Сульфатостойкий бетон: Страница не найдена — Бетон

Содержание

Что такое сульфатостойкий цемент?

Сульфатостойкий цемент представляет собой «вяжущий» строительный материал на основе клинкера, силиката и трехкальциевого алюмината. При изготовлении цемента данного вида, особое внимание уделяется точной дозировке компонентов.

В готовом продукте содержание алюмината не должно быть больше 5%, а силиката 50%. Подобное соотношение получено методом проб и ошибок. Как известно в природной среде находится большое количество сульфатных соединений, которые вступая в реакцию с трехкальциевым гидроалюминатом вызывают сульфатную коррозию и разрушение конструкции.

В связи с этим исходное сырье для производства сульфатостойкого цемента должно содержать минимальное количество железа. Кроме того сульфатостойкий цемент обладает пониженной скоростью затвердевания, пониженным тепловыделением  и повышенной плотностью в твердом состоянии (положительные факторы).

Область применения

Благодаря компонентам входящим в состав сульфатостойкого цемента, конструкции, изготовленные на его основе, характеризуются как «весьма устойчивые к неблагоприятным природным и вредным химическим факторам» – сооружения не разрушаются от переменчивой влаги и перепадов температуры. В связи с этим сульфатостойкие цементы экономически целесообразно примять для производства и возведения:

  • Ответственных бетонных и железобетонных конструкций;
  • Предварительно напряженных конструкций;
  • Гидротехнических сооружений работающих в условиях сульфатной коррозии при переменном уровне воды;
  • Производства свай;
  • Строительства опор мостовых переходов и опор молов подвергающихся воздействию минерализованных вод.

Другими словами, данный строительный материал получил широкую популярность в странах, где климатические условия и состояние грунтов диктуют свои законы строителям.

Виды сульфатостойкого цемента

В зависимости от состава и назначения сульфатостойкий цемент подразделяется на ряд видов. Важно! При покупке того или иного вида сульфатостойкого «связующего». Следует предварительно ознакомиться с составом и назначением, так как для определенного вида грунта и подземных вод необходим «свой» вид цемента.

В зависимости от состава компонентов сульфатостойкий цемент делят на:

  • Сульфатостойкий портландцемент;
  • Сульфатостойкий портландцемент с минеральными присадками;
  • Сульфатостойкий шлакопортландцемент;
  • Пуццолановый портландцемент.

В соответствии с показателями прочности различают три марки цемента: 400, 500 и 600.

что это такое, бетон и сваи из цинк сульфатного строительного материала, состав клинкера для цемента

Бытует мнение, что железобетонные изделия являются самыми прочными и долговечными. Однако подобная формулировка является заблуждением. При несоответствующих условиях эксплуатации конструкции из бетона также подвержены серьезным деформациям и повреждениям. На них оказывают негативное воздействие сильные морозы, оседание слоев почвы, кислородное окисление, атмосферные осадки и влияние различных химических веществ.

Лучшим вариантом для строительства считается сульфатостойкий цемент. Наибольшую популярность данный строительный материал получил в тех регионах, где погодные условия оставляют желать лучшего. Это касается территорий, для которых характерными особенностями являются резкие перепады температур и большое количество выпадающих осадков.

Что это такое?

Сульфатостойкий цемент или портландцемент – это специальный строительный материал, который отличается от привычного аналога и является устойчивым к негативным воздействиям химических соединений и переменчивым капризам природы.

Основная область применения портландцемента включает в себя постройку насосных станций, водосбросных и водовыпускных сооружений. Бетон и сваи из цинк-сульфатного стройматериала используются для постройки большинства промышленных конструкций.

Сульфатостойкий цемент достаточно медленно застывает, но в затвердевшем состоянии имеет очень высокую плотность. Последний фактор является его основным достоинством среди других строительных материалов.

Виды

По своему составу сульфатостойкий цемент разделяется на следующие разновидности:

  • пуццолановый портландцемент;
  • сульфатостойкий шлакопортландцемент;
  • сульфатостойкий портландцемент;
  • сульфатостойкий портландцемент с добавлением минеральных веществ.

Теперь рассмотрим вкратце каждый из этих строительных материалов:

  • Пуццолановый портландцемент содержит смесь из гранулированного доменного шлака и пуццоланов. Под последними подразумеваются продукты вулканического происхождения в виде пепла, туфа и пемзы. Пуццоланы являются активными минеральными добавками при изготовлении портландцемента. Этот строительный материал сравнительно плохо переносит режим попеременного увлажнения и высыхания, а также оттаивания и резкого замораживания.
  • Сульфатостойкий шлакопортландцемент изготавливается путем смешивания клинкера с доменным шлаком в гранулированном виде (примерно 50-60%) и незначительным количеством гипса. Шлак, который используют для производства, должен содержать ограниченное количество оксида алюминия (приблизительно до 10-12%). Сульфатостойкому шлакопортландцементу присваиваются марки М300 и М400. Он относительно устойчив по отношению к воздействию сульфатов, однако плохо переносит сильные морозы.
  • Сульфатостойкий портландцемент имеет марку М400. Он склонен к медленному затвердеванию и низкому тепловыделению. Является универсальным и выдерживает любые виды температурных режимов и влажности.
  • В сульфатостойкий цемент с минералами добавляется около 15-20% от общей цементной смеси доменного шлака в гранулах или 5-10% минеральных веществ. Этот вид стройматериала выпускается с марками М400 и М500. Сульфатостойкий цемент с минеральными добавками отлично подходит для сооружения различных конструкций, имеет повышенную морозостойкость и устойчивость к сильной влажности и засухе.

Применение

За счет основных компонентов портландцемента, которые можно охарактеризовать, как устойчивые к неблагоприятным факторам природы и вредным химическим соединениям, строения, созданные с его применением, являются долговечными и прочными.

Портландцемент используется для создания сульфатостойкого бетона, а также следующих конструкций:

  • сульфатостойкие сваи;
  • железобетонные сооружения;
  • мостовые опоры;
  • гидротехнические постройки.

Отдельное внимание следует уделить сульфатостойким сваям, чтобы понять, что это такое. Сваи – это изделия, представляющие собой большие стержни, которые производятся из портландцемента. Их основное применение – укрепление конструкций и создание прочной опоры при возведении фундамента.

Качество данных изделий всецело влияет на долговечность и безопасность построек. Сваи закапывают глубоко в почву. Они устойчивы к влаге, осадкам, грунтовым водам и химическим элементам, находящимся в покровах почвы. Чаще всего служат для сооружения крупногабаритных мостов, гидротехнических станций и дамб.

Сульфатостойкий бетон можно сделать даже из обычного цемента, если в раствор включить минеральные добавки.

Однако лучше использовать портландцемент при создании смеси для сульфатостойкого бетона. Это увеличит прочность сооружения на всех этапах начиная с процесса бетонирования и заканчивая гарантированной защитой на протяжении всего срока эксплуатации железобетонного изделия.

Состав клинкера

Клинкер является промежуточным изделием при производстве портландцемента. Впервые о нем услышали в 1817 году, когда французский инженер Луи Вика изобрел цементный клинкер. Данное полезное открытие помогло впоследствии в 1840 году создать искусственный цемент (портландцемент).

В состав сульфатостойкого цемента входят компоненты дробленого клинкера

, состоящего из минералов. При производстве материала в обязательном порядке учитываются точные дозировки всех необходимых компонентов. Как правило, готовая продукция содержит 5% алюмината и 50% силиката. Данное соотношение обусловлено тем, что в самих слоях почвы и выпадающих атмосферных осадках уже имеется достаточно много сульфатных соединений.

При вступлении в реакцию с алюминатом начинается разрушение сульфатов и, как следствие, деформация самого сооружения. По этой причине в исходном сырье для производства портландцемента должно присутствовать лишь небольшое количество алюминатной фазы.

На основной состав клинкера большое влияние оказывает не только исходное сырье, но и условия изготовления. Когда сырье обжигают, то примеси в нем размещаются хаотично. Данный фактор создает переменчивую структуру клинкерных фаз. Под последними принято подразумевать базовые минералы: алит и белит.

  • Алит представляет собой важный минерал, имеющий большое значение в составе клинкера. Он быстро затвердевает и имеет высокую прочность. Алит проявляет большую активность в соединении с водой.
  • Белит по своей реакции менее активен в отличие от алита. Также его тепловыделение меньше в два раза чем у главного минерала клинкера – алита. Белит медленно застывает и за счет этого обеспечивает высокую прочность материала.

Осноовным промежуточным веществом, участвующим в создании цементного клинкера, является трехкальциевый алюминат. Содержание этого вещества в стандартном замесе сульфатостойкого цемента составляет всего 5-10%. Избыточное количество данного материала может спровоцировать, как уже было отмечено выше, сульфатную коррозию. Этот процесс чреват негативными последствиями в виде разрушения структуры бетона и кристаллизации солей на стенках материалов.

Что касается последнего разрушительного воздействия, то кристаллизация оставляет свой след в виде заметного расширения цементного камня в объеме. Иногда влияние сульфатов приводит к формированию гипса, который также способствует значительному расширению камня и постепенному разрушению построек.

Вредное влияние сульфатов на железобетонные конструкции отмечается при поочередном высушивании и увлажнении почвы и самого сооружения. В качестве примера можно привести постоянно изменяющийся уровень воды в реке. Железобетонные сваи, изготовленные из сульфатостойкого цемента, в ходе этого воздействия влаги подвергаются медленному разъеданию структуры материала и изнашиванию конструкций вплоть до полного разрушения.

Выбирая цемент для работы, следует внимательно изучить его основной состав. Важно учитывать, что для каждого конкретного вида почвы нужен особый вид цемента.

Как сделать?

Получение сульфатостойкого цемента возможно двумя методами:

  • изготавливают цементный раствор со специальными добавками из минеральных веществ;
  • применение особой цинк-сульфатной цементно-песчаной смеси, изготовленной промышленным способом, которая отличается долговечностью и гарантирует защиту сооружения во время всего периода эксплуатации.

При изготовлении растворов следует придерживаться точных соотношений компонентов.

В том случае, если минеральные добавки в несколько раз превышают стандартную норму, прочность раствора значительно снижается, соответственно увеличивается и хрупкость строений, из-за чего происходит их разрушение. Раствор сульфатостойкого цемента обязательно должен соответствовать основным нормам государственных стандартов.

Использование портландцемента является дорогостоящей процедурой, поэтому применяют его не так часто, как простой аналог. Однако сульфатостойкий цемент просто несравним по своим характеристикам с обычным бетонным раствором.

Ведь долговечность портландцемента в несколько раз выше аналогичного показателя обычных материалов. Следует отметить, что его главные отличительные свойства полностью оправдывают высокую стоимость.

Сульфатостойкий цемент надежно защищает здания и постройки от влияния влаги и морозов, повышает износостойкость конструкций. Он также может значительно улучшить качество простого бетонного раствора, в результате чего такой строительный материал прослужит дольше обычного заявленного срока.

О том, как правильнозамешивать цементный раствор, смотрите в видео ниже.

что это такое, цинк-сульфатный материал, состав клинкера и применение цемента для изготовления бетона и бетонных свай

В прочности и долговечности железобетонных конструкций мало кто сомневается, но все же стоит отметить, что под воздействием внешних факторов среды материал имеет свойство довольно быстро разрушаться. Основными причинами разрушения бетона являются ветер, грунтовые воды, солнечные лучи, частые дожди и морозы. Именно поэтому применение новых технологий в производстве строительных смесей так важно.

На помощь в борьбе с разрушением бетонных конструкций приходит специализированный сульфатостойкий бетон.

Особенности

Сульфатостойкий цемент производится на основе крошки портландцементного клинкера тонкого помола в смеси с гипсом, частный случай обычного портландцемента с особенностью в виде повышенной устойчивости к воздействию сульфатов.

Особые требования выдвигаются к качеству клинкера, используемого в изготовлении сульфатостойкого цемента. Так, его химический состав строго нормируется:

  • концентрация трехкальциевого силиката не более 50%;
  • концентрация алюмината – не более 5%;
  • глиноземный модуль – должен быть более 0,7%;
  • совместное содержание C3A+C4AF – менее 22%.

Такие ограничения вводятся, чтобы обезопасить полученную конструкцию от сульфатной коррозии.

Использование

Использование сульфатостойких цементов обосновано для строительства сооружений, подверженных агрессивным воздействиям окружающей среды.

А именно:

  • сильные морозы и перепады температур;
  • частые атмосферные осадки и перепады влажности, затопления, приливы и отливы, паводок, грунтовые воды;
  • движение грунта, его просаживание или, наоборот, вспучивание;
  • воздействие агрессивных химических жидкостей, например, грунтовые воды с нестабильным составом;
  • сейсмическая активность.

Поэтому чаще всего сфера применения сульфатостойких цементов – это:

  • цинк-сульфатные мостовые сваи;
  • гидротехнические сооружения, работающие с морской или океанической водой;
  • подводные и подземные массивы;
  • морские и речные молы;
  • железобетонные сооружения;
  • конструкции с повышенной напряженностью.

Разновидности сульфатостойкого цемента

Рассмотрим основные виды сульфатостойкого цемента в зависимости от состава:

  • Портландцемент без добавок. Введение минеральных и инертных добавок в этот вид цемента недопустимо. Является универсальным материалом, стоек к перепадам температуры и влажности.
  • Шлакопортландцемент. Основной добавкой является гранулированный доменный шлак, он перемалывается вместе с клинкером и составляет 40—60% от общего объема смеси. Шлак, используемый в качестве добавки, должен соответствовать норме на присутствие в нем оксида алюминия – не более 10-12%. Слабое место шлакопортландцемента – неустойчивость к замораживанию.
  • Портландцемент с добавлением минеральных добавок. В качестве минеральных добавок может быть использован шлак в количестве 15-20% от общего объема, пуццолан, комбинация пуццолана или микрокремнезема со шлаком. Минеральные добавки обычно составляют 5-10%. Этот вид сульфатостойкого цемента обладает отличной стойкостью к замораживанию и перепадам влажности.
  • Пуццолановый портландцемент. Содержит в своем составе смесь из доменного шлака и пуццоланов. Пуццоланами называются активные минеральные добавки вулканического происхождения, такие как, например, пепел или пемза. В отличие от портландцемента более стоек к сульфатной коррозии, но при этом хуже переносит резкие перепады температур и перепады влажности.

Маркировки сульфатостойкого цемента

Приобретая сульфатостойкий цемент, стоит уделить внимание маркировке на упаковке. Она означает максимальную прочность при сжатии. Основные распространенные марки – М300, М400, М500. Соответственно, прочность этих цементов будет составлять от 300 до 500 кг/см² (или от 30 до 50 МПа).

Необходимо помнить, что при длительном хранении прочность состава может снижаться, так, за 3 месяца она может снизиться на значение до 10%.

Своей максимальной прочности на сжатие цемент достигает на 28 сутки после заливки.

  • Сульфатостойкий шлакопортландцемент бывает всех доступных маркировок – М300, М400 и М500.
  • Портландцемент с добавлением минеральных добавок маркируется – М400 и М500.
  • Портландцемент без добавок имеет маркировку – М400.
  • Пуццолановый маркируется – М300 и М400.

Свойства сульфатостойких цементов

Сульфатостойкие цементы являются быстросохнущими.

  • Сроки схватывания – от 45 мин до 10 часов.
  • Водопотребность 22-28%. Это важная характеристика, которая используется для правильного разведения исходной смеси с водой, чтобы получить раствор нужной консистенции.
  • Тонкость помола. Для цементов с содержанием минеральных добавок осадочного происхождения остаток на сите с ячейками 80 мкм – не более 15%

Цветной и белый портландцемент

Агрессивные условия окружающей среды не повод забыть об эстетическом виде сооружения. Особое распространение имеют белые портландцементы, механизм изготовления которых очень схож с обычным цементом, за исключением использования белого клинкера.

Важным моментом в производстве белого клинкера является применение карбонатных пород и глины с очень низкой концентрацией оксидов железа и марганца. Для усиления белизны клинкера его выбеливают с помощью химического восстановления карбида железа 3 до оксида железа Fe3O4.

