CC BY
53УДК 692.23
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-36-43
Д.Ю. ЖЕЛДАКОВ, канд. техн. наук ([email protected])
Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, г. Москва, Локомотивный проезд, 21)
Химическая коррозия кирпичной кладки. Протекание процесса
Использование в современном строительстве многокомпонентных ограждающих конструкций ставит новую задачу изучения взаимного влияния всех составляющих материалов на долговечность конструкции в целом. Кирпичная кладка является старейшим и наиболее типичным представителем многокомпонентных ограждающих конструкций. В статье рассматривается основной процесс химической коррозии материалов, основанный на разрушении материала кирпича под воздействием гидроксида кальция, проникающего в кирпич из цементно-песчаного раствора, где он образуется в процессе дегидратации силикатов и алюмосиликатов кальция (реакция выщелачивания). Рассматриваются побочные процессы первого типа, протекающие с учетом присутствия в материале кирпича щелочных и щелочно-земельных металлов. Возможность протекания реакций, принимающих участие в процессе химической коррозии кирпичной кладки, обосновывается на основе методов химической термодинамики. На основании данных расчетов делаются выводы о приоритете тех или иных реакций, участвующих в процессе. Приводятся результаты инструментальных исследований, включая исследования фазового и элементного состава, дифференциальной сканирующей калориметрии, микроскопического анализа. Рассматриваются результаты предложенного автором исследования с помощью метода определения активных ионов. Предлагается методика расчета долговечности конструкции по параметру прочности с учетом протекания процессов химической и политермической деструкции. Термодинамические расчеты, исследования кинетики процесса, методики проведения экспериментов будут изложены в следующих статьях.
Ключевые слова: ограждающая конструкция, кирпичная кладка, долговечность, процессы деструкции, морозостойкость, химическая коррозия, аморфная и кристаллическая фазы, термодинамические расчеты, инструментальные исследования.
Для цитирования: Желдаков Д.Ю. Химическая коррозия кирпичной кладки. Протекание основного процесса // Строительные материалы. 2019. № 4. С. 36-43. 001: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-36-43
D.Yu. ZHELDAKOV, Candidate of Sciences (Engineering) ([email protected])
Research Institute of Building Physics of RAACS (21 Lokomotivny proezd, 127238, Moscow, Russian Federation)
Chemical Corrosion of Brick Masonry. Process Running
The use of multi-component enclosing structures in modern construction poses a new task of studying the mutual influence of all their constituent materials on the durability of the structure as a whole. Brick masonry is the oldest and the most typical representative of multi-component enclosing structures. The article deals with the main process of chemical corrosion of materials based on the destruction of the brick material under the influence of calcium hydroxide penetrating into the brick from the cement-sand mortar, where it is formed in the process of dehydration of silicates and calcium aluminosilicates (leaching reaction). The secondary processes of the first type running with account of the presence of alkaline and alkaline-earth metals in the brick material are considered. The possibility of reactions taking part in the process of chemical corrosion of brickwork is substantiated on the basis of the methods of chemical thermodynamics. On the basis of these calculations, conclusions are made about the priority of those or other reactions involved in the process. The results of instrumental studies, including studies of phase and elemental compositions, differential scanning calorimetry, microscopic analysis, are presented. The results of the research proposed by the author with the use of the method of determination of active ions are considered. The method of calculation of durability of a design by the strength parameter with due regard for the course of processes of chemical and polythermal destructions is offered. Thermodynamic calculations, studies of the kinetics of the process, methods for experiments conducting will be presented in the following articles.
Keywords: enclosing structure, brick masonry, durability, destruction processes, frost resistance, chemical corrosion, amorphous and crystalline phases, thermodynamic calculations, instrumental studies.
For citation: Zheldakov D.Yu. Chemical corrosion of brick masonry. Process running. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 4, pp. 36-43. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-36-43 (In Russian).
В [1] были приведены результаты натурных исследований деструкции кирпичной кладки в регионах с разным климатом: в Москве с резко континентальным климатом и холодной зимой, в итальянских городах Сиена (Тоскана) и Болонья (Эмилия-Романья) с мягким средиземноморским климатом без снижение температуры ниже нуля градусов в течение всего года. Анализ данных исследований позволил сделать следующие выводы:
1. Принятый подход к определению долговечности материала на основании количества циклов замораживания-оттаивания не объясняет таких механизмов деструкции, как деструкция при положитель-
ной температуре, разрушение отдельных кирпичей в кладке и др. Долговечность материала, особенно при его работе в ограждающей конструкции совместно с другими материалами, определяется принципами физической химии, описывающими химическую коррозию материала. При этом влияние процесса замораживания-оттаивания полностью не отрицается, но данный процесс необходимо рассматривать как второстепенный, ускоряющий деструкцию материала, ослабленного химической коррозией.
