Бетонның сульфатқа тұрақтылығы

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 26 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

Нормативтік
сілтемелер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ..
Анықтамалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Белгілеулер мен
қысқартулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ..
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
I Негізгі
бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1Әдеби
шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2 Бетон коррозиясының III
түрі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
...
1.3 Бетонның сульфатқа
тұрақтылығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
.
1.4 Бетон мен темірбетонды конструкциясының сульфатты коррозия кезіндегі
қызмет ету мерзімін
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.5 Бетонның ұзақ тұрақтылығын арттыру
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Техника
қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ... ..
Еңбекті
қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... .
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қолданылғын
әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ...

НОРМАТИВТІК СІЛТІМЕЛЕР

МЕМСТ 8736-93 Құрылыс жұмыстарына арналған құм. Техникалық талаптар.
МЕМСТ 8267-82 Құрлыс жұмыстарына арналған шағал және қиыршық тас.
Техникалық талаптар.
МЕМСТ 27006 -86 Бетондар. Құрамдарды таңдау ережелері.
МЕМСТ 10922-75.Темірбетон бұйымдарына арналған арматуралық
бұйымдармен дәнекерленген бөлшектер.
ҚНжЕ 2.03.II -85 Құрылыс конструкцияларын коррозиядан сақтау

АНЫҚТАМАЛАР

Бұл курстық жұмыста келесі анықтамалар қолданылады.
Коррозия – бетон және темірбетонның агрессиялық ортаның әсерінен
бұзылуы.
Агрессиялық орта – бетон және темірбетонның құрылымы мен қасиеттерінің
өзгеруіне әкелетін орта. Ол конструкцияның беріктігінің төмендеуіне және
бұзылуына әкеп соғады.
Коррозиялық төзімділік – бетон және темірбетонның агрессиялық ортаның
бұзушы әсеріне қарсы тұруы.
Бетон – тиімді мөлшерде алынған ірі және ұсақ толтырғыштар, цемент және
суды кейбір жағдайларда түрлі химиялық қоспаларды мұқият араластыру арқылы
алынған, бетон араласпасының физика-механикалық процестердің нәтижесінде
қатуынан пайда болған тас материал.
Темірбетон - бетон мен болат арматура біріктірілген құрылыс материалы,
арматура конструкцияның созылып жатқан аймағында орналасқан әрі созылмалы
кернеуді қабылдайды, қысым кернеуі бетонға беріледі.
Бетон коррозиясы – сыртқы ортаның химиялық немесе физика-химиялық
әсерінен, электр тогының электрохимиялық әсерінен және сыртқы факторлардың
әсерінсіз іштей коррозияға ұшырауынан бетонның күйреуі.

БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР.

МемСТ – Мемлекеттік стандарт талаптары
т - тонна
% - пайыз
С - температурада
т.б. – тағы басқалары
же – және
м – метр
мм – милиметр
квт – киловат
кг – киллограм
г - грам
л – литр
мл - милитр