В белом портландцементе особо ценится его показатели белизны, так, выделяют 3 степени белизны цемента, которые между собой отличаются степенью отражения света.

На этой основе производится и цветной портландцемент. Его несложно сделать из белого клинкера в смеси с красящими веществами. Чаще всего для окраски используется железная гематитовая руда (для получения красного и коричневого оттенков), фталоцианиновые пигменты (для получения зеленого и голубого), железоокисный пигмент (желтый) и сажа для получения серых и черных оттенков.

Рекомендации

    Стоит отметить, что сульфатостойкие цементы являются важной частью в постройке конструкций, подвергающихся суровым испытаниям климатическими условиями, такими как переменчивая влажность и скачки температур.

    Необходимо с должной ответственностью относиться к выбору материалов, ведь для разных условий сульфатостойкие цементы подбираются индивидуально.

    В большинстве случаев важным критерием выбора является тип почвы, ее кислотность и плотность. Но также стоит при выборе обращать внимание на то, чтобы приобретаемая продукция соответствовала государственным стандартам качества (ГОСТ).

    О том, как выбрать цемент, смотрите в следующем видео.

    Сульфатостойкий бетон — Всё о бетоне

    Требования к смеси

    Бетон и железобетон активно используются в строительстве. Это прочные, надежные, долговечные материалы. Однако и они не лишены недостатков. В частности, подземная часть конструкций, подвержены воздействию грунтовых вод и влаги. А в воде, как известно, содержится множество сульфатов, солей и их соединений, способных нарушить целостность конструкции. Поэтому предусмотреть защиту от подобного разъедания вполне логично и даже необходимо.

    Сульфатостойкий состав увеличит долговечность фундамента скорость его разрушения грунтовыми водами.

    Оптимальным вариантом защиты от сульфатной коррозии в условиях регулярного водонасыщения является сульфатостойкий бетон.

    Это единственный состав, который способен обеспечить надежную защиту конструкции от разъедания сульфатосодержащими смесями.

    Используя сульфатостойкий бетон, увеличивается надежность постройки.

    Существует 2 основных способа получить сульфатостойкий бетон: на обычном цементе со специальными модифицирующими добавками или на сульфатостойком цементе. Второй способ гораздо более предпочтителен и надежен, потому что он дает защиту на всех стадиях жизни конструкции. Бетон на обычном цементе с добавками тоже будет защищать изделия, но такая защита соизмерима с обработкой обуви водоотталкивающим составом. А сульфотостойкий цемент – это, по аналогии, резиновые сапоги. Разница существенна. Такие цементы принято разделять по видам:

    • сульфатостойкий шлакопортландцемент;
    • сульфатостойкий портландцемент;
    • пуццолановый портландцемент;
    • сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками.

    Кроме того, существует градация по прочности сжатия на 28 сутки. В зависимости от показателей выделяют марки М300, М400 и М500. ГОСТ 22266-94 регламентирует содержание компонентов сульфатостойкого состава. Например, в портландцементе с минеральными добавками допускается не более 20% смеси пуццоланы и шлака, для шлакопортландцемента возможно заменить шлак золой (кислой) или пуццоланой в размере не больше 10% массы состава. В сульфатостойком портландцементе содержание ангидрида серной кислоты не может превышать 3-4%. Повышенное содержание веществ, реагирующих с содержащимися в воде сульфатами, чревато хрупкостью конструкции, ее внутренним разрушением. Правильно подобранная пропорция обеспечит не только устойчивость состава, но и уплотнение. Поэтому сульфатостойкий цемент обязательно должен соответствовать требованиям ГОСТа.

    Изготовление состава

    Бетононасос необходим при возведении колонн.

    При приготовлении цементно-песчаного раствора оптимальной считается пропорция 1:3. Цемент лучше брать пластифицированный, чтобы подвижность смеси определялась как расплыв стандартного конуса не меньше 135 мм при водоцементном отношении 0,4. Цемент считается гидрофобным, если он не впитывает в себя воду на протяжении 5 минут с момента нанесения на его поверхность капли воды. Целесообразность всех технологических добавок должна быть подтверждена испытательно и не иметь отрицательного влияния на бетон.

    Обязательной является равномерность изменения объема при испытании кипячением образцов в воде. Схватывание в таком эксперименте должно наступать не ранее 45 минут от затворения, а конец – не позже 10 часов. Учесть следует и тонкость помола цемента – не больше 250 м2/кг. Чтобы изготовить сульфатосткойкий цемент, вам понадобится:

    • гипсовый камень по ГОСТ 4013;
    • портландцементный клинкер нормированного состава;
    • вода.

    Технологией допускается замена элементов другими материалами, содержащими сульфат кальция, активные минеральные добавки, гранулированные доменные или электротермофосфорные шлаки по ГОСТу 3476. В шлаках для изготовления сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками содержание оксида алюминия не должно превышать 8%, а в шлакопортландцементе – не больше 12%. Сульфатостойкий состав применяется не часто, стоимость его превышает обычные смеси, но и характеристики его несравнимы с обычным бетоном.

    Сульфатостойкий цемент (портландцемент) — что это такое

    Бетонные и железобетонные сооружения отличаются прочностью и долговечностью, однако под влиянием атмосферных факторов они начинают разрушаться. Причинами снижения прочности становятся перепады температуры, повышенная влажность, солнечные лучи и т.п. Добавление в состав бетона сульфатостойкого цемента помогает увеличить срок службы конструкции.

    Цемент этого вида помогает увеличить срок службы.

    Что это такое

    Сульфатостойкий бетон, называемый иначе портландцементом, — это материал, содержащий клинкер, алюминат кальция, силикат. Такие строительные смеси используют при сооружении гидротехнических построек. Материал противостоит негативному влияют дождевых вод, содержащих сульфаты.

    Основной состав

    Основные компоненты сульфатостойкого бетона те же, что у стандартного бетона: в роли основы выступают песок и цемент, смешивающиеся в соотношении 1:3.

    Вводятся минеральные добавки, улучшающие технические характеристики. В состав сульфатостойкого бетона вводят клинкер, гипсовый камень или иное сырье, содержащее сульфат кальция.

    Разновидности

    Строительные смеси, устойчивые к воздействию агрессивных факторов, делятся на такие типы:

    • усиленный минеральными присадками цемент;
    • пуццолановый вяжущий гидравлический состав;
    • сульфатостойкий портландцемент;
    • шлакопортландцемент.

    Портландцемент увеличивает устойчивость бетонных смесей к перепадам температур, снижает агрессивность сульфатов, если эти вещества содержатся в материале в большом количестве.

    Способы получения

    Бетон, имеющий нужные характеристики, получают 2 способами:

    1. Изготовление строительного раствора с последующим введением минеральных присадок.


      Если объем добавляемых веществ превышает норму, прочность бетонной конструкции снижается. Повышенная хрупкость становится причиной обрушения сооружения. При изготовлении таких растворов нельзя отклоняться от рекомендаций, содержащихся в нормативных актах.
    2. Добавление сульфатостойкого портландцемента.


      Введение этого компонента повышает прочность, защищая конструкцию в течение всего срока эксплуатации. Сульфатостойкий раствор приобретает нужные качества через 28 дней. Портландцемент содержит 20% шлака. При изготовлении шлакопортландцемента этот компонент можно заменять золой, количество которой в объеме раствора не должно превышать 10%.

    Виды цементов

    При изготовлении сульфатостойкого бетона используют такие виды цемента:

    1. Простой портландцемент.


      Введение балластных и минеральных добавок в такой материал запрещено. Цемент универсален, морозоустойчив и нечувствителен к повышенной влажности.
    2. Портландцемент, содержащий минеральные присадки.


      В качестве последних применяют шлак, микрокремнезем или пуццолан. Смесь должна содержать не более 10% минерального компонента.
      Материал выдерживает большое количество циклов замораживания, не разрушается под воздействием влаги
    3. Шлакопортландцемент.

      Основой состава является прессованный доменный шлак, который смешивается с клинкером в соотношении 1:1. Этот компонент составляет 40-60% от общего количества бетона. Шлак должен содержать соответствующее норме количество оксида алюминия. Недостатком этого строительного материала является чувствительность к перепадам температур.
    4. Пуццолановый цемент.


      В состав входят пуццоланы и печной шлак. Первые представляют собой минеральные вещества, выбрасываемые вулканами. В отличие от предыдущих типов, этот материал более устойчив к воздействию сульфатов, однако чувствителен к резким изменениями температуры и влажности.

    Свойства

    К основным свойствам сульфатостойких строительных смесей относятся:

    1. Быстрое затвердевание.


      Раствор схватывается за 1-10 часов.
    2. Водопотребление.


      Этот показатель помогает правильно разводить сухую смесь водой для получения раствора нужной вязкости. У устойчивого к сульфатам цемента этот параметр составляет 22-28%.
    3. Размер фракции.


      Объем остающихся про просеивании через сито с ячейками 80 мкм частиц не должен превышать 15%.
    Портландцемент М500 Д0.

    Цветной и белый портландцемент

    Вместе с защищенностью от воздействия агрессивных факторов цемент должен обладать хорошими эстетическими качествами.

    Существует 2 вида смесей:

    1. Белый портландцемент.


      Изготавливается по той же технологии, что и простой цемент. Отличием является содержание белого клинкера. Важный показатель — тип используемой глины. Она должна содержать небольшое количество оксидов металлов, придающих желтизну. Белизны добиваются путем превращения карбида железа в окись.
    2. Цветной.


      Изготавливается на основе белого цемента путем добавления красителей. В роли последних выступают гематитовая руда, фталоцианиновые пигменты, окись железа, сажа.

    Область применения

    Сфера использования обуславливается преимуществами цемента.

    Еще одна марка сульфатостойкого цемента.

    Смеси применяются для строительства объектов, подвергающихся негативным факторам окружающей среды:

    • морозы или резкое повышение температуры;
    • регулярные атмосферные осадки, повышение влажности, приливные и подземные воды;
    • вспучивание или усадка грунта;
    • воздействие агрессивных веществ, содержащихся в сточных водах;
    • землетрясения.

    Сульфатостойкий бетон используют для строительства фундаментов, гидротехнических сооружений, мостовых свай, железобетонных обсадных конструкций колодцев, речных и морских молов.

    Маркировки

    При покупке устойчивого к сульфатам портландцемента обращают внимание на марку, указанную на упаковке. Этот параметр отражает прочность материала при сдавливании. Шлакопортландцемент обозначается как М300, 400, 500. Маркировки М400 и М500 можно обнаружить на упаковке строительной смеси с минеральными присадками. Цемент без добавок имеет марку М400, пуццолановый — М300, 400.

    При долгом хранении наблюдается потеря прочности — за полгода этот показатель может уменьшиться на 10%.

    область применения, нормы расхода, приготовление

    Существует одно заблуждение, что бетонные и железобетонные конструкции самые надёжные. Но, это не так. Они подвергаются повреждениям и разрушениям при определённых условиях эксплуатации.

    На это влияют грунтовые воды, дожди, морозы, деформация грунта, воздействие химических веществ. Спасением в подобных ситуациях является сульфатостойкий цемент.

    Этот стройматериал обрел популярность в странах, где погода диктует свои законы строителям. Сульфатостойкий цемент, что это такое?

    Приготовление сульфатостойкого цемента

    Этот вид цемента получают из дробленого клинкера, к которому добавляют смесь трехкальциевых алюмината и силиката. Особое внимание уделяют дозировке. Так, алюминат не должен превышать 5%, а силикат 50 %. Такое соотношение составляющих не случайно. В природе много сульфатов, которые при взаимодействии с трёхкальцевым гидроалюминатом, приводят к сульфатной коррозии. Поэтому исходное сырье содержит минимальное количество железа.

    Название цемента Минералогический состав клинкера, %
    C2S C2S C2A C4AF
    Сульфатостойкий портландцемент 58 27 4 15

    Рекомендуем ознакомится с информацией о марках цемента М800 и цемента М900.

    Область применения сульфатостойкого цемента

    Этот вид цемента используют при бетонировании подводных и подземных массивов. Благодаря своим свойствам, этот материал более устойчив к внешним природным и химическим факторам.

    Технические характеристики цемента, марки М600 и марки М550 узнайте, перейдя по ссылкам.

    Особенности сульфатостойкого портландцемента

    Бетонирование под водой.

    Цемент, который имеет «иммунитет» к химически агрессивным веществам, незаменим в строительстве. Там, где обычные строительные материалы не создадут крепкое сооружение, поможет этот цемент.

    Он имеет малую степень затвердевания, что отличает этот стройматериал от обычного цемента.

    Плотность этого вида портландцемента является основным фактором, который определяет стойкость выполненной работы.

    Виды сульфатостойкого портландцемента

    В зависимости от состава, этот портландцемент распределяют на:

    • сульфатостойкий портландцемент;
    • сульфатостойкий шлакопортландцемент;
    • сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками;
    • пуццолановый портландцемент.

    Сульфатостойкий портландцемент.

    Важно! Из этого следует, что этот строительный материал устойчив к факторам природного и химического происхождения. Благодаря компонентам, которые входят в его состав, постройка не подвергается разрушению из-за переменчивой влаги и температуры.

    Стоит помнить, что при выборе нужно в первую очередь ознакомиться с составом, так как для определенной почвы нужен отдельный вид портландцемента. Характеристики цемента марки М250 читайте в этой статье.

    Сульфатостойкий цемент (портландцемент) – это строительный материал на основе клинкера, трехкальциевых алюмината и силиката. Широко используется в постройке гидротехнических сооружений. Распределяется на несколько видов, каждый из которых, с учетом многих факторов, применяется на определенной территории.

    цена за куб от 3000 руб, доставка

    В нашем интернет-магазине вы можете купить бетон сульфатостойкий по цене, которая вас приятно порадует. Мы предлагаем только высококачественные бетонные смеси, которые в полной мере соответствуют установленным нормам и стандартам ГОСТ. Осуществляется тщательный контроль на каждом производственном этапе, поэтому вы можете быть абсолютно уверенными в полном соответствии продукции указанным характеристикам.

    Цены на сульфатостойкий бетон

    Бетон Характеристики Цена за куб
    М100 В7,5 п3 3020 руб
    М150 В12,5 п3 3120 руб
    М200 В15 п3 3220 руб
    М250 В20 п3 3320 руб
    М300 В22,5 п3 3360 руб
    М350 В25 п3 3520 руб
    М400 В30 п3 3530 руб
    М450 В35 п3 3420 руб
    М500 В40 п3 3300 руб

    Особенности и характеристики сульфатостойкого бетона

    На фундаменты и подземные конструкции регулярно разрушающе воздействуют грунтовые воды, которые содержат в своем составе соединения минеральных солей и сульфатов. В результате бетонным конструкциям наносится непоправимый вред. Поэтому очень важно обеспечить надежную защиту построек, для чего сульфатостойкий бетон отлично подходит, так как имеет возможность противостоять разрушениям в результате воздействия окружающих факторов и деформации почвы.

    Возможно получение бетона двумя способами.

    1. Приготовление раствора осуществляется с использованием обычного цемента с добавлением в состав определенных модифицирующих примесей и добавок.
    2. При изготовлении используется исключительно сульфатостойкий цемент.

    При выборе первого способа с использованием сульфатостойкого цемента полученная защита бетонных конструкций постепенно будет утрачивать свои возможности. При использовании второго варианта можно достичь более длительного сохранения полученных характеристик, благодаря этому конструкции простоят значительно дольше. Бетон, что приготовлен на портландцементе, применяют при сооружении бетонных и железобетонных объектов, подземных узлов и конструкций, которые во время эксплуатации неизбежно контактируют с промышленными или подземными водами. Также данные бетонные смеси используются при возведении гидротехнических сооружений.

    Купить сульфатостойкий бетон в Санкт-Петербурге вы можете у нас, заполнив заявку на сайте или позвонив по номеру телефона, представленному на экране. У нас имеется в наличии собственный автопарк, благодаря этому осуществляется оперативная и бережная доставка цемента до строительных площадок.

