Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Сульфатная коррозия цемента


Сульфатная коррозия цемента III - Справочник химика 21

    Полагают, что основной причиной разрушения при сульфатной коррозии служат не только физические силы кристаллизации, сколько осмотические силы, связанные с усадкой и набуханием в цементе алюминатов. В связи с этим сульфатостойкость можно повысить снижением осмотического давления поровой жидкости путем связывания максимально большого количества извести в период ранней гидратации. Растворы сульфата алюминия и аммония оказыва- [c.369]

    СУЛЬФАТНАЯ КОРРОЗИЯ ЦЕМЕНТА [c.822]

    Влияние трехкальциевого алюмината на свойства цементных продуктов весьма заметно сильное выделение им тепла во время гидратации цемента (см. D. III, 1142 и ниже) оказывает вредное действие усадка увеличивается, а устойчивость против сульфатной коррозии понижается тем сильнее, чем большее количество трехкальциевого алюмината присутствует в клинкере з Четырехкальциевый алюмоферрит, однако, значительно ослабляет это отрицательное влияние трехкальциевого [c.783]

    Во избежание сульфатной коррозии надо применить для изготовления бетона сульфатостойкий портландцемент. Этот цемент отличается от обычного портландского цемента пониженным содержанием трехкальциевого алюмината (не более 5%). Если в цементе имеется мало трехкальциевого гидроалюмината, то гидросульфоалюминат кальция, образовавшийся в небольших количествах, распределяется в порах бетона, вытесняя оттуда воду или воздух, и внутренних напряжений в бетоне не вызывает. В этом случае гидросульфоалюминат кальция не только безопасен, но даже иногда полезен, так как, образуясь в малых количествах, он уплотняет бетон. [c.192]

    Так как в отвердевшем глиноземистом цементе нет свободной гидроокиси кальция, то этот цемент отличается значительно большей стойкостью в пресной воде, чем портландцемент. Поскольку в глиноземистом цементе нет трехкальциевого алюмината, то этот цемент практически почти не подвержен сульфатной коррозии. Относительно большей стойкости глиноземистого цемента в указанных средах способствует также меньшая пористость отвердевшего глиноземистого цемента по сравнению с портландцементом. В отличие от портладце-мента глиноземистый цемент не образует сильно щелочной среды и поэтому металлический алюминий стоек по отношению к нему. [c.196]

    Для обеспечения долговечности цементного кольца необходимо, чтобы затвердевший тампонажный раствор сохранял прочность и непроницаемость при воздействии минерализованных пластовых вод. Цементный камень с активной добавкой глины или высокодисперсных окислов показал достаточную коррозионную стойкость в агрессивных средах [317, 318]. Это связано с более плотной дисперсной структурой, с изменением фазового состава и степени закристаллизованности гидратных фаз по сравнению с камнем, приготовленным из чистого цемента. Необходимо отметить, что добавка глин с повышенным содержанием окислов алюминия (типа као-линитовых) обусловливает меньшую химическую стойкость цементного камня против сульфатной коррозии вследствие образования ими дополнительного количества гидросульфоалюминатных фаз [317,319]. [c.117]

    Таким образом, можно сделать вывод о том, что цементно-палы-горскитовые образцы обладают способностью сохранять достигнутые величины прочности в растворах хлористого натрия и смеси солей, а при хранении в растворах MgS04 и СаС1а даже значительно улучшать свои прочностные показатели. Во всяком случае по отношению к сульфатной коррозии цементно-палыгорскитовые материалы гораздо более стойки, чем таковые из чистого цемента. [c.157]

    Существуют представления, что основной причиной разрушени при сульфатной коррозии являются не столько физические силы кристаллизации, сколько осмотические силы, связанные с усадкой и набуханием геля. Помимо уменьшения содержания в цементе алюминатов сульфатостойкость можно повысить снижением осмотического да вления поровой жидкости путем связывания максимально большого количества извести в период ранней гидратации. Растворы сернокислого алюминия и аммония оказывают аналогичное рассмотренному действие. Количественной характеристикой агрессивности среды при сульфатной агрессии является содержание в воде иона 504 с учетом иона СР . [c.373]

    При содержании иона80 >1000 мг/л выпадает Са504-2Н20, так как при этом достигается его произведение растворимости в насыщенном растворе Са(0Н)2. В присутствии хлоридов более 1000 мг/л сульфатная коррозия замедляется, так как растворимость образующегося двуводного сульфата и гидросульфоалюмината кальция увеличивается. Когда концентрация хлоридов достигает 5 г/л, коррозия полностью прекращается. Повыщение стойкости бетона к сульфатной коррозии достигается и уменьщением (до 5%) в составе цемента трехкальциевого алюмината. Из-за возможности сульфатной коррозии содержание сульфат-иона в воде для затво-рения бетонных смесей не должно превышать 2,7 г/л. [c.108]

    Е. Н. Юнг и Б. Д. Тринкер [13], изучая сульфатную коррозию растворов на цементах с добавками органических поверхностно-активных веществ, пришли к выводу, что высокоалюминатные цементы, как с добавкой, так и без нее, обладают более низкой устойчивостью, чем низкоалюминатные. [c.103]

    Постепенное истощение активных запасов нефти на большинстве крупнейших месторождений России (Ромашкинское, Арлан-ское, Мухановское, Мамонтовское, Федоровское, Самотлорское и другие) сформировало новые требования к доразработке залежей на поздней стадии эксплуатации объекта. В этот период одновременно с ростом обводненности продукции отмечается проявление различных техногенных изменений как состава и свойств нефтепромысловых сред, так и природы и структуры порового пространства. В первую очередь это связано с процессом заводнения, в результате которого происходит окисление нефти при реакции с растворенным в воде кислородом, выпадение осадков нерастворимых неорганических солей при нарушении карбонатного и сульфатного равновесия, развитие биозаражения всей системы пласт - скважина - наземное оборудование . Кроме того, на этой стадии обнаруживается множество вторичных негативных явлений, также непосредственно связанных с заводнением. В частности, отмечаются кольматация призабойной зоны пласта продуктами коррозии водоводов и нефтепромыслового оборудования, а также остаточными нефтепродуктами в сточной воде снижение приемистости скважин из-за набухания и диспергирования глинистого цемента. Глубина этих изменений настолько существенна, что затраты на борьбу с техногенными осложнениями могут соизмеряться с объемом капвложений, первоначально запроектированным на обустройство месторождений. [c.5]

chem21.info

Сульфатная коррозия цементного камня — КиберПедия

Сульфатная агрессивность пластовых и грунтовых вод определяется наличием в них сульфат ионов.

Исследование процесса сульфатной коррозии цементного камня нашло отражение в ряде фундаментальных работ как отечественных, так и зарубежные авторов . Однако, ввиду сложности взаимодействия цементного камня и сульфатной среды, толкование механизма коррозионного поражения остается неоднозначным, что не позволяет выработать целенаправленных и эффективных методов борьбы с данным видом агрессии. Рассмотрение и выявление механизма сульфатной коррозии осложнено рядом факторов, зависящих как от свойств цементного камня, так и от окружающей его среды.

