Диссертация (1141542), страница 4
Текст из файла (страница 4)
М. Иванов, В. В. Кинд, К. Г. Красильников, С. В.Шестоперов. Большое значение в определении направления и координации работимела «Первая всесоюзная конференция по коррозии бетона и мерам борьбы сней», проведеннаяв1937годуакадемиейнаукСССР.Значительныеисследования в области изучения механизма коррозионных процессов выполненыВ. М. Москвиным; в его монографии «Коррозия бетона», изданной в 1952 г.,впервые было предложено рассматривать процессы коррозии в зависимости отдействующих на бетон факторов и дана классификация этих процессов по трёмвидам.
Эти положения были развиты А. Ф. Полаком, В. Б. Ратиновым, Ф. М.Ивановым и другими исследователями.В настоящее время разработкаколичественной теории коррозионных процессов при действии на бетонразличных агрессивных сред и прогноз долговечности являются предметомобширных исследований.
Большая роль в этих исследованиях принадлежитработам: Г. С. Рояка, Н. К. Розенталя, Ю. М. Баженова, В. Ф. Степановой, В. Р.19Фаликмана, А. В. Волженского, П. Г. Комохова, О. П. Мчедлова-Петросяна, В. И.Соломатова, А. Е. Шейнина и т. д.За рубежом значительные работы по оценке коррозионной стойкостибетона в США выполнены Американским институтом бетона, во ФранцииЛабораторией мостов и дорог, в Германии - Немецким комитетом пожелезобетону и т.д. Проблемы коррозии и защиты бетона рассматриваются рядоммеждународных организаций: RILEM - Reunion intemationale des Laboratoriesd’Essai et Recherche sur les Materiaux es les Construction (Международный союзлабораторий по испытанию материалов и конструкций); ISO - Internationalorganization for Standardization (Международная Организация по стандартизации);СЕВ - Committee Euro International du Beton (Европейский комитет по бетону);FIP – Federation Internationale de la Precontrainte (Международная организация попредварительно напряженному железобетону); CEN - Comite European deNormalisation (Европейский комитет по нормализации).
Широкую известностьполучили исследования, проведенные Дж. Бенстедом (J. Bensted), X. Тейлором(Н. Taylor), Й. Штарком (J. Stark), П. Мехтой (P. Mehta), Р. Оберхольстером (R.Oberholster), Дж. Ван-Аардом (J. Van Aardt), X. Ючикавой, (Н. Uchikawa) и С.Ючидой (S. Uchida) [21-29].Свойства агрессивных сред и условия их воздействия на железобетонныеконструкции очень разнообразны, как и свойства бетона. Следовательно,невозможно перечислить каждый коррозионный процесс, который можетпротекать при воздействии внешней среды на железобетонные конструкции.
Дляоценки характера коррозионного процесса и степени агрессивного действияразличных веществ, содержащихся во внешней среде на бетоны, необходимаклассификация таких воздействий по общим признакам. Анализ большогоэкспериментальногоматериалаирезультатовисследованийсооружений,подвергавшихся действию различных агрессивных сред, позволил В.М. Москвину[1] выделить три основных вида коррозии бетона:20- Первый вид коррозии включает процессы, возникающие в бетоне придействии жидких сред, способных растворять компоненты цементного камня.Составные части цементного камня растворяются и выносятся из структурыбетона. Особенно интенсивно эти процессы происходят при фильтрации водычерез толщу бетона.- Второй вид коррозии включает процессы, при которых происходятхимические взаимодействия - обменные реакции – между компонентамицементного камня и агрессивной среды, образующиеся продукты реакции илилегко растворимы и выносятся из структуры в результате диффузии влаги, илиотлагаются в виде аморфной массы.- Третий вид коррозии включает процессы, при развитии которыхпроисходит накопление и кристаллизация малорастворимых продуктов реакции сувеличением объёма твёрдой фазы в порах бетона.
Кристаллизация этихпродуктов создаёт внутренние напряжения, которые приводят к повреждениюструктуры бетона. Соли либо образуются вследствие химических реакцийвзаимодействия агрессивной среды с составными частями цементного камня,либо приносятся извне и выделяются из раствора за счёт постепенного испаренияиз него воды. К третьему виду коррозии бетона относится - сульфатная коррозия.Сульфаты встречаются в большинстве природных вод. В пресных озёрах иреках по данным [1, 2, 21] содержание сульфат ионов 42− в среднем составляетдо 60 мг/л. В минерализованных грунтовых водах оно значительно выше. Вморской воде при солёности 33 - 35 г/л количество ионов 42− составляет 2500 2700 мг/л [30].
