Выщелачивание – так называют первый вид коррозии цементного камня, когда происходит снижение щелочности из-за растворения и вымывания мягкой проточной водой гидроксида кальция из структуры с потерей прочности и разрушением цементного камня при отсутствии защиты.
[Пантилеенко, В. Н. Строительные материалы [Текст] : учеб. пособие / В. Н. Пантилеенко, Л. А. Ерохина, Е. М. Веряскина. – 2-е изд., стереотип. – Ухта : УГТУ, 2012. –166 с.]
Рубрика термина: Виды испарений
Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград . Под редакцией Ложкина В.П. . 2015-2016 .
Полезное
Смотреть что такое «Выщелачивание» в других словарях:
Выщелачивание — (иногда варка), перевод в раствор (обычно водный) одного или нескольких компонентов твёрдого вещества с помощью водного или органического растворителя, часто при участии газов окислителей или восстановителей. Содержание 1 Примеры… … Википедия
Выщелачивание — Растворение и вынос какого либо вещества из минерала без нарушения его цельности, тогда как при растворении кристалл разрушается полностью Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
☢ Процесс кучного выщелачивания #Short
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ — извлечение отдельных составляющих твердого материала с помощью растворителя (напр., гидрометаллургическое извлечение металлов из руд, щелочное извлечение лигнина из древесины, бактериальное выщелачивание урана из руд). Выщелачивание называется… … Большой Энциклопедический словарь
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ — ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ, в геологии процесс удаления химических и питательных веществ из почвы. Дождевая вода, особенно в теплых климатических зонах, растворяет и вымывает все растворимое. Удаленные растворимые вещества восстанавливаются очень медленно. В… … Научно-технический энциклопедический словарь
Выщелачивание — (a. leaching, lixiviation; н. Auslaugung; ф. lixiviation, lessivage; и. lixiviacion) перевод в раствор, обычно водный, одного или нескольких компонентов твёрдого материала. B технике c целью извлечения металла (иногда удаления вредных… … Геологическая энциклопедия
выщелачивание — перколяция Словарь русских синонимов. выщелачивание сущ., кол во синонимов: 1 • перколяция (5) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов
Выщелачивание — (lessivage фр, Auslaugung нем.; lixiviation англ. ) операция, в которой посредством жидкости, обыкновенно воды, из твердыхтел извлекают растворимые составные части. Например, приготовлениепоташа посредством извлечения углекалиевой соли из… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
выщелачивание — Процесс избирательного растворения и выноса подземными водами отдельных компонентов горных пород [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] выщелачивание Селективное извлечение полезных компонентов из руд и… … Справочник технического переводчика
выщелачивание — Разрушение горных пород вследствие их растворения химическим воздействием воды и выноса веществ в водном растворе. Syn.: химическое выветривание; коррозия выщелачивание Процесс вымывание из почвенного профиля в виде раствора или суспензии частиц… … Словарь по географии
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ — ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ, смотри Экстрагирование … Современная энциклопедия
Выщелачивание — этап подготовки облученных твэлов к переработке; заключается в том, что после рубки ТВС топливо, содержащееся в полученных кусках, селективно растворяется в кислоте. метод извлечения отдельных составляющих твердого материала, в т.ч. и… … Термины атомной энергетики
Источник: construction_materials.academic.ru
Что происходит с бетоном в щелочной среде?
В цементах щелочи взаимодействуют с кремнеземами, компонентами заполнителей. Этот процесс известен как выщелачивание бетона. Провоцирует постепенную рекристаллизацию и разрушение структуры материала. Обуславливает нарушение упругости, целостности зданий, снижение срока эксплуатации.
Как воздействует щелочная среда?
Реакция между щелочами и заполнителями является сложным диффузионным процессом, не всегда протекает с одинаковой скоростью. Выщелачивание в цементе проявляется в виде неравномерного расширения бетонных поверхностей и появления трещин, что приводит к снижению прочности, долговечности стен и других поверхностей. Трещины имеют вид неправильного узора, шире всего в нижней части конструкции, ближе к земле. Достигают 30—40 мм там, где внутреннее расширение особо велико, однако находятся на поверхности, разрушают бетон неглубоко, разветвляясь на микротрещины.
