Технологическая линия по производству общестроительных портландцементов (стр. 3 из 12)

II – твердение в воде при 20 ^оС в течение 28 сут, затем в воде при 90 ^оС в течение 8 ч, степень гидратации 0,7;

III – твердение в воде при 20 ^оС в течение 28 сут, затем в воде при 174,5 ^оС в течение 8 ч, степень гидратации 0,75.

Таким образом, Тепловлажная обработка, способствуя ускорению твердения, может приводить к некоторому недоиспользованию потенциальных возможностей цементов, полнее проявляющихся при обычном твердении. Лишь автоклавная обработка, способна компенсировать отрицательное влияние и обеспечить получение бетонов высокой прочности.

БТЦ отличается от обыкновенного цемента прежде всего более интенсивным твердением в первые 3 сут. Интенсивное твердение цемента в первые сроки возможно при достаточном количестве в нем зерен клинкера тонких фракций (0- 20 мкм). Суточная прочность цемента в основном зависит от содержания зерен клинкера размером менее 10 мкм, а 3-суточная – до 30 мкм. Процентное содержание указанных фракций клинкера в цементе определяет примерно ожидаемую его 1- и 3-суточную прочность.

Через 3 сут твердения в нормальных условиях прочность БТЦ обычно достигает 60 – 70 % марочной. В последующие сроки твердения интенсивность нарастания прочности замедляется и через 28 сут и более прочностные показатели быстротвердеющего цемента становятся такими же, как и у обычных высококачественных портландцементов.

1.3. Условия разрушения (коррозии) композита на рассматриваемом вяжущем. Области применения продукта. [2]

Портландцемент и различные его производные, а, следовательно, и бетоны на их основе характеризуются относительно высокой стойкостью против действия многих агрессивных факторов, наиболее часто встречающихся при эксплуатации зданий и сооружений. Тем не менее, при неблагоприятных условиях они могут быстро разрушаться, и необходимы мероприятия, защищающие бетонные и железобетонные конструкции от преждевременного износа.

Различные виды цементов характеризуются различной стойкостью против действия тех или иных агрессивных факторов.

Можно разделить коррозионные процессы, возникающие в цементных бетонах при действии водной среды, по основным признакам на три группы.

К первой группе (коррозия I вида) относятся процессы, протекающие в бетоне под действием вод с малой временной жесткостью. При этом некоторые составляющие цементного камня растворяются в воде и уносятся при ее фильтрации сквозь толщу бетона.

Ко второй группе (коррозия II вида) относятся процессы, развивающиеся в бетоне под действием вод, содержащих вещества, вступающие в химические реакции с цементным камнем. Образующиеся при этом продукты реакций либо легко растворимы и уносятся водой, либо выделяются на месте реакции в виде аморфных масс, не обладающих вяжущими свойствами. К этой группе могут быть отнесены, например, процессы коррозии, связанные с воздействием на бетон различных кислот, магнезиальных и других солей.

В третьей группе (коррозия III вида) объединены процессы коррозии, вызванные обменными реакциями с составляющими цементного камня, дающими продукты, которые, кристаллизуясь в порах и капиллярах, разрушают его. К этому же виду относятся процессы коррозии, обусловленные отложением в порах камня солей, выделяющихся из испаряющихся растворов, насыщающих бетон (солевая форма коррозии).

Отложение солей в порах цементного камня возможно и при химической коррозии, сопровождающейся, в частности, образованием гидротрисульфоалюмината кальция (зттрингита), а также двуводного гипса. Этот процесс сопровождается сильным давлением кристаллов на стенки пор и капилляров и возникновением напряжений, вызывающих деформации в цементном камне и бетоне и даже их разрушение.

При подсосе растворов разных солей 5 %-ной концентрации в течение 3 мес. кристаллизационное давление может достигать: при Na₂SO₄ - 4,4; MgSO₄ - 3,6; NaCl - 2,7; CaSO₄ - 0,09 МПа.

При особенно неблагоприятных температурных и влажностных условиях в порах цементного камня такие соли, как Na₂SO₄, MgSO_4*H₂O из безводных или маловодных форм могут переходить в соединения с большим количеством молекул воды (N₂SO_4*10H₂O, MgSO_4*7H₂O) переход сопровождается увеличением объема твердой фазы в 1,5 - 3 раза и возникновением напряжений в десятки МПа, вызывающих большие деформации.

Классификация основных видов коррозии под действием природных вод:

1. Коррозия выщелачивания (I), вызываемая растворением гидроксида кальция, содержащегося в цементном камне, и выносом его из бетона.

Обусловливается тем, что составляющие цементного камня и, в первую очередь, гидроксид кальция в той или иной степени растворимы в воде. Содержание его в цементном камне через 1 - 3 мес твердения достигает 10-15%, считая на СаО, а растворимость при обычных температурах 1,2 г/л. После вымывания свободного гидроксида кальция и уменьшения его концентрации в фильтрующейся через бетон воде до значения менее 1,1 г/л начинается разложение ЗСаО_*SiO_2*ЗН₂О с выделением из него гидроксида кальция.

При дальнейшем уменьшении концентрации СаО в воде до значений менее 0,56 г/л и завершении гидролиза указанных соединений начинается разложение СзАН₁₂ и СзАН₆ и переход их в С₂АН₈, который в свою очередь гидролизуется при концентрациях СаО в растворе ниже 0,36 г/л. При длительном воздействии мягких вод на цементный камень возможно полное вымывание гидроксида кальция с разложением остальных гидратных соединений до аморфных рыхлых гидратов кремнезема, глинозема и оксида железа. Но и частичное вымывание гидроксида кальция из цементного камня приводит к значительному снижению прочности.

Присутствие в водном растворе NaCl и Na₂SO₄ повышает растворимость Са(ОН)₂ в воде, который следовательно, быстрее вымывается из цементного камня.

2. Кислотная коррозия (II) - результат действия кислот при значениях показателя рН менее 7.

Возникает под действием различных неорганических и органических кислот, вступающих в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, а также с другими соединениями цементного камня. Этот вид коррозии в зависимости от силы той или иной кислоты, определяемой показателями концентрации ионов водорода рН, может протекать очень интенсивно. Значения рН для водных растворов различных веществ следующие:

Насыщенная известковая вода при 25 0С	12,4
Насыщенный раствор Mg(OH)2 при 25 0С	10,5
Нейтральный раствор	7
Вода насыщенная СО2 при 25 °С	5,72
1 %-ный раствор уксусной кислоты	3,5
0,1н раствор серной кислоты	1

Под действием той или иной кислоты на цементный камень образуются кальциевая соль и аморфные бессвязные массы SiO_2*aq, A1(OH)₃, Fe(OH)₃.

Образовавшиеся продукты, растворимые в воде, выносятся из цементного камня, нерастворимые же в виде рыхлых масс остаются. Все это сопровождается снижением прочности цементного камня, а в последующем и полным его разрушением.

3. Углекислотная коррозия (II), обусловленная действием на цементный камень, углекислоты и являющаяся частным случаем кислотной коррозии.

Углекислая коррозия развивается при действии на цементный камень, содержащей углекислый газ СО₂. При этом вначале идет реакция между Са(ОН)₂ цемента и углекислотой с образованием малорастворимого СаСО₃ по схеме:

Ca(OH)₂ + CO₂ + H₂O = CaCO₃ + 2H₂O

Дальнейшее воздействие Н₂СО₃ на цемент приводит, однако, к образованию более растворимого гидрокарбоната:

CaCO₃ + H₂CO₃ ↔ Ca(HCO₃)₂.

Углекислая коррозия воздействует на цементный камень тем слабее, чем больше в водном растворе гидрокарбонатов кальция и магния.

4. Сульфатная коррозия (III), подразделяемая на сульфоалюминатную, вызываемую действием на цемент ионов

при их концентрации от 250—300 до 1000 мг/л; сульфоалюминатно-гипсовую, также возникающую главным образом под действием сульфатных ионов , но при концентрации их в растворе более 1000 мг/л, и гипсовую, которая происходит под действием воды, содержащей большое количество Na₂SO₄ или K₂SO₄.

Сульфоалюминатная коррозия (разновидность сульфатной) является следствием взаимодействия гипса с высокоосновными алюминатами кальция, содержащимися в цементном камне, по схеме:

3CaO_*Al₂O_3*6H₂O + 3CaSO₄ + 25H₂O = 3CaO_*Al₂O_3*3CaSO_4*31H₂O.

Образование малорастворимой трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) из твердого C₃AH₆ и растворенного в воде гипса сопровождается увеличением твердой фазы (по сравнению с C₃AH₆) примерно в 4,76 раза. Это вызывает возникновение сильных напряжений в цементном камне, приводящих к нарушению его структуры, деформациям и снижению прочности.

5. Магнезиальная коррозия (II), подразделяемая на собственно магнезиальную, вызываемую действием катионов магния при отсутствии в воде ионов SO₄ и сульфатно-магнезиальную, происходящую в цементном камне при совместном действии на него ионов Mg²⁺ и

.