Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебник срой.мат / 4-5 разделы.doc
Скачиваний:
186
Добавлен:
22.02.2016
Размер:
2.55 Mб
Скачать

4.2.5.7 Ползучесть бетона

Ползучесть бетона проявляется в возникновении остаточных деформаций при длительном воздействии постоянной нагрузки. Происходит она в результате возникновения и развития микротрещин и пластических свойств цементного геля. Ползучесть вызывает релаксацию напряжений, которые выравниваются в неравномерно нагруженных участках. В этом проявляется ее положительное действие. В предварительно напряженных конструкциях происходит потери напряжения арматуры. Здесь проявляется отрицательное действие ползучести.

Ползучесть бетона затухает через несколько лет эксплуатации конструкций. Меньше ползучесть в бетонах с пониженным расходом цемента, низким В/Ц, изготовленного на заполнителях из плотных и прочных пород.

4.2.5.8 Тепловыделение при твердении бетона

При изготовлении бетона происходит тепловыделение в результате гидратации цемента. Повышенное тепловыделение в массивных конструкциях приводит к саморазогреву бетона до 50 °С и выше. Разность температуры внутри и на поверхности конструкции вызывает термическое напряжение и образование трещин, что особенно недопустимо для бетона напорных конструкций. Для уменьшения тепловыделения следует применять низкотермичные цементы: белитовые, пуццолановые и шлакопортландцементы, вводить в бетон тонкомолотые добавки, охлаждать заполнители, заменять часть воды дробленым льдом, бетонировать в зимнее время и др.

4.2.5.9 Теплопроводность бетона

Теплопроводность тяжелого бетона составляет 1,28–1,74 Вт/(м×°С). Она возрастает с увеличением средней плотности и влажности бетона.

4.2.5.10 Огнестойкость бетона

Огнестойкость – свойство бетона сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур при пожаре. Она зависит от вида применяемых материалов. Разрушение портландцемента происходит при температуре 500–550 °С в результате разложения гидроксида кальция по схеме Ca(OH)2 = CaO + H2O. Уже нагревание при температуре от 100 до 250 °С снижает прочность бетона на портландцементе на 25 %. Растрескивание бетона на заполнителях, содержащих кварц, происходит при температуре 600 °С в результате перехода кварца в другую модификацию. И все же, несмотря на указанные недостатки, бетон достаточно огнестойкий материал. Скорость прогревания его невысокая. Значительная часть тепла расходуется на испарение химически связанной и адсорбционной воды, выделяющейся при разрушении цементного камня. Он хорошо сопротивляется кратковременному действию высоких температур.

Если на конструкции действуют высокие температуры длительное время, для их изготовления следует применять жаростойкий бетон.

4.2.5.11 Химическая коррозия бетона

При эксплуатации инженерных сооружений в жидких и газовых средах бетон может подвергаться химической коррозии. Коррозия в газообразной среде протекает обычно при наличии влаги так же, как в воде.

Среди составляющих бетона наиболее подвержен разрушению цементный камень.

В соответствии с классификацией, предложенной В.М. Москвиным, химическую коррозию цементного бетона разделяют на три вида. В чистом виде она встречается редко. Чаще совмещаются два вида коррозии.

Коррозия первого вида происходит в результате растворения составляющих цементного камня водами с малой временной жесткостью. Эта вода горных рек, дождевая, болотная, конденсат. Уменьшает агрессивность воды содержание в ней бикарбонатов Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. И только вода с бикарбонатной щелочью менее 1,4–0,7 мг∙экв/л является агрессивной. Разрушение цементного камня начинается вымыванием Ca(OH)2, растворимость которой составляет 1,2 г/л в расчете на CaO, а затем идет разрушение клинкерных минералов, выщелачивание 15–30 СаО % из цементного камня приводит к уменьшению прочности на 40–50 %.

Стойкость бетона можно повысить применением более плотных бетонов, пуццолановых портландцементов и шлакопортландцементов. Добавки в цементах связывают известь в нерастворимые соединения. При выдерживании изделий на воздухе в результате взаимодействия Ca(OH)2 с CO2, на поверхности бетона образуется малорастворимый карбонат кальция CaCO3, который не выщелачивается водой.

Коррозия второго вида происходит в результате взаимодействия составляющих цементного камня с кислотами и некоторыми солями. При обменных реакциях образуются не имеющие прочности легкорастворимые соединения. К этому виду коррозии относят углекислотную, общекислотную, магнезиальную.