    (PDF) Сульфатостойкость высокопрочного бетона

    бетона.

    были проведены обширные исследования использования летучей золы и микрокремнезема в бетоне

    в течение последних двух десятилетий и, следовательно, привели

    к их широкому применению в строительстве и пыли [6–11]. Также существует множество национальных стандартов, которые определяют степень атаки

    , и это в первую очередь на основе

    концентрации агрессивных веществ.

    Однако химическая стойкость высокопроизводительного бетона

    с использованием микрокремнезема, летучей золы, природного пуццолана и суперпластификаторов

    — это вопросы, которые

    еще не получили достаточного внимания со стороны исследовательского сообщества [10].

    Следовательно, это исследование было предпринято для изучения и определения

    лучшей бетонной смеси, содержащей местный природный пуццолан

    и микрокремнезем, который может обеспечить максимальную

    защиту бетона в сульфатной среде.

    В данной работе исследуется прогрессирующее разрушение

    бетонных смесей, содержащих различные комбинации

    природного пуццолана и микрокремнезема, вследствие воздействия

    сульфатных растворов и морской воды.

    2. Экспериментальное исследование

    Была разработана экспериментальная программа для производства высокоэффективной бетонной смеси

    для лучшей защиты в сульфатной среде

    путем добавления нескольких комбинаций

    местного природного пуццолана и дыма кремнезема.Используемые материалы

    и экспериментальные процедуры описаны в следующих разделах

    .

    2.1. Материалы

    Использовали обычный портландцемент местного производства (ASTM

    , тип I) и портланд-пуццолановый цемент, соответствующий требованиям

    Иордании JSS 219. Природный пуццолан

    представлял собой смесь определенных вулканических пород из региона Тал

    Римах на северо-востоке Иордании и того же материала

    , который использовался при производстве портландцемента пуццолана

    .Дым кремнезема был в виде порошка со средним содержанием диоксида кремния

    93%. Химический состав и некоторые физические характеристики этих материалов

    приведены в таблице 1. В качестве суперпластификатора использовался суперпластификатор

    нафталинформальдегид-сульфированный суперпластификатор

    с содержанием твердых веществ 41% и удельной массой 1,21.

    Суперпластификатор был включен во все смеси, а

    содержание было немного скорректировано для некоторых смесей, чтобы

    сохраняли ту же удобоукладываемость.Агрегаты крупного и среднего размера

    представляли собой известняковый щебень с максимальным размером

    10 и 5 мм, соответственно. Природный кварцевый песок

    с модулем тонкости 2,66 использовался для приготовления растворных и бетонных смесей

    .

    2.2. Пропорции смеси

    Цель заключалась в производстве

    высокопрочных и удобоукладываемых бетонов, содержащих местный природный пуццолан

    и микрокремнезем. Лабораторная программа, проведенная в

    , это исследование было сосредоточено на пяти основных смесях, в которых содержание микрокремнезема

    и природного пуццолана варьировалось

    от 0 до 15% (по массе цемента).Для сравнения:

    заготовок, одна из этих смесей (Смесь 2) была разработана с использованием коммерчески производимого портланд-пуццолана

    цемента, который содержит примерно 15% природного цзолана по-

    в качестве промежуточного помола с цементным клинкером. Де-

    хвостов этих смесей приведены в Таблице 2. Все бетонные смеси

    были приготовлены с суперпластификатором в дозировке

    примерно 2 л на 100 кг от общего количества цементирующих материалов

    .Изготовленные бетоны были аналогичны по прочности

    и соотношению воды и вяжущих материалов. Они

    состояли из примерно 400 кг / м3 портландцемента —

    (тип I) с добавлением 0, 20, 40 и 60

    кг / м3 микрокремнезема и природного пуццолана (0%, 5%,

    ).

    10%, 15% от массы цемента).

    2.3. Замешивание и заливка

    Бетонные смеси готовили с помощью опрокидывающегося барабанного смесителя

    емкостью 0,15 м3.Внутренняя часть барабана

    была первоначально промыта водой, чтобы предотвратить абсорбцию

    . Сначала смешали крупную и среднюю фракции заполнителя

    , затем цемент, часть песка

    и воду, содержащую необходимое количество суперпластификатора

    . Заключительный этап смешивания включал добавление

    природного пуццолана и микрокремнезема и

    оставшегося песка. Одна четвертая часть суперпластификатора составляла

    , которую всегда добавляли в течение последних 3 минут периода перемешивания

    .Приготовленный бетон заливали в стальные формы

    , которые смазывали маслом и помещали на вибрационный стол

    , и подвергали вибрации с низкой скоростью. После того, как каждая форма была правильно заполнена на

    , скорость вибрации была увеличена до

    , что гарантирует хорошее уплотнение.

    Таблица 1

    Характеристики цементов, природного пуццолана и дыма кремнезема, использованных в

    в этом исследовании

    Оксид (%) Природный

    пуццолан

    Кремнезем

    дым

    Цемент

    (Тип I)

    цемент

    SiO240.8 93 20,9 22,3

    Al2O312,8 0,4 5,6 6,0

    Fe2O310,5 1,2 3,1 4,0

    CaO 11,8 0,2 62,7 55,8

    MgO 9,1 1,2 2,2 4,8

    Na2O 2,3 0,1 0,2 0,4

    K2O 1,1 1,1 0,8 0,8

    9000 SO30.1 0,3 2,9 2,7

    Потери при возгорании

    (%)

    9,30 0,75 1,30 2,48

    Удельная масса 2,68 2,10 3,15 3,12

    Удельная поверхность

    (м2 / кг)

    600 a 20,0003 300

    Удельная поверхность микрокремнезема измеряется методом адсорбции азота

    .

    364 M.J. Shannag, H.A. Shaia / Цемент и бетонные композиты 25 (2003) 363–369

    Оценка сульфатостойкости бетона с переработанными и природными заполнителями

    В статье представлены результаты сульфатостойкости восьми бетонных смесей с крупным переработанным заполнителем бетона / натуральным заполнителем, CEMI / CEMIII и двумя различными водоцементными отношениями (в / ц). Эти бетоны были погружены в 5% -ный раствор Na2SO4 или 5% -ный раствор MgSO4 на 90, 180 и 365 дней.Оценка сульфатостойкости проводилась путем определения прочности на сжатие и изменения длины. Образцы бетона, погруженные в оба раствора на срок до 365 дней, содержащие заполнитель из переработанного бетона, CEM III и оба соотношения вода / цемент, показали хорошую устойчивость к сульфатной атаке. Характеристики, относящиеся к микроструктуре (SEM, BSE-EDS, XRD и FTIR), были проанализированы на бетоне, который не был стойким к сульфатам.

    • URL записи:
    • URL записи:
    • Наличие:
    • Дополнительные примечания:
      • Реферат перепечатан с разрешения Elsevier.
    • Авторов:
      • Булатович, Весна
      • Мелешев, Мирьяна
      • Радека, Мирослава
      • Радонянин, Властимир
      • Лукич, Иван
      • Лукич, Иван
    • Дата публикации: 15.10.2017

    Язык

    Информация для СМИ

    Предмет / указатель

    Информация для подачи

    • Регистрационный номер: 01652551
    • Тип записи: Публикация
    • Файлы: TRIS
    • Дата создания: 26 сентября 2017 17:27

    Преимущества сульфатостойкого бетона

    Несмотря на прочный характер бетона, в некоторых средах бетон подвержен риску разрушения и повреждения.

    В подземном строительстве, например при прокладке туннелей, сульфаты являются обычным источником продолжающегося разрушения бетона.

    Сульфаты, часто обнаруживаемые в загрязненных грунтовых водах, могут быстро ослабить бетон, нарушая его структурную целостность и общий срок службы.

    В Total Concrete мы недавно добавили специальный сульфатостойкий бетон к нашему ассортименту доступных смесей, и в этой статье мы рассмотрим преимущества этой смеси.

    Что сульфаты делают с бетоном?

    Бетон, подвергшийся воздействию сульфатов, образует трещины и начинает раскалываться.Благодаря химической реакции между сульфатами и трикальцийалюминатом — составом, используемым для раннего схватывания бетона — неподготовленный бетон будет расширяться и будет подвергаться интенсивной нагрузке в течение длительного периода времени.

    Сульфаты оказывают на бетон длительное и обширное воздействие. При расширении бетон теряет свои адгезионные свойства, а значит, и свою прочность. Кроме того, бетон столкнется со значительными трещинами, слои будут расколоться и разделиться, что в конечном итоге может привести к полному разрушению.

    Когда бетон используется под землей, всегда важны высокая прочность на сжатие и надежная долговечность из-за характера многих подземных построек. Многие из них будут фундаментными или цельными, несущими конструкциями, поэтому необходимо предотвратить любое инвазивное повреждение, которое постоянно ослабляет такую ​​конструкцию.

    Преимущества сульфатостойкого бетона

    Для конкретных подземных строительных работ необходимо подготовить бетон, чтобы выдерживать нагрузки и требования такой среды.Это не просто обеспечение смеси определенной прочности или ее водонепроницаемости за счет добавок; бетон, который может быть подвержен риску сульфатов, должен быть изготовлен как особо устойчивый к воздействию сульфатов.

    Сульфатостойкий бетон ограничивает и предотвращает воздействие сульфатных атак, обеспечивая долговечность бетона на протяжении всего срока службы.

    К преимуществам сульфатостойкого бетона можно отнести:

    • Предотвращает сульфатное воздействие
    • Обладает высокой прочностью на сжатие
    • Сохраняет прочность и долговечность бетона в широком диапазоне конструкций
    • Позволяет использовать бетон в областях, которые ранее считались слишком агрессивными или опасными
    • Низкая теплота гидратации — предотвращает растрескивание

    Где можно использовать сульфатостойкий бетон?

    Бетон, устойчивый к воздействию сульфатов, можно использовать в районах, где грунтовые воды или почва были загрязнены концентрацией сульфатов.

    Фундаменты и проходка туннелей — два распространенных варианта использования этого вида бетона, но есть много других применений, в том числе:

    • Футеровка для сточных вод
    • Береговые сооружения — дамбы, волноломы, ограждения и т. Д.
    • Опоры моста
    • Водохранилище / очистные сооружения
    • Свайное строительство

    В Total Concrete мы можем поставить любому коммерческому или промышленному заказчику или промышленному потребителю сульфатостойкий бетон, подходящий для различных областей применения.

    Позвонить 0800 859 5371 , чтобы оформить заказ сегодня!

    Мы производим эту специальную смесь в соответствии с вашими рабочими требованиями, и наша опытная команда всегда готова проконсультировать вас, если вам потребуется какое-либо руководство по использованию сульфатостойкого бетона для вашего конкретного проекта.

    Работая в графстве Суррей, Гэмпшир и его окрестностях, мы готовы удовлетворить все ваши конкретные потребности.

    сульфатостойкость пуццоланов, активированных щелочами | Международный журнал бетонных конструкций и материалов

    Материал и процедура смешивания

    Были использованы два природных пуццолана, тафтан андезит, самый реактивный природный пуццолан в Иране, и дацит Шахиндей, оба из которых используются для производства местного портландского пуццоланового цемента. Оптическая микроскопия показала, что тафтанский пуццолан содержал полевой шпат (натриевый плагиоклаз, альбит и роговую обманку), амфибол, кварц и биотит, тогда как Шахиндей содержал цеолит натрия, клиноптилолит, альбит, кварц и кальцит (Ezatian 2002).Прокалив Шахиндей при 800 ° C, клиноптилолит был преобразован в опал, который быстро вступает в реакцию с щелочным раствором (Бондарь 2009). Прокаливание тафтанового пуццолана не рассматривалось, поскольку его можно было применять при температуре окружающей среды в сыром виде, но для применения шахиндей пуццолана необходимо прокаливание. Для подтверждения минерального состава использовалась порошковая дифракция рентгеновских лучей (XRD), и следы представлены на рис. 1a – c. Химический состав был проанализирован с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF) и представлен в таблице 2 вместе с некоторыми физическими свойствами.

    Фиг.1

    а Минералогический состав андезита тафтана. b Минералогический состав дацита Шахиндей. c Минералогический состав кальцинированного дацита Шахиндей.

    Таблица 2 Физические свойства и химический состав (процент оксидов) материалов, использованных в этом исследовании.

    Гранулы гидроксида калия (КОН) растворяли в воде для получения щелочных растворов, необходимых для производства геополимерного бетона.Раствор силиката натрия, содержащий 8,5% оксида натрия (Na 2 O), 26,5% оксида кремния (SiO 2 ) и 65% воды; Использовали pH = 11,4. Размер крупного заполнителя, использованного в данном исследовании, составлял 14 мм, а мелкого песка — 4,75 мм. Коэффициент водопоглощения и насыпной удельный вес заполнителей с насыщенной сухой поверхностью (SSD) составлял 0,6% и 2,62 для песка, а для гравия — 0,9% и 2,6. Модуль крупности комбинированных заполнителей, использованных для приготовления бетонных смесей, составлял 2.8.

    Пропорции контрольного бетона были основаны на методе BRE (Великобритания) для расчета нормальных бетонных смесей, рассчитанных на бетон прочности на сжатие 40 МПа (28 дней) с осадкой 60 мм (Невилл, 1995). Связующее ОРС было заменено равным количеством (по весу) природного пуццолана плюс твердые вещества в жидком стекле и щелочном растворе, который рассматривался как общее связующее для расчета w / b. Расчеты смеси, включая воду для смеси, были выполнены на основе оптимального количества активатора, необходимого для активации пуццолана, без добавления дополнительной воды, поскольку активаторы уже были в растворе (Bondar et al.2011). Подробная информация о различных смесях представлена ​​в Таблице 3, а обозначения смесей следующие:

    Таблица 3 Пропорции бетонной смеси.
    • ATAF1: Активированная необработанная смесь тафтанового пуццолана с w / b = 0,45.

    • ATAF2: Активированная необработанная смесь тафтанового пуццолана с w / b = 0,55.

    • ARSH: смесь активированного сырого пуццолана Shahindej с соотношением w / b = 0.42.

    • ACSH: Активированная кальцинированная смесь пуццолана Shahindej с соотношением масс / масс = 0,42.

    Образцы бетона были отлиты в формы разного размера в соответствии с испытаниями, описанными ниже. Смеси разливали в предварительно смазанные маслом формы тремя утрамбованными слоями и использовали вибрационный стол для удаления любого захваченного воздуха. Было замечено, что геополимерный бетон прилипал к форме, и смазывание форм было очень важным для обеспечения высвобождения образцов.Образцы оставляли при комнатной температуре, накрывали пластиковым листом и извлекали из формы через 24 часа. Образцы тафтана подвергались воздействию двух режимов отверждения и трех различных температур:

    1. (1)

      Герметичное отверждение Три серии образцов были плотно завернуты в специальную пластиковую оболочку, непроницаемую для воды, и хранили при контролируемых температурах 20 ± 2, 40 ± 2 и 60 ± 2 ° C и относительной влажности менее 70%.

    2. (2)

      Отверждение в тумане при 40 ± 2 ° C и относительной влажности 98% использовалось для всех измерений. Чтобы измерить изменения капиллярного водопоглощения образцов, также рассматривали отверждение в тумане при температурах 20 ± 2 и 60 ± 2 ° C и относительной влажности 98%.

    Сырые и кальцинированные образцы Shahindej были отверждены в герметичных условиях отверждения.Было обнаружено, что необработанный пуццолан Shahindej требует отверждения при температуре не менее 60 ° C для обеспечения прочности от умеренной до высокой на ранних стадиях, в то время как оптимальная температура для отверждения кальцинированного Shahindej составляет 20 ° C. Поэтому бетонные смеси ARSH выдерживались при 60 ° C, а смеси ACSH — при 20 ° C и относительной влажности менее 70% (Бондарь 2009).