Нарушение монолитности материала в щелочной среде чревато попаданием внутрь влаги. Воздействие воды на бетон усиливается на морозах и при оттаивании, что ускоряет разрушительные процессы. Изменить ход реакции, снизить негативный эффект взаимодействия щелочей и наполнителей можно несколькими способами:
- Применение химически неактивных веществ-заполнителей.
- Контроль за долей щелочей в цементе.
- Использование стабилизирующих добавок, улучшающих вяжущие свойства цементного раствора, как пуццолан. Введенные пуццолановые материалы вступают в химическое взаимодействие со щелочами до того, как те начинают реагировать с активными компонентами заполнителей.
- Корректировка пористости в растворах и бетонах. Для определения расширения в результате реакции между щелочами и добавками используются воздухововлекающие модификаторы.
- Контроль за уровнем влажности. Химические реакции, разрушающие бетонные конструкции, происходят только в присутствии воды. Ее отсутствие замедляет разрушение даже в случае использования цементов с большим количеством активно реагирующих веществ.
Появление щелочной коррозии
Щелочи присутствуют в смеси в разных видах, при этом, зачастую, химические процессы провоцирует постоянное воздействие воды.
Высокий процент щелочей в цементе, производство высокопрочного бетона, где расход цемента больше обычного, использование реакционноспособных добавок провоцирует химический процесс, известный как щелочная коррозия. Щелочи присутствуют в растворимой и нерастворимой в воде формах. Первые попадают в раствор в виде сульфатов. Вторые — в составе глин, примесей, силикатов.
Зачастую процессы выщелачивания запускается при постоянном воздействии воды, которая растворяет кальциевый гидроксид. С вымыванием этого вещества бетон способен терять до 30% своей исходной прочности. Поэтому крайне важно решить эту проблему.
Применяемые способы определения подверженности бетона этому виду разрушений:
- Петрографический — ASTM C295. Визуальный анализ, оценка материала и заполнителя.
- ASTM C586. Определение активности карбонатого сырья, используемого в качестве заполнителя, его способность вступать в реакцию.
- Химические — ASTM C228, ASTM C289. Выявляют реакционную активность кремнеземистых добавок.
- Метод испытания бетонных образцов-призм. Отражает особенности поведения бетона.
В докладе на одной из многочисленных конференций, где была представлена работа НИИЖБ, выяснено, что кремнезем и многие другие заполнители не вызывают выщелачивание. Действующий активно в составе бетона кремнезем уменьшает щелочестойкость, поэтому важно знать минералогический состав заполнителя. Рекомендуется использовать плотные известняки или доломиты. С повышением температуры коррозионные процессы значительно ускоряются: кристаллогидраты алюминатов разрушаются первыми, последними — трехкальциевые силикаты.
Источник: znaybeton.ru
Защита бетона от коррозии
Коррозия бетона – постепенное разрушение цементного камня под воздействием минеральных соединений и негативных факторов окружающей среды. По типу химических реакций, протекающих в теле бетона, выделяют 3 вида коррозий: выщелачивание, кристаллизация и растворение цементного камня. Отдельно упоминают коррозию арматуры, которая также приводит к преждевременному разрушению железобетонных конструкций.
Процесс и признаки выщелачивания
Выщелачивание – химический процесс, во время которого из цементного камня вымывается кальций. В результате этого конструкция теряет марочную прочность, морозостойкость и водопроницаемость, а срок ее службы сокращается вдвое. Внешними признаками выщелачивания являются:
- белые пятна и потеки, проступающие на бетонном полотне;
- пористая структура материала;
- хлопьевидные образования или сталактиты на его поверхности.
Главной причиной выщелачивания считается прямой контакт бетонного полотна с грунтовыми водами в результате неправильной гидроизоляции. Проникая в поры, мягкая вода растворяет кальций и вымывает его из цементного камня. Масштабы разрушения конструкции зависят от уровня жесткости воды и скорости ее фильтрации.
Возникновение и развитие кристаллизации
Проникая в тело бетона, соли, щелочи и сульфаты вступают в активную химическую реакцию с цементным камнем. Продукты коррозии откладываются в каменных порах и приводят к разрыву и повреждению полотна. Корродирующий бетон разбухает и деформируется, т.к. объем твердой фазы в нем увеличивается.
