Диссертация (792867), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Т. Ерофеев);гранта РААСН «Исследования в области создания новых полимербетонов, каркасных фибробетонов, бетонов различного фракционного состава с биоциднымидобавками, а также материалов, армированных неметаллической арматурой, эксплуатирующихся в условиях воздействия климатических факторов» (2016 г., руководитель В. Т. Ерофеев).13Апробация работыОсновные положения и результаты докладывались на всероссийских и международных НТК: Международной научно-технической конференции «Разработка эффективных авиационных, промышленных, электротехнических и строительных материалов и исследование их долговечности в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов» (Саранск, 2013), Международной научнотехнической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория ипрактика» (Пенза, 2015), Международной научно-технической конференции«Композиционные строительные материалы.
Теория и практика» (Пенза, 2016),XV Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: Теория и практика» (Пенза, 2015), XVI Международнойнаучно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции:Теория и практика» (Пенза, 2016).ПубликацииОсновные положения диссертационной работы изложены в 14 печатных работах, из них 6 опубликованы в изданиях, входящих в перечень рецензируемыхнаучных изданий, рекомендованных ВАК РФ.14ГЛАВА 1.
СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ, СВОЙСТВА, ТЕХНОЛОГИЯИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ СВЯЗУЮЩИХ ДЛЯЗАЩИТЫ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ1.1. Долговечность бетонов и способы его повышения с помощьюполимерных материаловВ последние десятилетия наблюдается устойчивая тенденция повышениястепени агрессивного воздействия на строительные конструкции. Это привело ктому, что на сегодняшний день около 40 % всех конструктивных элементов зданий и сооружений находятся под неблагоприятным воздействием агрессивныхсред различной природы. Вследствие этого, потери от коррозии в России составляют десятки миллиардов рублей ежегодно [4, 6].Значительная доля конструкций и изделий в зданиях и сооружениях, которые в эксплуатационных условиях очень часто подвергаются коррозионному воздействию различных сред, выполняется из железобетона.
В индустриальных районах коррозионное воздействие на бетонные конструкции оказывают газы,например сернистые, сероводород, хлористый водород, аэрозоли солей и др. [119,124]. На заводах по производству металлических конструкций, листового материала коррозию вызывают растворы, используемые в гальванических цехах [88]. Заводы по производству азотной кислоты, азотных и фосфорных удобрений такжезагрязняют окружающую среду [121]. При производстве кислот часть оксида азота, выброшенная в воздух, вызывает коррозию близлежащих зданий. Соли азотной кислоты и аммиака (нитрат, сульфат и хлорид аммония) являются агрессивными по отношению к бетону и стали [117, 120]. На заводах при переработке в15удобрения апатита на него воздействуют серной кислотой.
При этих процессахвыделяется фтористый водород, что приводит к созданию сильноагрессивнойсреды [123]. Многие конструкции отдельных зданий и сооружений подверженыагрессивному воздействию сточных вод. В прибрежных зонах морские сооружения (молы, причалы, эстакады со свайным основанием и железобетонным верхним строением, портовые конструкции и др.) подвержены воздействию минерализованной воды.В соответствии с классификацией, предложенной В. М.
Москвиным, химическую коррозию по механизму действия и характеру разрушения цементногокамня разделяют на три вида [110]. В чистом виде они встречаются редко. Чащесовмещаются два вида коррозии.Первый вид – выщелачивание гидроксида кальция. В данном случае разрушение происходит в результате растворения и увода гидроксида кальция из цементного камня при фильтрации воды под давлением. Так как все образованные врезультате реакции минералов портландцемента с водой кристаллогидраты химически устойчивы только при определенной концентрации гидроксида кальция, тоего снижение вызывает их частичное разрушение и, как следствие, падение прочности.
Степень разрушения зависит в первую очередь от объема открытых капиллярных пор и количественного содержания в них раствора свободного гидроксидакальция.Второй вид – кислотная коррозия, которую можно наблюдать при действиина цементный камень кислот и солей с кислой реакцией, образованных сильнойкислотой и слабым основанием, например хлорида или нитрата аммония.
Кислоты вступают в реакцию с кристаллическими продуктами гидратации цемента, образуя или легкорастворимые соединения, или гелеобразные соединения, не обладающие прочностью. Эти агрессивные среды вызывают самые сильные разрушения, интенсивность которых зависит от концентрации агрессивного раствора, еготемпературы и скорости движения потока по отношению к разрушаемой поверхности. Свободные кислоты встречаются в сточных водах промышленных пред-16приятий.