Наличие сульфат-ионов ( ) в воде вызывает протекание обменных реакций с растворенным в поровой жидкости гидрооксидом и образованием сернокислого кальция - гипса.

Если концентрация превышает 2100 кг/л ( =10,0618 кг/м3 и =0,1482 кг/м3), то раствор становится пересыщенным по отношению к кристаллогидрату . При достижении определенной степени пересыщения ( ) возникают условия для спонтанного возникновения зародышей новой фазы, которые затем и выпадают в осадок.

По мере дальнейшего образования и накопления гипса за счет поступления иона из окружающей среды, кристаллы вырастают до размеров, соизмеримых с размерами поры. С этого момента структурный каркас цементного камня напрягается. С течением времени растущие кристаллы гипса могут вызвать давление на стенку пор, превышающие прочность камня на растяжение, что неизбежно вызовет образование микро-, а затем и макротрещин в цементном камне.

Следует при этом отметить, что наличие других ионов в пластовых водах смещает величину растворимости в большую или меньшую сторону. Если, например, попутно с сульфат-ионом в воде содержатся ионы и , которые являются разноименными по отношению к ионам и , то растворимость двуводного гипса возрастает с увеличением концентрации и, соответственно, уменьшается степень агрессивности среды.

Описанный процесс получил название гипсовой коррозии. В тоже время, сульфатную коррозию чаще связывают с образованием гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) за счет взаимодействия иона с в присутствии . Накопление в порах камня эттрингита напрягает структуру, приводя к развитию внутренних напряжений, величина которых может превысить прочность камня на разрыв. Характерной особенностью данного вида коррозиии является его объемный характер и то, что на начальных стадиях процесса коррозии камень упрочняется. Многочисленные исследования сульфатной коррозии позволяют делать вывод о том, что для возникновения сульфатной коррозии необходимо соблюдение определенных условий:

Наличие достаточного количества иона , присутствие в поровой жидкости, обеспечивающей равновесное состояние эттрингита и содержание в продуктах твердения трехкальциевого алюмината. Концентрация и , необходимые для образования эттрингита, составляют 0,0045 - 0,1171 и 0,011 - 0,0214 кг/м3 соответственно. При температурах выше 100°С эттрингит разлагается и наблюдается только, гипсовая коррозия.

Необходимым условием, обеспечивающим высокую коррозионную стойкость тампонажного камня в пластовых водах с сульфатной агрессией, является пониженное содержание алюминатных фаз в продуктах твердения и отсутствие свободной . На этом принципе основано получение сульфатостойких цементов, в клинкере которых ограничено содержание

5%, 22% и 50%.

Однако, как показали исследования, ограничение величины рН поровой жидкости не всегда является достаточным условием, обеспечивающим долговечность камня. Тампонажный камень, представленный низкоосновными гидросиликатами кальция, может интенсивно разрушаться в сульфатных средах. Важная роль при этом отводится сопутствующему катиону. Если камень контактирует с растворенным или , то агрессор, диффундируя вглубь камня, вступает в химическую реакцию с образованием и . Поскольку подавляет растворимость и сохраняется практически неизменной рН поровой жидкости, то твердая фаза не подвергается гидролизу и растворению. Совершенно иная картина наблюдается при контакте тампонажного камня с флюидом содержащим . Сульфат магния диффундирует вглубь камня и при взаимодействии с образуются малорастворимые соединения и . Убыль нарушает равновесие между жидкой фазой и продутами гидратации, которые гидролизуются с выделением , вступающим в химическую реакцию с вновь поступившим . Камень в этих условиях коррозирует за счет как разрушения структурного каркаса в результате гидролиза продуктов твердения, так и внутренних напряжений, вызванных накоплением продуктов коррозии. Причем зти процессы протекают по всей глубине проникновения . При высокой рН поровой жидкости камня, величин потока , поступающего в окружающую среду, превышает количество диффундируемого и при определенных концентрациях процесс взаимодействия будет проходить на поверхности. камня, на границе тампонажный камень - окружающая среда. Таким образом, если пластовые воды содержат растворенные соли типа сульфата магния, то для обеспечения долговечности камня в этих условиях необходимо применять вяжущие, обеспечивающие получение высоких равновесных значений рН поровой жидкости при обязательном отсутствии алюминатных фаз. В условиях наибольшей стойкостью обладает камень из низкоосновных гидросиликатов кальция. В общем случае в условиях сульфатной агрессии достаточной стойкостью обладают глиноземистый цемент, шлаковые и пуццалановые цементы.

cyberpedia.su

Сульфатная коррозия - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Сульфатная коррозия

Cтраница 2

Гипотезы о механизме сульфатной коррозии в большинстве недостаточно разработаны и аргументированы и обычно схватывают узкий круг известных экспериментальных данных.  [16]

Сульфат магния интенсифицирует процесс сульфатной коррозии. При высокой концентрации ионов Mg2 и длительном контакте бетона с водой возможно растворение и других составных частей бетона.  [17]

С могут наблюдаться процессы классической сульфатной коррозии с образованием вторичного гидросульфоалюмината. Появление микротрещин в результате сульфатной коррозии ускоряет проникновение сероводорода вглубь цементного камня.  [18]

Двойной суперфосфат не вызывает сульфатной коррозии бетона и поэтому менее агрессивен, чем простой суперфосфат.  [19]

Механизм действия и последствия сульфатной коррозии тампонажного камня в основном совпадают с таковыми при магнезиальной коррозии. Разрушающее действие кристаллов проявляется в тех случаях, когда они образуются на стенках пор, представленных алюминатными минералами. Чем больше в вяжущем трех-кальциевого алюмината, тем быстрее и глубже развивается сульфатная коррозия. Поэтому решение проблемы коррозионной стойкости тампонажных материалов и получаемого из них камня с учетом изложенных выше положений является одной из важнейших задач при бурении и креплении скважин, направленных на обеспечение надежности и долговечности их работы в условиях повышенной пластовой агрессии и в солевых отложениях.  [20]

Простейшим способом борьбы с сульфатной коррозией является применение сульфатостойкого тг-цемента, содержащего до 5 % ЗСаО SiC2, при ограниченном содержании алита.  [21]

Кроме указанных видов, встречается сульфатная коррозия, когда в пластовых водах содержатся ионы SC42 и катионы магния, натрия или кальция. При наличии в воде сульфатов происходят обменные реакции с материалом тампонажного камня; катион в сульфате замещается ионом кальция Са2, а при определенных условиях образуются и накапливаются гипс и гидросульфоалюми-нат.  [22]

Точка зрения об осмотической природе сульфатной коррозии цементного камня весьма интересна, но мало разработана, поэтому вопрос о роли осмотических и электроосмотических явлений требует дальнейших исследований. Кристаллизационная гипотеза о природе сульфатной коррозии цементного камня ставится под сомнение в связи с тем, что при достижении растущим кристаллом эттрингита или гипса поверхности твердого препятствия дальнейший рост частицы и возникновение сколько-нибудь значительного давления невозможно, так как прекращается доступ ионов кальция, гидроксида, сульфата и алюмината к точке роста. Однако полное блокирование точки роста кристалла возможно в том случае, если препятствие имеет такой же состав, как и кристалл. В этом случае происходит срастание растущего кристалла с препятствием.  [23]