    Подготовка образцов и метод испытаний

    Были проведены сравнения между образцами, которые были погружены в раствор сульфата после 28 дней отверждения, и образцами, которые были отверждены, как описано ранее, в герметичных или туманных условиях до даты испытания.Типы материалов, режимы отверждения и условия воздействия для различных смесей были сведены в Таблицу 4. Образцы были отлиты в виде кубов 100 × 100 × 100 мм (согласно BS: 1881: часть 116: 1983) для измерения изменения прочности на сжатие и капиллярной воды. поглощение и как бетонные призмы 75 × 75 × 285 мм (согласно ASTM C 490) для измерения расширения. После извлечения из формы образцы были отверждены, как описано выше, с использованием различных условий отверждения и температур в течение 28 дней.Затем образцы погружали в раствор, содержащий 2,5% Na 2 SO 4 и 2,5% MgSO 4 по весу воды. Образцы были помещены в контейнеры и оставлены в помещении с регулируемой температурой при 20 ° C на 6 месяцев, при этом некоторые образцы были оставлены для измерения изменений прочности на сжатие в течение 2 лет. Контейнеры с растворами заменяли каждые 2 недели в течение первых 3 месяцев, а затем оставляли.

    Таблица 4 Тип материала, режимы отверждения и условия выдержки для различных смесей.

    Процедура испытания

    Методы тестирования сульфатного воздействия предназначены для оценки четырех свойств:

    • изменений капиллярного водопоглощения (в соответствии с методом, указанным в RILEM-CPC-11.2) (RILEM 1994) и

    • прочности на сжатие образцов (согласно BS: 1881: часть 116: 1983),

    • изменений размеров образцов, измеренных в соответствии с ASTM C1012-95a (Astm и 1012–95a 1995), и

    • химических фаз с помощью XRD.

    Водопоглощение и прочность на сжатие

    Для оценки различий в капиллярном водопоглощении и прочности на сжатие между образцами, подвергшимися сульфатной атаке, и образцами, отвержденными обычно в условиях герметичности или тумана, были отлиты и отверждены бетонные кубики диаметром 100 мм при различных условиях отверждения. Измерения водопоглощения проводились в разном возрасте до 180 дней для образцов, подвергшихся воздействию водопроводной воды (Na = 105, K = 30, Ca = 120, Mg = 50, Cl = 225, SO 4 = 85 частей на миллион) и сульфатный раствор.В процедуре испытания образцы сушили до постоянного веса, вес записывали, а затем образцы погружали в водопроводную воду или раствор сульфата. В указанное время; образцы были извлечены и снова взвешены. Поглощение выражается как увеличение веса в процентах от исходного веса.

    Прочность на сжатие образцов, которые были подвергнуты воздействию как в растворе сульфата, так и вне его, измеряли периодически в течение 2 лет для изучения изменений прочности кубиков, подвергшихся воздействию раствора сульфата, и кубиков, оставленных для нормального отверждения в герметизированном виде или в тумане. условия.Для любой смеси и возраста были протестированы три кубика.

    Испытание на расширение

    Для измерения скорости расширения были подготовлены бетонные призмы 75 × 75 × 285 мм, экспонированные в растворе сульфата и измеренные (одна эталонная призма экспонировалась в чистой воде для сравнения измерений). Величину расширения рассчитывали путем измерения длины образцов с помощью компаратора длины. Для каждой смеси были испытаны три образца.

    Тест рентгеновской дифракции

    XRD использовали для идентификации кристаллических продуктов, присутствующих в образцах после того, как они были погружены в раствор сульфата на срок до 90 дней.Для анализа тонкий слой глубиной 0–5 мм осторожно стачивали с поверхности образца и исследовали методом рентгеновской дифракции порошка. Его рентгенограмма сравнивалась с кривой, полученной для порошка, приготовленного из образца, взятого из середины образца. Это показало наличие разницы в фазах между центром и краем образца после погружения в раствор сульфата.

    Сульфатостойкость портландцемента с отработанным катализатором RFCC

    Введение

    Сульфатное воздействие на продукты на основе портландцемента (ПК) впервые было сообщено Бюро мелиорации США в 1908 году, и с того времени проводятся исследования по повышению химической стойкости цемента. материалы и изделия на его основе все еще выполняются [1].Улучшения, достигнутые в этих обширных и длительных исследовательских работах, в основном были основаны на следующих методах [2,3]:

    Многие исследователи изучали характеристики и долговечность смешанных цементов, подвергающихся воздействию сульфатных сред, и утверждали, что дополнительные цементирующие материалы (SCMs) ) природного или искусственного происхождения с относительно высоким содержанием кремнезема и глинозема не только улучшают долговременные физические свойства ПК, но и повышают химическую стойкость ПК к сульфатной атаке [4–6].В экспериментальных результатах такое улучшение сульфатостойкости цементных смесей, вызванное действием SCM, используемых в качестве частичного заменителя цемента, совершенно очевидно [1,7–12]. В некоторых случаях использовались зола уноса [13], зола рисовой шелухи [14], зола от сжигания сельскохозяйственных отходов [15], измельченный гранулированный доменный шлак [16,17], фосфорный шлак [18], и смесь различных добавок [19–23]. В таких случаях, помимо улучшения механической прочности и химической стойкости цемента, может потребоваться значительное количество материалов, загрязняющих окружающую среду [15].

    Согласно предыдущим исследованиям [24–29], отработанные катализаторы установок каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (FCC) или установок каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (RFCC) проявляют сильную пуццолановую активность. Эти материалы имеют высокопористую микроструктуру, обуславливающую относительно высокую водопоглощающую способность, что, в свою очередь, значительно снижает удобоукладываемость цементного теста, раствора или бетона. Важный результат исследования, который следует учитывать, заключается в том, что оптимальная замена цемента отработанным катализатором FCC показывает противоположный эффект на устойчивость бетона к карбонизации [28].

    Эти катализаторы, состоящие из алюмосиликатов, дезактивируются после некоторого ограниченного срока службы в рабочих условиях установок каталитического крекинга и поэтому утилизируются как промышленные отходы. Исследования подтвердили, что отработанные катализаторы типов FCC и RFCC, состоящие в основном из диоксида кремния и оксида алюминия, а иногда и из некоторого количества кристаллов фожазита, обычно загрязнены тяжелыми металлами и, следовательно, должны утилизироваться в соответствии с некоторыми конкретными правилами [25].С другой стороны, хорошо известно, что инкапсуляция или иммобилизация материалов, загрязненных тяжелыми металлами, в цементных матрицах является эффективным способом предотвращения их загрязнения окружающей среды. Такой метод утилизации отработанных катализаторов не только приводит к значительному улучшению физических свойств цемента, но также эффективно предотвращает любое загрязнение окружающей среды такими загрязненными материалами [19,20,27–30]. Поэтому долговечность и долговечность ПК с отработанными катализаторами RFCC очень важны, и необходимо исследовать влияние агрессивных сред на этот цемент и оценить его химическую стойкость.

    Целью данного исследования является оценка влияния отработанного катализатора RFCC на долговечность затвердевшей пасты из поликарбоната против сульфата магния как очень агрессивной соли для цементных матриц. В рамках данного исследования изменения прочности на сжатие, длины и массы образцов затвердевшего цементного теста, подвергнутых воздействию сульфата магния, измеряются в различные интервалы времени и рассматриваются как меры для оценки степени разрушения от воздействия соли.

    Экспериментальная программа Материалы

    Материалы, использованные в этом исследовании, включают отработанный катализатор (SC) RFCC, ПК стандарта ASTM типа II марки 42.5, микрокремнезем и природный пуццолан. Этот тип ПК содержит менее 8 мас.% Фазы алюмината кальция и, следовательно, обладает средней сульфатостойкостью [31]. Зная, что гранулометрический состав SC может сильно влиять как на влажные, так и на сухие свойства ПК, SC поэтому измельчали ​​в лабораторной шаровой мельнице в течение 100 минут для получения относительно тонкого порошка, сопоставимого с ПК. Гранулометрический состав порошка SC определяли с помощью лазерного анализатора размера частиц. Значения удельной поверхности и насыпной плотности измельченных СК измеряли в соответствии со стандартами ASTM C204 [32] и ASTM C188 [33] соответственно.На рис. 1 показано распределение частиц ПК и SC по размерам до и после измельчения. Сравнение двух кривых гранулометрического состава (рис. 1а и b) ясно показывает, что после измельчения массовая доля частиц менее 50 мкм значительно увеличилась. Как видно, в измельченном СК почти 95% зерен находятся в диапазоне от 5 до 90 мкм, тогда как такой процент связан с размером зерна 2–35 мкм в ПК.

    Химический состав и физические свойства SC, PC, микрокремнезема и природного пуццолана представлены в таблице 1.Для определения химического состава SC были применены влажные аналитические методы в соответствии с ASTM C114 [34], и для того, чтобы результаты были достаточно точными, два отдельных образца были проанализированы отдельно, и в качестве результата были представлены средние значения. В этих методах испытаний диоксид кремния (SiO2) определяется гравиметрически после растворения образца в HCl. Группа гидроксида аммония, а именно алюминий, железо, титан и фосфор, осаждается из фильтрата после удаления SiO2 с помощью Nh5OH.Осадок воспламеняется и взвешивается как оксиды. Содержание Fe2O3 в образце определяют на отдельной части образца путем восстановления железа до двухвалентного состояния с помощью SnCl2 и титрования стандартным раствором K2Cr2O7. Содержание Al2O3 получается из группы гидроксида аммония путем вычитания отдельно определенных составляющих, которые обычно присутствуют в значительных количествах в осадке гидроксида аммония. После удаления кальция из фильтрата магний осаждается в виде фосфата магния-аммония.Осадок воспламеняется и взвешивается как Mg2P2O7. Затем рассчитывается эквивалент MgO. Для определения содержания серы сульфат осаждают из кислого раствора образца с BaCl2. Осадок воспламеняется и взвешивается как BaSO4 и рассчитывается эквивалент SO3. Образец поджигают в муфельной печи при контролируемой температуре. Предполагается, что потери представляют собой CO2 и общую влажность в образце. Этот метод испытаний охватывает определение Na2O и K2O атомно-абсорбционной или пламенной фотометрией.Для ПК относительные ошибки, связанные с содержанием CaO и SiO2, были менее 3%, а относительные ошибки остальных компонентов были менее 5%. Для SC и природного пуццолана относительные ошибки содержания Al2O3 и SiO2 были менее 4%, а относительные ошибки остальных компонентов были менее 6%. Для микрокремнезема относительные ошибки SiO2 остальных составляющих составляли менее 2 и 5% соответственно. Полученные результаты показали, что катализатор в основном состоит из SiO2 и Al2O3.Как видно, эти два компонента составляют более 95% от общей массы материала. Таким образом, этот SC является относительно высококремнистым материалом и согласно ASTM C618 [35] химически может считаться относительно хорошим искусственным пуццоланом. Пары кремнезема и природный пуццолан использовали при измерениях пуццолановой активности в качестве эталонных материалов для целей сравнения.

    Минералогический фазовый состав СК определен методом порошковой рентгеновской дифрактометрии (Cu, Kα-излучение).На рис. 2 представлена ​​картина дифракции рентгеновских лучей материала. Как видно, форма рисунка и широкий диффузный ореол при 2θ = 23 ° ясно показывают, что СК в основном является аморфным материалом. Немногочисленные второстепенные кристаллические минеральные фазы, присутствующие в материале, включают фожазит, кварц и каолинит.

    Процедуры Измерение пуццолановой активности

    В этом исследовании для измерения пуццолановой активности SC, микрокремнезема и природного пуццолана использовался термогравиметрический анализ. Для этого использовали гомогенизированную смесь каждого материала и гидроксида кальция с массовым соотношением 1: 1 для приготовления пасты путем добавления равного количества воды.Полученную пасту оставляли в атмосфере газообразного азота при постоянной температуре 60 ° C. Затем через заданные интервалы времени 3, 7, 14 и 28 дней образцы, взятые из пасты, сушили ацетоном и газообразным азотом. Наконец, высушенные образцы использовали для термогравиметрического анализа для определения количества прореагировавшего гидроксида кальция. Для каждого временного интервала описанный эксперимент повторялся дважды, и в качестве результата сообщалось среднее значение плюс процент ошибки.

    Приготовление образцов

    Бинарные цементные смеси были приготовлены путем замены ПК на измельченный СК при различных уровнях замещения 0, 10, 20 и 30% по массе.Каждую сухую бинарную смесь тщательно гомогенизировали с использованием лабораторной шаровой мельницы, содержащей несколько шаров, в течение 20 минут. Отношение воды к цементу было принято постоянным и равным 0,30 для всех смесей, и пасты были отлиты в кубические образцы размером 2 см × 2 см × 2 см. Также были приготовлены полоски пасты размером 2 см × 2 см × 10 см для отслеживания изменения длины. Формы хранили в атмосфере с относительной влажностью более 95% при 25 ° C в течение первых 24 часов, а затем образцы выдерживали в водопроводной воде при 25 ° C до возраста 28 дней.

    Испытание на воздействие сульфата

    Чтобы выполнить испытание на воздействие сульфата, были выполнены шаги, показанные на рис. 3. После того, как образцы пасты хранились во влажной камере в течение 24 часов, их извлекали из формы и сушили в водопроводной воде в течение 28 дней. После 28 дней отверждения образцы подвергали воздействию сульфатного раствора в соответствии со стандартом ASTM C1012 [36]. Среди сульфатных солей был выбран сульфат магния, который является наиболее агрессивным. Концентрация солевого раствора считалась относительно высокой, 10 мас.%, И были применены альтернативные циклы смачивания-сушки для ускорения процесса разрушения.После каждых двух дней полного погружения образцы выдерживали на открытом воздухе и давали высохнуть в течение 24 часов. Отношение объема солевого раствора к общей поверхности экспонирования поддерживали постоянным на уровне 10 см3 / см2. Температура раствора поддерживалась постоянной на уровне 25 ° C в течение всего времени воздействия. Раствор сульфата обновляли один раз в месяц. Испытание воздействия сульфата продолжалось около 4 месяцев. Аналогичная тенденция была применена для полос вставки.

    Методы измерения и дополнительные методы

    Были измерены изменения прочности на сжатие, длины и массы образцов, которые учитывались для определения степени разрушения.Для каждого измерения использовались три образца, и в качестве результата сообщалось среднее значение. Для измерения массы образцы осторожно взвешивали, как только удаляли с их поверхности свободный солевой раствор полотенцем. Измерения массы проводились с помощью цифровых весов с точностью 0,01 г. Достаточное количество образцов пасты, отвержденной в течение 28 дней, также хранили в водопроводной воде при 25 ° C для целей сравнения и для точной оценки степени разрушения. Длину образцов измеряли в разные промежутки времени с помощью обычных 150-миллиметровых цифровых штангенциркулей с номинальной точностью 0.02 мм и изменения длины были определены с использованием следующего уравнения [36]:

    , где L (%) — изменение длины в возрасте x; Lx (мм) — средняя длина трех стержней в возрасте x; Li (мм) — средняя начальная длина тех же трех полосок после 28 дней отверждения.

    Изменения массы рассчитывались по следующему уравнению:

    , в котором M (%) — изменение массы; Mi (г) — средняя масса трех образцов после 28 дней отверждения; и Mx (g) — среднее изменение массы тех же трех особей в возрасте x.

    Лазерный анализатор размера частиц (Sympatec, GmbH, HDD) был использован для определения гранулометрического состава SC до и после измельчения. Пуццолановую активность SC измеряли с помощью термогравиметрического оборудования (Netzsch model 429). Минералогические фазы определяли на рентгеновском дифрактометре JEOL JDX-8030 с использованием излучения Cu-Kα при 40 кВ и 30 мА. Для этого были использованы образцы ПК и цементного теста после 120 дней воздействия сульфата. Микроструктурный и элементный анализ выполняли с использованием сканирующего электронного микроскопа Cambridge Stereoscan 360 при ускоряющем напряжении 30 кВ.Инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR) выполняли с использованием спектрофотометра Shimadzu FTIR 8400s в режиме пропускания от 400 до 4000 см-1 с использованием стандартной техники KBr.

