ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 4317
Скачиваний: 9
98
− действие воды, содержащей растворенные газы, в том
числе от промышленных выбросов, особенно CO2,
SO3, SO2, NO2 и др., приводящей к образованию но-
вых и легко растворимых соединений.
Например:
– для карбонатных пород:
CaCO
3
+ H
2
O +CO
2
Ca(HCO
3
)
2
соединение
хорошо
с низкой
растворимое
растворимостью
соединение
CaCO
3
+ 2HNO
3
Ca(NO
3
)
2
+ H
2
O + CO
2
соединение
хорошо
с низкой
растворимое
растворимостью
соединение
– для полевошпатных пород:
K
2
O·Al
2
O
3
·6SiO
2
+ 2H
2
O + CO
2
Al
2
O
3
·2SiO
2
·2H
2
O + 4SiO
2
+
+K
2
CO
3
полевой шпат-ортоклаз
каолинит
аморфный
растворимое соединение
кремнезем
− действие органических кислот, образующихся при
жизнедеятельности микроорганизмов на поверхности и
в трещинах камня.
Способы защиты от выветривания подразделяются на три
группы:
1. Конструктивные:
− придание изделиям и конструкциям такой формы, кото-
рая обеспечивает хороший сток воды с поверхности
камня;
− повышение плотности и гладкости поверхности путем
шлифования и полирования.
2. Физико-химические способы защиты, направленные на
уплотнение поверхности и повышение водостойкости:
99
− обработка гидрофобными составами, например, крем-
нийорганическими жидкостями (уменьшение смачивае-
мости поверхности, скорости капиллярного подсоса);
− пропитка пористых горных пород растворами солей
кремнефтористоводородной кислоты (H
2
SiF
6
) – флюата-
ми (способ флюатирования). Применяется непосредст-
венно для карбонатных пород, другие породы предвари-
тельно пропитываются раствором известковой соли, а
затем флюатом.
2CaCO
3
+ MgSiF
6
= 2CaF
2
+ MgF
2
+ SiO
2
+ 2CO
2
соединения с низкой
растворимостью
При флюатировании образуется защитный слой из нерас-
творимых соединений, заполняющих поверхностные поры, в ре-
зультате уменьшается водопоглощение, увеличивается морозо-
стойкость;
− обработка поверхности добавками оксида свинца или
железистых соединений увеличивает погодоустойчи-
вость.
3. Физико-химические способы защиты, направленные на
образование водонепроницаемых пленок на поверхности:
− обработка полимерами (например, раствором мочевино-
формальдегидной смолы) или мономерами с последую-
щей полимеризацией в порах камня;
− пропитка горячим льняным маслом;
− покрытие слоем воска, растворенного в скипидаре, па-
рафина, растворенного в нефтяном дистилляте или ка-
менноугольном дегте.
100
5.4.3. Коррозия цементных материалов и способы
повышения коррозионной стойкости
В результате химического взаимодействия продуктов гид-
ратации клинкерных минералов с водой и содержащимися в ней
веществами происходит так называемая химическая коррозия
цементного камня и бетона. Различают три вида коррозии:
1-й вид коррозии – разложение составляющих частей це-
ментного камня практически чистой водой, например пресной,
растворение и вымывание образующегося при этом и уже ранее
имевшегося гидроксида кальция;
2-й вид коррозии – образование легкорастворимых солей
в результате взаимодействия составляющих цементного камня с
веществами, находящимися в окружающей среде, растворение и
вымывание этих солей, а также образование рыхлых продуктов,
не обладающих прочностью. Наиболее характерны углекислот-
ная и магнезиальная коррозии.
Например, за счет обменных реакций образуются раство-
римые соли кальция и аморфный осадок Mg(OH)
2
:
Са(ОН)
2
+ MgС1
2
СаС1
2
+ Mg(OH)
2
3-й вид коррозии – образование в цементном камне под
влиянием проникающих в него веществ таких соединений, ко-
торые имеют больший объем, чем исходные вещества. В резуль-
тате возникают внутренние напряжения, которые приводят к
появлению трещин.