Пуццолановые цементы обеспечивают повышение стойкости к сульфатной коррозии и коррозии выщелачивания. Оба эти вида коррозии более опасны при низких и нормальных, чем при повышенных, температурах. Пуццолановые цементы, особенно с кремнеземистыми добавками осадочного происхождения, обладают худшей стойкостью против магнезиальной коррозии, чем обыкновенный портландцемент.  [24]

При повышенном содержании магния в контактирующей воде сульфатная коррозия бетона усиливается.  [25]

Полагают, что основной причиной разрушения при сульфатной коррозии служат не только физические силы кристаллизации, сколько осмотические силы, связанные с усадкой и набуханием в цементе алюминатов.  [26]

В присутствии хлоридов более 1000 мг / л сульфатная коррозия замедляется, так как растворимость образующегося двуводного сульфата и гидросульфоалюмината кальция увеличивается. Когда концентрация хлоридов достигает 5 г / л, коррозия полностью прекращается. Повышение стойкости бетона к сульфатной коррозии достигается и уменьшением ( до 5 %) в составе цемента трехкальциевого алюмината.  [27]

Сульфатоетойкий портландцемент отличается от обыкновенного повышенной стойкостью к сульфатной коррозии. В состав сульфатостойкого портландцемента обычно не вводятся какие-либо добавки кроме гипса. Присутствие добавок допускается только по соглашению между поставщиком и потребителем. Эта разновидность портландцемента характеризуется также пониженным тепловыделением.  [28]

Отсутствие свободного гидроксида кальция предохраняет глиноземистый цемент от сульфатной коррозии. Его получают большей частью из шлаков доменного процесса, проходящего в восстановительной среде. Поэтому он не вступает в реакции окисления - восстановления с сероводородом.  [29]

Цемент обладает повышенной стойкостью к коррозии выщелачивания и сульфатной коррозии в виду отсутствия гидроксида кальция.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Сульфатная коррозия бетона - Специальные виды работ в строительстве

Широкое распространение в природе сульфатных солей часто является причиной повышенной агрессивности воды, если учесть, что содержание сульфатных ионов может колебаться от 50 мг/л в воде реки до 4000-5000 мг/л в минерализованных природных водах. В сточных водах промышленных предприятий содержание сульфатных ионов может достигать 5000-10000 мг/л. Сульфатные ионы образуют с ионами кальция двуводный гипс, затем, реагируя с высокоосновными алюминатами, дают гидросульфоалюминаты кальция. Отличительным свойством этих новообразований является увеличение объема по сравнению с объемами исходных материалов в основном за счет присоединения кристаллизационной воды.

Наличие в растворе сульфатов натрия, кальция, магния, ионов S04 в концентрациях, превышающих 250 мг/л, вызывает повышенную растворимость составных частей цементного камня, что приводит к снижению прочности бетона или раствора.

В результате обменной реакции с замещением катионов сульфата ионами Са", Nа", Мg" возникает коррозия бетона II вида. При этом в водной среде, соприкасающейся с цементным камнем, происходит насыщение ее сернокислым кальцием.

При концентрации СаS04, превышающей 2000 мг/л, происходит образование кристаллов гипса СаS04-2Н20. Наличие в растворов других солей, например хлористого натрия, повышает растмость гипса и отодвигает начало образования кристаллов.

В свою очередь хлористый кальций снижает растворимость СаSO4 и приближает момент выпадания его в твердую фазу.

Образование двуводного гипса и гидросульфоалюмината в порах бетона, по мере разложения исходных минералов цементного камня, вызывает структурные напряжения и деформации, проявляющиеся в расслоении и растрескивании бетона, вызываемом увеличением его массы.

Образование кристаллов гипса происходит в местах повышенного содержания гидратов окиси кальция. Кроме гипса, в цементном камне образуется также гидросульфоалюминат, который кристаллизуется с 30-32 молекулами воды

 

Большое содержание кристаллизационной воды в составе гидросульфоалюмината кальция, которое приводит к значительному увеличению новообразований, является причиной интенсивного разрушения бетонной структуры.

Образование продуктов сульфатной коррозии идет за счет недиссоциированной гидроокиси кальция, которая имеет место при значении рН поровой жидкости, равном 11. Кристаллизация гипса идет за счет любой формы гидроокиси кальция при любом значении рН. Изменения в бетоне, вызываемые образованием гидросульфоалюмината, начинают происходить при контакте бетона со средой, содержащей 250 мг сульфат-иона. По мере увеличения концентрации сульфат-ионов интенсивность коррозионного процесса растет, вплоть до концентрации, соответствующей содержанию сульфат-иона в насыщенных растворах гипса, т. е. до 1500 мг/л.

Для того чтобы весь кальций, входящий в состав гидрата окиси кальция, перевести в гипс, необходимо, чтобы концентрация сульфата натрия была равной 3000, а сульфата магния - 2500 мг/л. Из этого вытекает, что без образования перенасыщенного раствора гипса его кристаллизация невозможна, поэтому концентрация сульфатов для образования в структуре цементного камня кристаллов гипса должна быть не менее 0,18%. При меньших концентрациях единственной твердой фазой новообразований будет гидросульфоалюминат.

Вопрос сульфатной коррозии чрезвычайно сложен. Наличие гипса и гидросульфоалюминатов в структуре цементного камня не может свидетельствовать о коррозионном процессе, поскольку и гипс и гидросульфоалюминат являются структурными элементами целого ряда цементов.

Существенно повысить сульфатную стойкость цементов можно путем снижения содержания в минералогическом составе цементного камня высокоосновных алюминатов. Например, в сульфатостойком цементе содержание СзА снижено до 5%, а в сульфатостойком шлакопортландцементе и пуццолановом цементе - до  8%.    Повысить  сульфатостойкость   цемента   можно   путем добавления 10-20% тонкомолотого гранулированного шлака для портландцемента и 5-10% тонкомолотых трепела, опоки или диатомитов, а также 21-60% граншлака для сульфатостойкого шлакопортландцемента.

Для бетонов нормальной плотности и обычных портландцементов в условиях сильнофильтрующих грунтов при содержании в водной среде ионов хлора менее 1000 мг/л неагрессивной считается вода, содержащая менее 300 мг/л сульфатов в пересчете на ионы S04" и среднеагрессивной - при содержании ионов сульфатов в пределах 401-500 мг/л.

Для сульфатостойких портландцементов содержание ионов сульфатов может быть увеличено в 10 раз, например, неагрессивной считается концентрация S", равная 3000 мг/л. Портландцементы с умеренной экзотермией по сравнению с обычными не сульфатостойкими цементами допускают концентрацию сульфатов в 5 раз выше. Наличие испаряющих поверхностей конструкции, находящейся в сильнофильтрующих грунтах, приводит к разрушению бетона при содержании в воде хлоридов, сульфатов, нитратов и других солей, поэтому неагрессивной средой считается вода, содержащая солей менее 10 г/л и среднеагрессивной - 16-20 г/л.

svaika.ru

В строительной практике часто встречаются случаи разрушения бетона, вызванные химическими воздействиями природных вод.

