов для дорожного и аэродромного строительства а также для изготовления гидротехнического остона. .Выпускают гидрофобный портландцемент марок 300. 400. 500, 600 и 700.

Пластифицированный портландцемент получается при совместном тонком измельчении портландцементного клинкера и пластифицирующей поверхностно-активной добавки — концентрата сульфитно-спиртовой барды (дозировка добавки та же, что и при получении гидрофобного портландцемента). В этом случае на по­верхности зерен образуются тончайшие пленки, которые при смешении цемента с водой набухают, повышая пластичность смеси.

Растворные и бетонные смеси на пластифицированном портландцементе отличаются повышенной пластичностью и удобоукладываемостью при относительно малом расходе цемента. Вследствие уменьшения содержания воды и вовлечения воздуха при изготовлении таких смесей повышается их морозостойкость.

Пластифицированный портландцемент применяется при проведении обшестроительных работ. При изготовлении сборных железобетонных изделий и конструкций рекомендуется перед пропариванием предварительно выдерживать их в течение не менее 4 ч в обычных условиях. Выпускают пластифицированный портландцемент марок 300. 400, 500, 600 и 700.

Сульфатостойкий портландцемент получают путем помола портландцементного клинкера определенного химического и минералогического состава. Этот цемент по сравнению с обычным имеет повышенное содержание двухкальциевого силиката (до 30... 35%), содержание трехкальциевого силиката в клинкере не должно превышать 50%, трехкальцевого алюмината — 5%. Обладает повышенной сульфатостойкостью и пониженной экзотермией при замедленной скорости твердения в начальные сроки. Не содержит активных или инертных минеральных добавок.

Предназначается сульфатостойкий портландцемент для изготовления бетонных и железобетонных конструкций наружных зон гидротехнических и других сооружений, работающих в агрессивной (сульфатной) среде при систематическом попеременном увлажнении и высыхании, либо замораживании и оттаивании. Выпускают сульфатостойкий портландцемент марок 400. 500 и 600. В остальном к ним предъявляются те же требования, что и к обычному портландцементу. Быстротвердеющий портландцемент характеризуется интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. Такие цементы ползают путем тонкого помола цементного клинкера, а также регулированием его химического и минералогического состава. Быстротвердеющий портландцемент имеет по­вышенное содержание трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината. Массовая доля С₃8 и 83А не менее 60...65%. Тонкость помола 4000...5000 см^!/г. Через трос суток твердения предел прочности цементного камня достигает 30 МПа и более. При помоле быстротвердеющего портланцемента допускается введение в него активных минеральных добавок массой не более 10%, а доменных гранулированных шлаков — не более 15% от массы цемента. Быстротвердеющий портландцемент предназначается для изготовления сборных

также для скоростного бетонирования монолитных конструкций. При твердении этого цемента выделяется много теплоты, и поэтом}" его часто используют для зимнего бетонирования. Однако для бетонирования массивных конструкций его применять не следует, так как может произойти деформирование конструкции вследствие появления внутренних напряжений при неравномерном нагреве. Выпускают быстротвердеющий портландцемент марок 400, 500 и 600. Цветные портландцементы — продукты совместного помола белого клинкерного цемента с минеральным пигментом или специальными красящими рудами. Белый цемент изготовляется из того же сырья, что и обычный портландцемент, но имеет пониженное содержание красящих окислов железа, марганца, титана. При этом используются чистые известняки или мрамор и белые каолиновые глины. Белый цемент получается путем обжига клинкера на беззольном топливе с после­дующей отбелкой в холодильнике специальной конструкции. Размол клинкера осуществляется керамическими шарами. В зависимости от степени белизны различают три сорта цемента: БЦ-1. БЦ-2 и БЦ-3. а в зависимости от прочности цементного камня — три марки: 250. 300, 400.

Цветные портландцемента применяются при отделочных работах, а также для изготовления цветных растворов и бетонов.

Дорожный цемент (разновидность портландцемента) даст растворы и бетоны с повышенными морозостойкостью, стойкостью к динамическим и истирающим нагрузкам, малой усадкой при твердении и большей прочностью на растяжение при изгибе благодаря повышенному содержанию четырехкальциевого алюмоферрита. Содержание трехкальциевого алюмината в нем не должно превы­шать 8%. гипса — 3%; вводить активные и инертные добавки не разрешается. Исключение составляет доменный гранулированный шлак, содержание которого допускается до 15%. Для снижения содержания воды в бетонной смеси при помоле цементного клинкера желательно вводить пластифицирующие или гидрофобные добавки Начата схватывания этого цемента должно наступать не ранее чем через 2 ч после затворения его водой.

Дорожный портландцемент выпускают марок 500. 600 и 700. Предназначается для строительства бетонных покрытий автомобильных дорог и взлетно-посадочных полос аэродромов.