Коррозионная стойкость бетонов с добавками водорастворимых смол
В работе установлено, что водорастворимые смолы уменьшают общую пористость цементного камня, раствора и бетона, сдвигают максимум объемов на дифференциальных кривых их распределения в область микропор и значительно снижают проницаемость цементно-полимерных составов для воды и таза. Все это позволил© предположить повышенную стойкость таких бетонов в различных коррозионных средах. Действительно, данные работ [2, 3] свидетельствуют о том, что коэффициент стойкости при введении добавок смол №89 и ТЭГ-1 (после месячного пребывания в 20%-ном растворе возрастает с 1,13 до 1,19—1,31( а коэффициент морозостойкости после 50,(1 циклов испытаний бетонов в 5%-кем рад- воре Na2S04 увеличивается с о 81 д. 0,95—0,97.
В то же время в опытах изнеженны о в источнике [4], не прослеживалось повышение сульфатостойкости растворов этнми добавками в условиях переменно го насыщения образцов 5%-ник раствором Na2SG4. Ввиду практических данных изучили влияние- водорастворимых смол (различных марок и дозировок) на СТОЙКОСТЬ растворов и бетонов в средах, предполагающих развитие в материале кислотной, магнезиальной и сульфатной коррозии.
Для исследования кислотной коррозии образцы из бетона состава 1:2, 1:3 с ВЩ = 0,63. Ц~ 350 кг/м3 без добавок и с добавками смол после 28 сут твердения в воздушно-влажностных условиях погружали в растворы НС1 с pH среды 2,9: 3.8; 4,7 в 5,6. Растворы меняли по мере и.х нейтрализации; степень поражения бетонов оценивали по потерям прочности и массы. В результате установлено, что все составы практически одинаково реагируют на воздействие кислот, несмотря на существенные различия в плотности. Потери массы образцов пропорциональны концентрациям кислот, а изменение прочности согласуется с потерями массы. Эти данные подтверждают правомерность механизма кислотной коррозии цементного камня и бетона Москвина. Сульфатостойкость бетонов с добавками водорастворимых смол определяли на тех же составах бетонов, что и в кислых средах, при содержании ионов SO,, 500—7200 мг/., т. е. в средах слабоагресснвгшх (500—1000 мг/л), сильноагресснвных (1250—2500 мг/л) и недопустимых (>2500 мг/л). В качестве связующего использовали портландцемент с минеральными добавками (15% гранулированного доменного шлака) с содержанием СзЛ = 8%- Испытания осуществляли по обычной и ускоренной методике. В первом случае образцы после 28 сут воздушно-влажного твердения насыщали и помещали в растворы соответствующей концентрации. Растворы меняли через месяц. Испытания проводили в течение 5.5 лет, фиксируя изменение массы и прочности. Ускоренная методика заключалась в высушивании образцов при 105+5°С и насыщении нх в растворах соответствующей концентрации. при этом определяли изменение массы, динамического модуля упругости, прочности. Результаты внешнего осмотра образцов свидетельствуют о том, что момент образования поверхностных трещин на образцах и критическая концентрация раствора, при которой они возникают, зависят от состава бетона и его начальной прочности. При концентрациях растворов 500— 1000 мг/л на поверхности образцов всех составов трещины не возникли в течение всего срока. Единичные трещины появились в течение этого времени на образцах бетона без добавок при концентрации раствора 2000 мг/л, с добавками ТЭГ-1 —2500 мг/л. Ла 89—5000 мг/л. МФ-17—2000 мг/л. Л1МФ-50—1250 мг/л.
Наибольшей плотностью обладали составы с добавкой ММФ-50 (марка по водонепроницаемости В-20), а максимальная прочность отмечалась у составов с добавкой смолы ТЭГ-1 (табл. 1).
Аналогичные данные получены также при испытании образцов на сжатие. Потери массы всеми образцами закономерно увеличиваются с ростом концентрации ионов SO в растворах и длительности твердения. Однако по потерям массы (ДР, %) после 5,5 лет твердения в агрессивных средах составы можно четко разделить на две группы — бетоны без добавок, со смолами № 89, ТЭГ-1 и бетоны со смолами МФ-17, М.ЧФ-50 (см. рисунок). Минимальные потерн массы образцов второй группы в среде с концентрацией растворов 500 мг/л соизмеримы с максимальными для первой группы в средах с концентрацией 500 WDU 250-7200 Ср,мг/л растворов 7200 мг/л. Следует отметить, также разделяются смолы и по механизму их воздействия на процессы гидратации цементов
В зависимости от вила смолы адсорбированные поверхностями раздела тонкие пленки могут набухать в воде или частично гпдрофобизировать поверхности. В обои.х случаях доступ воды и сульфат-ионов внутрь затруднен, поэтому процессы разрушения длятся годами. Оолы первой группы, адсорбируясь поверхностями гидратных новообразований, изменяют и.х дисперсность, повышают степень гидратации цементов, интенсифицируют рост прочности. Вместе с повышенной плотностью материала это обеспечивает бетонам с добавками смол первой группы высокую долговечность в сульфатных средах. Смолы же второй группы. адсорбируясь на поверхности исходных цементных зерен, замедляют нх гидратацию. Кроме того, в сульфатных средах происходит отверждение адсорбированных пленок смол, которое сопровождается значительным сокращением объема (усадкой), нарушением адсорбционного слоя и возникновением трещин в подложке (цементном зерне или продуктах его гидратации) и может служить причиной возникновения новых очагов коррозии.
Влияние добавок смол первой группы на долговечность цементно-полимерных тампонажных растворов в средах с повышенным содержанием ионов хлора (10457 мг/л), магния (146 мг/л), натрия и калия (6050 мг/л) оценивали при температурах- 30—75°С и давлении 10—30 МПа по изменению прочности образной и фазового состава продуктов гидратации. При этом установлено, что в течение одного года выдерживания образцов в таких условиях прочности их отличаются незначительно (табл. 2).
В фазовом составе продуктов гидратации образцов без добавок, твердевших в течение одного года в коррозионно-активной среде, отмечается значительное содержание гидрохлораллюмината кальция и Са(ОН)2. очень .малое СаСО, отсутствие эттрингита, остальные продукты гидратации те же, что и в обычных условиях. В структуре продуктов гидратации образцов из растворов с добавкой ТЭГ-1 наблюдаются следы Са(ОН)2 и твердого раствора гпдрохлоралюмнната кальция с гидроксихлорндом магния и гпдрокарбоалюмннатом кальция. Процесс вымывания их обычно протекает медленнее, чем эттриигнта, чему препятствуют, по-видимому, и адсорбированные продуктами гидратации пленки смолы ТЭГ-i. В результате стойкость тампонажиых растворов с добавками смолы в агрессивных средах при повышенной температуре оказывается выше, чем составов без добавок.
Высокая долговечность бетонов с добавкой смол первой группы подтверждена испытаниями и сложных условиях воздействия влажности, низких температур и агрессивных сред при эксплуатации ограждающих конструкций обогатительной фабрики в Норильске и сгустителей калийного комбината и Солит орске.
Выводы
В кислых средах разрушение плотных бетонов с добавками водорастворимых смол определяется скоростью поверхностного разрушения в соответствии с теорией Москвина.
Введение смол первой группы (№89, ТЭГ-I) в состав бетонов повышает их стойкость в сульфатных средах.
Добавка смол второй группы (карбамидных, меламиноформальдегидных) в состав бетонов не обеспечивает их длительную долговечность в сульфатных средах, несмотря на высокую плотность.