Вода-среда, вместе с растворенными в ней веществами, проникает в поры бетона. При этом протекают химические процессы, приводящие к снижению технических свойств материала. Эти процессы называются коррозией бетона, а активность воды-среды в отношении коррозии – ее агрессивностью.

Причиной недостаточной водостойкости бетона является частичная растворимость в воде продуктов гидратации портландцемента, из которых наиболее растворимым является Ca(OH)2.Поэтому гидроксид кальция в первую очередь подвергается химическому воздействию природной воды. Механизм коррозии обычно рассматривают по отношению к этому соединению, хотя природные воды разрушают не только гидроксид кальция, но и остальные продукты гидратации портландцемента.

Различают несколько видов коррозии цемента и бетона, из которых наиболее опасными считаются следующие: выщелачивающая, общекислотная, углекислая, магнезиальная, сульфатная, общесолевая).

Показателем, по которому судят о степени агрессивности воды-среды, является содержание в воде определенных ионов или молекул, вызывающих тот или иной вид коррозии. Вода может быть агрессивной по одному или сразу по несколькими показателями, то есть в бетоне могут протекать одновременно несколько видов коррозийных процессов.

Пресная вода, не содержащая никаких веществ, растворяет продукты гидратации портландцемента и прежде всего Ca(OH)2, растворимость которого наиболее высока. Растворение Ca(OH)2 протекает до тех пор, пока в растворе не будет достигнута предельная для Ca(OH)2 концентрация, равная 1,3 г CaO/л. По достижении указанной концентрации, если вода в порах не обновляется, дальнейшее растворение прекратится. Если же вода просачивается через бетон, а это имеет место в случае напорных сооружений, то происходит вымывание Ca(OH)2 вплоть до полного его исчезновения.

Гидроксид кальция в бетоне представляет собой кристаллический сросток, то есть вещество, обладающее определенной прочностью. Его вымывание ведет к потере прочности бетона. Когда Ca(OH)2 будет полностью выщелочен, начнется вымывание следующего по растворимости компонента цементного камня и т.д. Таким образом, процесс выщелачивания опасен для напорных сооружений, когда наблюдается фильтрация воды через толщу бетона. Вода не будет растворять Ca(OH)2, если уже в природном состоянии она представляет собой насыщенный по отношению к Ca(OH)2 раствор. Это возможно, когда вода имеет высокую временную жесткость. Временной жесткостью или бикарбонатной (гидрокарбонатной) щелочностью называют содержание в воде бикарбонатов кальция и магия Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2. Чем ниже временная жесткость, тем опаснее вода для бетона.

Процесс коррозии под действием кислоты можно проиллюстрировать следующим уравнением:

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2+2h3O

в бетоне в воде-среде

Хлористый кальций CaCl2 хорошо растворим и будет вымываться из бетона. Таким образом, этот процесс, так же, как выщелачивание, ведет к исчезновению из бетона кристаллического сростка Ca(OH)2. При этом бетон теряет прочность.

Кислоты, дающие нерастворимые соли, а именно h3SO4 и h4PO4, оказывают менее агрессивное воздействие, чем HCl и HNO3.

В ионной форме этот процесс может быть представлен независимо от вида кислоты:

Ca(OH)2 ↔ Ca2+ + 2OH- + 2Н+ = Ca2+ + 2h3O.

в бетоне в растворе в воде-среде

Прежде чем прореагировать с кислотой гидроксид кальция должен перейти в раствор, где происходит диссоциация его на ионы. Процесс растворения прекратиться, когда раствор достигнет насыщенной концентрации. Но если в воде содержаться катионы водорода, то они будут связывать анионы OH-, которые ограничивают растворимость гидроксида кальция, в нейтральные молекулы воды. В этом случае растворение гидроксида кальция будет продолжаться до полной нейтрализации ионов водорода.

Показателем общекислотной агрессивности является концентрация в воде катионов водорода, характеризуемая водородным показателем рН. Вода опасна для бетона при рН<7 (когда вода кислая) и, чем меньше рН, тем опаснее вода.

Природная вода, содержащая в растворе углекислый газ СО2, представляет собой угольную кислоту и может растворять карбонат кальция. Последний образуется в цементном камне из Ca(OH)2 под воздействием той же углекислоты:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + h3O.

Углекислый кальций в воде не растворим, но в присутствии углекислоты он переходит в хорошо растворимый бикарбонат кальция, вымываемый из бетона:

CaCO3 + CO2 + h3O ↔ Ca(HCO3)2.

Эта реакция обратима. Равновесие устанавливается при определенном соотношении между CO2, называемой в этом случае равновесной и Ca(HCO3)2, обычно присутствующим в природной воде. Равновесная углекислота, не опасна для бетона. Опасной (агрессивной) для бетона является та часть углекислоты, которая содержится в воде-среде сверх равновесного ее количества. Концентрация агрессивной CO2 является показателем агрессивности воды. Чем больше концентрация агрессивной углекислоты, тем опаснее вода.

При содержании в воде растворимых солей магния, например, MgCl2, MgSO4 и других может происходить магнезиальная коррозия бетона по реакции:

Ca(OH)2 + MgCl2 → Mg(OH)2 + CaCl2.

в бетоне в воде-среде

Процесс этот необратим. Гидроксид магния характеризуется меньшей растворимостью, чем Ca(OH)2, но образуется в виде рыхлой массы. Замена кристаллического сростка Ca(OH)2 рыхлым продуктом Mg(OH)2 ведет к снижению прочности бетона. Как уже указывалось, CaCl2 хорошо растворим и вымывается из бетона.

Образующийся труднорастворимый Mg(OH)2 закупоривает поры бетона и затрудняет дельнейшее проникновение агрессивных ионов внутрь бетона, при этом коррозия замедляется.

Обобщая этот процесс для всех солей магния, растворимых в воде, можно записать реакцию в ионной форме:

2OH- + Mg2+ → Mg(OH)2.

Ионы OH- поступают в раствор за счет физического растворения кристаллического сростка Ca(OH)2. Растворение будет продолжаться, пока все имеющиеся в воде ионы Mg2+ не будут связаны в нерастворимый Mg(OH)2. Таким образом, здесь мы опять имеем дело с химическим растворением в полной аналогии с рассмотренным уже случаем общекислотной коррозии. Магнезиальная коррозия также как и общекислотная опасна при любых цементах, использованных для приготовления бетона.

Показателем магнезиальной агрессивности является концентрация в воде ионов магния. Чем больше эта концентрация, тем опаснее вода.

Из аионов, содержащихся в природной воде, агрессивное действие на бетон оказывает лишь анион SO42-. В процессе коррозии участвуют гидроалюминат кальция:

3CaO· Al2O3· 6h3O + 3Ca2+ + 3SO42- + 25h3O → 3CaO· Al2O3· 3CaSO2· 31h3O.

в бетоне в воде-среде

Катионы кальция поступают для реакции в результате растворения Ca(OH)2. Образующаяся комплексная соль, называемая гидросульфоалюминат кальция (ГСАК), имеет объем, в несколько раз больший, чем объем исходного продукта в бетоне. По-видимому это связано с большим количеством кристаллизационной воды в составе ГСАК.