Данный вид коррозии называется кристаллизацией. В зависимости от типа активного вещества она может быть сульфатной, щелочной или соляной. Определить вид кристаллизации помогают лакмусовые бумажки и внешний вид бетона:
- при сульфатной коррозии материал покрывается глубокими трещинами;
- при соляной – пузырьками, которые откалываются от бетона плоскими круглыми осколками;
- при щелочной – сеткой мелких трещин и белесыми пятнами.
- Причинами развития кристаллизации считаются:
- неправильный выбор проектной марки бетона;
- типовые нарушения при изготовлении товарной смеси;
- конденсат на стенах и перекрытиях.
Прямой контакт бетона с грунтовыми водами также провоцирует развитие кристаллизации.
Разъедание цементного камня
- смачивание железобетонных конструкций дождевой водой;
- неправильная организация выброса технологических вод и пара через стены и фундаменты;
- контакт с кислыми грунтами и водами.
Пораженный материал имеет рыхлую структуру и бурый цвет. При механическом воздействии от него отслаиваются бетонные площадки и куски раствора.
Образование ржавчины на поверхности полотна
Несмотря на то, что металлические элементы в железобетоне находятся в безвоздушной среде, они также могут разрушаться. Растрескивание бетона по линии залегания арматуры, ржавчина на поверхности полотна и изменение цвета материала – первые признаки коррозии металла.
Причинами разрушения арматуры являются:
- нейтрализация бетона кислыми газами;
- проникновение в материал агрессивных солей;
- электрокоррозия, вызванная блуждающими токами.
При контакте с кислородом, солями и постоянным током металлические пруты покрываются ржавчиной. Для предотвращения ее развития все железные элементы конструкции обрабатывают химическими добавками перед погружением в бетонный раствор. В рамках вторичной защиты от блуждающих токов электрики применяют катодный, протекторный и дренажный методы.
Первичная защита материала
На этапе приготовления бетонного раствора в его состав вводят модифицирующие добавки. Они изменяют минералогический состав цементного камня, улучшают его прочностные характеристики и нивелируют коррозийные процессы. По типу воздействия добавки подразделяются на следующие группы:
- пластификаторы;
- уплотнители;
- замедлители схватывания;
- ингибиторы коррозии;
- гидрофобизирущие;
- морозостойкие;
- газообразующие и воздухововлекающие.
При выборе добавки технологи учитывают климатические особенности региона, а также химический состав и свойства местной почвы.
На территории России наиболее популярными являются мылонафт, бражка СДБ, кремнийорганическая жидкость ГКЖ-94, а также гашеная известь.
Мылонафт – пластификатор на основе солей натрия. Он улучшает удобоукладываемость, морозостойкость и водонепроницаемость бетона в несколько раз. Смеси, приготовленные на его основе, устойчивы к воздействию солей и образованию трещин.
Бражка СБД – сульфитно-дрожжевой пластификатор. Он также увеличивает подвижность, морозостойкость и водоупорность бетона в 2-3 раза. Материалы, в состав которых входит бражка СБД, не вступают в химические реакции с минеральными солями и долгое время сохраняют первичный вид.
Нанесение защитных покрытий
Для защиты бетонов от разрушений используются следующие категории строительных материалов:
- лакокрасочные покрытия подходят для конструкций, подверженных атмосферным воздействиям, конденсату и влиянию парогазовой среды;
- штукатурки, шпаклевки, жидкая резина применяются в высокоагрессивных средах;
- резина, рубероид и прочие рулонные материалы предназначены для защиты фундаментов, подземных помещений и магистралей, а также в качестве подслоя для чистовой отделки;
- футеровка – покрытие, в состав которого входят грунтовки, изоляторы и облицовочные материалы, устойчивые к агрессивным химическим средам.
Перед началом облицовочных работ бетон очищают от пыли и грязи. При обнаружении неровностей поверхность реставрируют и зачищают. Для этого мастера используют проволочные щетки, пескоструйные аппараты, шлифовальные машины и ручные пылесосы. В обязательном порядке удаляются все масляные пятна, а также соляные отложения, ржавчина и кислотные разводы.
Чтобы предотвратить дальнейшее разрушение и разъедание окисленных материалов, их поверхность тщательно обрабатывают раствором кальцинированной соды и промывают теплой водой.
Любые покрытия наносятся на сухую, подготовленную поверхность. При их выборе учитываются следующие требования.