КІРІСПЕ

Еліміздің жобаланған әлеуметтік, экономикалық дамудың негізгі
бағыттарында, құрылыс материалдары мен бұйымдарының аса тиімді және үнемді
түрлерін дамыту көзделінген. Атап айтқандай құрылыстың көлемін төмендетіп,
сапасын арттырып, мейлінше аз шикізат жұмсайтын, олардың жалпы салмағын
азйту арқылы жылу тоғарылау қасиеттерін жақсартып, құрылыста жүргізілетін
көптеген қосымша құрылыс және өрлеу жұмыстарын өндіріс жағдайында тындырып,
құрылыс алаңына көбінше дайындығы жоғары сапалы бұйымдар мен
конструкцияларды апару қазіргі уақыттың басты тілегі болып отыр.
Құрама темірбетон қазіргі кезде индустриалды құрлыстың негізі болады.
Бұл ең негізгі құрлыс материалы болып толық құрамды тұрғын үйлерде және
мәдени - тұрмыстық құрлыста пайдаланылады. Сонымен қатар өндірісте,
транспортта, энергетикалық гидротехникалық құрлыста және санитарлы-
техникалық және ауыл шаруашылық ғимараттарды құруда қолданады.
Қазақстан Республикасында құрастырмалы және құймалы темірбетон
бұйымдарын ХХ ғасырдың 50-жылдарында гидротехникалық құрылыстардың
салынуына орай шығара бастады.
Темірбетонның даму оның, өндіріс көлемінің жоғарлауы және елімізде
қолданылуы ғылым мен техника салаларындағы жетістіктерімен, құрылыстың
жоғарғы дәрежедегі индустриалды базасының құрылуымен тығыз байланысты.
Қазіргі заманның құрлысында жылына 4 млрд.м3-тан аса бетон мен
темірбетон қолданылады. Бетон мен темірбетон ХХІ ғасырдың ең бір негізгі
құрлыс материалдарының бірі болып табылады.
Бетон мен темірбетон конструкцияларына қоршаған ортаның әсері көп
жағдайда агрессивті болып келеді. Бұл жағдай темірбетон конструкциясының
эстетикалық бейнесін нашарлатып қана қоймай, конструкцияда пайда болатын
коррозиялық процесстердің нәтижесінде уақытынан бұрын бұзылу қаупін
туғызады.
Осы жағдайдың барлығы жобалаушылар мен темірбетон конструкцияларын
өндірушілерді, оларды өндіру кезіндегі барлық циклдерге (жобалаудан
эксплуатацияға дейін) әртүрлі әсерлерді есепке алуды және сапасын жақсарту,
сенімділік пен оның ең басты қасиеті – ұзақ өмірлілігін жоғарлату бағытында
жұмыс істеуге мәжбүрлейді.
Атмосфералық және өндірістік ортаның бұзғыш әсеріне құрлыс
конструкцияларының 75%-ы ұшырайды. Сондықтан ұзақ мерзімділігін арттыру
проблемасы құрылыс әлемінде маңызды орын алады. Көптеген ғалымдар осы
проблемалардың шешімін табуда аса зор жұмыстар атқарған. Француз ғалымы
Виканың "Гидравликалық құрамның теңіз суымен бұзылуының химиялық себебін
және оның осы әсерлерге қарсыласуын анықтаудың әдістерін зерттеу " жұмысын
бетонның коррозияға ұшырауын зерттеудегі бірінші ғылыми зерттеу жұмысы деп
санауға болады.
Бірінші рет темірбетон конструкцияларынан өнеркәсіптік ғимараттар мен
үймереттер салынғаннан бастап, олардың коррозияға тұрақтылығы зерттеле
бастады. Олар Р. Грюн, Э. Рабальд және А. Клейнлогель, Ф.М. Ивановтың және
т.б. ғалымдардың жұмыстарында берілген. Олар ғимараттардың осы
жағдайлардағы әрекеттері жайлы сенімді ақпарат алуға және бетонның
тұрақтылығын арттырудың тәсілдерін ойлап табуға көмектесті.
Бетон және темірбетон конструкцияларына әсері күш арқылы (механикалық)
және күшсіз болады. Олар:
• Механикалық күштің әсері;
• Климаттың әсері;
• Агрессиялық әсер;
Коррозия – бетон және темірбетонның агрессиялық ортаның әсерінен
бұзылуы. Коррозияның 3 негізгі түрі бар.
І түрдегі коррозияға бетонға сұйық ортаның әсері кезінде пайда болатын
процесстер жатады. Олар цемент тасының компоненттерінің еруіне әкеледі. Бұл
процесс суды бетон денесі арқылы фильтрлеу кезінде өтеді.
ІІ түрдегі коррозияға алмасу реакциясына алып келетін процесстер жатады.
Нәтижесінде байланыстырғыш қасиеттеріне ие емес заттар пайда болады. Олар
тез еріп кетеді немесе бетон кеуектерінде аморфты масса түрінде қалып
қояды. Коррозияның бұл түрі бетонға қышқыл және басқада тұздар
ерітінділерінінің әсері кезінде пайда болады.
ІІІ түрдегі коррозияға бетон кеуектерінде, сызаттарында және
каппилярларында қатты фазаның немесе заттардың көлемін үлкейту реакциясы
бар аз еритін заттардың жиналуына әкелетін процесстер жатады. Коррозияның
бұл түріне сульфаттың,мономерлердің полимеризациясы әсерінен пайда болатын
коррозия жатады.

I НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1.1 СУЛЬФАТТЫ КОРРОЗИЯНЫҢ ПАЙДА БОЛУ ШАРТТАРЫ МЕН ДАМУЫ

Суда болатын натрий мен калий сульфаттары цементті таспен жанасқанда,
бір жағынан айтарлықтай дәрежеде цементті тастың құрамдас бөлігінің
ерігіштігін жоғарылата алады, және де осы арқылы коррозияның I түрінің
дамуын тездетеді, ал басқа жағынан - өзара араласу реакциясының дамуына
септігін тигізеді Na+ K+ Mg2+ катиондарының орын басу арқылы, сульфатта
цементті тастан Са2+ ионынан, яғни II түрлі коррозияны шақырады.
Белгілі жағдайларда сульфаттардың іс - әрекеті сонымен қатар
коррозияның III түрінің дамуын тездетеді. Бұл жағдайда маңызды мәселе болып
өзара араласу реакциясы нәтижесінде су, цементті таспен жанаса отырып және
де оның кеуектерін толтыра отырып жайлап күкіртті қышқыл кальциймен
қанықтырылады.
Кальций сульфаты ары қарай пайда болған кезде қатты фазадағы гипс
мөлшері жоғарылайды, бірақ та оның концентрациясы ерітіндіде жоғарыламайды.
Сонымен, Са (ОН)2 қатысуымен Са SО4 ∙2Н2О қатты фазаның түзілуі
ерітіндіде әлдеқайда Са SО4 төмен концентрациясымен (шамамен 20%)
басталады.
Қатты фазада кальций сульфатының пайда болуына аналогты түрде CaCI2
ерітіндісі әсер етеді. Біртекті ионның Са2+ болуы Са SО4 ерігіштігін
төмендетеді және де Са SО4 ∙2Н2О мәнінің қатты фазаға түсуінің басталу
моментін жақындастырады. Қарама- қарсы әрекетті NaCI ерітінділері
береді, олар Са SО4 ∙ ·2Н2О ерігіштігін жоғарылатып гипс кристалдарының
тұнбаға түсу моментін ығыстырады. Мысалы, Са SО4 ерігіштігі 2%
ерітіндісінде 5,2 гл, ал 4% -5,92 гл тең, яғни соған сәйкес судағы NaCI
болмаған кезде 2,5 және 2,8 есе жоғары болады.
Са SO4 ерігіштігі Na2 SO4 ерітіндісінде концентрациясы 0-ден
1,6% дейін төмендетіліп 30% түседі, одан Na2 SO4 концентрациясын
жоғарылатқанда қайтадан жоғарылайды. Соған сәйкес ерігіштігі өзгерген сайын
жылжытылады, немесе керісінше қатты фазада Са SО4 ∙2 Н2О бөліну моменті
жақындайды.
Са SO4 ерігіштігі туралы мәлімет түрлі тұздардың бетонға сульфат
ерітінділері әсер еткенде кристалл түзуіне әсері осында келтірілген.
Бірақ та әлдеқайда күрделі системаларда тепе - теңдестіру шарттары
туралы мәселе, яғни компоненттердің әлдеқайда көп саны цементті тас
системасында болуы әлі де толық зерттелмеген, соның есебінен осы
процесстерге әлдеқайда толық санды сипаттама беруге мүмкін емес.
Әлдеқайда тұрақты күрделі, комплексті тұздардың кальций
гидросульфалюминатының пайда болуының шарттарын қарастырайық.
Белгілі болғандай, комплексті тұздар санынан агрессивті сульфатты
ерітінділер бетонда түзілген күйде цементті тастың әлдеқайда жоғары
тұрақтылығы үшін гидросульфатты кальцийдің маңызы зор. Пайда болу
шарттарына байланысты оның екі модификациясы бар: үшсульфатты
гидросульфоалюминатты кальций, онда үшкальцийлі алюминаттың бір
молекуласына гипстің үш молекуласы 3СаО ∙ AI2O3 ∙ 3 Са SO4 ∙ 30 Н2О
мен кальций моносульфатты гидросульфаттыалюминий сәйкес келген, онда
үшкальцийлі алюминат молекуласына гипстің бір молекуласы сәйкес
келеді.
Бетон коррозиясының дамуына әдлеқайда үлкен әсерді бірінші модификациялы
кальций гидросульфолалюминаты береді, оның құрамында кристалданған судың
мөлшері көп. Оның кристалдарының өсуі цементті тас пен бетонның айтарлықтай
бұзылуына әкеліп соғады.
Табиғатта бұл тұз ертеректе табылды. Ол эттрингит деген атпен белгілі.
Эттригнит Леманмен 1874 ж Михаэлиспен ашылып және зерттелді, ол ең бірніші
1936 ж. Ганнистер, Гей мен Бертал синтездеген, олар тұрақты кристалды торды
анықтады: а = 11,240А және с = 21,450А және де тығыздығы 1,75-1,79 гсм3
тең. Бұл сипаттамалар басқа авторлармен расталған. Теңестірілген рН
ерітіндісі – 10,52 тең. Эттрингте алюминий атомдарын темір атомдарына
ауыстырылуы мүмкін. Эттрингттің құрылысы қазіргі кезде анықталған. Ол
эмпирикалық формуланың қатарлары күйінде болады: {Ca3 [AI(ОН)6 ] 2 ∙
12Н2О}3+ ине осьтеріне параллель орналасқан (с), олардың арасында каналдар
орналасқан, құрамында SO42- иондары мен судың қосымша молекулалары бар. Екі
құрылымды қатарға 4 канал сәйкес келеді. Үш каналда SO42- иондары
орналасқан және де біреуінде қосымша судың екі молекуласына дейін
орналастырылған.
Эттрингиттің сомалы формуласы келесі түрмен келтіріледі