При сульфатной коррозии происходит непосредственное разрушение бетона в результате того, что продукты коррозии, увеличиваясь в объеме, вызывают расширение и растресктвание бетона. Гидросульфоалюминат кальция из-за схожести вызываемых им процессов с некоей болезнью бетона образно назван “цементной бациллой”.

Очевидно, что показателем агрессивности является концентрация в воде аниона SO42-. Чем больше эта концентрация, тем опаснее вода.

Сульфатная коррозия опасна не для всех цементов. При использовании сульфатостойких видов цемента стойкость бетона против этого вида коррозии значительно возрастает.

Общесолевая коррозия происходит только в том случае, когда бетон частично погружен в воду или подвергается попеременному увлажнению и высыханию. При испарении воды из бетона в его порах остается твердый остаток, образующийся из растворенных в воде-среде солей. Постоянное поступление воды в бетон и последующее ее испарение с открытых поверхностей приводит к накоплению твердого осадка и росту кристаллов соли в порах бетона. Этот процесс сопровождается расширением и растрескиванием бетона.

Щелочи, содержащиеся в воде-среде, вносят свой вклад в общесолевую коррозию. При доступе углекислоты воздуха к испаряющей поверхности бетона происходит карбонизация щелочей, с образованием Na2CO3 и K2CO3, и накопление этих солей в порах бетона.

Показателем агрессивности является концентрация в воде различных солей (соленость воды) и едких щелочей. Чем выше эта концентрация, тем опаснее вода.

Из большого числа мероприятий по борьбе с коррозией не все являются легко осуществимыми и достаточно эффективными. На практике стараются использовать по возможности наиболее простые и дешевые способы и в первую очередь повышение стойкости самого бетона путем, например, использования коррозионностойкого вида цемента или придания бетону высокой плотности и водонепроницаемости. Если эти меры не дают нужного результата, то прибегают к устройству того или иного вида гидроизоляции.

Применение коррозионностойких цементов. В ряде случаев можно избежать сульфатной коррозии бетона, применяя вместо портландцемента или шлакопортландцемента, сульфатостойкие цементы.

При уменьшении содержания в цементе C3S и C3A возрастает стойкость его в сульфат-ных водах. Сульфатостойкий портландцемент содержит C3S не белее 50 % и C3A не более 5 %.

Наряду с сульфатостойким портландцементом для работы в сульфатных водах выпуска-ются сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (C3A ≤ 5 %), сульфатостой-кий шлакопортландцемент (C3A ≤ 8 %) и пуццолановый портландцемент (C3A ≤ 8 %).

Эти цементы содержат в своем составе активные минеральные добавки и позволяют получить бетон с повышенной стойкостью не только в сульфатных, но и в пресных водах. Это объясняется тем, что активный кремнезем добавки связывает Ca(OH)2 в труднорастворимый низкоосновный силикат кальция:

Ca(OH)2 + SiO2 → CaO· SiO2· Н2О.

Процесс, описываемый приведенной реакцией, называется пуццоланизацией.

Глиноземистый цемент, состоящий в основном из однокальциевого алюмината, придает бетону специфические свойства. Цементный камень глиноземистого цемента обладает повышенной стойкостью против кислотной (и, в частности, углекислой) коррозии, а также стойкостью в мягких и сульфатных водах. В растворах щелочей, однако, глиноземистый цемент подвергается коррозии, поэтому его нельзя применять в случае щелочной агрессивности воды.

Повышение плотности бетона. Повышение плотности – эффективный способ защиты бетона от всех видов коррозии. Для получения бетона повышенной плотности применяют цементы с малой водопотребностью, уменьшают водоцементное отношение, тщательно уплотняют бетонную смесь при укладке и т.п.

Водопроницаемость бетона уменьшается с повышением его плотности. При этом затрудняется проникновение агрессивной среды в поры бетона. Водостойкость бетона возрастает с увеличением его плотности в отношении всех видов коррозии.

К устройству гидроизоляции прибегают в тех случаях, когда мероприятия по повыше-нию коррозионной стойкости бетона не в состоянии исключить его коррозию. Для защиты бетона от коррозии применяют гидрофобизирующую или гидроизолирующую пропитку, поверхностную окраску (обмазку), оклейку или облицовку гидроизоляционными материалами. Гидроизоляционные покрытия имеют ограниченный срок службы и требуют периодического ремонта или замены.

Проникающая гидроизоляция

Есть два способа выполнения проникающей гидроизоляции - пропитка и инъецирование.

Пропиточная гидроизоляция. Пропитке подвергают изделия из железобетона (трубы, сваи, колонны, плиты и т.п.), керамики (кирпичи, камни, трубы), асбестоцемента (листы и трубы), природного камня, древесины и др.

Установлено, что достаточно пропитать материал на глубину 10-15 мм для эффективной его защиты. В результате поверхностный слой становится водонепроницаемым и защищает остальной объем от проникновения воды.

Способы пропитки различаются по температуре и давлению. По температуре их можно разделить на горячие и холодные.

При горячей пропитке используют нефтяные битумы, каменноугольные дегти и пеки, петролатум, озокерит, парафины, синтетические составы. Горячую пропитку выполняют главным образом в ваннах при температуре от 80 до 180 0С. Нагревание требуется для того, чтобы перевести материал в жидкое состояние или снизить его вязкость. После пропитки изделия охлаждают, в результате чего пропиточный состав закрепляется в порах.

Для холодной пропитки используют составы на основе минеральных вяжущих веществ (цемента, силиката натрия и др.), составы на основе органических низко- и высокомолекулярных веществ (стирола, метилметакрилата, полиуретана, кремнийорганических соединений).

Пропитку производят при атмосферном давлении, повышенном давлении (в автоклаве) и при вакуумировании.

Пропитка при атмосферном давлении наиболее проста. Она осуществляется в открытых ваннах или путем нанесения проникающего состава на поверхность материала. При этом давление атмосферы на проникающий состав уравновешивается таким же (атмосферным) давлением воздуха в порах. Поскольку результирующая внешнего давления равна нулю, то проникание жидкости в поры происходит только за счет капиллярного эффекта.

Вакуумирование позволяет повысить эффективность пропитки в 3-4 раза, так как из пор материала удаляется воздух и снимается противодавление, оказываемое им при пропитке. При вакуумировании ванна с изделием помещается в камеру, из которой вакуум-насосом откачивается воздух. При этом пропиточный состав поступает в поры, не встречая сопротивления воздуха.

При пропитке в автоклавах, несмотря на высокое давление порядка 0,6-1,2 МПа, достигаемое ускорение процесса составляет максимум двукратную величину по сравнению с открытой ванной. Это связано с наличием воздуха, который остается в порах материала, занимая часть объема и оказывая противодавление.

К поверхностной пропитке прибегают при защите материалов непосредственно в конструкциях. Пропитку осуществляют путем нанесения состава (кистью, валиком или распылением) на поверхность материала. После того как состав впитается в поры материала, операцию можно повторить, добиваясь необходимой глубины пропитки. Для поверхностной пропитки применяют специальные заводские составы с высокой проникающей способностью.