    Результаты и обсуждение Поццолановая активность отработанного катализатора

    Результаты измерений пуццолановой активности для SC и эталонных материалов (микрокремнезем и природный пуццолан) представлены в таблице 2. Пуццолановые свойства, а также типичный природный пуццолан, который в настоящее время используется иранской цементной промышленностью для производства натуральных пуццолановых цементов, SC имеет очень хорошую реакционную способность с гашеной известью и может считаться очень хорошим пуццолановым материалом.

    Пуццолановая активность SC была также подтверждена исследованиями FTIR-спектроскопии. На рис. 4 показаны FTIR-спектры, полученные для образцов SC / известь (1: 1) после 7 и 28 дней отверждения. Более подходящие полосы поглощения включают 3640 см – 1 для –ОН гидроксида кальция, 1366–1417 см – 1 для карбонатов (в виде примесей извести), 1100 см – 1 для колебаний валентности Si-O (Al) -O, 970 см – 1 для кальция. силикатные гидраты и 420 см-1 для алюмината кальция и алюмосиликатных гидратов кальция. Как можно видеть, обе полосы при 3640 и 1100 см-1, принадлежащие извести и SC, соответственно, заметно уменьшаются с 7 до 28 дней реакции, в то время как полоса при 970 см-1, принадлежащая гидратам силиката кальция, увеличивается как следствие пуццолановой реакции. .

    Изменение прочности на сжатие

    Результаты измерений прочности на сжатие показаны на рис. 5 и 6. Рис. 5, представляющий результаты, полученные для образцов, хранящихся в водопроводной воде, не только показывает влияние SC на прочность на сжатие ПК, но также дает возможность сравнения результатов с результатами, полученными для образцов, хранящихся в растворе сульфата (Рис. 6) и оценка степени ухудшения.

    Как видно на рис. 5, прочность на сжатие продолжала увеличиваться до возраста 60 дней с более высокой скоростью роста (более крутой наклон), особенно для смесей, содержащих 10 и 20 мас.% SC.Через 60 дней прочность на сжатие все еще увеличивалась, но более медленными темпами. Смеси с заменами 10 и 20 мас.% С наивысшей прочностью на сжатие 129 и 136 МПа после 130 дней непрерывного отверждения, соответственно, показали более высокие значения прочности на сжатие во всех периодах отверждения после первых 28 дней отверждения. Эти заметно более высокие значения прочности на сжатие при уровнях замещения 10 и 20 мас.% Обусловлены пуццолановой реакцией между SC и гидроксидом кальция, образующимся при гидратации фаз ПК.Такая реакция дает дополнительные гидраты силиката кальция. Эти вторичные продукты гидратации являются основными компонентами, ответственными за повышение механической прочности смешанных цементных паст [1,8].

    Образцы всех четырех цементных смесей, подвергшиеся воздействию сульфата магния в условиях альтернативных циклов смачивания-сушки, показали значительные потери прочности на сжатие по сравнению с образцами, хранящимися в водопроводной воде для продолжительного отверждения, как показано на рис. 6. Однако важный момент , — время начала снижения прочности на сжатие и степень разрушения.Как видно на рис. 6, прочность на сжатие простого ПК увеличивается примерно до 104 МПа через 75 дней с начала времени воздействия и после этого начинает постепенно снижаться. Все смеси, содержащие SC, показали небольшое увеличение прочности на сжатие в течение первых 15 дней выдержки, а после этого продемонстрировали потери прочности на сжатие со значительно более высокими скоростями по сравнению с обычным PC. Следовательно, все смеси, содержащие SC, показали значительно более высокую степень разрушения по сравнению с обычным PC.

    Фактически, два разных химических явления, противоположных друг другу, влияют на наблюдаемые изменения прочности на сжатие. С одной стороны, прогрессирование во времени реакций гидратации фаз ПК (в простых образцах ПК) наряду с пуццолановой реакцией (в случае образцов, содержащих СК) приводит к более зрелой микроструктуре и, следовательно, к увеличению прочности на сжатие. С другой стороны, воздействие сульфата магния вызывает нежелательные реакции, ведущие к деградации микроструктуры и снижению прочности на сжатие.Однако последнее определяющее явление при продолжительном воздействии — это сульфатная атака, разрушающая все смеси. Когда материалы на основе ПК подвергаются воздействию источника сульфат-ионов, реакции между соединениями, содержащими оксид алюминия, и гидроксидом кальция (портландитом) в качестве продукта гидратации ПК и диффузией сульфат-ионов производят гипс и эттрингит [37–39]. Учитывая Таблицу 1, SC содержит около 37% глинозема, и это означает, что цементы, содержащие SC, подвержены образованию гипса и эттрингита при воздействии раствора сульфата.Это будет подтверждено в следующих подразделах методами XRD и SEM / EDX. Интересным моментом является значительная разница во времени начала и степени разрушения смесей, содержащих SC, по сравнению с обычным PC. Замена ПК на SC вызывает значительно более быстрый и более глубокий износ из-за сульфатной атаки. Это противоречит общим ожиданиям и экспериментальным результатам, представленным исследователями для других пуццолановых материалов [1,7–12].

    Одним из наиболее важных параметров, определяющих время начала и степень разрушения из-за сульфатной атаки, является проницаемость затвердевшего цементного теста в дополнение к его химическому и минералогическому фазовому составу.Если проницаемость затвердевшего цементного теста относительно низкая, ухудшающие эффекты сульфатной атаки, которые ограничиваются областями, близкими к открытым поверхностям, проявляются относительно медленнее. Обратное тоже хорошо принято. В затвердевших цементных пастах с относительно высокой проницаемостью повышенная скорость диффузии сульфат-ионов во внутренние области приводит к более быстрому и более глубокому процессу разрушения [40–43]. Относительно высокая пористая микроструктура RFCC SC была подтверждена другими исследователями [44,45].Еще один момент, который следует принять во внимание, заключается в том, что в соответствии со значениями объемной плотности в таблице 1 и распределением частиц по размерам, представленным на рис. плотности приводят к пористой структуре в цементной матрице. В предыдущей работе [46] те же авторы также выполнили измерения капиллярной и гелевой пористости на образцах пасты, отвержденной в течение 28 дней, из простого ПК и бинарной смеси, содержащей 30 мас.% SC, с использованием метода ртутной порометрии.Они сообщили о более высокой общей пористости около 20,75% по объему для бинарной смеси по сравнению со значением 17,80% по объему для простого ПК. Таким образом, частичная замена ПК на СК увеличивает проницаемость затвердевшего цементного теста. Эта повышенная проницаемость вместе с силами капиллярного всасывания, создаваемыми альтернативными циклами смачивания-сушки, может значительно снизить сульфатостойкость цементного теста. Это означает, что RFCC SC снижает сульфатостойкость ПК, несмотря на его значительно эффективные пуццолановые свойства.

    Изменения длины

    Результаты измерений изменения длины представлены на рис. 7. Как видно, все образцы, подвергшиеся воздействию сульфатного раствора, испытали значительные изменения длины.

    Изменения длины образцов гладких стержней из поликарбоната и смесей, содержащих 30 мас.% SC, измеряли до 75 дней воздействия, тогда как измерения изменений длины для смесей, содержащих 10 и 20 мас.% SC, продолжались до 60 дней. Причиной этого был полный износ образцов бруска из-за сильного сульфатного воздействия при условии альтернативных циклов смачивания-сушки.Фактически, смеси, содержащие 10 и 20 мас.% SC, сильно разложились и разбились на более мелкие кусочки после 60 дней воздействия. Аналогичная тенденция наблюдалась для эталонных брусков, а также для смесей, содержащих 30 мас.% SC, после 75 дней воздействия. Значительное увеличение длины образцов стержней связано с образованием объемных продуктов, таких как гипс и эттрингит. С одной стороны, на образование гипса и эттрингита влияет концентрация реагентов, включая гидроксид кальция, содержание алюмината кальция в цементной смеси и сульфат-ион, присутствующий в растворе.С другой стороны, на это влияет проницаемость затвердевшей пасты под действием капиллярных всасывающих сил, создаваемых альтернативными циклами смачивания-сушки [47, 48].

    Если пуццолановая добавка, такая как SC, имеет пористый характер, то одновременное влияние как пуццолановой реакции, так и проницаемости может быть затруднено. При относительно низкой проницаемости ожидается, что образование гипса и эттрингита будет ограничено поверхностными областями, а расширение пропорционально количеству эттрингита.Однако при относительно высокой проницаемости из-за образования гипса и эттрингита не только в поверхностных областях, но также и в относительно глубоких областях ожидается большее расширение. Также необходимо учитывать серьезность сульфатной атаки. Если сульфатная атака не является серьезной, то развитие пуццолановой реакции может быть эффективным для снижения проницаемости затвердевшего цементного теста и, следовательно, приводит к гораздо менее серьезной деградации. Как видно на рис. 7 и по сравнению с бинарными смесями, образцы гладких стержней из поликарбоната демонстрируют наименьшее расширение, что, скорее всего, связано с ограниченным образованием гипса и эттрингита в поверхностных областях, обусловленным их относительно более низкой проницаемостью.

    Как видно, смеси, содержащие 20 и 30 мас.% SC, обладают меньшим расширением, чем смесь, содержащая 10 мас.% SC. Это можно объяснить процентным соотношением замены и ее влиянием на содержание гидроксида кальция в цементном тесте. Фактически, при относительно высоких уровнях замещения сильные пуццолановые свойства SC могут вызывать относительно быстрое потребление больших количеств гидроксида кальция в цементном тесте, что приводит к менее проницаемой матрице, которая менее уязвима для воздействия сульфатов, прежде чем гидроксид кальция сможет участвовать. в деструктивной реакции образования гипса и эттрингита.Однако различия, наблюдаемые между бинарными цементными смесями, трудно объяснить из-за ограниченной надежности и точности представленных данных с одной стороны и отсутствия дополнительных дополнительных доказательств с другой стороны. В таком исследовании надежность и точность представленных данных ограничены, поскольку неоднородные изменения размеров подвергнутых воздействию образцов пасты значительно влияют на точность изменения прочности на сжатие и длины.

    Изменение массы

    Результаты измерения изменения массы представлены на рис.8. Как видно, простые образцы ПК показали непрерывный прирост массы в течение первых 45 дней воздействия, а после этого продолжающееся воздействие привело к значительным потерям массы. Однако образцы бинарных смесей, содержащих 10, 20 и 30 мас.% SC, демонстрировали непрерывный постепенный и относительно небольшой прирост массы на протяжении 75 дней измерений со средним предельным приростом массы 1,59, 2,50 и 1,23%. соответственно.

    Потери массы, наблюдаемые для простых образцов ПК, были вызваны отколом мелких деталей от поверхности образцов.Фактически, для простых образцов ПК воздействие сульфата в основном ограничивается открытыми участками поверхности. Интенсивное осаждение гипса на этих участках постепенно приводит к усилению разрушающих напряжений, что в конечном итоге приводит к отколу кусков от участков поверхности [49]. В естественных случаях сульфатной атаки это явление обычно не происходит в течение относительно коротких периодов времени, около 45 дней, и здесь основными причинами такой тяжелой и быстрой атаки являются тип сульфата и его относительно высокая концентрация.

    Продолжающийся прирост массы бинарных цементных смесей при более длительном воздействии по сравнению с обычным ПК связан с присутствием SC, который не только снижает концентрацию гидроксида кальция внутри затвердевшего цементного теста, но также приводит к, вероятно, менее концентрированному расширению в поверхностные области. Разумно предположить, что образцы бинарных смесей также претерпевают потерю массы или растрескивание при продолжительном более длительном воздействии.

    Рентгеноструктурный анализ

    Рентгенограммы простого ПК и смеси, содержащей 20 мас.% СК, после 120 дней воздействия сульфатным раствором показаны на рис.9. Рентгеновский дифрактометрический анализ был проведен на образцах, приготовленных с открытых поверхностей. Две рентгенограммы очень похожи, показывая присутствие портландита, гипса, эттрингита и кальцита в обоих образцах. Никаких признаков безводных фаз цемента или продуктов гидратации не наблюдалось, вероятно, из-за относительно очень высоких концентраций основных кристаллических фаз. Пониженное содержание портландита в бинарной цементной смеси, содержащей 20 мас.% СК, связано с его частичным расходом в пуццолановых реакциях в дополнение к его участию в реакциях с сульфат-ионами, а также с атмосферным углекислым газом.Кальцит является вторичным продуктом реакции из-за применения циклов смачивания-сушки. Когда образцы подвергались воздействию атмосферы открытого воздуха на стадии сушки, часть портландита, присутствующего в поверхностных слоях образцов, вступала в реакцию с диоксидом углерода, что приводило к образованию кальцита. Образование гипса и эттрингита в результате реакции портландита с сульфат-ионом и карбонизация портландита из-за его реакции с атмосферным углекислым газом являются обычными наблюдениями, о которых ранее сообщалось многими исследователями [1,3–18,41–43].Однако важное различие заключается в кинетике явления разрушения. Кинетика зависит от четырех основных факторов, включая: (1) различия в химическом и минералогическом составе, (2) проницаемость цементного теста, (3) тип атакующего сульфата и его концентрацию, и (4) условия воздействия, включая воздействие силы капиллярного всасывания за счет циклов смачивания-сушки. Таким образом, кинетика все еще требует обширных исследований, чтобы хорошо ее понять.

    Микроструктурные исследования с помощью SEM

    Рис.10 представлены микрофотографии, полученные с помощью SEM, отвержденных паст простого ПК и бинарной смеси, содержащей 20 мас.% SC, после 120 дней отверждения в водопроводной воде при увеличении в 300 раз. Как можно видеть, микроструктуры схожи, и между ними не наблюдается значительных различий, хотя ожидается, что микроструктура образца цементного теста, содержащего SC, имеет большую однородность и компактность из-за пуццолановых реакций и частичного расхода портландита.

    Чтобы отследить образование и отложение кристаллов гипса и эттрингита в микроструктуре экспонированных образцов, необходимо было изучить микроструктуру образцов пасты при относительно большом увеличении наряду с применением анализа EDX.Кристаллы гипса, образовавшиеся в образцах пасты из простого ПК и смеси, содержащей 20 мас.% СК, после 120 дней воздействия раствора сульфата, показаны на рис. 11. Как видно, элементный состав этих кристаллов состоит из элементов Ca и S, подтверждая уверенность в наличии относительно крупных кристаллов гипса в микроструктуре образцов паст.

    На рис. 12 показаны микрофотографии SEM и соответствующий анализ элементарных точек EDX, выполненный на игольчатых кристаллах, образованных и осажденных в образцах пасты простого ПК и смеси, содержащей 20 мас.% SC, после 120 дней воздействия раствора сульфата.Игольчатая морфология и химический состав Al, S и Ca подтверждают присутствие кристаллов эттрингита.

    Механизм разрушения затвердевшего цементного теста и связанная с этим потеря прочности на сжатие из-за проникновения сульфат-ионов начинается с образования, осаждения и роста кристаллов гипса и эттрингита внутри микроструктуры цементного теста. Внутреннее расширение в результате роста этих соединений в затвердевшем цементном тесте вызывает разрушающие напряжения. По мере продолжения процесса проникновения разрушающие напряжения становятся достаточно сильными, чтобы преодолеть предел прочности микроструктуры на растяжение, и в результате (как видно на рис.13) образуются микроскопические трещины. Продолжение этого процесса приводит к увеличению микроструктурных трещин и, наконец, к расширению размеров, изменениям массы (увеличению и уменьшению) и потере прочности на сжатие.

