Лекции по "Коррозии строительных материалов"

  Для конструкций, в которых устройство защиты поверхности затруднено (буронабивные сваи, конструкции, возводимые методом  «стена в грунте», и т.п.), необходимо применять первичную защиту с  использованием специальных видов  цементов, заполнителей, подбором составов бетона, введением добавок, повышающих стойкость бетона, и т.п.

    Краткие теоретические основы появления и развития коррозии в цементном камне бетона, изложенные выше, позволяют сделать следующие выводы:

    – коррозия в бетоне имеет химическую природу и ее интенсивность зависит от вида агрессивного воздействия внешней среды;

    – защита от агрессивного воздействия  внешней среды должна иметь превентивный характер, т.е. защищать ЖБК надо еще  на стадии проектирования ее состава  и выбора материалов. 

   1.2.3 Особые виды бетонов, обладающие повышенной коррозионной стойкостью.

   Гидротехнический  бетон идет для конструкций, находящихся в воде или в зоне переменного уровня воды, поэтому он должен иметь свойства, противостоящие морозной агрессии и выщелачиванию. Такой бетон должен удовлетворять сразу нескольким требованиям: по прочности, по водостойкости, по водонепроницаемости, по морозостойкости; он должен иметь пониженное тепловыделение при твердении, минимальную усадку и высокую трещиностойкость.

 

   

   Гидротехнический  бетон наружной зоны сооружения делят на три вида:

      1) подводный (ниже уровня воды);

     2) переменного уровня;

     3) надводный.

   Бетон внутренней зоны монолитных сооружений не считают гидротехническим, а относят к обычным бетонам.

   В самых суровых  условиях находится бетон переменного уровня. Он должен обладать высокой плотностью и морозостойкостью. Такой бетон должен быть очень тщательно спроектирован, подобран по пригодным материалам и очень тщательно изготовлен только на специализированных БСЦ.

   Для такого бетона нужен ПЦ и ССПЦ, возможно применение ШПЦ М400; заполнители допустимы только из интрузивных горных пород высокой прочности, испытанные на заданную морозостойкость.

   Производство  работ по бетонированию участков переменного уровня надо вести с  обязательной интенсивной виброукладкой при минимально возможной подвижности смеси.

   Марку по водонепроницаемости  гидротехнического  бетона назначают  в зависимости  от напорного градиента, равного отношению  максимального напора к толщине всей конструкции или  к толщине бетона наружной зоны (если конструкция разбита на наружную и внутреннюю зоны): 

 

   Если  в конструкции напорный градиент выше 12, то могут назначаться марки  выше чем W 12.

   Марки по морозостойкости: F100; F150; F200; F300; F400 и F500.

   Для бетона внутреннего ядра конструкции  требования обычные: по прочности М100 и М150; по водонепроницаемости W2; W4; по морозостойкости F100; F150.

   Водопоглощение  бетона, высушенного при 105°С, в 28 суточном возрасте для зоны переменного уровня W <5%, для остальных зон – W =7%.

   Жаростойкий бетон применяется для облицовки котлов, футеровки печей, для возведения дымовых труб.

   При действии высокой температуры идет обезвоживание кристаллогидратов и разложение гидроксида Са с образованием СаО.

   В жаростойкий бетон вводят тонкомолотый SiO₂, который связывает СаО при t = 700…900 °С, предотвращая разрушение цементного камня при высоких температурах.

   Применяемые материалы для жаростойкого бетона.

   Вяжущее:

   1) Портландцемент  с активной минеральной добавкой (пемза, зола, шамот) и шлакопортландцемент – могут применяться до  700 °С;

   2) Глиноземистый цемент можно применять до 1000 °С, поскольку при его твердении не образуется гидроксид Са;

   3) Высокоглиноземистый цемент (глинозема более 70%) обладает огнеупорностью не ниже 1580 °С. В сочетании с огнеупорным заполнителем применяют при температуре до 1700 °С.

 

   

   Заполнители:

   1) Безкварцевые изверженные  горные породы  плотные (сиенит, диорит, габбро) и пористые (пемза, вулканический туф, пепел) для бетонов с жаростойкостью до 700 °С.

   2) Кирпичный бой,  шамот, отвальные  шлаки – до 900 °С.

