Бетон және темірбетонның ұзақ мерзімге төзімділігін зерттеудің қажеттілік

Ұзақ мерзімде бетонды пайдалану барысында оның кеуектік құрамы өзгеріп, кейде деструкциялық процесстер бетон қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі.

Пайдалану мерзімінің ұзақтығына байланысты бетонның негізгі көрсеткіші – беріктігі өсу процесінде болады.

Бетонның қасиеттері құрамымен қатар басқа да технологиялық талаптардың орындалуымен байланысты өзгереді.

Бетон коррозиясының I I I -түрі: бетонның күйреу себебі; коррозиялық процессте Са(ОН)2 бетон құрылымының ролі; бетонның I I I коррозияға төзімділігін жоғарылату жолдары

Бетон коррозиясы деп атмосфералық, химиялық және биологиялық факторлардың әсерінен болатын бұзылуды айтамыз. Бетон коррозиясы негізінен ондағы цемент тасының бұзылуынан болады. Коррозияға әр түрлі себептермен: экзотермия кезінде болатын цементтің кеңеюінен, күн сәулесінің қызуынан, алма-кезек ылғалдану мен аязданумен, соққылы әсерлерден болатын сызаттың не жарықтың болуы ықпал жасайды.

Бетон коррозиясының ең көп тарағаны - кальций гидроксидінің еріп, шайылып кетуі. Са (ОН)₂ еруі аз болса да (мысалы,1000г суға 1,3мг), ол біртіндеп сүзгілеу шайылады, әсіресе тұщы су, жаңбыр, қар.

Коррозияның ІІІ – түрі - бетонға күшті минералданған су әсер еткенде оның кеуектері мен капилярларында тұздың кристалдары, сондай-ақ сулы ауада цементті таспен әрекеттесу кезінде түзілген реакциялық өнімдер жинақталып қалады. Кристалдардың мөлшерінің көбею нәтижесінде кеуектер мен капиллярлардың қабырғаларында айтарлықтай кернеу күштері пайда болады, осы күштердің әсерінен олар қирай бастайды. Цементті тастың мұндай өзгеріске ұшырауына құрамында күкірт қышқылды кальцийдің ерітінді күйіндегі сульфаттары (гипс) және басқада сульфаттары бар сулар қозғау салады. Ерітіндіден бөлінген гипс цементті тастың кеуектеріне шөгіп қалады. Алғашқы кезеңде түзілген CaSO₄ 2H₂O кейіннен үш кальцийлі гидралюминатпен реакцияға түсіп, кальцийгидроалюмасульфатын түзеді. Одан басқа күкірт қышқылды магний үш кальцийлігидроалюминатпен реакцияға түсіп алюминий тотығының гидратын бөліп алып ыдыратады.

3CaO Al₂O₃ CH₂O 3MgSO₄ 6H₂O 3(CaSO₄ 2H₂O) 3Mg(OH)₂ 2Al(OH)₃

Бетонға күкірт қышқылды натрий әсер еткенде де қирау немесе мүжілу пайда болады.;

Ca(OH)₂ Na₂SO₄ 2H₂O CaSO₄ – 2H₂O

Бетонның ұзақтұрақтылығын қамтамасыз ететін барлық іс-шаралар, бетон құрамын есептеу және технологиялық процесс кезінде жүзеге асырылады. Коррозиядан сақтаудың 2 әдісі бар: белсенді әдіс; белсенді емес әдіс. Қорғаныстың іс-шараларын коррозияның қауіптілігінің түріне байланысты таңдалады.

1. Белсенді әдіс – бетон ұзақтұрақтылығын арттыру үшін барлық іс-шараларды қолдану болып табылады. Ол бетон құрамы мен технологиялық процесті бақылаудың нәтижесінде іске асады.

1) Ca(OH)₂ – мөлшерін азайтады; (цемент таңдағанда құрамында бос Ca(OH)₂ аз болу керек). Ол цемент технологиясына байланысты.

2) Алит сумен әрекеттескенде Ca(OH)₂ түзіледі; яғни цемент құрамындағы алит мөлшерін азайту керек.

3) Клинкерге Ca(OH)₂ – н байланыстыратын қоспалар енгізу қажет. Оларға: SіO₂ жатады.

4) С/Ц қатынасын азайту керек. Су мөлшері аз болса, цемент тасы тығыз болады.