2. Применение в практике марки материала по морозостойкости, определяемой в соответствии со стандартами по критерию «соответствует/не соответ-
36
апрель 2019
ствует» не дает реального численного значения показателя и в основном основывается на визуальном контроле испытуемого образца.
Испытывать керамические материалы на морозостойкость, используя при этом подход периодического замораживания и оттаивания, впервые было предложено российским профессором Н.А. Белелюбским на Международном конгрессе в Мюнхене в 1884 г. Однако Николай Аполлонович указывал: «Замораживание камней не дает никакого указания на абсолютное сопротивление действию мороза. Значение вышеприведенного исследования только относительное, так как оно позволяет только узнать, какие из камней скорее всего могут пострадать от действия мороза» [2]. Данная позиция автора исследования практически забыта.
Необходимо различать само исследование морозостойкости и разработку теории долговечности на основании марки материала по морозостойкости. Встречаются работы, авторы которых пытаются рассчитать срок службы кирпича, бетона и даже минеральной ваты, используя марку материала по морозостойкости. По мнению автора данной статьи, использование марки материала по морозостойкости для определения долговечности не может дать достаточно достоверных результатов.
Автором проводились исследования морозостойкости пяти образцов кирпичей разных заводов с паспортной маркой по морозостойкости F50. Образцы насыщались водой в количестве 0, 25, 50, 75 и 100% от полного водонасыщения. Прочность образцов проверялась ультразвуковым неразрушающим методом в четырех точках по разным направлениям образца. Кроме того, образцы контролировались по потере массы и визуально. Все образцы выдержали 630 циклов замораживания-оттаивания, после чего эксперимент был прерван.
3. Переход строительной отрасли в связи с повышенными требованиями к энергосбережению на многослойные ограждающие конструкции требует стратегического пересмотра подхода к расчету долговечности материалов в таких конструкциях. В первую очередь это связано с необходимостью учета взаимного влияния материалов друг на друга при протекании процессов химической коррозии. Все строительные материалы, участвующие в строительном процессе и соприкасающиеся между собой, взаимодействуют друг с другом на уровне ионообменных химических реакций и процессов сорбции. Обязательным условием начала процессов взаимодействия является наличие влаги на границе сред.
С точки зрения конструктивных характеристик кирпичная кладка абсолютно правильно рассматривается как однослойная конструкция. Материал кирпича в зависимости от исходного сырья и технологии процессов сушки, обжига и даже охлаждения имеет разнообразную структуру [3—5]. Однако на уровне ионообменных процессов и кирпич, и особенно це-ментно-песчаный раствор при наличии в них влаги
представляют собой сложную систему химических реакций. Поэтому при рассматрении процессов химического взаимодействия материалов в строительной конструкции система керамика-цементно-пес-чаный раствор является старейшим и наиболее типичным случаем взаимодействия двух материалов конструкции между собой. Процессы, подобные описываемому в настоящей работе, протекают также или даже в большей степени в многослойных ограждающих конструкциях, таких как газобетонные или керамзитобетонные блоки с наружным слоем из облицовочного кирпича и др.
Рассмотрим схему протекания основных реакций в системе двух строительных материалов: цементно-песча-ного раствора с использованием в качестве вяжущего портландцемента и керамического полнотелого кирпича.
На первом этапе протекают реакции образования гидроксида кальция.
В первую очередь гидроксид кальция в системе образуется в результате гидратации портландцемент-ного клинкера. Данные реакции были подробно изучены и описаны рядом ученых [6-9]. Далее возможны простейшие реакции типа (1) образования гид-роксида кальция при гидратации свободного оксида кальция в цементно-песчаном растворе и при гидратации свободного оксида кальция, присутствующего в материале кирпича:
СаО + Н2О ^ Са(ОН)2. (1)
Также необходимо отметить реакции гидролиза гидросиликатов, гидроалюминатов и гидроалюмосиликатов кальция, составляющих ядро цементного камня, протекающих с образованием гидроксида кальция. Эти реакции названы реакциями выщелачивания цементного камня, а условия протекания данных реакций хорошо изучены и описаны в классических работах ведущих советских и российских ученых [10-12]. Наименее устойчивыми являются гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроалюмосиликаты кальция с большим содержанием оксида кальция в молекуле, которые дегидратируют при снижении концентрации гидроксида кальция в растворе, тем самым поддерживая максимальную концентрацию Са(ОН)2 в растворе.
