Действие кислоты на цемент

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

ДЕЙСТВИЕ КИСЛОТ НА ЦЕМЕНТНЫЙ КАМЕНЬ
Общие сведения

Коррозия цементного камня и бетона II вида связана с развитием обменных реакций между растворами кислот или солей воды-среды и составными частями цементного камня. Чем энергичнее протекает реакция взаимодействия, а новообразования становятся растворимыми, тем быстрее разрушается цементный камень и бетон. Данная коррозия связана в основном с образованием в теле цементного камня легкорастворимых новообразований, непрочных, а также аморфных соединений.

Разрушение начинается с поверхностных слоев, соп­рикасающихся с внешней средой, далее оно может развиваться почти без изменения всех элементов структуры цементного камня в прилегающих слоях бетона.

К коррозии II вида относятся углекислая коррозия, кислотная коррозия по действием минеральных кислот, магнезиальная коррозия, коррозия под

действием щелочей, морской воды, биологических и других факторов.

Наиболее часто встречаемых коррозий II вида является коррозия, происходящая  под действием минеральных кислот. При действии кислот на цементный камень происходит его полное разрушение, причем продукты разрушения частично или полностью растворяются.

Последовательность коррозионных процессов схематически может быть выражена следующими реакциями

Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O;

nСаОSiO2 + pH2SO4 = nCaSO4?2H2O + mSi(OH)4.

Основным гидроксидом в цементном камне является Ca(OH)2, поэтому от степени растворения солей кальция, образовавшихся при действии кислот на цементный камень, в значительной мере зависит скорость разрушения цементного камня и бетона. Чем больше продуктов реак­ции растворяется и уносится раствором кислоты, тем быстрее протекает процесс разрушения.

Ограничивающим фактором коррозии является реакционная ем­кость, включающая концентрацию и объем действующей кислоты, а также скорость ее обмена у поверхности камня. Если продукты реакции малорастворимы, то, оставаясь на месте своего образования, они замедляют доступ агрессивной среды к внутренним слоям камня. В этом случае скорость коррозии ог­раничивается интенсивностью диффузии ионов через слой продуктов реакции, которая зависит от концентрации ионов, толщины и плотности слоя продуктов коррозии на поверхности камня. Это учитывалось при разработке способа повышения стой­кости камня в агрессивной среде путем обработки его поверх­ности раствором кремнефтористоводородной кислоты

Са(ОН)2 + H2SiF6 = 3СаF6 + Si(OH)4 + 2H2O.

Растворимость СаF6 очень мала, поэтому он вместе с теряю­щим гидратную воду и уплотняющимся гелем Si(OH)4 образует пло­тную и устойчивую пленку, которая защищает поверхность камня от действия внешней среды и замедляет скорость коррозии. Коррозия негидратированных зерен цемента идет медленнее, чем коррозия Ca(ОH)2, поэтому скорость коррозии увеличивается не прямо пропорционально росту скорости фильтрации растворов кислот.

Стойкость различных цементов при действии кислот не одина­кова. Концентрированные растворы кислот быстро разрушают бе­тон на всех цементах, за исключением кислотоупорного цемента. Уже при концентрации кислоты более 0,0001 N (рН<4) начинается коррозия. Некоторая разница в скорости разрушения не сможет увеличить долговечность бетона в кислой агрессивной среде.

Чем выше концентрация кислот, тем меньше сказывается вли­яние добавок на коррозионное разрушение, так как реакционная емкость раствора уже достаточна для полного разрушения всех гидросиликатов и гидроалюминатов кальция.

Кислотоупорные растворы и бетоны хорошо сопротивляются действию почти всех неорганических кислот, кроме плавиковой кислоты HF, кремнефтористоводородной кислоты H2SiF6 и горячей фосфорной кислоты H3PO4. Кислоты малой концентрации (< 10 %) более агрессивны для кислотостойкого бетона: происходит снижение прочности. Кислотоупорные цементы без добавки Na2SiF6 можно использовать при концентрации кислоты не выше 5% и то лишь в виде тонких слоев, т.е. для штукатурок, затирок, замазок и т.д. Для бетона такой цемент не пригоден.

Для повышения водостойкости рекомендуется вводить кремнефтористый натрий и добавки, содержание кремнезем (SiO2). Об­разующийся гель Si(OH)4 кольматирует поры и капилляры, пре­пятствуя при этом проникновение кислот вглубь бетона. Кисло­тоупорные составы имеют небольшую плотность (водопоглощение по массе 6…15 %, фильтрующая пористость 10…30 %), поэтому в ка­честве подслоя рекомендуется использовать плотные материалы, в частности полимерные.

После выдерживания бетона в воде в течение 1 года происходит снижение его прочности на 20…50 %.

Для защиты бетона от разрушения под действием кислот (особенно при средней и высокой их концентрации), необходимо заменять обычные цементы кислотоупорными цементами; применять кислотоупорные бетоны или полимербетоны; устраивать надежную изоляцию поверхности бетонов (окраска, облицовка и т. п.)

Высокопрочный перлитосиликатный кислотостойкий бетон, раз­работанный НИИЖБ Госстроя России и Челябинским ПромстройНИИпроектом, предназначен для изготовления строительных конструкций хими­ческих и металлургических предприятий. В состав этого бетона входят жидкое натриевое стекло, активный минеральный наполнитель (перлит-сырец фракции 0,01 мм), кварцевый песок и кислотостойкий кварцевый или гранитный щебень. Твердение бетона происходит в автоклавах при температуре 170 °С, давлении пара 0,8 МПа в течение 8 часов. В этих условиях перлитовый по­рошок взаимодействует с жидким стеклом – в результате получа­ются соединения, аналогичные природным химически стойким мате­риалам. Бетон характеризуется повышенной кислотостойкостью к минеральным кислотам (кроме плавиковой кислоты);  высокой моро­зостойкостью и прочностью как при сжатии (до 100 МПа), так и при растяжении (до 10 МПа). Он не токсичен, имеет белый цвет, не требует до­полнительной защиты при действии кислых сред, непроницаем для кислот, термостоек и достаточно дешев.

http://vk.com/club23595476
. контакты http://vk.com/club23595476 .