    Выводы

    Результаты экспериментов показали, что образцы пасты бинарных смесей, включающих различные уровни 10, 20 и 30 мас.% Измельченного отработанного катализатора RFCC, демонстрирующие значительно более высокую прочность на сжатие, разрушались быстрее и глубже, чем обычный портландцемент, при воздействии ускоренного 10% магния. сульфатная атака.Это произошло из-за эффекта капиллярных всасывающих сил, вызванных альтернативными циклами смачивания-сушки. Такое странное поведение по сравнению с другими пуццолановыми материалами можно объяснить эффектом высокопористой микроструктуры отработанного катализатора RFCC на увеличение проницаемости затвердевшей пасты портландцемента. Результаты этого исследования четко подтверждают важную роль пористой микроструктуры отработанного катализатора RFCC на проницаемость смешанного портландцементного теста как важного фактора, определяющего долговечность.Несмотря на неблагоприятное влияние добавления отработанного катализатора RFCC на сульфатостойкость ПК, результаты настоящего исследования важны в трех отношениях, включая: (1) предложение многообещающего метода повторного использования отработанного катализатора RFCC в качестве тяжелого металла; загрязненные промышленные отходы при приготовлении смешанных цементов для применения в средах без сульфатов или с очень низким содержанием сульфатов, (2) отработанный катализатор RFCC значительно улучшает прочность на сжатие благодаря его относительно сильным пуццолановым свойствам и (3) разъясняет тот факт, что более высокая прочность на сжатие не обязательно означает лучшую долговечность.

    Конфликт интересов

    У авторов нет конкурирующих интересов.

    Более пристальный взгляд: типы цемента от I до V

    Примечание редактора: Это вторая статья из годичной серии, в которой объясняется распространенное сырье, используемое в сборном железобетоне.

    Автор: Кайла Хансон, P.E.

    Свидетельства использования вяжущего материала относятся к началу записанной истории. Египтяне использовали смесь цементных материалов в качестве раствора для закрепления каждого 2,5-тонного каменного блока Великой пирамиды более 4500 лет назад.Римляне использовали пуццолановую цементную смесь для строительства акведуков и других инженерных сооружений, включая Пантеон, крыша которого до сих пор остается самым большим неармированным бетонным куполом в мире. Европейцы в средние века использовали гидравлический цемент для строительства каналов и крепостей, некоторые из которых сохранились до сих пор.

    Сегодня мы в основном используем портландцемент в нашем бетоне. Ингредиенты современных портландцементов тщательно отбираются, производятся, тестируются и регулируются по качеству и консистенции.Портландцемент доступен во множестве разновидностей, каждая из которых состоит из определенных количеств различных материалов, предназначенных для конкретных целей бетонирования.

    Характеристики портландцемента

    ASTM C150, «Стандартные технические условия на портландцемент», описывает 10 типов цемента, пять из которых обычно считаются основными типами цемента, используемыми на заводах по производству сборных железобетонных изделий:

    Тип I — нормальное / общее назначение
    Тип II — умеренная сульфатостойкость
    Тип III — высокая ранняя прочность
    Тип IV — низкая теплота гидратации
    Тип V — высокая сульфатостойкость

    Тип I

    Цемент

    типа I считается универсальным цементом общего назначения и используется, когда особые свойства других типов цемента не требуются.

    Тип II

    Цемент

    типа II указан в сценариях, где требуется, чтобы бетонный продукт обладал повышенной устойчивостью к сульфатам. Бетон, изготовленный из цемента типа II, может быть полезен для подземных сооружений в областях, где почва и грунтовые воды содержат умеренные уровни сульфатов, а также на дорогах, в транспортных средствах и т. Д.

    Тип III

    Цемент

    Тип III обеспечивает ускоренное развитие прочности в раннем возрасте. Поскольку более низкие температуры окружающей среды могут привести к более медленной гидратации цемента, цемент типа III часто используется при бетонировании в холодную погоду, чтобы ускорить развитие прочности на ранних стадиях гидратации цемента.Цемент типа III также полезен, когда сборщики отливают одну и ту же форму дважды в день.

    Тип IV

    Цемент

    типа IV выделяет меньше тепла во время гидратации и отверждения, чем обычный портландцемент типа I. При заливке массы или заливке бетонных изделий большого объема часто используется цемент типа IV, чтобы уменьшить количество выделяемого тепла и снизить риск схватывания или термического удара. Способность цемента типа IV выделять меньше тепла во время гидратации также полезна при бетонировании в жаркую погоду, когда свежий бетон может затвердевать с ускоренной скоростью из-за высоких температур окружающей среды.

    Тип V

    Цемент

    типа V используется в бетонных изделиях, где необходима высокая сульфатостойкость. Прибрежные конструкции, опоры, подводные туннели, подводные конструкции, фундаменты, дороги и транспортные средства — все это общие области применения цемента типа V.

    Цементные элементы

    Портландцемент сначала производится путем производства клинкера в массивной печи. Производство портландцементного клинкера в основном зависит от известняка, глины, песка, железной руды и гипса.Эти исходные материалы являются отличными поставщиками кальция, железа, кремния и алюминия среди других элементов. Преобладание этих элементов в портландцементе определяется долей каждого исходного материала, используемого при производстве клинкера. Количество каждого элемента, присутствующего в цементе, будет влиять на физические характеристики и поведение цемента.

    Цементные фазы

    Четыре преобладающих фазы или соединения составляют каждый тип портландцемента: C 3 S, C 2 S, C 3 A и C 4 AF. 1 Каждая фаза играет уникальную роль в характеристиках цемента. Доля каждой фазы, обнаруженной в портландцементном клинкере, связана с количеством использованного исходного материала.

    • C 3 S (трикальцийсиликат) составляет от 50% до 70% клинкера портландцемента. C 3 S быстро гидратируется и затвердевает, и, как следствие, в значительной степени отвечает за увеличение силы и начальное застывание в раннем возрасте. По мере увеличения содержания C 3 S в портландцементе увеличивается его способность вносить вклад в повышение прочности бетона в раннем возрасте.
    • C 2 S (силикат дикальция) включает от 10% до 25% клинкера портландцемента. C 2 S медленно гидратируется и затвердевает, и, как следствие, способствует повышению прочности бетона после недели.
    • C 3 A (трикальцийалюминат) содержит до 10% клинкера портландцемента. Хотя он лишь незначительно способствует развитию силы в раннем возрасте, C 3 A является наиболее реактивным из четырех основных фаз и легко выделяет тепло в течение первых нескольких дней гидратации.Цементы с более низким содержанием C 3 A более устойчивы к почвам и воде, содержащей сульфаты.
    • C 4 AF (тетракальцийалюмоферрит) составляет до 15% клинкера портландцемента. Его вклад в повышение прочности бетона минимален. Типичный серый цвет портландцемента в значительной степени связан с C 4 AF. 2

    На рисунке 1 ниже показаны C 3 S и C 2 S при увеличении около 400X.

    Рис. 1 При исследовании шлифованного тонкого среза портландцементного клинкера видно, что C 3 S в виде светлых угловатых кристаллов.Более темные округлые кристаллы имеют размер C 2 S. Увеличение примерно 400X. 3

    Влияние фазового состава

    Химический состав каждого типа цемента, соответствующего ASTM C150, должен соответствовать требуемому пределу или находиться в пределах указанного диапазона, установленного в стандарте. Определенные требования к составу применяются ко всем типам цемента. Например, для каждого типа цемента, соответствующего ASTM C150, допускается максимальное содержание оксида магния 6%. Оксид магния вызывает небольшое расширение во время гидратации цемента, поэтому количество этого материала должно быть ограничено.

    Требования к составу для типов II — V разработаны таким образом, чтобы помочь цементам работать в соответствии с их назначением.

    Обратитесь к Рисунку 2, чтобы сопоставить относительную реактивность каждой фазы со следующими характеристиками цемента.

    Рисунок 2 Относительная реакционная способность цементных смесей. Кривая с пометкой «Общий» имеет состав: 55% C 3 S, 18% C 2 S, 10% C 3 A и 8% C 4 AF, средний состав цемента типа I ( Теннис и Дженнингс 2000). 3

    Сульфатостойкость

    Нижний C 3 Содержание A в цементе соответствует повышенной сульфатостойкости. Поэтому для цемента типа II, который предназначен для умеренной сульфатостойкости, допускается максимальное содержание C 3 A 8%. Аналогичным образом, для цемента типа V, который предназначен для обеспечения высокой сульфатостойкости, допускается содержание C 3 A не более 5%.

    Развитие силы в раннем возрасте и повышенная теплота гидратации

    C 3 A также является основным источником тепла гидратации портландцемента.Цемент типа III, который указан в сценариях, где желательна высокая начальная прочность или повышенная теплота гидратации, допускает относительно высокое содержание C 3 A до 15%.

    Нижняя теплота гидратации

    И наоборот, цемент типа IV, который указывается, когда необходима низкая теплота гидратации, допускает максимальное содержание C 3 A 7%. Кроме того, цемент типа IV требует минимального содержания C 2 S на уровне 40%, поскольку C 2 S гидратирует и медленно затвердевает и способствует увеличению прочности после одной недели.Это помогает обеспечить более медленное развитие силы и меньшее тепловыделение в раннем возрасте.

    C 3 S быстро гидратируется и вносит значительный вклад в развитие силы и начального набора в раннем возрасте. Таким образом, цементы типа IV допускают максимальное содержание C 3 S на уровне 35%, что регулирует прирост прочности в раннем возрасте и тепловыделение.

    Влияние физических характеристик

    Размер частиц

    Тонкость помола по Блейну — это мера крупности частиц цемента, определяемая в соответствии с ASTM C204, «Стандартные методы испытаний тонкости помола гидравлического цемента с помощью воздухопроницаемого прибора.”

    Общая площадь поверхности частиц, заполняющих данный объем, увеличивается с уменьшением размера частиц. Следовательно, частицы меньшего размера обеспечивают большую площадь контакта с водой для смешивания. Увеличенная площадь поверхности цемента и большая площадь контакта с водой для смешивания позволяет более мелким цементам легче реагировать с водой, что может ускорить гидратацию, увеличение прочности в раннем возрасте и время схватывания. Некоторые из основных типов цемента имеют требования к размеру частиц в виде пределов крупности по Блейну, чтобы помочь цементам работать в соответствии с их типом.

    Например, цемент типа III будет иметь более высокую долю частиц меньшего размера, чтобы помочь достичь большего развития прочности в раннем возрасте, в то время как цемент типа IV, вероятно, будет иметь большую долю частиц большего размера, чтобы помочь регулировать время схватывания и обеспечить более низкое нагревание. гидратации.

    Прочность на сжатие

    ASTM C150 также описывает минимальные результаты по прочности на сжатие для паст, изготовленных с каждым из основных типов цемента. Важно отметить, что это минимальные значения, и они не отражают прочность бетона на сжатие в данном возрасте.На рисунке 3 показано среднее время схватывания некоторых образцов портландцемента.

    Рисунок 3 Среднее (среднее) время схватывания портландцементов по ASTM C191. Цифры в столбцах указывают количество цементов, включенных в среднее значение (Tennis, 2016). 3

    Паста, изготовленная из цемента типа I, необходима для достижения минимальной прочности на сжатие 1740 фунтов на квадратный дюйм за 3 дня и 2760 фунтов на квадратный дюйм за 7 дней. Паста, изготовленная из цемента типа II, необходима для достижения прочности на сжатие 1450 фунтов на квадратный дюйм за 3 дня и 2470 фунтов на квадратный дюйм за 7 дней.Паста, изготовленная из цемента типа V, должна демонстрировать минимальную прочность на сжатие 1160 фунтов на квадратный дюйм через 3 дня, 2180 фунтов на квадратный дюйм через 7 дней и 3050 фунтов на квадратный дюйм через 28 дней.

    Поскольку цементы Типа II и Типа V имеют более низкое содержание C 3 A для достижения большей сульфатостойкости, разумно ожидать несколько более низких результатов прочности на сжатие в раннем возрасте. Паста, изготовленная из цемента типа III, для использования, когда требуется более высокая прочность в раннем возрасте, должна иметь минимальную прочность на сжатие 1740 фунтов на квадратный дюйм в 1 день и 3480 фунтов на квадратный дюйм в 3 дня.Никаких дополнительных требований к силе не указано, потому что ранний возраст обычно относится к первым нескольким дням гидратации.

    Паста, изготовленная из цемента типа IV, необходима для достижения минимальной прочности на сжатие 1020 фунтов на квадратный дюйм за 7 дней и 2470 фунтов на квадратный дюйм через 28 дней. Низкое содержание C 3 S в цементе типа IV снижает теплоту гидратации за счет замедления скорости реакции цемента, что, в свою очередь, снижает прирост прочности в раннем возрасте. Следовательно, требования к прочности на сжатие для пасты, изготовленной из цемента типа IV, ниже, чем требования для других типов цемента.

    Цемент для любого применения

    Каждый тип цемента имеет свой диапазон химических и физических требований, которые способствуют предпочтительному поведению бетонной смеси для ее оптимизации для большинства областей применения. Поскольку характеристики цемента постоянно меняются, сборщики железобетонных изделий могут добиться улучшенных характеристик бетона в более сложных условиях.

    Рассмотрите возможность просмотра сертификатов вашей цементной мельницы для получения информации о составе каждой партии. Поскольку для многих компонентов типа цемента допускается определенный диапазон значений, может быть полезно использовать детали, указанные в сертификате мельницы, для прогнозирования характеристик свежего или затвердевшего бетона или для устранения незначительных несоответствий.Проконсультируйтесь со своим поставщиком цемента, чтобы узнать больше о вашем цементе и о том, как он взаимодействует с другими материалами в вашей смеси для достижения наилучших результатов.

    Кайла Хансон, P.E., директор отдела технических услуг NPCA.

    Список литературы :

    1. Это сокращенные обозначения химических соединений. Согласно ASTM C150 при выражении фаз C = CaO, S = SiO 2 , A = Al 2 O 3 , F = Fe 2 O 3 .
    2. Проектирование и контроль бетонных смесей PCA, 15-е издание
    3. Косматка, Стивен Х. и Уилсон, Мишель Л., Проектирование и контроль бетонных смесей, EB001, 16-е издание, Портлендская ассоциация цемента, Скоки, Иллинойс, США, 2016, 632 с.

    Экспериментальное исследование и теоретическое моделирование

    Сульфатная коррозия — один из наиболее важных факторов, влияющих на ухудшение характеристик бетонных материалов. В этой статье ускоренная коррозия сульфатным раствором в цикле «сухой-влажный» была представлена ​​для моделирования внешней среды сульфатной коррозии.Экспериментально изучена тенденция ухудшения прочности бетона и закон развития глубины сульфатной коррозии бетона при сульфатной атаке. Поврежденный участок бетона просто, но разумно разделить на некорродированный и корродированный слои, и эти два слоя можно разделить по глубине сульфатной коррозии бетона. Результаты ускоренных испытаний на коррозию показали, что снижение прочности бетона из-за сульфатной атаки имело значительную связь с глубиной коррозии.Следовательно, цель данной статьи — выявить такую ​​связь и, таким образом, смоделировать закон деградации прочности. Большой объем экспериментальных данных окончательно подтвердил достоверность и применимость моделей, и, таким образом, обеспечивается теоретическая основа для прогноза деградации прочности и оценки остаточного срока службы бетонных конструкций в процессе эксплуатации при сульфатных атаках.

    1. Введение

    Из-за длительного воздействия на бетонные конструкции различных естественных агрессивных сред, различные коррозионные вещества в этих средах постоянно переносятся в бетон, вызывая расширение, растрескивание, растрескивание и, наконец, ухудшение характеристик бетона, такие как прочность, динамический модуль упругости и твердость поверхности.Среди множества коррозионных веществ сульфаты являются самым разрушительным коррозионным веществом. Это один из важных факторов, влияющих на долговечность бетона [1].