Инъекционная гидроизоляция. При этом методе на некоторой площади сооружения пробуривают шпуры, соблюдая определенный порядок в их расположении. С помощью специальной оснастки в шпуры нагнетают уплотняющий материал, который заполняет поры, пустоты, трещины, после чего отверждается.

Для инъекций применяют составы двух видов:

1) на основе минеральных вяжущих веществ2) на основе органических связующих.

В первом случае применяются минеральные композиции на основе портландцемента, различных видов расширяющихся цементов, как правило, модифицированных специальными добавками. Такие материалы близки по химической природе бетону и сочетаются с ним лучше, чем органополимерные композиции, однако уступают последним в проникающей способности. В последнее время за рубежом разработаны высокопроникающие составы на основе цемента со сверхтонкими частицами, соответствующими коллойдным размерам в 1-2 мкм. Такой цемент получают по особой технологии на цементных заводах.

Широко применяются также инъекции жидких составов на основе полимеризующихся низкомолекулярных органических веществ (стирола, метилметакрилата) и отверждающихся полимеров (полиуретановых, акрилатных, эпоксидных, силиконовых и других смол). Для проникающих составов чаще всего используют олигомеры, отверждаемые при контакте с влагой. Такие материалы можно наносить на влажную поверхность.

Гидрофобизация

Эффективным видом защиты бетона от проникновения воды является гидрофобизация. Наиболее широко для этой цели применяют кремнийорганические вещества: метилсиликонаты и этилсиликонаты натрия (ГКЖ-10 и ГКЖ-11), а также полиэтилгидросилоксан (бывш. ГКЖ-94). Кремнийорганические соединения, проникая в поры бетона и адсорбируясь на их стенках образуют тончайшую пленку, придающую поверхности водоотталкивающие свойства. В результате гидрофобизации силы поверхностного натяжения воды препятствуют проникнове-нию ее в капилляры, которые в то же время остаются открытыми для паров и воздуха.

Мастичная гидроизоляция

Наиболее перспективными для антикоррозионной защиты бетонных и железобетонных конструкций, являются высокоэластичные покрытия на основе полимерных и битумно-полимерных мастик. При отсутствии армирующего слоя такие покрытия, имея относительное удлинение до 300 %, выдерживают без разрушения значительные и многократные деформации.

Наиболее перспективными материалами для гидроизоляционных покрытий являются мастики на основе хлорсульфированного полиэтилена. Этот полимер, получаемый продувкой хлора и сернистого газа через расплавленный полиэтилен, относится к искусственным каучукам, для которых характерны высокие эластические свойства при незначительном сопротивлении деформированию.

Рулонная оклеечная гидроизоляция

Для устройства гидроизоляции широко применяют рулонные материалы на битумной (гидроизол, бризол, изол, стеклорубероид и др.), битумно-полимерной (изопласт, изоэласт, кинепласт, мостопласт, техноэласт, бикропласт, экофлекс, унифлекс и др.) и полимерной (фундалин, элон, кромэл, кровлелон, изолен, реситрикс и др.) основе. Рулонные материалы крепят к основанию приклеиванием с помощью специальных мастик или наплавным способом.

stkirill.narod.ru

Сульфатная коррозия - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Сульфатная коррозия

Cтраница 1

Сульфатная коррозия сопровождается образованием вы-солов на поверхности и снижением прочности бетона, а физическая - накоплением солей в порах с разрывом стенок и расшатыванием структуры бетона при переменном увлажнении. Физическая форма коррозии наиболее характерна для нижних частей колонн и балок из-за капиллярного подсоса влаги с перекрытий.  [1]

Сульфатная коррозия бывает трех видов.  [2]

Механизм сульфатной коррозии до настоящего времени окончательно не выяснен. Ниже излагаются наиболее существенные результаты исследований этого вида коррозии тампонажного камня.  [3]

Механизм сульфатной коррозии весьма сложен. Он изучается уже более 100 лет. Известны следующие, наиболее важные закономерности этого явления.  [4]

Для предотвращения сульфатной коррозии используют сульфатостой-кий ПЦ. При сульфатной агрессии целесообразно также применять пуццо-лановые и шлаковые портландцементы, но тогда, когда бетоны не будут подвергаться частым попеременным замерзаниям и оттаиваниям.  [5]

Для условий сульфатной коррозии наиболее предпочтительными являются цементы с пониженным содержанием алюмината кальция и гидроксида кальция. Таковыми являются сульфатостойкий цемент, пуццолановые цементы, цементы с активными минеральными добавками.  [6]

Эта разновидность сульфатной коррозии называется суль-фоалюминатной коррозией. Для ее возникновения нужна значительно меньшая концентрация сульфат-иона ( 0 25 кг / м3), чем для гипсовой коррозии. Чем выше содержание А12О3 и СаО в портландцементом клинкере, тем сильнее подвержен цементный камень сульфатной коррозии.  [7]

К стойким против сульфатной коррозии относятся пуццолановые портландцемента с содержанием С3А в клинкере не более 8 % и отношением А12О3: Fe2O3 0 7 [15], в частности, смеси портландцемента с кремнеземистыми добавками типа опоки, трепела, а также шлакопортландцементы. В условиях сульфатно-сульфидной агрессии наиболее стойкими оказываются шлакопесчаные цементы, глиноземистые цементы и их смеси с портландскими цементами.  [8]

К стойким против сульфатной коррозии относятся пуццолановые портландцементы с содержанием С3А в клинкере не более 8 % и отношением А12Оз: Ре2Оз О 7 [15], в частности, смеси портландцемента с кремнеземистыми добавками типа опоки, трепела, а также шлакопортландцементы. В условиях сульфатно-сульфидной агрессии наиболее стойкими оказываются шлакопесчаные цементы, глиноземистые цементы и их смеси с портландскими цементами.  [9]

Для предотвращения сульфатной коррозии бетона целесообразно вводить в бетон сооружаемых систем охлаждения защитные пуццолановые добавки. На действующих длительно эксплуатируемых установках введение подкисления обычно безопасно, так как здесь бетон при отсутствии обработки воды покрывается защитным слоем карбоната кальция.  [10]

Для уменьшения сернокислотной и сульфатной коррозии необходимо при замене конструкции и ремонте газоходов применять кислотостойкие и плотные материалы, например для стен и футеровок кислотоупорный кирпич на кислотоупорном растворе или силикатопо-лимерный бетон.  [11]

Характерным видом сульфатной коррозии цементного камня является взаимодействие растворенного в воде гипса с трех-кальциевым гидроалюминатом. При этом образуется труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, который, кристаллизуясь, поглощает большое количество воды и значительно увеличивается в объеме ( примерно в 2 5 раза), что оказывает сильное разрущающее действие на цементный камень.  [12]

Гипс вызывает сульфатную коррозию цементного камня.  [13]

Особое место занимает сульфатная коррозия, которая протекает при действии на поверхность бетонных конструкций растворов солей серной кислоты. В результате взаимодействия этих растворов с составными частями бетона образуются продукты коррозии, которые отлагаются в порах, трещинах и капиллярах бетона, кристаллизуются в них, увеличиваются при этом в объеме и при некоторых условиях вызывают разрушение бетона.  [14]