{Ca6 [AI(ОН)6 ] 2 ∙ 24Н2О} (3SO4) (2 Н2О ) немесе С3А ∙ Са SO4 ∙ 32Н2О

Эттрингиттегі байланыс ерекшелігі мен су молекуласы мөлшерін
К.Г.Красильников қызметкерлерімен анықтаған. Олардың мәлімдеуінше 30 су
молекуласы эттрингит кристаллдары құрылысына кіреді, 2 молекула
адсорбционды байланыстармен ұсталынып қалған олар міндетті құрылысты
элемент бола алмайды.
З.М. Ларионованың мәлімдеуінше, С3А гидратациясы кезінде С4АН13 пайда
болады одан кейін ол С3АН6 өтеді. Гипстің түрлі мөлшерімен ең бірінші
эттрингит пайда болады, ол гипстің шамалы мөлшерімен сақталады. Барлық
системаларда эттрингит клинкерлі цементтерімен – тұрақты құрылысты элемент
(ақшыл- алюминатты цементтен басқасы). Цементті тастың натрий сульфатымен
өзара байланысқан кезінде 4 СаО∙0,9 AI2О3 ∙ 1,1 SO3 ∙0,5 Na2O ∙ 16 Н2О
пайда болады. Олар Са2+ иондары болғанда және де AIО2- концентрациясы
төмендеген кезде эттрингитке өтеді.
Г.Л. Клаузек кальций гилросульфоалюминатының түрін зерттеді, ол
портландцемент гидротациялау кезінде пайда болады. Оның айтуынша 1000С
дейінгі температурада алғашында эттрингит түзіледі, ол одан кейін С3А
өзара араласуы нәтижесінде моносульфитке өтеді, ол С3А қатты ерітінді
күйінде болады. Цементті клинкердің алюминатты және силикатты фазаларының
гидратация процесі кезінде гипстің қатысуымен қатты ерітіндіде пайда болған
моносульфат пен С3А гидросиликатты гельмен фаза Х - бірігеді. Гидратация
процесі жүру кезінде температура жоғары болған сайын,соғұрлым эттрингит
моносульфатты формаға тез өтеді.
Үшкальцийлі гидросульфоалюминат ұзын кисталдар түзеді (гексагональды
призмалар) сыну көрсеткіші ω = 1,463 пен ∑ =1,469. Екіншілік сыну
көрсеткіші теріс.
Гидросульфоалюминат кристалдарының айтарлықтай дамуы кезінде
сферолиттер түзе отырып (мысалы, үшкальцийлі гидросульфоалюминатта) өседі.
Гидросульфоалюминат кристалдарының тығыздығы 1,48 гсм3.
Әдебиеттерде кальций гидросульфоалюминатының ерігіштігі туралы
берілген мәліметтер бойынша анықтамалар әртүрлі болып келген; В.А. Кинда
мен А.А. Александровтың мәліметтері бойынша ерітіндінің яғни кальций
гидросульфоалюминатының бұзылу кезіндегі минимальды концентрациясы,
келесіге тең, гл:
СаО -0,045 (басқа мәліметтер бойынша 0,171 дейін);
Са SO4 – 0,11 (басқа мәліметтер бойынша 0,214).
Әдебиетте берілген мәліметтер бойынша кальций гидросульфоалюминатының су
мен хлорид және натрий сульфатындағы ерігіштігі туралы мәліметтер кесте
1.1.1 келтірілген. Кейінгі зерттеулер концентрацияға нақтылықты, ол
кальций гидросульфоалюминатының еру шартын орнатуға мүмкіндік берді.