2. Белсенді емес әдіс – коррозия процесі күшейген жағдайда қолданатын қосымша қорғаныс, материалдың бетіне су өткізбейтін заттарды жағамыз, сіндіреміз.

Бетон коррозиясының I I -түрі: бетонның күйреу себебі; коррозиялық процессте Са(ОН)2 және құрылымының ролі; бетонның I I коррозияға төзімділігін жоғарылату жолдары

Коррозияның 2-ші түрі - цемент тасының құрам бөліктерінің қоршаған ортада болатын қышқылдар мен тұздармен әрекеттесуінің нәтижесінде болады. Алмасу реакциясы нәтижесінде түзілген өнімдері жеңіл еріп, сумен шығып кетеді, не аморфты масса түрінде бөлінеді. Бұл топқа қышқыл, магнезиалды тұз әрекетімен туындайтын процесстер жатады. Бұл жағдайда цемент тасының беріктігі төмендеп, кеуектілігі жоғарылайды, осыдан барып бетонның коррозиясы күшейеді.

Жаңатүзілімдер қажетті тығыздыққа ие емес және агрессиялық ортаның енуіне қарсыласпайды, осыдан бетонның ішкі қабаты жалаңаштанып қирай бастайды, нәтижесінде коррозия процессі бетонның толық қирауына дейін жүреді.

Бетонда алмасу реакциясы көбінесе күкіртқышқыл және хлорлы тұздардың әсерінен болады. Бұл тұздардың мөлшері грунт суларында, теңіз суларында көбірек (15,5-18 %) болады.

Күкірт қышқылы мен хлорлы магнийдің кальций гидроксидімен әрекеттесуі келесі схема бойынша жүреді:

Са (ОН)₂ + MqSO₄ +2H₂O = Ca SO₄ * 2H₂O + Mq(OH)₂;

Са (ОН)₂ +MqCl₂ = CaCl₂ + Mq (OH)₂

Түзілген қиын еритін аморфты зат - магний гидроксиді - Mq(OH)₂ -тұнады, не түзілген жерде қалады, не цемент тасынан сілтіленеді.

Бірінші кезеңде түзілген екі сулы гипс - CaSO₄ * 2H₂O содан соң үш кальций гидроалюминатымен әрекеттесіп (коррозияның 3- түрі) кальций гидросульфоалюминатын түзеді.

Натрий гидроксиді жақсы еритін зат, ол сумен цемент тасынан шығып кетеді.

Табиғи су әсерінен бетонның жиі кездесетін коррозиясы - көмір қышқылы әсерінен болатын коррозия. Н₂CO₃ –көмірқышқылы, әдетте барлық суда болады. Судың көмірқышқылмен байытылуы көзі болып су мен жер қыртысында жүретін биологиялық процесстер болып табылады. Көмірқышқылдың диссоциациясы 2 сатыдан тұрады. (Диссоциация – молекулалардың ұсақ құрамдарға бөлініп ыдырауы).

Корозияның 2-ші түріне магнезиалды тұздар ықпал жасайды. Магний тұзы MqSO₄ және MqCl₂ әдетте грунтты (жердің қатты қабаты) жер суларында болады. Бұл тұздар көп мөлшерде теңіз суында болады. Мұндай тұздар бетонға әсер еткенде кальций гидроксидімен әрекеттеседі. Реакцияға түскеннен соң бетонның бетінде пленка пайда болып, бетонды одан әрі қирамауына ықпал жасайды.

Са(ОН)₂ жоқ цементтер жоғары төзімділікке ие. Коррозияның 2-ші түрінен бетонды қорғау үшін келесі әдістерді қолданады: цементті дұрыс таңдау, бетонның тығыздығын жоғарылату, бетонның беткі қабатын арнайы бояулармен қаптау және т.б. қорғау шараларда қолданады.

ІІ – түріне әсер ететін сыртқы фактор – тұзды су;

ішкі фактор – Ca(OH)₂ мөлшері және тығыздығы.

Сақтау жолдары: 1) Ca(OH)₂ азайту; 2) С/Ц қатынасын төмендету.

