Формирование структуры цементного камня стойкого к сульфатной коррозии

Проблемы коррозии в долговечности бетона существуют со времен его применения как строительного материала.

Решению этих проблем всегда уделялось большое внимание в работах Кинда В.А., Юнга В. Н., Москвина В. М., Полака А. Ф., Бабушкина В. И., Баженова Ю. М., Мчедлова - Петросяна О. П., Степановой В. Ф., Мехта П., Ли Ф., Рой Д. и других исследователей.

Новизна: предложены различные способы увеличения долговечности и коррозионной стойкости цементов и бетонов на их основе.

Сульфатная коррозия относится к одной из наиболее распространенных разновидностей химической коррозии бетона в связи с тем, что в большинстве грунтовых, сточных и морских вод присутствует значительное количество растворенных солей, особенно сульфатов. Разрушительному воздействию грунтовых и морских вод подвергаются многие строительные железобетонные конструкции. Обращение к этой проблеме связано с тем, что в большинстве районов России в настоящее время в грунтовых водах произошло значительное повышение содержания сульфатов. В среднем их присутствие в грунтовых водах составляет 3-5 г/л, достигая порой 10 г/л и более. Это вызвано накоплением в промышленных районов отходов химических, металлургических производств, а в сельскохозяйственных – удобрений и продуктов жизнедеятельности животных. В результате при возведении новых объектов и реконструкции старых увеличилась потребность в сульфатостойких цементах. В то же время цементная промышленность не обеспечивает эту потребность специальными и качественными сульфатостойкими цементами. Следовательно, решение проблемы получения сульфатостойких бетонов на рядовых среднеалюминатных цементах актуально и требует решения.

Изучение путей повышения сульфатостойкости рядовых цементов занимались многие исследователи 20-го века. Фундаментальными работами В. В. Кинда, В.М. Москвина, Ф. М. Иванова и др. были установлены наиболее приемлемые способы повышения сульфатостойкости бетонов: увеличение плотности, снижение содержания в цементном камне годроалюминатных фаз и гидроксида кальция, формирование структуры цементного камняв бетоне из низкоосновных слабокристаллизованных гидросиликатов кальция С-S-H (1) и гидрогранатов, вместо гидросульфоалюминатов кальция. Для этого при получении бетона рекомендуют использовать эффективные пластифицирующие и активные минеральные добавки с пониженным содержанием алюминатов, такие как золы, шлаки, природные пуццоланы и другие. При этом многие авторы отмечают, что пуццоланы более эффективны для повышения сульфатостойкости цементов.

Не менее важно также знать, какие процессы в большей степени определяют разрушение цементного камня под действием сульфатов – образование крупных призматических кристаллов эттингита или полное перерождение с потерей прочности связей при гипсовой коррозии.

Долговременные исследования, проводимые на кафедре «Строительные материалы» ЮУрГУ, показали, что одним из наиболее эффективных модификаторов структуры, обеспечивающим высокую стойкость цементного камня и бетона к действию сульфатов, является ультрадисперсный кремнезем техногенного происхождения – микрокремнезем (МК), вводимый в цемент в комплексе с пластификатором /9,10/.

Цель настоящей работы – исследование возможности получения бетонов высокой сульфатостойкости путем модифицирования рядовых цементов добавкой микрокремнезема и выявление причин разрушения цементного камня при сульфатной коррозии.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

- изучали особенности формирования структуры, получаемой при введении принятых добавок;

- уточняли влияние принятой добавки на коррозионный процесс.

1. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. «Коррозия бетона и железобетона. Методы их защиты» М.: Стройиздат, 1980. - 536 с
2. Попов, Л.Н. Лабораторный контроль строительных материалов и изде- лий : Справочник. / Л.Н. Попов. – М. : Стройиздат, 1986. – 366 с
3. Тейлор Х. «Химия цемента» М: Мир: 1996г. – 560с.
4. Бутт Ю. М. «Практикум по химической технологии вяжущих материалов» : учеб. пособ. для студ. хим.- технол. спец. вузов.» – М. : Высшая школа, 1973 . – 503 с.
5. Лабораторный практикум по курсу «Минеральные вяжущие вещества». : учебное пособие для вузов по специальности «Производство строительных изделий и конструкций» изд. 2-е, перераб. и доп. / Ю.С. Буров, В.С. Колоколь- ников. – М. : Стройиздат, 1974. – 250 с
6. Курбатова И.Н. «Современные методы химического анализа строительных материалов». М.: Госстройиздат, 1972.
7. ГОСТ 5382-91. Цементы и материалы цементного производства. Мето- ды химического анализа. Введ. 1991-01-07. – М. : Госстрой СССР. Изд-во стан- дартов, 1991. – 93 с.