Углекислотная коррозия. Углекислый газ CO2, находящийся в воздухе, растворяется в воде, образуя угольную кислоту, H2CO3. При наличии в воде достаточного количества карбоната кальция CaCO3, чтобы нейтрализовать угольную кислоту, H2CO3 и CaCO3 находятся в равновесном состоянии: H2CO3 + CaCO3 = Ca(HCO3)2. Эта угольная кислота не является агрессивной по отношению к цементному камню. Если количество углекислоты больше, чем равновесное, она становится агрессивной и способна разрушить цементный камень по реакциям:

Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2H2O; CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2.

Гидрокарбонат кальция легко растворяется и вымывается водой.

Кислотная коррозия происходит в результате действия растворов неорганических и органических кислот при их pH < 7. Не входят сюда кремнефтористоводородная и поликремниевые кислоты. Кислоты содержатся в сточных, болотных водах; в выбросах промышленных предприятий может быть сернистый газ, хлор и другие, образующие с водой кислоты. Кислоты взаимодействуют с гидроксидом кальция, в результате чего получаются бессвязные кальциевые соли, легко вымываемые водой. Например, при действии соляной кислоты HCl на цементный камень получается растворимый хлорид кальция:

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O.

Органические кислоты – азотная, уксусная, молочная, винная, олеиновая, гуминовая, фульвовая и другие – также разрушают цементный камень.

Магнезиальная коррозия. Чисто магнезиальная коррозия происходит при действии магнезиальных солей, кроме MgSO4. Например, в морской воде содержится хлорид магния MgCl2, который взаимодействует с цементным камнем по реакции: Ca(OH)2 + MgCl2 = CaCl2 + Mg(OH)2. Образуется растворимый хлорид кальция и бессвязный гидроксид магния. Коррозия становится заметной при содержании в воде MgCl2 более 1,5–2 %.

Для защиты от коррозии второго вида следует применять плотные бетоны, делать пропитку бетона эпоксидными, полиэфирными и другими смолами, устраивать защитные покрытия.

Коррозия третьего вида возникает при действии на цементный камень веществ, способных образовывать кристаллические соединения увеличенного объема. Они оказывают давление на стенки пор и разрушают цементный камень. Коррозия происходит при действии вод, содержащих сульфат кальция CaSO4, сульфат натрия Na2SO4 и д.р. Na2SO4 вначале реагирует с Ca(OH)2 по схеме

Ca(OH)2 + Na2SO4 « CaSO4 + 2NaOH,

а затем CaSO4 – с минералом СЗА. Сульфат кальция CaSO4 сразу реагирует с минералом СЗА:

3CaO×Al2O3×6H2O + 3CaSO4 + (25 – 26)H2O = 3CaO×Al2O3×3CaSO4×(3I – 32)H2O.

В результате взаимодействия образуется трехсульфатная форма гидросульфоалюмината кальция (этрингит) с объемом в 2,8 раза большим объема исходного вещества.

Для предотвращения этого вида коррозии применяют глиноземистый цемент, сульфатостойкие портландцементы и бетоны повышенной плотности.

Сульфатно-магнезиальная коррозия возникает при действии на цементный камень сульфата магния MgSO4. Реакция идет по схеме

Ca(OH)2 + MgSO4 + 2H2O = CaSO4×2H2O + Mg(OH)2.

Образуются рыхлая масса Mg(OH)2 и кристаллы CaSO4×2H2O, которые растворяются водой. Кроме того гипс взаимодействует с С3АН6 и образует эттрингит. Эттрингит и частично гипс вызывает расширение.

Влияние на цемент сказывается при концетрации MgSO4 более 0,5–0,75 %. Происходит совмещение двух видов коррозии – магнезиальной и сульфатной.

В качестве примера совмещения двух видов коррозии приведем разрушение бетона в болотных водах верховых торфяников. Оно происходит в результате растворяющего действия болотной воды, имеющей малую временную жесткость (1-й вид); воздействия угольной кислоты, образующейся при растворении в воде углекислого газа воздуха и выделяющегося в результате биохимических процессов при торфообразовании, от действия почвенных гуминовой и фульвовой кислот (2-й вид). При применении известняковых и доломитовых заполнителей они также подвергаются разрушению.

Соседние файлы в папке Учебник срой.мат