На втором этапе процесса деструкции кирпичной кладки образовавшийся гидроксид кальция будет реагировать с материалом кирпича — оксидами кремния и алюминия. При наличии в структуре кирпича метакаолина, реакции с его участием будут протекать в первую очередь. Это объясняется высокими пуццо-лановыми свойствами метакаолина [13—16].
Автором были проведены термодинамические расчеты возможности протекания 42 реакций с участием гидроксида кальция.
С оксидом кремния наиболее предпочтительной с термодинамической точки зрения является реакция (2) с образованием волластонита:
Са(ОН)2 + SiО2 ^ CaSiO3 + Н20. (2)
j'iyJ ®
апрель 2019
37
Из рассмотренных реакций гидроксида кальция с оксидом алюминия наиболее термодинамически вероятной является реакция (3) с образованием мета-алюмосиликата кальция:
Са(ОН)2 + А12О3 ^ СаОА1203 + Н20. (3)
В метакаолине алюминий выступает как катион в соли кремниевой кислоты (пиросиликат алюминия). Наиболее предпочтительными с термодинамической точки зрения являются реакция с образованием вол-ластонита:
2Са(ОН)2 + А1^207 + Н2О^ 2CaSiO3 + 2А1(ОН)3, (4) а также с образованием ксонотлита: 6Са(ОН)2 + A12Si2O7 ^ 2Ca3SiO5 + 2А1(ОН)3 + 3Н2О. (5)
Далее гидроксид алюминия может дегидратировать до оксида алюминия. Возможно также образование гидратов аллюминия — боксидов и гиббсидов.
Таким образом, принципиальная схема основного процесса химического разрушения строительной керамики, протекающего в системе кирпич-раствор, описывается на первом этапе реакциями образования гидроксида кальция по приведенным схемам и на втором этапе реакциями взаимодействия гидроксида кальция со структурой материала кирпича по реакциям (2) - (5).
Для более полного исследования процесса химической деструкции строительной керамики необходимо рассмотреть возможные побочные реакции. В соответствии с классификацией химических процессов, протекающих в многослойных ограждающих конструкциях, приведенной в [1], побочные реакции первого типа - реакции, не являющиеся основными, протекание которых при взаимодействии двух материалов возможно из-за наличия каких-либо примесей в одном из них.
Такими примесями в первую очередь являются примеси щелочных К+ и №+ и щелочно-земельных Mg2+ металлов. Данные элементы могут входить как в кристаллическую структуру кирпича, так и находиться в виде оксидов в аморфной составляющей. Необходимо отметить, что процессы, связанные с добавлением в цементно-песчаный раствор противо-морозных добавок [17-20], по принятой классификации относятся к процессам второго типа и в настоящей работе не рассматриваются.
Растворимость альбита и микроклина в водяном паре при 500оС и давлении от 408 до 2040 кгс/см2 была изучена Могеу G. и Hesse1gesser J. в 1951 г. Растворимость этих минералов оказалась примерно одинаковой. Количество альбита, растворившегося в паре, составила соответственно от 0,0062 до 0,2675 мас. %. Растворимость микроклина при 500оС и 2040 кгс/см2 составила 0,248 мас. % [21]. Таким образом, в исследуемом нами процессе возможно говорить о взаимодействии с водой только оксидов аморфной составляющей кирпича.
Рис. 1. Разрушение кирпичей после воздействия Са(ОН)2
Образование щелочей протекает по реакциям, подобным (1). Далее образовавшиеся щелочи будут вступать в реакции с оксидами кремния и алюминия материала кирпича. В настоящее время произведены термодинамические расчеты 50 возможных реакций щелочей калия, натрия и магния с оксидами алюминия, кремния и метакаолином. Расчеты показали, что термодинамически наиболее предпочтительными являются следующие реакции:
2ШОН + 3SiО2 ^ Ш^307 + Н20;
(6)
4№ОН + 3А^207 + 7 Н20 ^ 2№^307 + 6А1(ОН)3. (7)
Реакции щелочей с оксидом алюминия менее термодинамически предпочтительны, чем с оксидом кремния. Некоторые реакции не удалось рассмотреть ввиду отсутствия стандартных термодинамических характеристик.
Не останавливаясь в этой статье подробно на результатах термодинамических расчетов (они будут представлены в следующих статьях, намеченных для публикации в цикле «Химическая коррозия кирпичной кладки»), необходимо отметить, что выявлены реакции, возможные для протекания в рассматриваемом процессе деструкции и определены наиболее вероятные реакции процесса. Сравнение термодинамической вероятности протекания реакций позволило сделать вывод, что скорость процесса деструкции в системе кирпич-цементно-песчаный раствор определяется реакциями образования щелочей в системе.
Термодинамические методы химической физики являются оценочными для понимания протекания процесса в целом. Для подтверждения правильности термодинамической оценки был выполнен ряд инструментальных исследований протекания процесса. В данной статье результаты экспериментов будут описаны кратко.
Сначала был выполнен качественный эксперимент. Образцы кирпича выдерживались в растворе гидроксида кальция при температуре 70-80оС в течение двух недель. После извлечения из раствора образцы увеличились в геометрических размерах и
научно-технический и производственный журнал Ц апрель 2019
Таблица 1
Элементный химический состав исходного образца кирпича
Элемент Содержание, % СКО, %
Si 60,81 0,24
Al 18,14 0,19
Fe 6,3 0,12
Ca 4,88 0,11
K 4,51 0,1
Mg 3,18 0,09
Na 1,09 0,05
Ti 0,726 0,036
P 0,119 0,006
Mn 0,0948 0,0047
увеличили массу. При воздействии одного цикла замораживания-оттаивания образцы разрушились полностью (рис. 1).
В процессе подготовки образцов к основному эксперименту кирпич был измельчен до размеров зерен 50 мкм. Одинаковые навески были помещены в колбы емкостью 250 мл, в которые был добавлен раствор гидроокиси кальция с концентрацией, соответствующей рН=9,1 и 11,5. Для предотвращения контакта системы с диоксидом углерода колбы продувались азотом. Образцы выдерживались при температуре 20—25 и 75—80оС в течение 2 и 4 мес. Таким образом было получено для исследований восемь образцов с разными условиями подготовки.
Определение элементного химического состава образцов осуществлялось на рентгенофлуоресцентном спектрометре ARLOptim'X. Элементный химический состав по первым десяти элементам приведен в табл. 1.
Фазовый состав определялся на порошковом рентгеновском дифрактометре ARL Х'ТЯА (Швейцария). Фазовый состав исходного образца приведен в табл. 2.
Фазовый и элементный состав исходного образца удовлетворял условиям эксперимента: в составе образца находилось 20% аморфной фазы; в элементный состав помимо кремния, алюминия, железа и кальция входили кальций, натрий и магний. Необходимо отметить, что представленный в табл. 1 элементный состав образца является суммарным по кристаллической и аморфной фазам.
По результатам исследования подготовленных систем до и после взаимодействия с гидроксидом кальция зафиксировано изменение фазового состава системы (табл. 2) для проб с высокой концентрацией гидроксида кальция. Видно, что в первую очередь происходит взаимодействие гидроксида кальция с аморфной частью образца кирпича. Состав кристаллической части меняется незначительно.
Вещества, образовавшиеся в результате данного взаимодействия, были определены экспериментально с применением методов дифференциальной сканирующей калориметрии.
Для исследования термического поведения образцов использовался прибор для проведения термогравиметрического анализа (ТГА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) SETARAM LABSYS TGA/DSC/DTA.
На рис. 2 показаны отдельные результаты исследований исходного образца (рис. 2, а) и образца после воздействия гидроксида кальция в течение двух месяцев при температуре 20—25оС (рис. 2, б).
По результатам дифференциально-термического анализа систем до и после взаимодействия с гидро-ксидом кальция можно сделать следующие выводы: в результате взаимодействия материала кирпича с гид-роксидом кальция в системе образуется новое вещество, что совпадает с результатами структурного анализа, приведенными в табл. 2. Образование нового вещества зафиксировано в системе с высокой концентрацией гидроксида кальция.
Таблица 2
Фазовый анализ образцов до и после взаимодействия с Са(ОН)2
Маркировка образца Содержание, %
Кварц Полевые шпаты Гематит Ксонотлит, гидросиликаты и гидроалюминаты кальция Аморфная фаза
альбит микроклин
Исходный образец
Исходный 43,7 20,5 10,5 5,3 --- 20
Длительность процесса 2 месяца
T=80оС, рН=9,1 43,9 22,1 10,8 5,2 --- 18
T=80оС, рН=11,5 43,8 20,4 10,2 5,1 5,5 15
T=25оС, рН=9,1 44,7 21,3 10,9 5,1 --- 18
T=25оС, рН=11,5 43,9 20,2 10,8 5,3 4,8 15
Длительность процесса 4 месяца
T=80оС, рН=9,1 46,4 21,7 11,5 5,4 --- 15
T=80оС, рН=11,5 43,2 21 10,4 5,2 5,2 15
T=25оС, рН=9,1 46,5 22,2 11 5,3 --- 15
T=25оС, рН=11,5 44,1 21,4 10,4 5,1 4 15
j'^J ®
научно-технический и производственный журнал
апрель 2019 39
Рис. 2. Дериватограмма исходного образца (а) и образца с условиями
При концентрации гидроксида кальция, соответствующей рН=9,1, образование нового вещества при проведении эксперимента в течение 2 и 4 мес не зафиксировано. При этом процентный состав аморфной части материала кирпича уменьшился, что показывает протекание химических процессов даже при низкой концентрации щелочи.
При сравнении со стандартными термоэффектами реакций можно определить, что эндотермический пик при температуре 720—780оС характеризует возможное присутствие гиролита, гидросиликатов и гидроалюминатов кальция в системе.
Исследование микроструктуры образцов производилось на сканирующем микроскопе Quanta 200 с приставкой для элементного анализа Apollo 40. Отдельные результаты приводятся на рис. 3 (увеличение в 3084 и 3113 раз). Сравнивая структуру поверхности образцов кирпича до воздействия гидроксида кальция (рис. 3, а) и после (рис. 3, б), видно, что под воздействием гидроксида кальция поверхность зерен материала кирпича изменяется, становится пористой и волокнистой. Микроскопические исследования также свидетельствуют о протекании реакций химического взаимодействия в системе кирпич—цемент.
Таким образом, результаты экспериментальных исследований, так же как и результаты термодинамических расчетов, подтвердили выдвинутую гипотезу о схеме основного процесса химической деструкции материала кирпичной кладки.
Однако, как было показано выше, в процессе деструкции активное участие могут принимать побочные процессы первого типа, а именно образование щелочей калия, натрия и магния и их дальнейшее взаимодействие с материалом кирпича. В табл. 1 было показано присутствие данных элементов в химическом составе образца кирпича.
Для определения активности этих элементов автором был предложен метод, получивший название «метод определения активных ионов». По данному методу навеска образца кирпича, предварительно высушенная при температуре 105оС и взвешенная с точностью 0,002 г, растворяется в течение определенного времени в дистиллированной воде с температурой 20—25оС. После этого раствор фильтруется. Фиксируется масса навески.
Для определения состава водных растворов используются масс-спектральный с индуктивносвязан-
протекания реакции: 2 мес, рН=11,5, t=20-25°C (б)
Рис. 3. Микроскопическое исследование исходного образца (а) и образца с условиями протекания реакции: 4 мес, рН=11,5, t=75-80оC
ной плазмой и атомноэмиссионный с индуктивно-связанной плазмой методы с применением масс-спектрометра с индуктивносвязанной плазмой Elan-6100 («Perkin Elmer», США) и атомно-эмисси-онного спектрометра с индуктивносвязанной плазмой Optima 4300 DV (Perkin Elmer, США).
В процессе исследований менялась температура и время растворения навески, а также вместо дистиллированной воды использовался раствор гидроксида кальция. Кроме того, проводился эксперимент по последовательному растворению навески в дистиллированной воде.
Результаты некоторых исследований, приведенные на гистограмме (рис. 4), дают возможность сделать следующие выводы:
1. При температуре 20—25оС происходит растворение элементов состава навески кирпича в воде. В первую очередь происходит реакция взаимодействия оксидов щелочных металлов с образованием растворов щелочей. При температуре 75—80оС количество растворенных элементов возрастает.
2. При растворении навески кирпича в гидрокси-де кальция происходит увеличение массы навески, что свидетельствует об образовании веществ, связывающих гидроксид кальция. При последующем растворении навески в воде и 0,01н растворе соляной кислоты масса навески уменьшается, причем при растворении навески в соляной кислоте уменьшение массы почти в два раза больше, чем при растворении в воде. Те же выводы можно сделать и для экспериментов при растворении навески в гидроксиде кальция при температуре 75—80оС. Однако в данном случае реакция идет более активно.
3. Последовательное растворение навески в дистиллированной воде показывает протекание реакций
научно-технический и производственный журнал fí'J'fJCJi,J'/5JJ-jj-|jjJ5 "40 апрель 2019
Рис. 4. Исследование активных ионов. Условия проведения исследования: 1 - дистиллированная вода; 2 - растворение в воде при t=20-25oC; 3 - растворение в воде при t=75-80°C; 4 - растворение в Са(ОН)2 при t=20-25°C + растворение в воде при t=20-25°C; 5 - растворение в Са(ОН)2 при t=20-25°C + растворение в HCl при t=20-25°C; 6 - растворение в Са(ОН)2 при t=75-80°C + растворение в воде при t=20-25°C; 7 - растворение в Са(ОН)2 при t=75-80°C + растворение в HCl при t=20-25°C
образования щелочей на каждом этапе с небольшим изменением количества растворенного вещества.
Исследование активных ионов совместно с исследованием потери массы при воздействии щелочей дают значительно большую и точную информацию для определения скорости протекания процесса деструкции, а соответственно и для определения долговечности материала.
Говоря о долговечности, прежде всего необходимо точно сформулировать понятия, связанные с долговечностью материала или конструкции [22, 23]. Предполагается правильным для материала использовать следующую формулировку понятия долговечности: долговечность — это свойство материала, характеризующее его устойчивость к изменению физических, химических и других параметров при данных условиях использования.
Предельная долговечность материала или изделия является новым понятием и применяется при описании долговечности. Понятие предельной долговечности, как и понятие «срок службы», имеет размерность времени. Поэтому предельная долговечность материала — это время, в течение которого материал изменяет свои физические, химические и другие параметры при данных условиях использования до определенных предельных значений.
Исходя из сформулированного определения в [23] подробно рассматривается теория расчета предельной
долговечности. Основываясь на данной теории, долговечность конструкции Dz по параметру прочности можно записать в виде:
Dz=(R-S)/(Zkj=l)W;)=(R-S)/(Wl+W2), (8)
где R — начальная прочность материала несущей стены, МПа; S — нормативная нагрузка, действующая на конструкцию несущей стены, МПа; Ж1, W2, — скорости деструкции материала при воздействии независимых процессов, а именно химической коррозии материала конструкции и политермического замораживания, МПа/год.
В общем виде формула (8) показывает, что деструкция материала будет протекать и при положительной температуре, т. е. когда процесс замораживания-оттаивания отсутствует и W2 равно нулю. При замораживании-оттаивании скорость деструкции увеличится. Эти выводы полностью подтверждаются натурными исследованиями.
Выводы.
1. Разработан процесс химического разрушения кирпича при рассмотрении единой химической системы глиняный кирпич — цементно-песчаный раствор. Данный процесс позволяет объяснить разрушение кирпича при положительной температуре, а также другие процессы деструкции, объяснение которых с точки зрения морозостойкости невозможно.
(J научно-технический и производственный журнал
апрель 2019 41
2. Химические реакции, принимающие участие в процессе деструкции, обоснованы расчетами с помощью методов химической термодинамики. Инструментальные исследования процесса полностью подтвердили выводы, сделанные на основании термодинамических расчетов.
3. Предложен метод определения активных ионов для возможности более точной характеристики химической активности материала кирпича.
4. Предлагается метод расчета предельной долговечности материала конструкции по параметру прочности с учетом протекания процессов химической
Список литературы
1. Желдаков Д.Ю. Химическая коррозия кирпичной кладки. Постановка задачи // Строительные материалы. 2018. № 6. С. 29-32. DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2018-760-6-29-32.
2. Белелюбский Н.А. Однообразное испытание строительных материалов: Мюнхен, 1884. Дрезден, 1887. СПб.: Тип. М-ва пут. сообщ. (А. Бенке), 1888.
3. Салахов А.М., Морозов В.П., Богдановский А.Л., Тагиров Л.Р. Оптимизация производства кирпича из глины Власово-Тимонинского месторождения // Строительные материалы. 2016. № 4. С. 16-21. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2016-736-4-16-21
4. Салахов А.М., Тагиров Л.Р. Структурообразование керамики из глин, формирующих при обжиге различные минеральные фазы // Строительные материалы. 2015. № 8. С. 68-74.
5. Салахов А.М., Морозов В.П., Наймарк Д.В., Ескин А.А. Оптимизация режима обжига лицевого кирпича светлых тонов на заводе ОАО «Керма» // Строительные материалы. 2016. № 8. С. 32-37. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2016-740-8-32-37.
6. Кисляков К.А., Яковлев Г.И., Первушин Г.Н. Свойства цементной композиции с применением боя керамического кирпича и микрокремнезема // Строительные материалы. 2017. № 1-2. С. 14-18. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2017-745-1-2-14-18.
7. Müller A., Recycling of masonry rubble - Status and new utilization methods (Part 2) // Fachtagung Recycling. 2003, pp. 42-46.
8. Robayo R.A., Mulford A., Munera J., Gutiérrez R.M.de. Alternative cements based on alkali-activated red clay brick waste // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 128, pp. 163-169.
9. Sassoni E., Pahlavan P., Franzoni E., Bignozzi M.C. Valorization of brick waste by alkali-activation: A study on the possible use for masonry repointing // Ceramics International. 2016. Vol. 42, pp. 14685-14694.
10. Москвин В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузеев Е.А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М.: Стройиздат, 1980. 536 с.
11. Вернигорова В.Н., Саденко С.М. О нестационарности физико-химических процессов, протекающих в
коррозии материала и политермической кристаллизации влаги в материале конструкции.
5. На основании проведенных исследований делается основной вывод, что при использовании в современном строительстве многослойных ограждающих конструкций их долговечность необходимо определять не отдельно для каждого материала при воздействии внешних факторов, как предлагается действующим СП 28.13330.2012, а только с учетом протекания химических процессов деструкции при взаимном влиянии всех материалов конструкции.
References
1. Zheldakov D.Yu. Chemical corrosion of a bricklaying. Problem definition // Stroitel'nye materialy. [Construction Materials]. 2018. No. 6, pp. 29-32. (In Russian). DOI: https:// doi.org/10.31659/0585-430X-2018-760-6-29-32
2. Belelyubskii N.A. Odnoobraznoe ispytanie stroitel'nykh materialov [Monotonous test of construction materials]: Myunkhen, 1884. Drezden 1887. Saint Petersburg: tip. Ministerstva putey soobshcheniya (A. Benke). 1888.
3. Salakhov A.M., Morozov V.P., Bogdanovskii A.L., Tagirov L.R. Optimization of production of a brick from clay of the Vlasovo-Timoninsky field. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2016. No. 4, pp. 16-21. (In Russian). DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2016-736-4-16-21.
4. Salakhov A.M., Tagirov L.R. Structurization of ceramics from the clays forming various mineral phases when roasting. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2015. No. 8, pp. 68-74. (In Russian).
5. Salakhov A.M., Morozov V.P., Naimark D.V., Eskin A.A. Optimization of the mode of roasting of a front brick of light tones at the JSC Kerma plant. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2016. No. 8, pp. 32-37 (In Russian). DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2016-740-8-32-37.
6. Kislyakov K.A., Yakovlev G.I., Pervushin G.N. Properties of cement composition with application of fight of a ceramic brick and microsilicon dioxide // Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2017. No. 1-2, pp. 14-18. (In Russian). DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2017-745-1-2-14-18.
7. Müller A., Recycling of masonry rubble - Status and new utilization methods (Part 2). Fachtagung Recycling. 2003, pp. 42-46.
8. Robayo R.A., Mulford A., Munera J., Gutiérrez R.M.de. Alternative cements based on alkali-activated red clay brick waste. Construction and Building Materials. 2016. Vol. 128, pp. 163-169.
9. Sassoni E., Pahlavan P., Franzoni E., Bignozzi M.C. Valorization of brick waste by alkali-activation: A study on the possible use for masonry repointing. Ceramics International. 2016. Vol. 42, pp. 14685-14694.
10. Moskvin V.M., Ivanov F.M., Alekseev S.N., Guzeev E.A. Korroziya betona i zhelezobetona, metody ikh zashchity [Corrosion of concrete and reinforced
42
апрель 2019
бетонной смеси // Строительные материалы. 2017. № 1-2. С. 86-89. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2017-745-1-2-86-89.
12. Розенталь Н.К., Степанова В.Ф., Чехний Г.В. О максимально допустимом содержании хлоридов в бетоне // Строительные материалы. 2017. № 1-2. С. 82-85. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2017-745-1-2-82-85.
13. Рассулов В.В., Платова Р.А., Платов Ю.Т. Контроль качества метакаолина методом спектроскопии в ближней инфракрасной области спектра // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 53-56. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-759-5-53-56.
14. Guatame-Garcia L.A., Buxton М. Visible and infrared reflectance spectroscopy for characterization of iron impurities in calcined kaolin clays. Proceeding of the 2ndInternationalconferenceonopticalcharacterization of materials. Karlsruhe. 2015, pp. 215-226.
15. Ламберов A.A., Ситникова Е.Ю., Абдулганеева А.Ш. Влияние состава и структуры каолиновых глин на условия перехода каолинита в метакаоли-нит // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 7. С. 17-23.
16. Ямпуров М.Л., Лайнер Ю.А., Ветчинкина Т.Н., Рожков Д.Ю. Исследования дегидратации каолиновых глин и механизм растворения метакаолинита в серной кислоте // Химическая технология. 2007. Т. 8. № 1. С. 28-33.
17. Бессонов И.В., Баранов В.С., Баранов В.В., Князева В.П., Ельчищева Т.Ф. Причины появления и способы устранения высолов на кирпичных стенах зданий // Жилищное строительство. 2014. № 7. С. 39-43.
18. Бабков В.В., Габитов А.И., Чуйкин А.Е., Мохов А.В. и др. Высолообразование на поверхностях наружных стен зданий // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 47-49.
19. Гурьева В.А., Дорошин А.В., Дубинецкий В.В. Исследование влияния модифицирующих добавок на морозостойкость и свойства керамики // Строительные материалы. 2018. № 8. С. 52-57. DOI: https:// doi.org/10.31659/0585-430X-2018-762-8-52-56/
20. Сидельникова М.Б., Погребенков В.М. Керамические пигменты на основе природного и техногенного минерального сырья. Томск: Томский политехнический университет, 2014. 262 с.
21. Жузе Т.П. Роль сжатых газов как растворителей. М.: Недра, 1981. 165 c.
22. Желдаков Д.Ю., Гагарин В.Г. Терминология и общая теория прогнозирования предельной долговечности конструкций // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2017. № 2 (368). С. 114-118.
23. Желдаков Д.Ю. Прогнозирование предельной долговечности ограждающих конструкций // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности // 2018. № 3 (375). С. 247-252.
concrete, methods of their protection]. Moscow: Stroiizdat. 1980. 536 p.
11. Vernigorova V.N., Sadenko S.M. About not stationarity of the physical and chemical processes proceeding in concrete mix. Stroitel 'nye materialy [Construction Materials]. 2017. No. 1-2, pp. 86-89 (In Russian). DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2017-745-1-2-86-89
12. Rozental' N.K., Stepanova V.F., Chekhnii G.V. About the most admissible content of chlorides in concrete. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2017. No. 1-2, pp. 82-85 (In Russian). DOI: https:// doi.org/10.31659/0585-430X-2017-745-1-2-82-85
13. Rassulov V.V., Platova R.A, Platov Yu.T. Quality control of a metakaolin by a spectroscopy method in near infrared area of a range. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2018. No. 5, pp. 53-56 (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-759-5-53-56
14. Guatame-Garcia L.A, Buxton M. Visible and infrared reflectance spectroscopy for characterization of iron impurities in calcined kaolin clays. Proceeding of the 2nd International conference on optical characterization of materials. Karlsruhe. 2015, pp. 215-226.
15. Lamberov AA, Sitnikova E.Yu., Abdulganeeva ASh. Influence of structure and structure of kaolinic clays on conditions oftransition ofkaolinite to metakaolinite. VestmkKazanskogotekhno-logCheskogo universiteta. 2011. No. 7, pp. 17-23 (In Russian).
16. Yampurov M.L., LainerYuA, Vetchinkina T.N., Rozhkov D. Yu. Researches ofdehydration ofkaolinic clays and the mechanism of dissolution of metakaolinite in sulfuric acid. Khimiches-kaya tekhnologiya. 2007. Vol. 8. No. 1, pp. 28-33. (In Russian).
17. Bessonov I.V., Baranov V.S., Baranov V.V., Knyazeva V.P., El'chishcheva T.F. The reasons of emergence and ways of elimination of vysol on brick walls of buildings. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2014. No. 7, pp. 39-43. (In Russian).
18. Babkov V.V., Gabitov A.I., Chuikin A.E., Mokhov A.V. i dr. Vysoloobrazovaniye on surfaces of external walls of buildings. Stroitel'nye Materialy. [Construction Materials]. 2008. No. 3, pp. 47-49. (In Russian).
19. Gur'eva V.A., Doroshin AV., Dubinetskii V.V. Research of influence of the modifying additives on frost resistance and properties of ceramics. Stroitel'nye Materialy. [Construction Materials], 2018. No. 8, pp. 52-57 (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-762-8-52-56.
20. Sidel'nikova M.B., Pogrebenkov V.M. Keramicheskie pigmenty na osnove prirodnogo i tekhnogennogo mineral'nogo syr'ya [Ceramic pigments on the basis of natural and technogenic mineral raw materials]. Tomsk: Tomskij politekhnicheskij universitet. 2014. 262 p.
21. Zhuze T.P. Rol' szhatykh gazov kak rastvoritelei [Role of the compressed gases as solvents.]. Moscow: Nedra. 1981. 165 p.
22. Zheldakov D.Yu., Gagarin V.G. Terminology and general theory of forecasting of extreme durability of designs. Izvestiya vysshikh uctiebnykh zavedenii, Tekhnologiya tekstil'noi pro-myshlennosti. 2017. No. 2 (368), pp. 114-118 (In Russian).
23. Zheldakov D.Yu. The prediction of the critical durability of the external walls. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii, Tekhnologiya tekstil'noipromyshlennosti. 2018. No. 3 (375), pp. 247-252. (In Russian).
J'iyj ®
апрель 2019
43
