Коррозионные испытания бетонов, модифицированных Есремнийорганическими соединениями
На многих промышленных предприятиях из железобетона выполняются емкости, отстойники и другие сооружения для технологических растворов, содержащих в основном хлористые соли (иногда вместе с солями магния). Для разработки составов бетона, наиболее стойких к действию концентрированных растворов хлористых солей и проверки их фактической долговечности, были испытаны бетонные образцы и железобетонные элементы в условиях действия рассолов оз. Сиваш, содержащих NaCl, MgCl MgS04, MgBr2, KC1, CaSO, Ca(HC03)2. Хлористых и сернокислых солей натрия и магния (NaCl, MgCI2, MgSO-O больше, чем остальных, поэтому они определяют основные свойства рассолов, а также возможность выделения из них различных солей (галита, эпсомита, бишофита, мирабилита и др.) при испарении и охлаждении. Равновесие между этими солями описывается четвертной водной системой 2NaCl+ +MgS04MgCI2+Na2S04, детально
изученной для различных температур. Сернокислый кальций, кислый углекислый кальций, соли калия и бромисто-водородной кислоты в составе сивашских рассолов играют второстепенную роль, так как их количество не превышает 3,5—4% общего содержания солей.
Образцы изготавливали на низкоалюминатном портландцементе Себряковского завода марки М 500. За исходный приняли состав бетона с расходом цемента 525 кг/м3 при ВЩ=0,45. Бетонные смеси подбирали равноподвижными (ОК = 2 ... 4 см). При введении добавок водоцементное отношение снижалось до 0,325—0,435. В качестве добавок использовали кремнийорганические олигомеры ГКЖ-94 (0,1%), ГКЖ-Ю (0,1%), а также СНВ (0,015%).
Стойкость бетонов оценивали по коэффициенту стойкости Ка, который представляет собой отношение прочности бетона после испытания Ra к прочности перед испытанием Rai. Результаты 12-летних испытаний бетонов (табл. 1) показали высокую агрессивность рассолов. Максимальное снижение коэффициентов стойкости отмечается у бетонов без добавок. Разрушение по внешним признакам характерно для процессов коррозии III вида — распирание ребер и углов, образование трещин вследствие развития локальных напряжений и, как следствие этого, отколы кусков. Введение добавок GHB и ГКЖ-10 позволило повысить коэффициент стойкости соответственно до 0,4 и 0,55 вместо 0,28. Наиболее эффективно модифицирование бетонов кремнийорганическим олигомером ГКЖ-94, введение которого позволило повысить коэффициент стойкости до 0,83 по сравнению с 0,22 у бетона без добавок.
Для установления глубины проникания в бетон основных составляющих рассола образцы-призмы размером 10Х XI0X40 см подвергли химическому анализу. Пробы отбирали послойно путем распиловки образцов. Толщина первого наружного слоя составляла 5 мм, затем шли 3 слоя по 10 мм и последний, пятый слой имел толщину 15 мм. Поскольку соседние слои отличаются по содержанию в них агрессивных ионов незначительно, анализировали только нечетные слои по содержанию магния, сульфатов и хлоридов обычными методами химического анализа (табл. 2).
Как видно из экспериментальных данных, содержание агрессивных ионов, проникших в толщу бетона, по мере удаления от наружной поверхности снижается. Сульфат-ионы проникают на всю глубину образцов, тогда как ионы магния практически не далее 25 мм. Введение абиетата натрия, особенно кремнийорганических соединений в бетон, позволяет снизить его проницаемость. Однако при использовании одной и той же добавки скорость миграции различных ионов в толщу бетона снижается не одинаково. Для предотвращения развития сульфатно-магнезиальной коррозии наиболее эффективна добавка ГКЖ-94 в количестве 0,1%. При этом формируется мелкопористая структура с системой прерывистых разобщенных капилляров; кроме того, в результате взаимодействия добавки с гидролитической известью возникают соединения типа полиорганокальцийсилок- сана, мозаично гидрофобизующие внутреннюю поверхность пор и капилляров. Указанные причины повышают стойкость бетонов, модифицированных ГКЖ-94, в сульфатных средах. Следует отметить и высокую плотность бетонов, глубина карбонизации которых после 12 лет испытаний составила всего 6—8 мм.
Выводы
Проведенные длительные натурные испытания показали, что модифицирование бетонов кремнийорганическими соединениями позволяет существенно повысить их коррозионную стойкость при воздействии солей хлоридно-сульфатного типа высоких концентраций. Наиболее эффективно модифицирование бетонов полиэтилгидросилоксановой жидкостью ГКЖ-94.
Особо плотные бетоны нормального твердения с добавкой ГКЖ-94 сохранили прочность после 12 лет действия концентрированного хлоридо-натриево- магниевого рассола с общим содержанием солей около 300 г/л.