Например, в воде, содержащей сульфат магния, протекает
ряд реакций:
Са(ОН)
2
+ MgSO
4
СаSО
4
·2Н
2
О + Mg(OH)
2
3CaO·Al
2
O
3
+ 3MgSO
4
+ 12Н
2
О СаSО
4
·2Н
2
О + Al(OН)
3
+
+ Mg(OH)
2
3CaO·Al
2
O
3
+ СаSО
4
·2Н
2
О 3CaO·Al
2
O
3
·3СаSО
4
·(31–32)Н
2
О
эттрингит
где Al(OН)
3
и Mg(OH)
2
– рыхлые осадки.
СаSО
4
·2Н
2
О и эттрингит – кристаллы, вызывающие напря-
жение. Особенно опасно образование эттрингита в порах бетона,
так как это призматические или игольчатые кристаллы, у которых
объем более чем в 2 раза превышает объем исходных фаз.
101
Меры предотвращения коррозии (кроме общекислотной):
Использование цементов с пониженным содержанием
алита и С
3
А в клинкере, при этом в цементном камне уменьша-
ется содержание Са(ОН)
2
и неустойчивых высокоосновных гид-
роалюминатов кальция.
Введение при помоле оптимального количества гипса,
который должен полностью связываться в первые 24–48 часов
твердения цемента.
Введение активных минеральных добавок – в результате
происходит связывание Са(ОН)
2
в низкоосновные гидросилика-
ты кальция; уменьшение размеров кристаллов Са(ОН)
2
; уплот-
нение структуры за счет дополнительно образующихся гидро-
силикатов кальция.
Все меры, направленные на снижение водопотребности
цемента, снижение пористости камня, уплотнение структуры
(например, снижение В/Ц при использовании пластифицирую-
щих добавок).
Для защиты бетона также применяют защитные покрытия.
5.5. Долговечность и срок эксплуатации материалов
и конструкций
Кроме коррозионных процессов при эксплуатации (или при
длительном хранении) под действием различных факторов про-
исходит постепенное изменение свойств материала. Этот про-
цесс называется старением.
Довольно быстро стареют с заметным ухудшением экс-
плуатационных свойств многие пластмассы (например, поли-
этиленовая пленка со временем мутнеет, теряет прозрачность,
гибкость), ухудшаются свойства резиновых материалов, под-
вержены старению и некоторые металлические сплавы.
В связи с коррозией и старением возникает необходимость
прогнозирования срока эксплуатации материалов и изделий.
Долговечность – способность материала (изделия) сохра-
нять свойства при комплексном воздействии атмосферных и
других факторов в условиях эксплуатации.
102
Нормативный срок службы материала определяется дли-
тельностью достижения предельного состояния материалом,
конструкцией, сооружением.
За предельное состояние материала принимается то допус-
тимое значение показателей свойств, ниже которых материал
(конструкция) уже не может применяться в заданных условиях
эксплуатации.
Долговечность материала зависит, с одной стороны, от со-
става, структуры и качества (совокупности свойств) самого ма-
териала, с другой – от совокупности воздействующих на него в
период эксплуатации факторов: режима и уровня нагрузок, тем-
пературы, влажности и агрессивности среды и т.п.
Требование наибольшей долговечности предъявляется ко
всем конструкционным материалам. Для материалов несущих и
ограждающих конструкций она должна быть не менее срока
службы здания и сооружения. Долговечность отделочных мате-
риалов может быть ниже, поскольку они могут заменяться в
процессе ремонтов.
5.6. Технико-экономическое обоснование выбора
материалов
Качество, долговечность и стоимость сооружений в боль-
шой мере зависят от правильного выбора и применения мате-
риалов.
Для грамотного выбора необходимо учитывать:
условия эксплуатации;
строительно-технические и эксплуатационные свойства
материалов;
стоимость и эксплуатационные затраты.
Оценка экономической эффективности строительных мате-
риалов и изделий при сравнении нескольких вариантов произ-
водится на единицу измерения (например, 1 м³ или 1 м² продук-
ции, на 1000 условных единиц изделия и т.п.). Она отражает ко-
нечное потребительское назначение данного вида продукции, по
сумме приведенных затрат, учитывающих все расходы на его
изготовление (или добычу), транспортирование, хранение, при-
менение и эксплуатацию в течение всего срока службы.