Хлорид кальция и коррозия.

Считают, что наиболее серьезным недостатком применения хлорида кальция является его способность вызывать коррозию стали в армированном бетоне.

Коррозия бетона

Имеются не только противоречивые взгляды на желательность применения хлорида кальция в армированном бетоне, но и возможны ошибки во взглядах на особенности развития коррозионных процессов.

В обычном армированном бетоне цементный камень обеспечивает щелочную среду в бетоне, которая защищает арматуру от коррозии. Однако в бетоне, содержащем хлорид, защитная пленка, которая образуется в обычных условиях, не может сохраняться так же эффективно и возможность коррозии возрастает. Даже когда защитная пленка небезупречна, арматурная сталь интенсивно не корродирует в отсутствие доступа кислорода к стали. Конечно, влажность — это главная среда, через которую хлорид, кислород и диоксид углерода транспортируются к арматуре.

Наблюдаются два противоположных эффекта, когда сталь контактирует с раствором хлорида кальция: скорость коррозии возрастает вследствие повышения проводимости электролита и уменьшается из-за понижения растворимости кислорода; этим объясняется понижение скорости коррозии при высокой концентрации хлорида. Это, однако, не означает, что в бетоне может быть использован хлорид кальция высокой концентрации, так как при этом бетон может иметь низкую прочность, может проявиться большая усадка и тенденция к трещинообразованию, что облегчает диффузию 02. Свойства такого бетона не укладываются в технические нормы. Вопреки мнению некоторых исследователей и практиков, в бетоне, содержащем хлорид кальция, не весь первоначально введенный хлорид вызывает коррозию, способен вызвать только растворимый хлорид. Хлорид кальция хорошо растворим в воде, но часть добавленного хлорида реагирует с алюминатами и ферритами кальция, образуя малорастворимые хлоридсодержащие соединения. Также вопреки общепринятому мнению часть хлорида реагирует с вновь сформировавшимися силикатными фазами, образуя нерастворимые комплексы. Количество связанного и иммобилизованного хлорида кальция возрастает, главным образом, с увеличением количества алюминатной фазы в цементе. Даже при добавлении небольших количеств хлорида некоторая его часть имеет возможность находиться в растворимой форме. В цементном растворе, гидратированном в течение 28 сут с 1 % хлорида кальция, 80 % его связано, тогда как при введении 10 % СаС12 связано лишь 49 %.

Отмечено, что сульфатостойкий портландцемент, содержащий 1 % С3А (по расчету) оставляет через 4 ч в растворе столько хлорида, сколько обычный портландцемент, содержащий 9 % С3А. Это происходит вследствие того, что фаза С3А в цементе образует нерастворимый комплекс с хлоридом кальция. Этим объясняется тот факт, что обычный цемент защищает арматуру от коррозии лучше, чем сульфатостойкий.

Минимальное количество хлорида, которое вызывает коррозию арматурной стали, пока не определено, хотя был установлен коррозионный порог в 0,2 % CI-1 (по отношению к цементу). Этот показатель основан на том допущении, что приблизительно 75 % общего количества хлорида определяется при весовом химическом анализе как свободный хлорид. Для расчета должен приниматься во внимание также хлорид, находящийся в заполнителях. Избыточное содержание хлорида по сравнению с пороговым еще не свидетельствует о том, что коррозия должна автоматически начаться; ее развитие зависит также от содержания влаги и кислорода.

Предварительно напряженный бетон более подвержен коррозии, чем обычный армированный из-за роли, которую играет напряжение стали в стабильности системы. Установлено, что арматура в пропаренном предварительно напряженном бетоне, содержащем незначительное количество хлорида кальция, должна в конечном счете прокорродировать и поэтому в таком бетоне хлорид недопустим.

Предложены различные методы защиты от коррозии. Они включали защитные покрытия бетона, арматуры, ингибиторы коррозии и добавки в бетон. Была проверена возможность использования коррозионностойких сталей. Характеристики большинства дорогих аустеннтных нержавеющих сплавов, хранившихся при высоком уровне концентрации О-1, оказались лучшими, чем у стандартных сталей. Однако следует принимать меры предосторожности, если аустенитные стали используются вместе с обычной арматурной малоуглеродистой сталью, так как при значительной площади тесного контакта между ними возрастает коррозия малоуглеродистой стали.

Использование хлорида кальция в технологии бетона основано на его способности повышать скорость схватывания и увеличивать прочность бетона. Эти зависящие от времени свойства широко изучались и почти во всех публикациях главным образом сравнивались свойства бетона, содержащего хлорид кальция, и без него после определенного срока выдерживания. Несомненно, это очень полезное, но тем не менее основное сравнение должно основываться на некоторых внутренних свойствах системы. Сравнение следует производить при равной степени гидратации цемента или равной пористости бетона. Прочностные параметры при равной величине пористости позволяют получить множество новых данных и фактов о цементных системах. Например, доказано, что среди систем на основе оксихлорида магния, портландцемента, гипса и гидроксида магния последний образует наиболее прочное тело при пористости около 30 %.

Свойства бетона в присутствии хлорида кальция могут изменяться в зависимости от степени гидратации или от изменений, происходящих во внутренней структуре цементного теста. Были получены результаты о действии разных количеств хлорида кальция (0—3,5 %) ин внутренние свойства гидратированного цемента при постоянной степени гидратации. При одинаковой степени гидратации пористость, удельная поверхность, прочность, удельная масел, микроструктурные свойства оказались различными.

Они могут несколько различаться вследствие воздействия CaCl2 на свойства бетона например, для бетона, содержащего хлорид кальция, характерна большая усадка, чем для бетона без добавки, особенно в ранний период твердения.

В цементе содержится столь ничтожное количество хлорида, что оно почти не определяется обычными методами анализа и поэтому может не учитываться, как хлорид. Вода затворения, однако, может содержать около 0,005 % хлорида при В/Ц 0,5 это количество составляет 0,0025% к цементу.

Существует возможность присутствия хлорида в так называемых добавках, не содержащих хлорида. Например, в добавках, содержащих 1000 (частей на миллион) хлорида, это количество должно соответствовать приблизительно 0,001 % СаС12-2Н20 по массе цемента в бетоне. Поскольку бетон содержит много заполнителя, даже малые включения хлорида могут внести его в бетон в значительном количестве. Те из заполнителей, которые добыты из береговых регионов, омываемых морской водой, должны содержать некоторое количество хлоридов. Содержание 0,1 % хлорида в песке может соответствовать 1,2—2 % к массе цемента.

Стандартные спецификации должны учитывать указанные соображения и поэтому в бетоне должен быть допустим ограниченный минимум хлоридов. Комитет 201 при Американском институте бетона недавно предложил следующее ограничение на содержание хлорид-нона в бетоне: в предварительно напряженном бетоне максимально допустимо 0,06 % СаС12, тогда как для обычного бетона во влажных условиях и при соприкосновении с хлоридами их предельное содержание допускается 0,1%, а для того же бетона, не соприкасающегося с хлоридами, оно составляет 0,15 %.

Похожие записи