- Для защиты пористых бетонов применяется водная грунтовка, которую наносят в 2-3 слоя и тщательно просушивают.
- Шпатлевка подходит для обработки неровных поверхностей и защиты бетонов в агрессивной среде. Она предотвращает проникновение солей в цементный камень и его дальнейшее разрушение.
- Лаки и краски используются в качестве отдельной защиты, так и в комплексе с армирующими материалами: стекловолокном, капронами, хлориновыми тканями и стеклосетками. Стойкое покрытие предотвращает разъедание бетона солями и кислотами.
Выбирая защитное покрытие, следует также учитывать место эксплуатации конструкции (улица/помещение) и свойства агрессивной среды. В некоторых случаях меры по защите, восстановлению и усилению сооружений являются малоэффективными. В этом случае принимаются меры по снижению агрессивного действия окружающей среды.
Нивелирование агрессивного действия среды
Фундаменты, подземные сооружения и коммуникации наиболее подвержены выщелачиванию и карбонизации грунтовыми водами. Чтобы нейтрализовать влияние агрессивной среды, проводится обустройство следующих конструкций:
- дренажи;
- кюветы;
- нагорные канавы;
- водонепроницаемые завесы;
- лотки.
На пути грунтовых вод также выставляют глиняные, битумные, петролатумные подушки. Траншеи, наполненные известняком, подходят для очистки сточных и грунтовых масс от углекислоты и кислых солей.
Для нейтрализации парогазовой среды внутри зданий используют дополнительную вентиляцию и просушку. Кислоты, попавшие на поверхность бетона, нейтрализуются содовыми и щелочными растворами.
Повышение стойкости бетонных сооружений
Для восстановления поврежденных бетонов применяют такие технологии, как обработка поверхностей и инъекции растворов в толщу конструкции. Инъекции классифицируются по типу расходных материалов на цементные, битумные, силикатные и смоляные.
В процессе цементации в бетоне пробуривают глубокие отверстия, через которые в полотно нагнетают цементный раствор повышенной прочности. В результате застывания бетонные столбики предотвращают разрушение конструкции, повышая ее прочностные характеристики.
Силикатизация проводится по той же технологии, однако вместо цемента в отверстия заливается жидкое стекло и раствор хлорида кальция. Образующийся в результате химических реакций гидросиликат устойчив к растворению и вымыванию из бетона.
Битумизация – процесс обогащения железобетона битумом. Добавка повышает прочность и коррозийную стойкость бетона в агрессивных средах, а также нивелирует риск образования ржавчины.
Смолизация – технология укрепления и защиты мелкопористых бетонов. В отверстия вводят водный раствор карбамидной смолы и химически нейтральные отвердители. После застывания смолы снижают истираемость и хрупкость конструкции.
В отличие от инъекций, технология обработки поверхностей не требует больших трудозатрат. В качестве расходных материалов применяются полимеры (технология гидрофобизации), либо флюаты (флюатирование). Специальные составы наносятся на бетонные кистью, валиком или пульверизатором.
Чтобы предотвратить разрушение бетона в агрессивной водной среде, специалисты рекомендуют проводить регулярную обработку поверхностей. Химические растворы и пропитки глубокого проникновения эффективно защищают конструкции от атмосферных осадков, конденсата и агрессивной парогазовой среды.
Бетон от компании EuroBeton
КСМ «ЕвроБетон» предлагает цементные растворы, товарные бетоны и ж/б-конструкции собственного производства. Продукция компании соответствует требованиям ГОСТ и международным стандартам качества. Перед поступлением в продажу строительные материалы проходят лабораторную проверку и комплектуются строительными паспортами.
Все материалы изготовлены с учетом климатических особенностей Ростова-на-Дону и почвенным составом региона. Для получения более подробной информации позвоните по указанному телефону или оставьте заявку на обратный звонок.
Источник: eurobeton61.ru
Влияние выщелачивания бетона на его прочность
Сурикова, А. А. Влияние выщелачивания бетона на его прочность / А. А. Сурикова, В. А. Суриков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 11 (406). — С. 21-23. — URL: https://moluch.ru/archive/406/89517/ (дата обращения: 13.10.2022).
