Работа 15. Определение коррозионной стойкости цементного камня

Работа 15. Определение коррозионной стойкости цементного камня

Цель работы: оценить коррозионную стойкость (сульфатостойкость) цементного камня.

Общие положения

Коррозия цемента – снижение прочностных характеристик цементного камня в процессе эксплуатации под воздействием внешних и внутренних факторов. Коррозию, происходящую под воздействием внешних факторов, обычно подразделяют на:

-                   физическую (вызываемую физическими причинами: коррозия под воздействием высоких или низких температур, коррозия в результате попеременного увлажнения – высушивания, коррозия под воздействием кристаллизующихся солей);

-                   химическую (протекающую в результате химических взаимодействий между цементным камнем и окружающей средой: коррозия под воздействием пресных вод, карбонатных вод, магнезиальных вод, кислотных вод или кислотных оксидов, сульфатная или сульфатно-магнезиальная коррозия);

-                   биологическую (в результате жизнедеятельности живых организмов - бактерий, грибов, мхов, лишайников и др. микроорганизмов, поселяющихся на поверхности  или в порах цементного камня).

Коррозию под воздействием явлений, происходящих в цементном камне, обычно называют автокоррозией. В качестве автокоррозии обычно рассматривают коррозию цементного камня вследствие образования вторичного эттрингита или таумасита, а также коррозию вследствие взаимодействия активного заполнителя со щелочами цемента. Последний вид коррозии относится скорее к коррозии не цементного камня, а бетона, так как происходит на границе цементного камня с заполнителем. Также к коррозии бетона и железобетона относится его разрушение под воздействием хлористых солей.

Основными методами защиты от физической, химической и бактериологической коррозии являются:

-             уплотнение и снижение пористости цементного камня;

-             гидроизоляция поверхности затвердевшего цементного камня;

-             гидрофобизация (поверхностная и объемная) цементного камня;

-             введение в состав цемента биоцидных добавок, подавляющих развитие микроорганизмов (при бактериологической коррозии).

Для повышения коррозионной стойкости цемента по отношению к различным видам химической коррозии в первую очередь необходимо:

-             снижение содержания C₃S в цементе;

-             связывание Са(ОН)₂ в цементном камне в менее растворимые соединения с помощью минеральных добавок: кремнеземсодержащих, образующих с Са(ОН)₂ более стабильные гидросиликаты кальция, или карбонатных, связывающих Са(ОН)₂ в СаСО₃;   

-             снижение содержания С₃А в цементе.

Для защиты цементного камня и бетона от автокоррозии необходимо:

-                   обеспечивать твердение цемента в течение достаточно длительного времени во влажных условиях для образования в нем стабильных по составу кристаллогидратов;

-                    использовать цементы с невысоким нормированным содержанием щелочных оксидов, применять нереакционно-активный заполнитель в бетоне и вводить в состав цемента тонкодисперсные активные минеральные добавки для связывания щелочных оксидов;

-                   гидроизолировать поверхность бетона;

-                   покрывать стальную арматуру полимерами, применять оцинкованную арматуру или арматуру из легированной стали;

-                   снижать проницаемость цементного камня для воды, ионов хлора и кислорода.

Оценку коррозионной стойкости портландцемента и изделий на его основе стандартных размеров проводят в соответствии с ГОСТ 27677-88 и ГОСТ 31383-2008.

Методика выполнения работы

Для определения устойчивости к химической коррозии используют метод изменения прочности при погружении образцов в агрессивную среду.

Формуют образцы-балочки размером 1×1×3 см определенных составов в количестве 12–24 шт. После расформовки образцы     выдерживают в воде в течении 28 сут и в дальнейшем разделяют на две серии.

Образцы 1 серии оставляют на хранение в воде.

Образцы 2 серии помещают в раствор соли – 5% Na₂SO₄ или 3 % MgSO₄: образцы помещают в эксикаторы и заливают раствором из расчета 200 мл на 1 образец. В течение всего времени хранения образцов в агрессивном растворе жидкость ежедневно перемешивают с воздухом с помощью резиновой груши. Образцы выдерживают в растворе 6–12 мес. Характер разрушений фиксируют записями и фотографированием.

В итоге проводят испытание образцов на прочность при изгибе. Рассчитывают коэффициент коррозионной стойкости образцов (К_кор, %):

где Rизг агр ср – прочность на изгиб образцов-балочек, после выдержки в растворе Na2SO4 – 5% или  MgSO4 – 3 %; Rизг вода – прочность на изгиб образцов-балочек, после выдержки в водной среде.

По результатам испытаний образцов проводят статистическую обработку данных (тема 3, работа 18).

При определении прочности на изгиб следует обратить внимание, в каких единицах отображаются показания прибора:

-       если показания приведены в «кг∙с», пересчет прочности в МПа проводится следующим образом: [МПа]= [кг∙с]:10;

-       если показания приведены в «кН», пересчет прочности в МПа проводится следующим образом: [МПа]= [кН]∙10.

Значения R_изг определяют с точностью до 0,1 МПа.

Материалы и оборудование

Образцы-балочки; эксикатор; водопроводная вода; раствор  Na₂SO₄ – 5% или  MgSO₄ – 3 %; разрывная машина.

Форма записи результатов

Вид исследуемого цемента –

Вид добавки –

Концентрация добавки –

Дата формования –

Раствор, концентрация –

Дата испытаний –

Результаты определения коррозионной стойкости образцов-балочек записывают в тал. 31.

Таблица 31. Определение коррозионной стойкости образцов-балочек

Среда	Rизг, МПа			Rизг±ΔR	ε	Ккор
Вода	Rизг 1	…	Rизг n
Раствор соли	Rизг 1	…	Rизг n

Выводы:

_____________________________________________________________________