    В последнее время существующие исследования механизма коррозии бетона сульфатами в основном сосредоточены на проникновении сульфат-ионов в бетон и химических реакциях сульфатов с составом бетона [2–11]. Например, были изучены диффузия и реакции коррозионных веществ в бетоне [2–6], и были оценены как ухудшение рабочих характеристик корродированного бетона, так и диффузионные свойства коррозионных веществ в бетоне.Тенденция развития скорости расширения бетона в различных условиях окружающей среды была экспериментально исследована [7–9], и, таким образом, была разработана модель прогнозирования скорости расширения. Эти исследования оценили процесс и способность бетона к стойкости к сульфатной коррозии в основном на уровне материала; однако взаимосвязь с прочностью бетона на макроуровне не установлена. Прочность бетона является важным показателем механических характеристик бетона как конструкционного / функционального материала.Тенденция ухудшения прочности бетона при сульфатной коррозии является важной основой для прогноза остаточного срока службы бетонных конструкций. Существующие исследования показывают, что сульфат-ионы в окружающей среде химически реагируют с внутренним составом бетона, попадая в бетон посредством диффузии, конвекции, капиллярной адсорбции и других процессов с образованием продуктов расширения, таких как эттрингит, гипс [12–14] и натрий. кристаллы сульфата при коррозии бетона раствором сульфата в цикле сухой-влажный.Расширяющиеся продукты непрерывно заполняют внутренние поры бетона, делая бетон более компактным и слегка улучшая его прочность. Следовательно, ранняя стадия коррозии увеличивает прочность бетона. При постоянном контакте расширяющих материалов со стенкой пор бетона постепенно возникают расширяющие напряжения. Когда величина напряжения в конечном итоге превышает предел прочности бетона на растяжение, бетон трескается, что сопровождается потерей тоберморита, основного продукта гидратации бетона [10]; затем бетон переходит в стадию разрушения и теряет прочность.

    Таким образом, были проведены некоторые экспериментальные исследования тенденции деградации прочности бетона в различных средах с сульфатной коррозией [15–20], а также либо коэффициента коррозионной стойкости, определяемого как отношение прочности корродированного бетона к прочности некорродированного бетона, или скорость коррозионной стойкости, определяемая как отношение потери прочности корродированного бетона к прочности некорродированного бетона, была введена для характеристики деградации прочности корродированного бетона [21–24].Например, Zhang et al. [22] разработали модель коэффициента коррозионной стойкости бетона при сульфатной атаке; Shazali et al. [23] предложили сложную модель локальных уровней потери прочности на различных глубинах от поверхности воздействия; Шнайдер и Чен [24] установили изменяющуюся во времени эмпирическую модель для коэффициента коррозионной стойкости бетона; Сонг и Ченг [25] использовали изменение скорости ультразвука для характеристики потери прочности корродированного бетона. Была получена взаимосвязь между изменением скорости ультразвука и водоцементным соотношением, концентрацией коррозионного раствора и временем коррозии.Вышеупомянутые исследования объяснили разрушение бетона сульфатами на макромеханическом уровне и могут быть использованы в качестве полезного дополнения к вышеупомянутому анализу, выполненному на уровне микроматериалов. Однако большинство из них никогда не выводили и не интерпретировали ухудшение макропрочности бетона в результате его разрушения на уровне микроматериалов.

    Коррозия бетона сульфатами — это постепенный процесс, который начинается от поверхностного слоя к сердцевине. Тенденция развития глубины коррозии бетона сульфатами, которая зависит от диффузии, переноса и химических реакций сульфат-ионов в микроструктуре бетона, может напрямую отражать эволюцию микроповреждений бетонных материалов и, таким образом, количественно характеризовать степень коррозии бетона. сульфатами.Считается, что это в значительной степени связано с ухудшением прочности бетона и является мостом, связывающим микроповреждения бетонных материалов с ухудшением макропрочности бетона. До сих пор ни в одном из существующих исследований не пытались установить взаимосвязь между ухудшением прочности бетона и глубиной коррозии, вызванной сульфатом. Настоящая статья призвана восполнить этот пробел. В этом исследовании был разработан экспериментальный метод ускоренной коррозии сульфатным раствором в цикле «сухой-влажный» для изучения тенденции ухудшения прочности бетона при сульфатной коррозии.Были измерены прочность и глубина коррозии бетона после различных периодов коррозии. Созданы модели ухудшения прочности бетона на основе глубины сульфатной коррозии. Поскольку глубину коррозии бетона от сульфатов можно легко определить с помощью любого метода неразрушающего контроля, такого как метод ультразвукового контроля [26, 27], результаты исследований могут служить справочной основой для анализа прочности и прогнозирования бетонных конструкций после сульфатной коррозии в практическая инженерия.

    2. Экспериментальные исследования коррозии бетона сульфатами

    В этом исследовании был разработан экспериментальный метод ускоренной коррозии сульфатным раствором в цикле «сухой-влажный» для изучения механизма ухудшения прочности бетона из-за сульфатных атак. . Конкретный экспериментальный метод будет систематически описан в этом разделе.

    2.1. Расчет состава бетона

    Чтобы максимально снизить влияние роста собственной прочности бетона на его позднюю стадию разрушения, при производстве бетона не добавлялись шлаки, летучая зола или другие добавки.Японский чистый портландцемент Onoda PII52.5 был использован для приготовления бетона с водоцементным соотношением 0,48. Минеральные составляющие японского чистого портландцемента Onoda PII52.5 перечислены в таблице 1. Состав бетона показан в таблице 2, где высококачественный природный кварцевый песок с модулем дисперсности 3,1 и градацией 0,16–5 мм и Для заливки бетона использовался гранитный щебень с градацией 2–25 мм. Экспериментальные образцы представляли собой кубики со стороной 150 мм и выдерживались в стандартных условиях в течение 28 дней.Три бетонных куба использовались для проверки средней прочности бетона на сжатие, а средняя 28-дневная прочность на сжатие составила 56,1 МПа.


    Составляющая C 3 S C 2 S C 3 A C 9085 9085 9085 9085 9085 9085 9085 9085 9085 9085 9085 C 9085 9085 Содержание (%) 59,10 15,99 8,74 12.71

    2. Схема испытания на ускоренную сульфатную коррозию

    В этой статье искусственная ускоренная коррозия под действием раствора сульфата в цикле «сухой-влажный» была разработана для моделирования типичной морской среды, вызывающей сульфатную коррозию. Самая высокая температура (местная температура) была установлена ​​на уровне 40 ° C, а период цикла сухой-влажный — 12 часов. Подробная информация об искусственной ускоренной коррозии приведена в Таблице 3. Следует отметить, что диффузия сульфат-иона в бетон является медленным процессом (как показано в Таблице 4, он диффундировал только 27.5 мм от поверхности бетона до сердечника после 150 дней коррозии), сухой процесс рассчитан на 3 часа только для обеспечения полного высыхания коррозионного слоя бетона на основе пробных испытаний.


    Материал Вода Цемент Гравий Доза 200 417 638 1125
    Пропорция 0,48 1 1,53 2,70
    при 908 ч при температуре комнатная температура 9089

    Циклический процесс Конкретные параметры

    Замачивание Замачивание в 7% -ном растворе сульфата натрия Сушка в течение 1 часа при комнатной температуре
    Выпечка при высокой температуре С выдержкой в ​​течение 1 часа при 40 ° C
    Естественное охлаждение Естественное охлаждение в течение 1 часа

    908 12.5

    1 9089 9089 Время коррозии было определено как 0, 30, 60, 90, 120 и 150 дней. Четыре идентифицированных образца бетона были спроектированы для каждого времени коррозии, три из которых были использованы для испытания изменений прочности из-за сульфатной коррозии, а оставшийся один был использован для сканирования изменений микроструктуры бетона и измерения распределения сульфатных желез от поверхности воздействия к поверхности. ядро.Таким образом, всего было построено 24 образца. Все образцы бетона были помещены в профессионально спроектированную камеру для испытаний на коррозию с имитацией климата с двумя контейнерами (т. Е. Резервуаром для хранения и камерой для выдерживания / сушки (рис. 1 (а))). Предусмотрены система циркуляции нагнетания и выгрузки раствора, система циркуляции горячего воздуха и камера управления системой. Различные параметры цикла «сухой-влажный» автоматически контролировались камерой управления системы. Для обеспечения заданной температуры и влажности были предоставлены точная система управления и точные испытательные инструменты.Схематические схемы управления показаны на рисунках 1 (b) и 1 (c).

    Принципы работы испытательной камеры с циклическим циклом «сухой-влажный» заключаются в следующем: в процессе замачивания раствор вводился из резервуара для хранения в сушильную камеру через систему циркуляции раствора, чтобы гарантировать, что все образцы были полностью погружены в сульфат. решение. После завершения процесса замачивания машина автоматически перенесла раствор из сушильной камеры обратно в резервуар для хранения, таким образом сливая остаточный раствор в сушильной камере, и для поддержания концентрации после каждого цикла раствор заменяли ежедневно или каждые два цикла. .В процессе сушки температуру сушильной камеры можно регулировать от 30 до 120 ° C с погрешностью ± 3 ° C. Чтобы обеспечить однородность температурного поля в сушильной камере во время сушки, в системе разработан режим нагрева с помощью циркуляции горячего воздуха, чтобы избежать проблемы холодных углов, обычно возникающей в традиционном режиме нагрева с помощью трубчатого электрического нагревательного элемента. . На рис. 1 (б) схематично показана система циркуляции горячего воздуха, которая состоит из сушильного шкафа и циркуляционного вентилятора.Поскольку степень сушки может значительно повлиять на скорость разложения бетона, чрезвычайно важно контролировать влажность с помощью правильно спроектированной вышеупомянутой системы нагрева в процессе сушки. Более того, некоторые функции были добавлены в процесс проектирования машины для испытаний на сухой и влажный цикл, чтобы лучше удовлетворить эти требования: весь процесс может контролироваться встроенными функциональными микросхемами, а различные циклические процессы могут управляться автоматически с помощью программ; общее количество циклов в каждый момент коррозии может быть автоматически записано; Функция памяти отключения питания была разработана, чтобы помочь машине автоматически записывать состояние цикла в случае неожиданного отключения электроэнергии, а затем продолжать работу после состояния до отключения электроэнергии после восстановления цепи.

    3. Экспериментальные результаты и обсуждение

    В этом исследовании экспериментальные образцы бетона были помещены в камеру для испытаний на коррозию под действием цикла «сухой-влажный». Каждую группу (по четыре экспериментальных образца в каждой группе) удаляли на 30, 60, 90, 120 и 150 дни. Были изучены прочность бетона на сжатие и микроструктура, а также измерена глубина коррозии сульфат-ионов в бетоне. Соответствующие экспериментальные результаты подробно анализируются в этом разделе.

    3.1. Изменение прочности бетона в зависимости от периода коррозии

    Изменение среднего значения прочности бетона каждой группы в трех образцах после различных периодов коррозии было непосредственно измерено испытанием на осевое сжатие при скорости нагружения 0,5 МПа / с (см. Рисунок 2 ). Результаты показаны на Рисунке 3 и в Таблице 4.


    (a) Погрузочная машина
    (b) Образец отказа
    (a) Погрузочная машина
    (b) Образец отказа

    Рисунок 3 показывает что прочность бетона после сульфатной коррозии имеет очевидный период роста и область снижения, что согласуется с результатами существующих исследований.На 60-е сутки прочность бетона достигла своего пика и увеличилась на ~ 6,4% из-за его некорродированной прочности. Однако с постоянным увеличением количества периодов деградации прочность бетона постоянно снижалась, а прочность на сжатие уменьшалась на ~ 4,4%, 18% и 43,1% после 90, 120 и 150 дней коррозии соответственно.

    На начальной стадии коррозии прочность увеличивалась за счет образования расширяющихся продуктов, таких как эттрингит и гипс [12–14], которые делали бетон более компактным.Однако на более поздней стадии коррозии, с непрерывным ростом продуктов коррозии и кристаллов сульфата натрия, давление кристаллизации на стенку поры начало существовать и расти и в конечном итоге превысило растягивающее напряжение бетона и, таким образом, вызвало микроповреждения [30, 31] . Кристаллы сульфата натрия в основном образуются в процессе сушки и могут создавать высокое растягивающее напряжение до 20 МПа в бетоне, заполняя пористую структуру бетона [30]. Хотя некоторое количество кристаллов сульфата растворилось во влажном цикле, когда раствор стал ненасыщенным, существующую трещину восстановить трудно.Следовательно, прочность бетона снизилась. Более того, исследования показали, что эттрингит осаждается на границе раздела между цементной пастой и заполнителем [28] и, таким образом, может снизить характеристики сцепления между цементными пастами и заполнителем при достижении определенного количества. Бетон рассыпался и подвергался отслаиванию, отслаиванию и другим дефектам, даже если было приложено относительно небольшое давление. Эти внутренние причины в дальнейшем привели к различной морфологии бетона, как показано на Рисунке 4.На рисунках 4 (a), 4 (b), 4 (c) и 4 (d) показаны морфологические различия бетона после различных периодов коррозии, а на рисунках 4 (e), 4 (f), 4 (g) и 4 (h) дополнительно иллюстрируют соответствующие им морфологии разрушения при сжатии. По сравнению с некорродированными экспериментальными образцами до и после сжатия, как показано на рисунках 4 (a) и 4 (e), образец после 60 дней коррозии показал улучшенную общую прочность и увеличенное количество и ширину трещин в вертикальном направлении при разрушении (см. Рисунок 4 (е)) из-за уплотняющего действия продуктов коррозии (см. Рисунок 4 (б)).На рисунках 4 (g) и 4 (h) показаны морфологии разрушения при сжатии образцов бетона после 120 и 150 дней коррозии соответственно, что указывает на повышенную степень коррозии, резкое ухудшение прочности бетонной поверхности и более очевидную общую фрагментацию, наблюдаемую при разрушение, поскольку корродированный бетон стал более рыхлым и более сильно растрескивался (см. Рисунки 4 (c) и 4 (d)).

    3.2. Анализ микроструктуры бетона при сульфатной коррозии

    Изменение микроструктуры бетона под действием циклического действия сульфатов сухим и влажным было проанализировано в этом разделе, чтобы объяснить изменение макропрочности бетона.Морфология поверхностных слоев (толщиной 5 мм) некорродированного и негерметичного бетона после 60 и 150 дней коррозии была изучена с помощью растрового электронного микроскопа (SEM). Результаты представлены на рисунке 5. Следует отметить, что на рисунке 5 в основном показано изменение микротрещин и морфологии продуктов коррозии после коррозии.

    На рисунках 5 (а) и 5 ​​(б) показаны микроструктуры образцов некорродированного бетона. Замечено, что продукт внутренней гидратации, в основном гидроксид кальция, который был сильно распределен вблизи микропор и микротрещин бетона, имел полную и компактную структуру.Кроме того, на фигурах не наблюдалось большого количества волокнистого и хлопьевидного гидратированного силиката кальция, но не наблюдались явные продукты коррозии или микроповреждения, поскольку в бетон не проникали внешние сульфат-ионы. На рисунках 5 (c) и 5 ​​(d) показаны микроструктуры поверхности образцов бетона после 60 дней коррозии. С одной стороны, сама реакция гидратации бетона сделала структуру продукта гидратации более компактной и непрерывной; с другой стороны, продукты расширения, то есть эттрингит и гипс, образовались из-за воздействия внешних сульфат-ионов и их реакций с гидратом алюмината кальция.При непрерывном осаждении эттрингита около этих микропор и микротрещин [28] начальные поры внутри бетона постепенно заполнялись, и внутренняя структура бетона становилась более компактной. Хотя эти расширяющиеся изделия будут оказывать определенное расширяющее напряжение на бетон, они не достигают прочности бетона на растяжение и не могут вызывать трещин. Этим объясняется повышение вышеупомянутых макромеханических характеристик на уровне микроструктуры. На рисунках 5 (e), 5 (f) и 5 ​​(g) показаны микроструктуры поверхности бетона после 150 дней коррозии, что указывает на массивные трещины и денудацию цементного теста из-за циклического действия сухого и влажного, роста кристаллов и расширение.Фигуры 5 (f) и 5 ​​(g) дополнительно показывают некоторые игольчатые кристаллы эттрингита в относительно больших трещинах, которые сосуществовали с гелем гидрата силиката кальция (C-S-H) и были окружены большим количеством гипса. Это указывает на то, что в растворе сульфата с высокой концентрацией образование гипса играет доминирующую роль, что согласуется с результатами, опубликованными ранее [8, 29]. Из-за коррозионного ухудшения его внутреннего состава, сильного растрескивания микроструктуры и рыхлости самого бетона макромеханические характеристики значительно ухудшились.