Особое место занимает сульфатная коррозия, которая протекает при действии на бетонные конструкции растворов солей серной кислоты. В результате взаимодействия этих растворов с составными частями бетона образуются продукты коррозии, которые отлагаются в порах, трещинах и капиллярах бетона, кристаллизуются в них, увеличиваются при этом в объеме и при некоторых условиях вызывают разрушение бетона. Промышленные воды, которые содержат сернокислые соли и грунтовые воды, насыщенные углекислым газом, вызывают усиленную коррозию бетона, причем скорость разрушения бетона увеличивается с повышением содержания в воде солей и углекислого газа.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Сульфатная коррозия - Технический словарь Том VI

Сульфатная коррозия сопровождается образованием вы-солов на поверхности и снижением прочности бетона, а физическая - накоплением солей в порах с разрывом стенок и расшатыванием структуры бетона при переменном увлажнении. Физическая форма коррозии наиболее характерна для нижних частей колонн и балок из-за капиллярного подсоса влаги с перекрытий. Сульфатная коррозия бывает трех видов. Механизм сульфатной коррозии до настоящего времени окончательно не выяснен. Ниже излагаются наиболее существенные результаты исследований этого вида коррозии тампонажного камня. Механизм сульфатной коррозии весьма сложен. Он изучается уже более 100 лет. Известны следующие, наиболее важные закономерности этого явления. Для предотвращения сульфатной коррозии используют сульфатостой-кий ПЦ. При сульфатной агрессии целесообразно также применять пуццо-лановые и шлаковые портландцементы, но тогда, когда бетоны не будут подвергаться частым попеременным замерзаниям и оттаиваниям. Для условий сульфатной коррозии наиболее предпочтительными являются цементы с пониженным содержанием алюмината кальция и гидроксида кальция. Таковыми являются сульфатостойкий цемент, пуццолановые цементы, цементы с активными минеральными добавками. Эта разновидность сульфатной коррозии называется суль-фоалюминатной коррозией. Для ее возникновения нужна значительно меньшая концентрация сульфат-иона ( 0 25 кг / м3), чем для гипсовой коррозии. Чем выше содержание А12О3 и СаО в портландцементом клинкере, тем сильнее подвержен цементный камень сульфатной коррозии. К стойким против сульфатной коррозии относятся пуццолановые портландцемента с содержанием С3А в клинкере не более 8 % и отношением А12О3: Fe2O3 0 7 [15], в частности, смеси портландцемента с кремнеземистыми добавками типа опоки, трепела, а также шлакопортландцементы. В условиях сульфатно-сульфидной агрессии наиболее стойкими оказываются шлакопесчаные цементы, глиноземистые цементы и их смеси с портландскими цементами. К стойким против сульфатной коррозии относятся пуццолановые портландцементы с содержанием С3А в клинкере не более 8 % и отношением А12Оз: Ре2Оз О 7 [15], в частности, смеси портландцемента с кремнеземистыми добавками типа опоки, трепела, а также шлакопортландцементы. В условиях сульфатно-сульфидной агрессии наиболее стойкими оказываются шлакопесчаные цементы, глиноземистые цементы и их смеси с портландскими цементами. Для предотвращения сульфатной коррозии бетона целесообразно вводить в бетон сооружаемых систем охлаждения защитные пуццолановые добавки. На действующих длительно эксплуатируемых установках введение подкисления обычно безопасно, так как здесь бетон при отсутствии обработки воды покрывается защитным слоем карбоната кальция. Для уменьшения сернокислотной и сульфатной коррозии необходимо при замене конструкции и ремонте газоходов применять кислотостойкие и плотные материалы, например для стен и футеровок кислотоупорный кирпич на кислотоупорном растворе или силикатопо-лимерный бетон. Характерным видом сульфатной коррозии цементного камня является взаимодействие растворенного в воде гипса с трех-кальциевым гидроалюминатом. При этом образуется труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция, который, кристаллизуясь, поглощает большое количество воды и значительно увеличивается в объеме ( примерно в 2 5 раза), что оказывает сильное разрущающее действие на цементный камень. Гипс вызывает сульфатную коррозию цементного камня. Особое место занимает сульфатная коррозия, которая протекает при действии на поверхность бетонных конструкций растворов солей серной кислоты. В результате взаимодействия этих растворов с составными частями бетона образуются продукты коррозии, которые отлагаются в порах, трещинах и капиллярах бетона, кристаллизуются в них, увеличиваются при этом в объеме и при некоторых условиях вызывают разрушение бетона. Особое место занимает сульфатная коррозия, которая протекает при действии на бетонные конструкции растворов солей серной кислоты. В результате взаимодействия этих растворов с составными частями бетона образуются продукты коррозии, которые отлагаются в порах, трещинах и капиллярах бетона, кристаллизуются в них, увеличиваются при этом в объеме и при некоторых условиях вызывают разрушение бетона. Промышленные воды, которые содержат сернокислые соли и грунтовые воды, насыщенные углекислым газом, вызывают усиленную коррозию бетона, причем скорость разрушения бетона увеличивается с повышением содержания в воде солей и углекислого газа.