Действие сульфатов может являться причиной развитияпроцессовкоррозиитретьеговида.Выделениетвёрдойфазыиросткристаллообразований могут вызвать на определённой ступени развитиязначительные растягивающие усилия в стенках пор и капилляров и разрушениеструктурных элементов цементных растворов и бетонов [31, 32].При действии на бетон минерализованных вод с преобладающимсодержанием в них ионов сульфатов, в цементном камне накапливаются21малорастворимые кристаллизующиеся соли.
При содержании в водном растворесолей сульфатов натрия, либо кальция, сульфат взаимодействует с гидроксидомкальция цементного камня с образованием сернокислого кальция (CaSO4•2H2O),который повышает концентрацию в жидкой фазе ионов 42−и Ca2+.Трёхкальцевыйобразуетгидроалюминатвзаимодействуетснимиимоносульфатную форму гидросульфоалюмината кальция 3CaO • Al2O3 • CaSO4 •12H2O. В результате этой реакции первоначальный объем трёхпальцевогогидроалюмината возрастает примерно в 3 раза. Увеличение объёма приобразованиитрехсульфатнойформыгидросульфоалюминатакальция3CaO•Al2O3•3CaSO4•31H2O (эттрингит) достигает приблизительно 5 раз посравнению с первоначальным объёмом гидроалюмината кальция; если эттрингитобразуется при действии агрессивной сульфатной среды, то это приводит кухудшению качества бетона [24].Природный минерал эттрингит был обнаружен Леманном в 1874 году вовключениях известняка базальтовой лавы, расположенной недалеко от г.
Майен(Айфель, Германия) [23]. Примерно в 1890 году М. Кандлот и В. Михаэлис приисследованиях причин увеличения объёма гипса получили искусственныйэттрингит и установили его роль при сульфатном расширении. Первоеупоминание об эттрингите в химии цемента как о «бацилле цемента» появляется в1892 г. в журнале «Тониндустрицайтунг».Эттрингит, образующийся в свежеприготовленной бетонной смеси, и егораспределение относительно гомогенно, он не является причиной разрушениябетона.
Такой тип эттрингита, согласно международной классификации,называется первичным (Early Ettringite Formation – EEF). В процессе этой реакцииэттрингит адсорбируетсяна поверхностицементныхзерен, препятствуяпроникновению к ним воды и адгезии цементного геля, таким образом выступая вкачестве регулятора сроков схватывания. С другой стороны, когда эттрингитобразуется в гораздо более поздние сроки (в течение нескольких месяцев илидаже лет), возникает неоднородная экспансия в жесткой бетонной структуре, чтоявляетсяосновойпоявлениямикротрещиниразвитияпроцессов22трещинообразования.
Согласно международной классификации такой эттрингитназывается поздним или вторичным (Delayed Ettringite Formation – DEF).Разрушающий эффект, который создается в результате образования вторичногоэттрингита, зависит от концентрации реагирующих компонентов на локальныхучастках бетонной структуры и кристаллической формы новообразований. Кромеэтого, выделяют два типа вторичного эттрингита в зависимости от того,воздействуют ли сульфаты на бетон из внешней среды либо присутствуют вбетоне в виде внутренних сульфат источников. Первый тип определяетсямеждународным термином «внешнее воздействие сульфатов» (External SulfateAttack – ESA), второй – «внутреннее воздействие сульфатов» (Internal SulfateAttack – ISA).
Внешнее воздействие сульфатов происходит при фильтрацииагрессивной среды через толщу бетона. Внутреннее воздействие сульфатов имеетместо при действии на бетон жидких сред, не содержащих сульфатов, но приналичии в материале внутренних сульфат источников, например, таких, каквысоко-сульфатсодержащие или гипсосодержащие заполнители.До недавнего времени считалось, что процессы кристаллообразования, прикоррозии третьего вида сводятся к образованию и росту эттрингита, в результатевзаимодействиясоставляющихцементногокамняиагрессивнойсульфатсодержащей средой.
Однако последние исследования в области коррозиибетона [24, 33, 34] показали, что наряду с эттрингитом возможно образованиетаумасита.Принципиальная структурная формула кристалла таумасита была впервыеопределена А. Лафаелем и Дж. Протасом в 1969 году и подтверждена Р. Эджем иX. Тейлором в 1971 году [35, 36]. Таумасит представляет собой вещество сатомомкремния«Si», окруженнымшестьюгидроксильнымигруппами.Координация атома «Са» может быть описана четырехугольными призмами,состоящими из четырех атомов кислорода, принадлежащего молекулам воды ичетырех гидроксид-групп. Эти значения хорошо согласуются с результатами,полученными исследователями Р.
Шенонном (1976), X. Эйнспар и К. Баг [37].23X. Монке[38] показал, чтов структуре таумасита содержатсяоктаэдрические группы [Si(OH)6]2- и кремний в гексагональной координации скислородом, образующиеся при нормальном давлении. По X. Тейлору [39]структуру таумасита можно выразить аналогично структуре эттрингита путемзамещения Аl3+ на Si4+ в структурных столбиках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
