Сущность сульфатной коррозии и методы ее контроля

Классическое и не совсем верное объяснение сульфатной коррозии многие исследователи связывают с образованием в цементном камне крупных призм эттрингита, по их мнению, призмы растут и создают значительные напряжения в порах и это приводит к разрушению.

На начальной стадии проникающие в цементный камень сульфат-ионы взаимодействуют с алюминатами и образуют в порах эттрингит формула (1).

Далее при увеличении содержания сульфатов в жидкой фазе цементного камня сульфат-ионы начинают взаимодействовать напрямую с гидроксидом кальция, что приводит к накоплению в поровом пространстве гипса формула (2), снижению рН среды, и при рН = 10,4 происходит полное разложение эттрингита, так как он не может существовать при таком рН. Все это в итоге приводит к разложению в дальнейшем гидросиликатов, особенно высокоосновных, и накоплению в цементном камне к гипсу кремнеземистого геля и обломков, устоявших при коррозии гидросиликатных фаз.

Образцы, как правило, набухают, а на их поверхности и в объеме начинают возникать трещины. При высыхании такие образцы дают усадку, значительно снижают прочность, претерпевают коробление и образуют трещины. Желательно сразу обеспечить бетону первичную защиту.

Это значит, что нужно создать цементный камень устойчивым к воздействию сульфатов, так как наиболее активными в цементном камне к воздействию сульфатов являются алюминатные фазы и Са(ОН)2, а к наиболее стойким составляющим относят низкоосновные гидросиликаты кальция типа C-S-H(1), тобермориты, ксонотлиты, гиролиты и т. д.

Причиной повышения сульфатостойкости бетонов с минеральными добавками является формирование структуры цементного камня из низкоосновных гидросиликатных фаз, стабильных гидроалюминатных фаз с пониженным содержанием алюминатов и свободного гидроксида кальция, а также повышение плотности и снижение открытой пористости при дополнительном введении пластификаторов с целью уплотнения цементного камня и бетона.

Коррозионную стойкость к действию сульфатов изучают в среде Na2SO4 с концентрацией 10 г/л и при отношении V раствора / V образцов = 5:1.

Проведение испытания

Образцы 40 на 40 на 160 мм или 20на 20 на 120 мм формуют из цементно-песчаного бетона с соотношением Ц:П = 1:3 или из мелкозернистого бетона в соответствии с ГОСТ 27277-88, просеянного через сито с ячейками 5 мм.

Периодичность проведения испытаний не реже 1 раза в 3 месяца.

Если к 1 году испытаний образцы не потеряли более 5 % массы и коэффициент стойкости, выраженный в отношении Rcж испытываемого образца к Rсж хранившегося в воде, будет ≤ 0,95, то цемент считают сульфатостойким.