Корозія бетону. Методи захисту бетону від корозії
Корозія бетону - це руйнування бетону під дією зовнішнього середовища. Найбільш корозійно нестійким є цементний камінь, а серед складових цементного каменю - гідроксид кальцію Са(ОН)2.
У залежності від механізму процесів, що відбуваються, корозію бетону можна поділити на три види. Розглянемо їх детально.
1. Розкладання речовин цементного каменю водою з, наступним розчиненням та вимиванням гідроксиду кальцію, що утворився при цьому, або був наявним у бетоні раніше внаслідок гідролізу трикальцієвого силікату.
2. Утворення добре розчинних речовин внаслідок взаємодії складових цементного каменю з речовинами навколишнього середовища та вимивання цих речовин водою. Прикладами корозії другого виду можуть бути:
а) магнезіальна корозія, яка відбувається внаслідок взаємодії гідроксиду кальцію з солями магнію
Ca(OН)2 + MgCl2 → CaCl2 + Mg(OH)2↓
Гідроксид магнію має дуже малу розчинність у воді і випадає в осад у вигляді пухкої водопроникної маси, яка легко вимивається водою;
б) вуглекислотна корозія, яка відбувається внаслідок взаємодії нерозчинного карбонату кальцію з агресивним діоксидом вуглецю, що міститься у воді, з утворенням добре розчинного гідрокарбонату кальцію
СаСО3 + СО2 + Н2О <=> Ca(HCO3)2
Карбонат кальцію утворюється в бетоні при взаємодії гідроксиду кальцію з діоксидом вуглецю повітря (процес карбонізації)
Са(ОН)2 + СО2 + Н2О → СаСО3↓ + 2Н2О;
в) кислотна корозія, наприклад, взаємодія гідроксиду кальцію з соляною кислотою, внаслідок чого, утворюється добре розчинний хлорид кальцію
Са(ОН)2 + 2НС1 → СаС12 + 2Н2О.
3. Утворення в цементному камені сполук, що мають більший об'єм, ніж вихідні речовини. Прикладом може бути сульфатна корозія. Сульфати зустрічаються в більшості природних вод, а також у стічних водах. При взаємодії сульфатів з гідроксидом кальцію цементного каменю утворюється сульфат кальцію
Ca(OH)2 + SO2- 4 + 2H2O → CaSO4∙2H2O + 2OH-.
Сульфат кальцію може далі взаємодіяти з шестиводним трикальцієвим алюмінатом з утворенням гідросульфоалюмінату кальцію
3СаО∙А12О3∙6Н2О + 3CaSO4 + 25(26)Н2О → 3CaO∙Al2O3∙3CaSO4∙31(32)Н2О.
Об'єм утвореного продукту приблизно в 3 рази перевищує об'єм вихідної речовини, що викликає появу тріщин та руйнування бетону.
Методи захисту бетону від корозії. Для захисту бетону від корозії необхідно, по-перше, правильно вибрати вид цементу в залежності від умов експлуатації бетонної споруди. Наприклад, щоб запобігти сульфатній корозії треба використовувати сульфатостійкий цемент, який відрізняється від портландцементу зниженим вмістом трикальцієвого алюмінату. При можливій дії на бетонну споруду ґрунтових вод з підвищеним вмістом діоксиду вуглецю використовують пуцолановий цемент, що містить до 30% аморфного кремнезему SiO2 (трепел, інфузорна земля). Аморфний кремнезем уже за звичайних умов взаємодіє з Са(ОН)2 з утворенням нерозчинного силікату кальцію
Са(ОН)2 + SiO2 → CaSiO3 + Н2О.
По-друге, треба виготовляти особливо щільний бетон, внаслідок чого зменшується дифузія агресивних речовин в його товщу. Для цього за допомогою пластифікуючих домішок зменшують кількість води при замішуванні цементу. По-третє, використовують покриття, серед яких широко застосовуються облицювальна плитка, бітуми, кремнійорганічні та інші полімери, рідке скло (Na2SiО3), яке при висиханні утворює на поверхні полімерну плівку.