Гипотезы о механизме сульфатной коррозии в большинстве недостаточно разработаны и аргументированы и обычно схватывают узкий круг известных экспериментальных данных.Сульфат магния интенсифицирует процесс сульфатной коррозии. При высокой концентрации ионов Mg2 и длительном контакте бетона с водой возможно растворение и других составных частей бетона.С могут наблюдаться процессы классической сульфатной коррозии с образованием вторичного гидросульфоалюмината. Появление микротрещин в результате сульфатной коррозии ускоряет проникновение сероводорода вглубь цементного камня.Двойной суперфосфат не вызывает сульфатной коррозии бетона и поэтому менее агрессивен, чем простой суперфосфат.Механизм действия и последствия сульфатной коррозии тампонажного камня в основном совпадают с таковыми при магнезиальной коррозии. Разрушающее действие кристаллов проявляется в тех случаях, когда они образуются на стенках пор, представленных алюминатными минералами. Чем больше в вяжущем трех-кальциевого алюмината, тем быстрее и глубже развивается сульфатная коррозия. Поэтому решение проблемы коррозионной стойкости тампонажных материалов и получаемого из них камня с учетом изложенных выше положений является одной из важнейших задач при бурении и креплении скважин, направленных на обеспечение надежности и долговечности их работы в условиях повышенной пластовой агрессии и в солевых отложениях.Простейшим способом борьбы с сульфатной коррозией является применение сульфатостойкого тг-цемента, содержащего до 5 % ЗСаО SiC2, при ограниченном содержании алита.Кроме указанных видов, встречается сульфатная коррозия, когда в пластовых водах содержатся ионы SC42 и катионы магния, натрия или кальция. При наличии в воде сульфатов происходят обменные реакции с материалом тампонажного камня; катион в сульфате замещается ионом кальция Са2, а при определенных условиях образуются и накапливаются гипс и гидросульфоалюми-нат.Точка зрения об осмотической природе сульфатной коррозии цементного камня весьма интересна, но мало разработана, поэтому вопрос о роли осмотических и электроосмотических явлений требует дальнейших исследований. Кристаллизационная гипотеза о природе сульфатной коррозии цементного камня ставится под сомнение в связи с тем, что при достижении растущим кристаллом эттрингита или гипса поверхности твердого препятствия дальнейший рост частицы и возникновение сколько-нибудь значительного давления невозможно, так как прекращается доступ ионов кальция, гидроксида, сульфата и алюмината к точке роста. Однако полное блокирование точки роста кристалла возможно в том случае, если препятствие имеет такой же состав, как и кристалл. В этом случае происходит срастание растущего кристалла с препятствием.Пуццолановые цементы обеспечивают повышение стойкости к сульфатной коррозии и коррозии выщелачивания. Оба эти вида коррозии более опасны при низких и нормальных, чем при повышенных, температурах. Пуццолановые цементы, особенно с кремнеземистыми добавками осадочного происхождения, обладают худшей стойкостью против магнезиальной коррозии, чем обыкновенный портландцемент.При повышенном содержании магния в контактирующей воде сульфатная коррозия бетона усиливается.Полагают, что основной причиной разрушения при сульфатной коррозии служат не только физические силы кристаллизации, сколько осмотические силы, связанные с усадкой и набуханием в цементе алюминатов.В присутствии хлоридов более 1000 мг / л сульфатная коррозия замедляется, так как растворимость образующегося двуводного сульфата и гидросульфоалюмината кальция увеличивается. Когда концентрация хлоридов достигает 5 г / л, коррозия полностью прекращается. Повышение стойкости бетона к сульфатной коррозии достигается и уменьшением ( до 5 %) в составе цемента трехкальциевого алюмината.Сульфатоетойкий портландцемент отличается от обыкновенного повышенной стойкостью к сульфатной коррозии. В состав сульфатостойкого портландцемента обычно не вводятся какие-либо добавки кроме гипса. Присутствие добавок допускается только по соглашению между поставщиком и потребителем. Эта разновидность портландцемента характеризуется также пониженным тепловыделением.Отсутствие свободного гидроксида кальция предохраняет глиноземистый цемент от сульфатной коррозии. Его получают большей частью из шлаков доменного процесса, проходящего в восстановительной среде. Поэтому он не вступает в реакции окисления - восстановления с сероводородом.Цемент обладает повышенной стойкостью к коррозии выщелачивания и сульфатной коррозии в виду отсутствия гидроксида кальция.

Существуют представления, что основной причиной разрушения при сульфатной коррозии являются не столько физические силы кристаллизации, сколько осмотические силы, связанные с усадкой и набуханием геля. Растворы сернокислого алюминия и аммония оказывают аналогичное рассмотренному действие.Такой подход был, безусловно, оправданным при углекислотной, сульфатной коррозии либо при выщелачивании извести из цементного кольца. В случае сероводорода, который весьма агрессивен в отношении обычных обсадных колонн нефтяных и газовых месторождений, при измерении глубины коррозии необходимо учитывать всю зону камня, в которую проникает сероводород, так как после начала поглощения сероводорода металлом обсадных труб появится дополнительный химический потенциал, способствующий ускорению диффузии - агрессивного агента в цементном кольце.Состояние увлажняемого перекрытия площадки горна. В холодный период года к процессам выщелачивания и сульфатной коррозии увлажняемого бетона добавляется процесс его размораживания.Сульфатостойкий портландцемент ( ССПЦ) отличается повышенной стойкостью к сульфатной коррозии. Ускоренного твердения добиваются тепловой обработкой.Разрушение труб может происходить за счет как сульфидной, так и сульфатной коррозии.Сульфатостойкий портландцемент предназначается не только для изготовления бетонов, подвергающихся действию сульфатной коррозии, но и для бетонов повышенной морозостойкости. Это обеспечивается прежде всего пониженным содержанием трехкальциевого алюмината. Кроме того, при помоле никаких минеральных добавок, кроме гипса, не вводится, однако возможно введение пластифицирующих или гидрофобизующих веществ, повышающих морозостойкость.Воздействие на бетон растворов сульфатных солей, как известно, приводит к сульфатной коррозии - образованию гидро-сульфоалюмината кальция - кристаллогидрата, разрушающего материал.Воздействие на бетон растворов сульфатных солей, как известно, приводит к сульфатной коррозии - образованию гидро-сульфоалюмината кальция - кристаллогидрата, разрушающего материал.Магнезиальная коррозия происходит особенно интенсивно в тех случаях, когда она сопровождается сульфатной коррозией.Температура ускоряет большинство коррозионных процессов, ио имеются и исключения; так, сульфатная коррозия прекращается при температуре выше 370 К.Из изложенного следует, что в условиях скважин, где отсутствует кислород, сульфатная коррозия, приводящяя к разрушению цементного камня, как это указывается в работе Н.А. Ивановой, не развивается. Результаты исследований показали, что в чистом газообразном сероводороде образцы камня, полученные при гидратации С3 S, и портландцемента также подвергаются коррозионному поражению, которое носит объемный характер.Негативное влияние воздействия отходящих газов на стойкость конструкций дымовых труб проявляется в виде сульфатной коррозии, фильтрации влаги на наружную поверхность ствола, эрозии внутренней поверхности футеровки и температурных колебаний. Коррозионное воздействие дымовых газов зависит от их температуры, скорости, вида и состава используемого топлива, а также режима работы.Более тонкий помол цементного камня, а также увеличение срока предварительного твердения ослабляют сульфатную коррозию.Состояние увлажняемого перекрытия площадки горна.Большое содержание в промышленной воде ионов SO ( более 250 мг / л) вызывает сульфатную коррозию цементного камня. Это приводит к серьезным структурным разрушениям бетона.Рост прочности во времени. Пуццолановые портландцемента характеризуются также повышенной стойкостью к отдельным видам коррозии и, в частности, к сульфатной коррозии. Желательно, чтобы минеральные добавки были предварительно испытаны с теми цементами и заполнителями, которые предполагается использовать в конкретных конструкциях.Состояние увлажняемого перекрытия площадки горна. Большое содержание в промышленной воде ионов SO ( бо - лее 250 мг / л) вызывает сульфатную коррозию цементного камня. Это приводит к серьезным структурным разрушениям бетона.Следует отметить, что при небольшой концентрации, сульфат магния более агрессивен, чем хлорид магния, так как одновременно протекает сульфатная коррозия. При высокой концентрации сульфата магния, наоборот, ввиду того, что образовавшиеся за счет кристаллизации сульфата кальция микротрещины, препятствуют развитию осмотического давления.В химии вяжущих веществ для соединения такого состава раньше нередко применяли образное название цементной бациллы за его активную роль в развитии сульфатной коррозии бетона, так как образование его сопровождается значительным увеличением объема. Это соединение называют высокосульфатным гидроалюминатом кальция для отличия от другого сульфо-алюмината состава ЗСаО А12О3 CaSO4 10h3O, называемого низкосульфатным гидроалюминатом кальция.С другой стороны, если в растворе заканчиваются соли Mg2, то концентрация извести опять увеличится с последующим образованием сульфата кальция и сульфатной коррозией цементного камня.

www.ai08.org


Смотрите также