Многочисленными исследованиями и наблюдениями за разрушающимся бетоном под действием морской воды и других агрессивных жидкостей, а также при совместном действии воды и мороза со всей очевидностью доказано, что структура и плотность затвердевшего бетона играют весьма большую роль в деструктивных процессах, протекающих в бетоне под влиянием внешней среды.
К сожалению, на практике мероприятиям по повышению плотности бетона не уделяется должного внимания. Единственное средство предотвратить разрушение раствора состоит в том, чтобы помешать проникновению воды в раствор. Физические свойства цемента и бетона скорее, чем их точный химический состав, определяют сопротивляемость, бетона разрушению в морской воде.
По вопросу о влиянии пористости, обусловленной гранулометрией мелкого заполнителя, и водоцементного отношения на долговечность бетона в морской воде, подчеркивалось, что в основном структура раствора определяет его долговечность в смысле сопротивляемости действию солей морской воды [1].
Многочисленными исследованиями доказано, что плотность бетона действительно имеет весьма большое значение для долговечности сооружений в морской воде, но при этом установлено также, что нельзя не считаться и с таким фактором, как минералогический состав цемента.
Малая плотность или соответственно большая пористость бетона уменьшает его долговечность потому, что реагирующая поверхность, а также количество и глубина проникновения воды резко возрастают при наличии пор в толще бетона.
Возьмем в качестве примера кубик, выполненный из бетона, с размером сторон 10 см и объемом V =1 000 см 3 . Внешняя поверхность такого кубика будет равна 600 см 2 .
Если в данном примере пористость бетона (р), вызванная наличием капилляров, равна 6,0 %, а средний диаметр капилляров равен 0,01 мм, то число капилляров ( п ) при длине их 1 см будет равно,
а суммарная поверхность их будет равнаn·π·d·l или, подставляя значение для п , — соответственно:
То есть, при наличии мелкой пористости поверхность соприкасания выросла в 24000/600 = 400 раз для данного примера.
Столь большое увеличение поверхности бетона и агрессивной среды увеличит скорость коррозии.
Рассмотрим в качестве примера влияние диаметров капилляров и скорости движения воды на развитие коррозии I вида (связанной гидролизом и выщелачиванием составных частей цементного камня из бетона) при фильтрации воды сквозь толщу бетона.
Так как фильтрация обычно идет с малыми скоростями, то из бетона раствор является насыщенным по отношению к гидрату окиси кальция (ведем расчет на СаО). В этом случае скорость разрушения, которую принимаем пропорциональной скорости растворения и уноса гидрата окиси кальция (выражен единицу времени), будет равна:
Где СаО — количество СаО в мг, унесенное фильтрующейся водой из бетона;
t– время фильтрации;
Q — расход фильтрующейся воды в единицу времени с единицы площади;
F– площадь поперечного сечения фильтрующего бетона;
C — концентрация насыщенного раствора гидрата окиси кальция (в пересчете на СаО).
Подставляем в приведенную формулу скорость расхода воды в единицу времени с единицы площади (Q) из уравнения Дарси:
Где k — коэффициент фильтрации;
1 — толщина фильтрующего слоя.
Отношение р/1 является градиентом напора. Тогда выражение для скорости разрушения получает следующий вид:
Применяя закон о движении воды в капиллярах при ламинарном её течении, скорость расхода в единицу времени с единицы площади можно выразить следующим образом:
Где r — радиус капилляров;
η — вязкость жидкости;
αl — действительная длина капилляров (α > 1);
l — толщина фильтрующего слоя.
И, соответственно, скорость разрушения будет равна:
Ряд исследователей, изучивший вопрос о поведении бетона при фильтрации сквозь него воды, пришел к заключению, что потеря окиси кальция бетоном ведет к разрушению последнего.
Одни исследователи принимают, что потеря 40 % окиси кальция (т. е. снижение общего количества СаО до 60 % от первоначального) снижает одновременно прочность до 50 %.
Другие исследователи получили при выщелачивании 50 % окиси кальция почти полную потерю прочности.
Проведенные лабораторные исследования на кафедре АГТУ представленные в таблице.
Влияние выщелачивания на механическую прочность образцов
Цемент
Дистиллированная вода
Раствор Na 2 SO 4 , 0,15 %
Раствор Na 2 SO 4 , 0,03 %
Источник: moluch.ru