14.6. Запитання та задачі для самоконтролю.
1. Дати визначення неорганічних в'яжучих речовин, класифікацію їх за умовами твердіння. Навести приклади.
2. У чому проявляється гідрофільність неорганічних в'яжучих речовин? Яку роль відіграє дисперсність в'яжучих речовин в їхній гідравлічній активності?
3. Загальні фізико-хімічні властивості неорганічних в'яжучих речовин.
4. Як можна одержати негашене вапно? У чому полягає суть процесу гашення повітряного вапна? Яку властивість гашеного вапна застосовують у будівництві?
5. Що називається в'яжучим тістом? Від чого залежать властивості в'яжучого тіста? Пластифікуючі домішки і принцип їхньої дії.
6. Яку роль відіграють поверхнево-активні речовини у технології в'яжучих речовин?
7. У чому полягає суть теорії твердіння неорганічних в'яжучих речовин, розробленої А.А.Байковим?
8. Які матеріали називають гіпсовими в'яжучими? Класифікація їх відповідно до виду сировини, умов випалу та твердіння?
9. Які процеси відбуваються при утворенні гіпсових в'яжучих, їхньому твердінні? Де застосовується гіпс?
10. Як одержують ангідритове в'яжуче та естріх-гіпс? Для чого їх використовують?
11. Що таке повітряне вапно? Сировина, процеси, які відбуваються при випалюванні сировини та твердінні вапна Застосування повітряного вапна.
12. Який склад має кислотостійкий цемент? Яка речовина використовується в цементі як прискорювач твердіння? Написати рівняння відповідних реакцій. Застосування цементу.
13. Які процеси відбуваються при виробництві портландцементу?
14. Який склад сировинної суміші використовують для одержання портландцементу? Які процеси відбуваються при випалюванні сировини?
15. Які основні процеси відбуваються при тужавінні і твердінні портландцементу?
16. Який мінералогічний склад має портландцемент?
17. Написати рівняння хімічних реакцій, які відбуваються при взаємодії складових частин цементу з водою.
18. Що таке природний гіпс? Як відбувається його термічне розкладання? Які гіпсові в'яжучі речовини при цьому утворюються?
19. Що називається корозією бетону? У чому полягає суть вуглекислотної, магнезіальної та сульфатної корозій бетону?
20. Які існують методи захисту бетону від корозії?
Органічні сполуки
Загальна характеристика
До органічних речовин належать усі сполуки вуглецю, за винятком CO, СО2, Н2СО3, солей карбонатної кислоти, карбідів, ціанідів та деяких інших речовин, що мають більше спільних властивостей з неорганічними, ніж з органічними речовинами.
Органічні сполуки обов'язково містять атоми вуглецю і водню, крім того до складу їхніх молекул можуть також входити кисень, азот, сірка, фосфор, галогени. Тому органічні сполуки можна визначити як вуглеводні та їхні похідні.
Завдяки унікальній здатності атомів вуглецю утворювати хімічні зв'язки один з одним та з атомами більшості інших елементів, кількість органічних сполук надзвичайно велика, більша, ніж неорганічних, утворених усіма елементами періодичної системи.
Органічні сполуки мають рад характерних особливостей, які стали причиною виділення органічної хімії в самостійну науку, як хімію сполук вуглецю.
1. В молекулах органічних сполук атоми з'єднані в основному ковалентними зв'язками, неполярними (С-С) або мало полярними (С-Н), тому більшість органічних сполук не є електролітами.
2. Хімічні реакції між органічними сполуками відбуваються повільніше, ніж між неорганічними і, як правило, не доходять до кінця.
3. Органічні сполуки не такі стійкі, як неорганічні, легко змінюються під час нагрівання, більшість з них горючі.
4. Молекули багатьох органічних сполук складаються з великої кількості атомів, що не характерно для неорганічних сполук.
5. Для органічних речовин характерне явище ізомерії, тобто існування речовин з однаковим якісним і кількісним складом і молекулярною масою але різною будовою, і тому з різними фізичними та хімічними властивостями.