1.1 кесте
Кальций гидросульфоалюминатының еруі

250С температурадағы Ерітіндінің құрамы,мгл
ерітінді
рН Аl2O3 CaO SO4
Су 10,8 0,035 0,13 0,125
3%-тік NaCl 11.05 0.115 0.295 0.23
3%-тік Na2SO4·10H2O __ 0.081 0.22 __
5%-тік Na2SO4 10.79 0.065 0.185 __

Бұл тұз, әсіресе кальций сульфаттары мен гидроксидтерінде аз ериді. СаО
төмен концентрациясы кезінде тұз балшықтылайды бөлу арқылы тұз тұнбаның
жалпылдақ түрінде бөлінеді.
Сұйық фазада цементті тастың кеуектерін толтыра отырып эттрингит
ерітіндіден кристалданады.
Ерітіндіден эттрингиттің пайда болуы цементті тастың Х сканирлеуші
электронды микроскоп арқылы алынған микросуреттерімен расталады, онда
эттрингиттің нақты кристалдары көрініп тұр – формасы мен габитусы оның
ерітіндіден кристалдану нәтижесінде пайда болғаны туралы куәландырады.
Сулфаттардың концентрациясы мүлдем жоғары болған кезде гипстің аса
қаныққан ерітіндісі пайда болуы мүмкін, одан екісулы гипс
кристалданады.Сульфаттардың бетонға әсері туралы нәтижелерін қарастырған
кезде келесі қорытынды жасауға болады, яғни бетонның кеңеюі
гидросульфоалюминаттың үшсульфатты формасының үлкен мөлшерінде ғана болады.
Сульфаттардың шлактыпортландцементті бетонға әсер еткенде үшсульфатты форма
пайда болады, олар ерітіндіде бұзылудың негізгі себебі болып табылады.
Бетондардың мұндай цементтерде тұрақтылығы цементті тастың диффузионды
сипаттамаларымен қамтылған.
У.Людвигтің жұмысында көрсетілгендей, сульфаттардың әсері агрессивті
ерітіндінің рН мәніне байланысты. Температураны жоғарылатқан кезде
сульфатты коррозия әлсізденеді оның себебі сол бетон кеуектерінде әктің
коррозиясы әлсізденеді, осы арқылы рН төмендеуі туралы айтуға болады. Бұл
деген кейбір зерттеушілерге (Г.К. Дементьвке) негіз берді яғни бетонның
бұзылуына сульфаттардың әсері кезінде кальций гидросульфоалюминатының ролі
туралы айтылды. Цементті тастың, ерітінді мен бетоннның үлгісінің
петрографиялық зерттеулері, оларға зертханаларда сульфатты ерітіндіде сынақ
жүргізілді, нәтижелер бойынша гидросульфоалюминаттың кристалдары мөлшері
онша көп емес. Цементті тастың зерттеу нәтижелері бойынша натрий
сульфатында ұзақ уақыт бойы сақталған күйде келесіні көрсетті
гидросульфоалюминаттың кристалдары тек бұзылған үлгілерде шамалы ғана
мөлшерде болды, тура сол уақытта гипс кристалдары көптеген жарылулар мен
кеуектер алынған бойынша теңіз гидротехникалық құрылғыларындағы түрлі
порттарында бетонның күйін зерттегенде, көптеген жағдайларда бұзылған
өнімдерінде кальций гидросулфоалюминатының кристалдарының бар екенін
көруге болады. Мысалы, бутты массивтен (1913-1914 ж дайындалған)
Новороссийск портынан алынған бұл кристалдардың цементті ерітіндіде бар
екені дәлелденді. (сынаманы су бетінен 10 см тереңдігінен алынды). Кальций
гидросульфоалюминатының кристалдары сонымен қатар тура сол порттағы
салқындатқыш бетоннан табылды (сынаманы су бетінен 25 см тереңдіктен
алынды).
Осы тұздың кристалдарын бұзылған бетонда басқа зерттеушілер де аңғарған.
Әдебиетте суреттеген бойынша теңіз суында үнемі болатын жүккөтергіште