Бетон коррозиясының I-түрі: бетонның күйреу себебі;коррозиялық процессте Са(ОН)2 және құрылымының ролі; бетонның I коррозияға төзімділігін

Коррозияның 1-ші түрі - цемент тасының құрамындағы құрам бөліктерінің еріп, шайылып кетуі нәтижесінде қирауы. Цемент тасында көбінесе ерігіш байланыс кальций гидрототығы (әк) болып табылады (цементте -64%). Ол Үш кальцийлі силикаттың (С₃S) гидролизденуінен түзіледі. Са (ОН)₂ ерігіштігі көп емес (15⁰С 1л СаО 1,3г), бірақ цемент тасынан бетонда жұмсақ су әсерінен еріген және шайылған Са (ОН)₂ мөлшері өсіп, цемент тасы кеуекті болып, беріктігін жоғалтады. Са (ОН)₂ суда жақсы ериді. Сондықтан бұл коррозиялық процесс Са (ОН)₂ сілтісіздену процесі сияқты анықталады. Бетонның сілтісіздену әсерінен болатын қирауы коррозияның 1-ші түріне жатады.

Мысал ретінде бетонды плотинадан кальций гидроксидінің еріп шайылып шығып кетуін келтіреміз.

Бетонды плотинаға су қысымды жағынан қысыммен сүзгіленеді. Бетонның кеуектерімен баяу жылжи отырып, кальций гидроксидің ерітеді және онымен қаныққан ерітінді плотинаның ашық бетіне шығады.су жекелеп буланады, ал Са(ОН)₂ ауадағы СО₂ әсерінен қиын еритін кальций көмірқышқылына айналады. Ақ қақтар пайда болады. Нәтижесінде Са (ОН)₂ шайылып бетон жайлап әлсізденеді және қирайды. Егер де СаО 30 пайызы шығып кететін болса, бетонның беріктігі іс-жүзінде 0-ге тең болады.

Су қарқынды түрде сүзгіленетін болса, соғұрлым тез қирайды. Баяу жүретін болса – плотинаның төменгі бетінде судың будану жылдамдығы сужың түсу жылдамдығынан жоғары болатын болса, сол кезде бетонды плотинаның тереңінде Са(ОН)₂ аса қатты қанығады да, ол бетонды тығыздай отырып тұнады. Ауадағы СО₂ әсерінен бетонның одан қатты тығыздалуына әкеліп, нәтижесінде кальций гидроксиді түзіледі, өйткені оның көлемі Са(ОН)₂ көлемінен үлкен болады:

Са (ОН)₂ + СО₂ = CаСО₃ +Н₂О

74 100

Са (ОН)₂ мен CаСО₃ меншікті тығыздығы –сәйкесінше 2,34 және 2,73. Осылайша карбонизациялану кезінде қатты зат көлемінің ұлғаюы болады.

Бұл жинақталудың көбеюі сәйкесінше қауіпті болады.

Цемент тасының 1-ші түрдегі коррозия процессінің жүруі келесідей болып өтеді.

Цемент тасы - су тепе – теңдігінің негізі реттегіші кальций гидроксиді болып табылады. Цемент тасына су әсер еткенде 1,6...1,7г/л СаО концентрациясы бар оның аса қаныққан ерітіндісі пайда болады. Мұнда суда болатын біраттас иондар (Са²⁺, ОН^-) ерігіштігін төмендетеді, ал әр аттастар (SO^2-₄6 Cl^-, Na⁺, К⁺) – оны жоғарылатады. Ерігіштіктің жоғарылауы коррозияның 1-түрінің дамуын күшейтеді және бетонның қирауын жылдамтады.

Цемент тасынан Са (ОН)₂ біртіндеп сілтісізденуі мен айтарлықтай бөлігінің шығып кетуі кезінде цемент тасының минералдары гидролиздене бастайды, өйткені олардың тұрақты болуы тек белгілі бір концентрациядагы ерітіндіде ғана болады.

Коррозияның 1-ші түрін күресу шаралары болып - ол цементке гидравликалық қоспалар ендіру, олар Са(ОН)₂ –ты аз еритін кальций гидроксидіне байланыстырады. Осыдан бос Са(ОН)₂ мөлшері азайып, коррозияның жылдамдауы төмендейді. Гидравликалық қоспалар тек қана кальций гидроксидін байланыстырып қана қоймай, сонымен қатар бетонның тығыздығын жоғарылатады.

Дегенмен қоспалар қолдану барысында бетон араласпасының су сұранысын жоғарылатады, бұл қажетті беріктіктегі бетон алу үшін цемент шығынын көбейтеді.

Коррозияға әсер ететін сыртқы факторлар:

– жұмсақ су (тұзы аз); ағынды су;

Коррозияға әсер ететін ішкі факторлар:

– кеуектілік және Ca(OH)₂-нің мөлшері.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: