CC BY
11УДК 691. 542:620. 193. 4
В.И. КАЛАШНИКОВ, д-р техн. наук, К.Н. МАХАМБЕТОВА, канд. техн. наук (techbeton@pguas.ru), Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Коррозионная стойкость цементно-песчаных растворов в агрессивной среде
Чаще всего разрушение штукатурных покрытий происходит из-за воздействия кристаллизационного давления солей в порах материала и образования кристаллогидратов солей или перехода последних в кристаллогидраты с большим содержанием гидратной воды. Это приводит к увеличению объема твердой фазы в порах. Для предотвращения этого явления важно использование гидрофобизирующих добавок, а также комплексных добавок различного действия.
Согласно теории коррозии бетонов и практики получения коррозионно-стойких материалов все коррозионные процессы, их интенсивность определяются, во-первых, возможностью протекания обменных реакций с образованием продуктов коррозии, а во-вторых — скоростью диффузии агрессивных растворов в поры материала [1—3]. Таким образом, если реакция возможна, то высокая плотность и низкая пористость материала в первую очередь определяют развитие коррозии не только с поверхности, но и внутри материала.
Задача состоит в том, чтобы исключить большую внутреннюю поверхность пористых материалов из участия в коррозии путем гидрофобизации пор. Изучение коррозии проводили заведомо на очень пористых цеме-нтно-песчаных образцах 6 составов (табл. 1) с соотношением цемент:песок 1:3 при В/Ц=0,7. Состав 1 контрольный; состав 2 — модифицированный метилцеллюлозой МЦ-С в количестве 0,1% массы вяжущего; составы 3 и 4 — соответственно модифицированные редиспергируе-мыми латексными порошками РАV-29 и РАV-30 с гидрофобным действием; состав 5 — гидрофобизированный
стеаратом цинка в количестве 2% массы вяжущего; состав 6 — комплексный с добавлением всех вышеперечисленных модификаторов при тех же дозировках. Агрессивная среда — 5% раствор сульфата магния.
Из указанных составов были изготовлены образцы-кубы с ребром 2 см, а также балочки размером 2x2x10 см. Малые размеры образцов были приняты с целью ускорения протекания коррозии. Все образцы твердели в нор-мально-влажностных условиях в течение 28 сут, по истечении которых была определена прочность при сжатии. В дальнейшем одни образцы-кубы находились в воде, другие — в 5 % растворе сульфата магния. Во время нахождения образцов в агрессивном растворе производили наблюдение за изменением массы образцов и их поверхностью. После испытания образцов через 300 сут был подсчитан коэффициент коррозионной стойкости каждого состава.
Как следует из таблицы, при экспонировании образцов в растворе сульфата магния в начальные сроки происходит увеличение массы за счет массопоглощения сульфата магния. Контрольный состав имеет массопоглоще-ние уже через 205 сут выше, чем модифицированные составы. Массопоглощение образцов цементно-песчано-го раствора, модифицированных комплексными добавками (состав 6), в растворе сульфата магния самое низкое, в 1,4 раза ниже значений контрольного состава. Образцы, модифицированные комплексными добавками, имеют высокий коэффициент коррозионной стойкости — 0,95, в то время как контрольный состав разрушился через 205 сут. Составы, модифицированные индивидуальными добавками и их комплексом, практически не подвержены
Состав | Наименование добавки, дозировка, % Изменение массы, %, через, сут Прочность при сжатии после 28 сут твердения в нормальных условиях Прочность при сжатии после выдерживания в течение 300 сут в воде, МПа Прочность при сжатии после 300 сут выдерживания в 5% растворе сульфата магния, МПа Прирост прочности в воде Коэффициент коррозионной стойкости через 300 сут ^300^300
1 14 28 100 300
1 Контрольный 4,2 9,5 10,2 10,6 10,7* 25,6 31,57 Разрушились через 205 сут 1,23 -
2 Метилцеллюлоза МЦ-С 0,1% 3,7 8,4 9,6 9,7 9,7* 18,6 21,3 Разрушились через 260 сут 1,14 -
3 РДУ-29 1% 3,5 7,8 7,9 8,4 8,5 23,6 32,02 30,1 1,35 0,94
4 РДУ-30 1% 3,8 8,8 9,1 9,2 9,2 22,2 28,94 27,2 1,3 0,94
5 Стеарат цинка 2% 2,1 6,7 7,3 7,9 8,1 28,4 32,37 31,4 1,14 0,97
6 Комплексный: МЦ-С (0,1%) + РДУ-29(1%) + РДУ-30(1%) + стеарат цинка 2% 1,6 7,1 7,4 7,5 7,5 24,8 28,34 26,9 1,14 0,95
Примечание. * Массопоглощение составов 1 и 2 через 205 и 260 сут соответственно.
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
12 ноябрь 2010
Ы ®
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260280 300
Время, сут
Рис. 1. Деформации набухания цементно-песчаного раствора с различными модифицирующими добавками в 5% растворе сульфата магния: 1 - контрольный состав; 2 - с МЦ-С; 3 - с PAV-29; 4 - с PAV-30; 5 -со стеаратом цинка; 6 - комплексный состав
реакции М§(ОН)2 и CaSO4 в порах модифицированных растворов незначителен.
На поверхности образцов контрольного состава (рис. 2) видно, что коррозионные процессы начинают развиваться к 6 месяцам. Оценка поверхности образцов контрольного состава, находящегося в течение 1 года в растворе сульфата магния, выявила развитие больших трещин на поверхности, приводящих к саморазрушению (рис. 2, состав К, 3-й столбец).
На поверхности гидрофобизированных стеаратом цинка и комплексным составом после длительного выдерживания в растворе сульфата магния отсутствуют видимые коррозионные разрушения. Поверхность этих образцов ровная и гладкая.
Таким образом, используя лишь одну гидрофобную добавку стеарата цинка, можно добиться коррозионно-стойких штукатурных покрытий в условиях высоко -агрессивной магнезиальной коррозии. Это дает возможность существенно расширить область применения штукатурных покрытий, эксплуатируемых в других солевых агрессивных средах.
Ключевые слова: агрессивная среда, коррозия бетона, гидрофобизация.
Список литературы
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. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория
и практика. М.: Технопроект, 1998. 768 с.
3. Алексеев С.Н., Иванов Ф.М., Модры С., Шиссль П.
Долговечность железобетона в агрессивных средах.
М.: Стройиздат, 1990. 320 с.
Рис. 2. Вид цементно-песчаных образцов после выдерживания в 5% растворе сульфата магния: 1-й столбец - через 6 мес; 2-й столбец - через 9 мес; 3-й столбец - через 1 год. Обозначения: К - контрольный состав; Ст - состав, гидрофобизированный стеаратом цинка; О - состав с комплексной добавкой
воздействию коррозии из-за отсутствия диффузии агрессивной жидкости в капилляры бетона.
Уменьшение прочности при сжатии от воздействия раствора сульфата магния не столь значительно у образцов со стеаратом цинка. Комплексная добавка также тормозит коррозию от воздействия сульфата магния. Меньшее сопротивление коррозии оказывают образцы, модифицированные метилцеллюлозой. Коэффициенты коррозионной стойкости растворов с другими модифицирующими добавками достаточно высокие и находятся в пределах 0,94—0,97.
Следует отметить, что все составы при нахождении в воде в течение длительного времени (10 месяцев) показали прирост прочности при сжатии.
Параллельно были проведены эксперименты по изучению деформации набухания образцов, изготовленных из составов, представленных в таблице (рис. 1). Набуханию подвергали образцы-балочки размером 20x20x100 мм с забетонированными в торцы нержавеющими реперами для контроля деформаций набухания.
Как следует из рис. 1, самая высокая деформация набухания в расворе сульфата магния отмечена у контрольного состава. Самые низкие деформации набухания в агрессивной жидкости наблюдались у составов с гидрофобизаторами и комплексными добавками (0,3 мм/м). Набухание этих образцов в воде находилось в пределах 0,25—0,28 мм/м.
Таким образом, набухание образцов в агрессивной жидкости сопоставимо с набуханием их в воде. Это свидетельствует о том, что объем образующихся продуктов
rujAjjph
¡§ggj ЖШш
6
строител ьство архитектура
Красноярск
18-21 января 2011
XIX специализированная выставка строительных и архитектурных проектов, новых технологий и оборудования в строительстве, строительных и отделочных материалов.
Ежегодный конкурс архитектурных проектов «Ордер воплощения»
ФЯР СЯшеяь
мвдц «Сибирь», ул. Авиаторов, 19 Теп,; (391) 22-88-405, 22-68-613 22-88-611 (круглосуточно) www.ltrasfair.ru
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
AíJ : : ® ноябрь 2010 1Т