анықталған: бұзылған бетонда кальций гидросульфоалюминатының кристалдары
анықталды.
Жоғарыда келтірілген бойынша келесіні айтуға болады, яғни цементті тас
сульфаттар ерітінділері әсер еткен кезде белгілі бір термодинамикалық
жағдайларда онда кальций гидросульфоалюминатының пайда болуы мүмкін.
Берілген мәліметтер бойынша тұздың бетон бұзылған кезде пайда болуы туралы
жауаптар алынады, себебі гипстің өзінің крисаллизациялануы тура осындай
бұзылу суретін беретін еді. Коррозия өнімдерінде кальций
гидросульфоалюминатының болуы фактінің өзі сонымен қатар
гидросульфоалюминаттың магнезиялы тұздарға әсеріне аз тұрақтылығы осы
тұздардың өзінің пайда болу себептері мен оның болуының мәні нақты
зерттеуді қажет етіп отыр.
Әсіресе құрылыс кезінде үшкальцийлі алюминат портландцемент
ерітіндісінде түзілген гидросульфоалюминаттың мөлшері мен сульфаттар
ерітінділерінің әсері мен сульфат ерітінділеріндегі түрлі цементтердің
салыстырмалы тұрақтылығы туралы мәліметтердің мәні зор.
Кальций гидросульфоалюминатының пайда болуы кезінде негізгі рольді
үшкальцийлі гидроалюминатының мәні бар, себебі ол комплексті тұздың
құрамына кіреді. Сульфоалюминаттың түзілу реакциясына негізгі
гидроалюминаттардың қатысуы туралы мәлімет әлі де толық шешілмеген, бірақ
та белгілі бір жағдайларда үшкальцийлі гидроалюмитнаттың мөлшерін
толықтырғыш негізі ретінде белгілі бір жағдайларда коррозияға әсері болуы
мүмкін.
Сульфатты коррозияға температураның әсерін Ван –Аардт пен М.Наду
зерттеді. Олардың мәлімдеуінше коррозиялық процесстер 5 және 250С
температурада түзілген гидратирленген алюминаттардың құрамы түрлі
болғандықтан мәні әртүрлі болады. Төмендетілген температураларда (шамамен
50С) алюминатты фазаның негізгі гидратация өнімі - С4АН19; ал 250С- С3АН6
болады. Олар гипспен араласқан кезде цементтің құрамында бола отырып
жоғарылатылған температурада эттрингитті сияқты фазалар түзіледі, ал 50С-
монокальцийлі гидросульфоалюминат пайда болады. Портландцементтің
гидратация өнімдерінің бұзылуы, сульфатты ерітіндінің әсеріне 100С төмен
температурада жүрген кезде, 100С жоғары температурада жүргенге қарағанда
әлдеқайда маңызды болуы мүмкін.

2. БЕТОН КОРРОЗИЯСЫНЫҢ III ТҮРІ

Коррозияның III түрінің негізгі белгісі болып бетонның кеуектері мен
капилярларында тұздардың жиналуы және кристалдануы нәтижесінде қатты
фазаның көлемінің көбеюі. Белгілі бір даму кезеңінде кеуек және капилярлар
қабырғасында бетонның күйреуіне әкеп соқтыратын маңызды тарту күші пайда
болады.
Коррозияның III түрі кезінде кеуектер мен капилярларда тұздардың жиналуы
кезінде бастапқыда бетон тығыздалады және егер осы процесс баяу өтсе, онда
бастапқы кезеңде жалған берктік пайда болады. Яғни бетон кеуектері мен
капилярлары кристалдармен толтырылып, жалған берктік кезеңі пайда болып
бетон тығыздалады. Ал ары қарай кристалдану нәтижесінде жинақталған тұздар
әсерінен кеуектер мен капилярлар қабырғасында қысым пайда болып, бетон
күйрейді. Беріктігінің төмендеуі бетон түріне, оның тығыздығына және
басқада факторларға байланысты.

а – кристалдардың бетон кеуектері мен капиллярларында жиналуы;
б – қысым әсерінен бетонның бұзылуы.
Сурет 1.1. Коррозияның III түрі кезінде бетонның бұзылуы

1.3 БЕТОННЫҢ СУЛЬФАТҚА ТҰРАҚТЫЛЫҒЫ

Сульфаттардың бетонға қарсы әрекеті 1877 жылдан бастап мәлім. 1890 жылы
сульфаттардың әсерінен өтетін цемент тасын бұзушы реакциялар жайлы ең
бірінші систематикалық зерттеулер жүргізілді. Бұл зерттеулер цемент тасының
структурасының бұзылуы көп құрамды кристаллизацияланған суы бар комплексті
байланыстардың түзілуімен байланысты екенін көрсетті. Мысалы, эттрингит

3 СаО ∙ AI2O3 ∙3CaSO4∙32H2O

Өзінің цемент тасының структурасын бұзушы әрекетінен бұл тұзды
цементтік бацилла деп атады.
Германияда сульфаттар әсерінен орын алған бірінші ірі қираулар 1890 жылы
Магдебургте байқалған. Құрлысының аяқталғанына бірнеше жыл болған жаңа
көпір қирай бастайды. Оның бұзылу себебі – құрамында өте жоғары сульфаты
бар судың әсері.
Бұл шулы жағдай сол уақыттың атақты ғалымдарын бетонның сульфатқа
тұрақтылығын жоғарлату жолдарын қарқынды іздеді. Кейінен қазір қолданылатын
технологиялық әдістер ұсынылды.
Сульфаттардың әсері әрқашан сулы ортада жүреді. Бұл дегеніміз
• тек қана сульфат ионы (SО42-) цемент тасының компоненттерімен бұзушы
реакцияға түсе алады;
• құрғақ ортада сульфаттардың бұзғыш әсері жүруі мүмкін емес.
Себебіне орай сульфаттың ішкі және сыртқы әсері ажыратылады.
1.Сульфаттардың ішкі әсері цемент құрамында гипстің көп мөлшерде
(цементті майдалау кезінде гипсті дұрыс емес өлшеу нәтижесінде) болуы
кезінде; табиғи гипстік тас – цементтік ерітінді байланысы кезінде пайда
болады. Гипстің құрамындағы SО42- ионы клинкер фазалары С3А және С3АН6-ке
әсер етіп, эттрингит минералын түзеді.
2.Сульфаттардың сыртқы әсері келесі жағдайларда пайда болады. Олар:
• құрамында сульфаттары бар сумен;
• құрамында сульфаттары бар грунтармен;
• SО2-сі бар ауамен
1) кеуектерде сульфат иондарының диффузиясынан;
2) сульфат ионы мен Са(ОН)2 арасындағы реакциялармен және арықарайғы
сульфат иондарының енуінен;
3) сульфат иондарының реакциясынан (эттрингит).
Сульфаттардың ішкі және сыртқы әсерлерінің арасында айырмашылықтары
бар. Ішкі әсері кезінде реакция тез жүреді және уақыт өте келе әсер ету
жылдамдығы төмендейді. Ал, сыртқы әсері кезінде реакцияның жүруі уақытқа
байланысты және тек қана кеуектерде белгілі бір сульфаттардың
концентрациясы өте жоғары кезінде өтеді. Уақыт өте келе сульфаттардың әсері
күшейе түседі.
Табиғи өндірістік суларда сульфаттар Na2SO4 , CaSO4 және т.б. тұздар
күйінде болады. Өзен мен теңіздерде олардың құрамы кәдімгі жағдайда 60 мгл
жоғары болмайды; минерализацияланған грунтты суларда 5000 және одан да
жоғары мгл; теңіз суында – шамамен 2700 мгл, өндірістік суларда кейбір
кезде 10000 мгл жоғары болады.
Сульфат иондарының бетонмен жанасқан кезде цементті тасты құрайтын
құрамдастардың ерігіштігі жоғрылайды, ол жаңа түзілімдердің өнімдерінің
кристалдануымен жүреді, мысалы, CaSO4 әсер еткенде:

3 СаО ∙ AI2O3 ∙3H2O + 3CaSO4 +25 H2O → 3 СаО ∙ AI2O3 ∙3CaSO4∙31H2O

Түзілген гидросульфоалюминатты кальций (цементті бацилла), бастапқы
алюминат кальциден 2,5 есе көп көлемді алады. Бұл деген ішкі кернеулердің
пайда болуына алып келеді, олар созылу кезіндегі беріктік шегінен асуы
мүмкін және де соның есебінен жарылулар мен ары қарай бұзылулар болуы
мүмкін. Бірақ та егер гидросульфоалюминат кальций сұйық фазада пайда болса,
онда бұзылуы жүрмейді (осы принципке ГЦП талшықтарды алу негізделген).
Егер де ерітіндіде натрий сульфаты болса, онда басында Са(ОН)2 Na2SO4
-пен келесі схема бойынша араласады:

Са(ОН)2 + Na2SO4 → CaSO4 + 2 NaОН

Одан кейін эттрингит CaSO4 жоғарыда келтірілген схема бойынша
түзіледі. Бұл кезде ол тек төрт – немесе үшкальцийлі алюминат болған кезде
түзеді, ол кальций гидроксиді концентрациясы тұрақты болғанда қоршаған булы
сұйықтықпен соған сәйкес СаО есептегенде 1080 мен 560 мгл төмен
болмайды.Әлдеқайда төмен концентрациялармен ерітіндіде Са(ОН)2 бөлініп және
түзіліп екікальцийлі гидроалюминат пайда болады. Бұл жағдайда эттрингтің
пайда болуы жүрмейді. Осы негізге минералды қосымшалардың қорғаныс әрекеті
негізделген, ол сульфоалюминатты корроззияны болдырмас үшін
портландцементке қосады.
Кальций гидросульфоалюминатының келенсі жағдайларда пайда болуы
мүмкін, мысалы гипсті штукатуралы ерітіндіні бетонды жазықтықтарға жаққан
кезде осы контакті зонасында ылғалдануы есебінен гипстің еруі мен оның
бетонға енуі жүруі мүмкін. Басқа сол сияқты кальций гидросульфоалюминатының
пайда болуы мысалына агрессивті ерітіндінің енуі, мысалы грунтты сулардан
сави бетонына енуі жатады.
Мұндай бұзылулар топырақтары тұздалған оңтүстік райондарына
сипатты болып келеді. Бұл кезде бұзылу негізі жазда емес күзде жүреді. Бұл
деген келесімен түсіндіріледі, яғни күзде сусыз тұз (мысалы, Na2SO4)
ылғалды сіңіреді және де сулы тұз Na2SO4 ∙10H2O пайда болады, ол көлемі
бойынша шамамен 311 есе жоғарылатады, яғни былайша айтқанда жай әсер
ететін мина пайда болады.сондықтьан міндетті түрдегі шартқа темірбетонды
конструкцияны пайдаланған кезде осы региондарда агресивті ортадан оқшаулау
болып келеді.

а ) портландцементте бетоннан жасалғн қабырғалық бетонның бұзылуы.
1. портландцемент негізіндегі бетоннан жасалған қабырғалық панель; 2.
кальций гидросульфоалюминаты; 3. гипстік штукатурка.
б) термірбетонды савидың бұзылуы. 1. айналдыра көрсетілген түріндегі
кеуектердегі кальций гидросульфоалюминатның кристалдануы.

Сурет 1.2 Темірбетон кострукциясының түзілген гидросульфаты кальций
әсерінен бұзылуы.

Бетонға сулы ерітінділер әсер еткен кезде онда Na2SO4 пен КSO4 құрамы
көп болғанда көбінесе гипсті коррозия жүреді. Бұл кезде бетонның бұзылуы
екісулы гипстің кеуектерде (CaSO4 ∙2H2O) және капиллярлы цементті
тастарда түзілуімен жүреді. Осы тұздың ерітіндіден қатты фазаға бөлінуі тек
тосыннан иондар болмаған кезде CaSO4 концентрациясы 2020... 2100 мгл (Са2+
- 594 ... 618 мгл мен SO4 2- - 1426...1482 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.