Кислотная среда может возникнуть также при конденсации на поверхности конструкций влаги, если в атмосфере содержатся агрессивные вещества.Такая атмосфера характерна для современных промышленных центров. К этомувиду коррозии относят углекислотную, общекислотную, магнезиальную.Третий вид – солевая коррозия, которая происходит при действии солей нацементный камень. Накапливаясь в порах, кристаллы самой агрессивной средыпри условии наличия испаряющей поверхности и отсутствия взаимодействия сцементным камнем (хлорид и карбонат натрия) или продукты реакции цементного камня с сульфосодержащими средами вызывают уплотнение и упрочнениеструктуры.
В результате взаимодействия со средой в порах цементного камнявозникают новые твердофазные соединения, объем которых намного больше объема исходных продуктов реакции. В дальнейшем, при заполнении порового пространства, этот процесс сопровождается ростом остаточных деформаций. Кристаллы этих соединений, увеличиваясь в объеме, давят на стенки пор, вызываябольшие внутренние напряжения и растрескивание бетона.
Наиболее ярко коррозия третьего вида проявляется при действии на цементный камень сульфатныхвод (сульфатная коррозия), приводящем к разрушению материала. К третьему виду относится также щелочная коррозия, которая происходит в двух формах: поддействием концентрированных растворов щелочей на затвердевший цементныйкамень и под влиянием щелочей, имеющихся в самом цементе.Биологическая коррозия бетона, подразумевающая образование большогообъема соединений в бетонном камне, происходит под влиянием различных веществ, проникающих в бетон. Эти соединения вызывают внутренние напряженияи как следствие трещины в бетоне. Сульфатная коррозия имеет наибольшее значение в исследовании вопросов разрушения бетона. Физико-химические формыего коррозии, при которых составляющие бетонного камня растворяются в воде,вызывают нередко растворение и вымывание гидроксида кальция, ранее имевшегося или образовавшегося в материале. Железобетон размывается водой с разными скоростями.
Гидросооружения имеют плотный массив и коррозия идет мед-17ленно, результат ее виден лишь спустя десятилетия, а в градирнях, которые имеюттонкие оболочки, гидроксид кальция вымывается значительно быстрее, отчегоремонт требуется уже спустя несколько лет. Если вода фильтруется через бетон,разложение ускоряется многократно, бетон становится высокопористым, прочность его уменьшается более чем наполовину.
При химической коррозии, происходящей как результат взаимодействия бетонного камня и веществ из окружающей среды, нередко образуются легкорастворимые соли, которые потом вымываются. Вместе с вымываемыми водой веществами в бетонных массах нередко осаждаются не имеющие вяжущей способности аморфные массы. Бетон под действием этих сил с течением времени превращается в рыхлую пористую массу, которая разрушается очень легко.Все вышеперечисленные факторы показывают необходимость применятьмеры, снижающие или исключающие агрессивное воздействие на бетонные ижелезобетонные конструкции. Наиболее простым с точки зрения технологии является применение различных защитных покрытий на основе полимерных связующих, которые выполняют две функции: обеспечивают удовлетворение эстетических требований и выполняют защитные функции [36, 51].Существующие на сегодняшний день защитные полимерные покрытия побетону и железобетону подразделяются на лакокрасочные легкие, мастичные усиленные и полимербетонные [54].
Лакокрасочные материалы, мастики и полимербетоны являются многокомпонентными системами, содержащими пленкообразующие вещества, растворители, пигменты, наполнители, различные добавки. Ихфизико-механические и эксплуатационные свойства определяются свойствамикомпонентов, из которых они состоят [52].Для изготовления защитных покрытий по строительным конструкциям зданий и сооружений используются различные виды полимерных материалов. Выбираются они с учетом условий эксплуатации и требований к покрытиям [57].
Полимеры относятся к классу высокомолекулярных соединений, молекулы которыхсостоят из множества повторяющихся групп атомов одинакового или различного18строения [61]. В строительной практике нашли применение материалы на основеалкидных, перхлорвиниловых смол, сополимеров винилхлорида, поливинилацеталей, фторсодержащих полимеров, эпоксидных смол, полиуретанов, фуриловыхсмол, нефтеполимерных смол, хлорсульфированного полиэтилена, хлоропреновых составов, тиоколов и др. [46].Алкидные покрытия получили широкое распространение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
