Презентация на тему "Коррозия цементного камня и бетона"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Коррозия цементного камня и бетона

• 
  Слайд 2
  

  Коррозия цементного камня и бетона – снижение прочностных характеристик материала под воздействием различных факторов вплоть до его разрушения. Коррозия цементного камня и бетона часто сопровождается изменениями геометрических характеристик изделия

• 
  Слайд 3

  Классификация процессов коррозии

  Коррозия Под воздействием внешних факторов Автокоррозия Физическая Химическая Биологическая

• 
  Слайд 4

  Физическая коррозия цементного камня

  Коррозия под воздействием повышенных температур R T > 150-200 500 > 900-1000 Причина – дегидратация кристаллогидратов цементного камня Меры борьбы – введение в состав цемента тонкоизмельченных добавок (шамот, туф, трепел, огнеупоры) в количестве 50 – 200 % от массы цемента

• 
  Слайд 5
  

  Коррозия под воздействием низких температур Причина – увеличение объема при замерзании воды в лед в порах цементного камня (9 %) – давление льда на стенки пор, гидростатическое давление (до 2 – 3 МПа) Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; уменьшение среднего размера пор; использование воздухововлекающих добавок для создания демпфирующих (наполненных воздухом) пор диаметром 500 – 1000 мкм

• 
  Слайд 6
  

  Коррозия под воздействием попеременного увлажнения - высыхания Причина – возникновение капиллярного давления в частично заполненных водой порах цементного камня Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня гидрофобизация поверхности пор цементного камня - коэффициент линейного набухания, мм/м - коэффициент линейной усадки, мм/м

• 
  Слайд 7
  

  Коррозия под воздействием кристаллизации солей Причина – давление растущих кристаллов на стенки пор Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня гидрофобизация поверхности пор цементного камня Физическая коррозия цементного камня

• 
  Слайд 8
  

  Химическая коррозия цементного камня Коррозия выщелачивания под воздействием пресных вод Причина – растворение в воде Са(ОН)2 (растворимость – 1,3 г/л), вынос Са(ОН)2 из цементного камня. Все кристаллогидраты в цементном камне стабильны только при определенной концентрации ионов Ca2+и OH-. Изменение концентрации ионов Ca2+и OH- приводит к разрушению и перекристаллизации основных кристаллогидратов: (1,5 – 2,0)СaO·SiO2(0,8 – 1,5)СaO·SiO2 + Ca(OH)2 4CaO·Al2O3·(13-19)H2O 3CaO·Al2O3·6H2O + Ca(OH)2 Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня перевод Ca(OH)2 в менее растворимые соединения снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента

• 
  Слайд 9
  

  Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием карбонатных вод, содержащих ионы СО32, НСО Причина – переход Са(ОН)2в цементном камне в СаСО3. Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaOH Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + 2H2O Далее – по механизму действия коррозии под воздействием пресных вод Образование СаСО3: интенсифицирует удаление Са(ОН)2 из цементного камня; уплотняет структуру цементного камня, снижает его пористость Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня перевод Ca(OH)2 в менее растворимые соединения снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента

• 
  Слайд 10
  

  Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием магнезиальных вод, содержащих ионы Mg2+ Причина – разрушение Са(ОН)2в цементном камне вследствие образования менее растворимого соединения Mg(ОH)2 Ca(OH)2 + MgCl2 CaCl2 + Mg(OH)2 Далее – по механизму действия коррозии под воздействием пресных вод Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня перевод Ca(OH)2 в менее растворимые соединения снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента

• 
  Слайд 11
  

  Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием кислых вод, содержащих ион Н+ Причина – разрушение кристаллогидратов в цементном камне ГСК + Н+ Si(OH)4 + Ca2+ ГАК + H+  Al(OH)3 (или Al3+) + Ca2+ Ca(OH)2 + H+  Ca2+ Меры борьбы: снижение пористостии проницаемости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня

• 
  Слайд 12
  

  Химическая коррозия цементного камня Коррозия под воздействием кислых газов (SO2, NOx, H2S, CO2) Причина – образование в цементном камне кислот при взаимодействии с водой, далее - по механизму действия кислотной коррозии ГСК + Н+ Si(OH)4 + Ca2+ ГАК + H+  Al(OH)3 (или Al3+) + Ca2+ Ca(OH)2 + H+  Ca2+ Меры борьбы: снижение пористостии проницаемости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня

• 
  Слайд 13
  

  Химическая коррозия цементного камня Сульфатная коррозия под воздействием вод, содержащих ионы SO42  Причина – образованиев цементном камне эттрингитта со значительным (более чем в 2 раза) увеличением объема твердых кристаллических фаз Ca(OH)2 + SO42 + 2H2O  CaSO42H2O + 2OH 3CaSO42H2O + 3CaOAl2O36H2O + 20H2O  3CaOAl2O33CaSO432H2O Эттрингит – «цементная бацилла» Расчет объемных изменений при образовании эттрингита Один моль эттрингита образуется в результате реакции между одним молем 3CaOAl2O36H2Oи тремя молями CaSO42H2O, образовавшимися из трех молей Ca(OH)2 и занимает их первоначальный объем. Vмолярн. = Мм /  Vнач. = 3·(74 / 2,24) + (378 / 2,52) = 249,1 см3Vконечн. = 1254 / 1,77 = 708,5 см3 Изменение объема = Vконечн. / Vнач. = 708,5 / 249,1 = 2,84

• 
  Слайд 14
  

  Химическая коррозия цементного камня Сульфатно – магнезиальная коррозия под воздействием вод, содержащих ионы SO42  и Mg2+ Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня снижение содержания Ca(OH)2 в составе гидратированного цемента снижение содержания гидроалюминатов в составе гидратированного цемента – усложняется и ускоряется коррозией под действием магнезиальных вод

• 
  Слайд 15
  

  Химическая коррозия цементного камня Общие меры повышения коррозионной стойкости цементного камня: снижение содержания C3S в цементе; связывание Са(ОН)2 в цементном камне в менее растворимые соединения с помощью активных кремнеземсодержащих минеральных добавок; снижение содержания С3А в цементе; снижение пористости и проницаемости цементного камня; гидроизоляция поверхности затвердевшего цементного камня; гидрофобизация (поверхностнаая и объемная) цементного камня «Слабые звенья» цементного камня: Са(ОН)2 – образуется при гидратации С3S ГАК– образуются при гидратации С3А

• 
  Слайд 16
  

  Биологическая коррозия цементного камня Биологическая коррозия – повреждения бетона, вызванные продуктами жизнедеятельности живых организмов (бактерии, грибы, мхи, лишайники и микроорганизмы), поселяющихся на поверхности строительных конструкций. Бактерии, грибы, водоросли способны развиваться на поверхности бетона и проникать в капиллярно-пористую структуру материала. Продукты их метаболизма (органические кислоты и щелочи) разрушают компоненты цементного камня (особенно в условиях высокой влажности). Меры борьбы: снижение пористости цементного камня; гидроизоляция поверхности цементного камня; гидрофобизация поверхности пор цементного камня; введение в состав цемента биоцидных добавок

• 
  Слайд 17
  

  Коррозия цементного камня вследствие образования вторичного эттрингита Причина – предварительное твердение цементов: при повышенных температурах (выше температуры стабильности эттрингита); при недостатке воды в системе твердеющего цемента Меры борьбы: тепловая обработка твердеющего цемента при температурах не более 80 оС; предотвращение потери влаги из цементного раствора; снижение скорости массопереноса в системе твердеющего цемента (уменьшение пористости, снижение среднего размера пор, объемная гидрофобизациия пор)

• 
  Слайд 18
  

  Коррозия цементного камня и бетона вследствие реакций активного заполнителя со щелочами Причина – взаимодействие щелочей цемента (Na2O, K2O) с активным заполнителем в бетоне Опал Халцедон Кристобалит

• 
  Слайд 19
  

  Коррозия цементного камня и бетона вследствие реакций активного заполнителя со щелочами Механизм коррозии K2SO4 (Na2SO4) + Ca(OH)2 = CaSO4·2H2O + 2 KOH (NaOH) SiO2 + 2 KOH (NaOH) + n H2O = K2SiO3·nH2O (Na2SiO3·nH2O) K2SiO3·nH2O (Na2SiO3·nH2O) + Ca(OH)2 = CaSiO3·nH2O + 2 KOH (NaOH) Высокодисперсный гидросиликатный гель при увлажнении заметно увеличивается в объеме, при высыхании – уменьшается в объеме, что приводит к разрушению контактной зоны и ослабляет структуру материала в целом Меры борьбы: ограничение содержания R2O в цементе использование нереакционного заполнителя в бетоне введение в цемент высокодисперсных активных минеральных добавок

• 
  Слайд 20
  

  Коррозия железобетона под воздействием хлоридов Образование защитной пленки на поверхности арматуры при высоких значениях рН среды: 2Fe2+ + 4OH + ½O2 2FeO(OH) + H2O 2FeO(OH)  Fe2O3 + H2O Коррозия арматуры под воздействием NaClи О2 воздуха: Меры борьбы: пассивация арматуры; использование оцинкованной арматуры снижение проницаемости цементного камня и бетона