    3.3. Распределение сульфат-ионов в бетоне и развитие глубины коррозии

    Ядро бетона после различных периодов коррозии отбирали, разрезая слоями (каждый слой имел минимальную толщину разреза 5 мм, соответствующую глубине 2,5, 7,5 и 12,5 мм. от поверхности экспонирования и постепенно увеличиваясь с шагом 5 мм), как показано на рисунке 6, и измельчали ​​в порошок. Был проведен химический анализ сульфат-ионов бетона и измерено распределение сульфат-ионов снаружи и внутри бетона после различных периодов разложения, как показано на рисунке 7.Основные этапы показаны в ASTM C114-2010 [32].


    (a) Машина для нарезки ломтиками
    (b) Бетонная сердцевина и кусочки
    (a) Нарезная машина
    (b) Бетонная сердцевина и ломтики

    На рис. глубины бетона при одинаковом коррозионном возрасте. Можно заметить, что под действием сухого-влажного цикла количество сульфат-ионов на бетонной поверхности вскоре насыщается по мере развития коррозии.Следовательно, концентрация сульфат-ионов в первом слое для каждого возраста коррозии не показывала явного градиента. Рисунок также указывает на отсутствие явной границы между корродированными и не корродированными участками бетона. Чем ближе к поверхности, тем серьезнее деградация; чем ближе к ядру, тем менее серьезная деградация. Поэтому в этой статье глубина коррозии, при которой концентрация сульфат-ионов в бетоне может приблизительно достигать или немного превышать начальную концентрацию (начальная концентрация сульфатов в бетоне в этом исследовании составляла ~ 1%), определяется как глубина коррозии в бетоне. Рисунок 7.На основании этого определения глубина коррозии через 30 дней коррозии составила 12,5 мм, как показано на Рисунке 7, поскольку количество сульфат-ионов на 12,5 мм достигло 1,031%; примерно начальная концентрация составляла 1%. Используя исходную концентрацию 1% в качестве основы для оценки глубины коррозии, таким же образом можно определить глубину коррозии после других периодов коррозии, как показано в таблице 4. Легко обнаружить, что изменение прочности корродированных бетон был тесно связан с развитием глубины коррозии сульфатами.

    4. Модель ухудшения прочности бетона на основе диффузии сульфатов при сульфатной коррозии

    Приведенный выше анализ показывает, что сульфатная коррозия значительно влияет на прочность бетона на сжатие, и существует значительная корреляция между глубиной сульфатной коррозии и прочностью бетона, как показано в таблице 4. Следовательно, прочность бетона, подвергшегося коррозии, может быть получена, если известна глубина сульфатной коррозии и, кроме того, такая корреляция является явной. Этот раздел направлен на разработку модели ухудшения прочности.В соответствии с изменением прочности, как показано на Рисунке 7, корродированный бетон можно разделить на три слоя от поверхности воздействия до сердцевины, то есть корродированный слой, уплотненный слой и некорродированный слой, как показано на Рисунке 8 (а). . Фактически уплотненный слой является переходным слоем корродированного слоя, и его относительная толщина настолько мала, что им можно почти пренебречь. Следовательно, уплотненный слой можно просто классифицировать на корродированный слой, а секция корродированного бетона разделена на корродированный и некорродированный слои, как показано на рисунках 8 (b) и 8 (c), и, таким образом, две прочности, то есть средняя сжимающая Прочность всего корродированного бетона и прочность только корродированного слоя бетона (см. Рисунки 8 (b) и 8 (c)) были исследованы в этом исследовании.Здесь средняя прочность на сжатие всего корродированного бетона была определена как общая средняя прочность корродированных и некорродированных слоев и в следующих исследованиях для краткости была названа средней прочностью.

    4.1. Модель ухудшения средней прочности корродированного бетона

    Как упоминалось выше, глубина сульфатной коррозии может использоваться в качестве эффективного показателя для оценки механического ухудшения характеристик бетона после коррозии. Для удобства и простоты в этом разделе впервые было введено понятие относительной глубины коррозии: где — глубина коррозии или толщина корродированного слоя бетона, а — размер образца бетона в направлении глубины сульфатной коррозии; например, в этом исследовании — это длина стороны, поскольку образец имеет квадратное сечение.

    Кроме того, степень повреждения средней прочности корродированного бетона может быть количественно охарактеризована коэффициентом коррозионной стойкости следующим образом: где — измеренная начальная прочность на сжатие бетона после 28 дней стандартного отверждения, а — измеренная средняя прочность бетона после коррозия.

    Таким образом, коэффициент коррозионной стойкости корродированного бетона и относительная глубина коррозии были рассчитаны и приведены в Таблице 5.


    Время коррозии (дни) 30 60 90 120 15085 5
    17,5 20 22,5 27,5
    Средняя прочность (МПа) 58,2 59,7 53,6 46,2 31,9

    Время коррозии (сутки) Глубина коррозии (мм) Относительная глубина коррозии (%) Коэффициент коррозионной стойкости

    0 0 0 1
    30 12.5 16,7 1,04
    60 17,5 23,3 1,06
    90 20 26,7 0,96
    9055 0,96
    150 27,5 36,7 0,57

    На основе углубленного анализа данных, приведенных в Таблице 5, где коэффициент коррозионной стойкости корродированного бетона сначала увеличивается с увеличением относительная глубина коррозии, а затем резко уменьшается, разработана параболическая функция с экстремальной точкой, чтобы выявить взаимосвязь между коэффициентом коррозионной стойкости корродированного бетона и относительной глубиной коррозии: где — максимальный коэффициент коррозионной стойкости, который имеет значение немного больше 1, что свидетельствует о вкладе заполнения коррозии. сионные продукты для повышения плотности и прочности бетона; — относительная глубина коррозии, соответствующая максимальному значению коэффициента коррозионной стойкости; и — параметр, характеризующий скорость падения прочности бетона.

    Из граничных условий, когда легко вывести, что

    Подставив (4) в (3), (3) затем переопределится в более упрощенной форме, как указано в

    Два параметра и в (5) можно получить путем численной аппроксимации экспериментальных данных с использованием (5). Подгоночная кривая построена на рисунке 9 с коэффициентом корреляции 0,92, а параметры модели и% оценены, что указывает на высокую правильность использования (5) для прогнозирования коэффициента коррозионной стойкости.


    Таким образом, среднее значение силы окончательно выводится с помощью

    . Чтобы дополнительно продемонстрировать обоснованность и рациональность предложенной модели средней силы, то есть (6), были также собраны более существующие экспериментальные данные.

    В литературных источниках [26] испытание на циклическую коррозию (выдержка в течение трех дней и затем сушка в течение двух дней) проводилось на бетоне с классом прочности C25. Образцы бетона были помещены в раствор сульфата натрия с концентрацией 15%, и соотношение между средней прочностью корродированного бетона и соответствующей глубиной коррозии было измерено и показано в таблице 6.

    9085 9085 9085 9085 9085 глубина (%)

    Время коррозии (сутки) 0 5 10 15 20 25 30 0 4,3 8,9 11,4 16,4 21,2 29,3
    Средняя прочность (МПа) 27,2 30.6 32 35,1 28,5 22,5 14,5

    В литературе [27] бетон летучий с классом прочности 20%, смешанный с зола была помещена в раствор сульфата натрия (20%) для испытания на коррозию при полном пропитке. Соотношение между средней прочностью корродированного бетона и соответствующей глубиной коррозии было получено, как показано в Таблице 7.


    985000 9085 что глубины сульфатной коррозии в литературе [26] были получены с помощью метода ультразвукового контроля, в то время как данные, собранные в литературе [27], были измерены как методом ультразвукового контроля, так и химическим анализом, который аналогичен принятому в этой статье .Согласно заключению в боковой литературе [27], что оба этих метода могут привести к аналогичным результатам, данные, представленные в таблицах 6 и 7, таким образом, были использованы для дальнейшей проверки модели средней прочности. Подгоночные кривые с использованием (5) нарисованы на рисунке 10 вместе с соответствующими данными испытаний и параметрами модели, оценены и обобщены в таблице 8. Рисунок 10 показывает, что (5) имеет чрезвычайно высокую применимость и точность при прогнозировании среднего изменения прочности. бетона после сульфатной коррозии.Таблица 8 также показывает, что смешивание летучей золы или повышение прочности бетона мало влияет на устойчивость бетона к сульфатной коррозии, поскольку расчетные параметры модели изменяются очень незначительно.


    Время коррозии (дни) 0 100 120 140 160

    Относительная глубина коррозии (%) 0 15.4 22,2 27,4 31,8
    Средняя прочность (МПа) 24,29 26,88 24,17 20,91 17,56 с отметкой
    115 8501,1

    Ссылка Класс прочности Летучая зола

    11,7%
    [28] C25 0 1,21 9,2%
    [29] C25 20%

    (a) Проверка с использованием данных, представленных в литературе [26]
    (b) Проверка с использованием данных, представленных в литературе [27]
    (a) Проверка с использованием данных опубликовано в литературе [26]
    (b) Проверка с использованием данных, опубликованных в литературе [27]
    4.2. Модель ухудшения прочности корродированного слоя бетона

    Как обсуждалось выше, поврежденный участок бетона можно разделить на корродированные и некорродированные слои, как показано на Рисунке 8 (c). Ухудшение прочности корродированного слоя может ухудшить сцепление арматуры с бетоном. Поэтому очень важно продолжить изучение ухудшения прочности корродированного слоя бетона в этом разделе.

    Из равновесия сечения корродированного бетона, как показано на рисунках 8 (b) и 8 (c), может быть получено следующее уравнение: где, и — площади сечения некорродированных и корродированных слоев бетона и общая площадь всего бетонного сечения соответственно; ,, и представляют собой прочность некорродированного и корродированного слоев бетона и среднюю прочность всего бетонного сечения, соответственно.Здесь площадь поперечного сечения корродированного бетона связана с толщиной корродированного слоя, которая, исходя из приведенных выше предположений, в точности является глубиной сульфатной коррозии.

    Само собой разумеется, что прочность корродированного слоя бетона не может быть непосредственно измерена испытаниями; однако ее можно решить из (7) после определения толщины корродированного слоя бетона и средней прочности. Результаты решения приведены в Таблице 9.

    9055 9085 9055 9085

    Время коррозии / сутки Глубина коррозии / мм / мм / мм / мм / МПа / МПа / МПа

    0 0 22500 22500 0 56.1
    30 12,5 22500 15625 6875 58,2 56,1 9085 9085 1,12 1,12 9275 59,7 56,1 64,8 1,16
    90 20 22500 12100 10400 53.6 56,1 50,7 0,91
    120 22,5 22500 11025 11475 45,8 56,1 908 35,9 908 9025 13475 31,9 56,1 15,7 0,28

    В таблице 9 показано, что затем уменьшилась производная прочность первого и корродированного слоя бетона.Аналогичным образом, коэффициент коррозионной стойкости прочности корродированного слоя бетона вводится и оценивается в таблице 9, из которой может быть получена корреляция между коэффициентом коррозионной стойкости прочности корродированного слоя бетона и глубиной коррозии, как показано на рисунке. 11.


    Рисунок 11 показывает, что изменение коэффициента коррозионной стойкости прочности корродированного слоя бетона с глубиной коррозии имеет тенденцию, аналогичную тенденции средней прочности бетона, и, следовательно, функциональная форма (5) также может применяться для описания такой тенденции развития; таким образом,

    Следовательно, прочность корродированного бетонного слоя может быть получена следующим образом: где определяется как максимальный коэффициент коррозионной стойкости корродированного бетонного слоя, который имеет значение больше 1, что также указывает на вклад, вносимый заполнением продуктов коррозии. в повышении плотности и прочности бетона; — относительная глубина коррозии или относительная толщина корродированного слоя, соответствующая максимальному значению коэффициента коррозионной стойкости корродированного слоя бетона.

    Само собой разумеется, что прочность корродированного слоя и средняя прочность одновременно достигли максимального значения; то есть, . Учитывая это, значение можно получить следующим образом.

    Из определений коэффициента коррозионной стойкости существуют следующие соотношения:

    Подставляя (11) и (12) в (9), можно получить

    На основании рисунка 8 (c), взяв кубический образец бетона с длина стороны объекта исследования, и связаны следующим образом:

    Подставляя (1) и (12) в (11), соотношение между и получается следующим образом:

    Обратите внимание, что если форма образца была изменена на призму или цилиндр, (13) все еще работает.

    Следовательно, прочность корродированного слоя бетона может быть рассчитана с использованием (9) и (13). Точность и рациональность (9) в прогнозировании прочности корродированного слоя бетона дополнительно проверяются с использованием вышеупомянутых экспериментальных данных ниже.

    Что касается теста, разработанного в этом исследовании, учитывая, что% и мм, могут быть решены с использованием (13). Расчетную кривую прочности корродированного слоя бетона можно построить на рисунке 12, подставив указанные выше параметры в (9).Абсолютное значение средней ошибки прогноза составило 10,1%.


    Данные, представленные в литературе [26, 27], были использованы таким же образом для проверки модели. Вышеупомянутые относительные глубины коррозии, соответствующие максимальному значению коэффициента коррозионной стойкости, как указано в таблице 8, сначала были подставлены в (13), а затем были рассчитаны значения, равные 2,2 и 1,625, соответственно. Эти параметры были затем подставлены в (9), и расчетные кривые прочности корродированного слоя бетона в этих двух исследованиях были оценены, как показано на рисунке 13, соответственно.Средние ошибки прогноза составили 8,9% и 12,5%, что также указывает на относительно высокую точность (9).


    (a) Проверка с использованием данных испытаний, представленных в литературе [26]
    (b) Проверка с использованием данных испытаний, представленных в литературе [27]
    (a) Проверка с использованием данных испытаний, представленных в литература [26]
    (b) Проверка с использованием данных испытаний, представленных в литературе [27]

    На основе проверки вышеупомянутой модели прочности коррозионно-стойкого бетона установлено, что, хотя усиливающий эффект сульфатной коррозии на прочность Корродированный слой бетона за счет повышения плотности бетона за счет засыпки продуктов коррозии существенно различается (, 2.2 и 1,63) с учетом среды сульфатной коррозии и прочности бетона, усиливающий эффект сульфатной коррозии на среднюю прочность корродированного бетона был почти одинаковым (1,21 и 1,13). Таким образом, различия в среде сульфатной коррозии и прочности бетона не влияли на улучшение средней прочности корродированного бетона. Таким образом, в реальных приложениях параметры модели ухудшения средней прочности корродированного бетона могут быть выбраны по среднему значению, то есть и%, независимо от типа среды сульфатной коррозии и класса прочности бетона.

    5. Выводы

    Систематическое экспериментальное исследование и анализ механизма деградации прочности бетона при сульфатной коррозии были выполнены в этом исследовании, и была установлена ​​взаимосвязь между ухудшением прочности бетона и глубиной сульфатной коррозии. Выводы можно сделать следующим образом.

    Изучено снижение прочности бетона под действием сухого и влажного циклического действия сульфатного раствора; Результаты показывают, что прочность бетона после сульфатной коррозии показала очевидный период повышения и область снижения.Прочность бетона достигла пика на 60-е сутки коррозии и увеличилась на ~ 6,4% от начальной прочности. Однако с увеличением периода разрушения прочность бетона непрерывно снижалась. Прочность на сжатие снизилась на ~ 4,4%, 18% и 43,1% после 90, 120 и 150 дней коррозии соответственно.

    Также была исследована глубина проникновения сульфат-ионов в бетон при циклическом воздействии сухого и влажного раствора сульфатного раствора. Результаты указывают на определенную корреляцию между глубиной коррозии бетона сульфатами и прочностью бетона.Путем определения прочности бетона по глубине коррозии была разработана модель ухудшения средней прочности бетона. Относительно высокая точность и применимость модели подтверждены большим количеством экспериментальных данных.

    Бетонный участок, корродированный сульфатами, был разделен на корродированные и некорродированные слои. Путем определения прочности бетона по глубине коррозии была разработана модель ухудшения прочности корродированного слоя бетона, и относительно высокая точность и применимость модели также были подтверждены большим количеством экспериментальных данных.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    [an error occurred while processing the directive]