   3) Огнеупорные материалы:  кусковый шамот, хромитовая руда, бой шамотных, хромомагнезитовых и др. огнеупорных изделий – до 1200 °С.

   Легкий жаростойкий бетон на пористых заполнителях должен иметь плотность менее 2100 кг/м³; его теплопроводность в два раза меньше, чем у тяжелого бетона.

     Заполнители должны быть не  только пористые, но и огнеупорные  (до 1000 °С): керамзит, вспученный перлит, вермикулит. Применяется в основном, для облицовок технологических агрегатов, где требуется защита от тепловыделения, что позволяет экономить топливо.

   Бетон для защиты от радиоактивного воздействия (особо тяжелый) предназначен для защитных сооружений при строительстве объектов, связанных с ядерной энергетикой, производством радиоактивных материалов и захоронением отходов ядерной энергетики.

   Кроме того, такой бетон и растворы на основе баритовых и лимонитовых  песков применяют при строительстве  объектов и отделке помещений для размещения медицинских аппаратов типа рентгеновских установок, электронных томографов  и тому подобных установок, испускающих при своей работе целый спектр видов биоактивного излучения.

   Вяжущее: портландцемент или шлакопортландцемент с низкой экзотермией, особенно для возведения массивных блоков защиты реакторов и других активных зон.

   Заполнители: особо тяжелые железные руды – магнетит (Fe₃O₄) и гематит (Fe₂O₃) с содержанием железа не менее 60%, Бурый железняк – лимонит (Fe₂O₃·nН₂О) позволяет значительно повысить содержание связанной воды в таком гидратном бетоне.

   Баритовые руды, содержащие около 80% сульфата Ва, применяют как крупный и как мелкий заполнитель.

   Металлический крупный заполнитель получают из отходов металлообработки (окалина, стружка, отходы поковок  и отливок, мелкие обрезки заготовок).

     Мелким заполнителем служит лимонитовый песок, а также чугунная дробь.

     Свинцовая дробь  слишком дорогая, но ее применяют для малой толщины заделок в технологических отверстиях конструкций, например для пропуска трубопроводов, когда надо обеспечить высокие защитные свойства всего блока. Плотность бетона до 6000 кг/м³.

   Механические  свойства особо тяжелых магнетитового, лимонитового и баритобетона близки. Марки по прочности М100, М200 и М300, но марки на растяжение М10 и М20.

     Это важно для снижения вероятности  появления трещин, через которые  может просачиваться излучение  в виде газа.

   При расчете толщины защиты учитывают  количество связанной воды, которую  может удержать цемент или лимонит  и серпентин в данном составе сверхтяжелого бетона, что очень важно для поглощения жесткого излучения. 

    1.2.4 Разрушение деревянных конструкций от биологических агентов (грибки, гнили и пр.) и от агрессивных сред.

    На  строительные конструкции, возведенные  из дерева (опоры мостов, сваи, столбы ЛЭП, настилы мостов и переходов и т.п.) те же агрессивные воздействия внешней среды проявляются в разной степени.

 

    

    В том же СНиПе по защите от коррозии определены меры по защите деревянных конструкций от увлажнения, морозной агрессии и от химической агрессии.

    Как последствия, так и методы защиты от этих воздействий для разных видов материалов близки, но для деревянных конструкций существует еще один вид агрессивных воздействий внешней среды, проявляющийся одновременно с повышением влажности того объема здания, где находится деревянная конструкция.

    Речь  идет о биологической агрессии, воздействующей на саму древесину. При положительных  температурах во влажной среде начиная  с поверхности дерева очень быстро возникают и уходят в глубину различные грибковые поражения и гнили, поражающие как структуру самой ткани, так и изменяющие сечение материала.

   Грибные поражения представляют собой заметные изменения цвета, структуры и твердости древесины, вызванные грибами (плесень, синева, гниль, дупло, побурение).

   Биологические повреждения представляют собой различного рода отверстия или бороздки, вызванные действием насекомых, птиц и паразитных растений (червоточина, повреждения растениями и птицами). Различают червоточины поверхностные, неглубокие, глубокие, некрупные, крупные, сквозные.

    Для деревянных конструкций довольно подробно разработаны превентивные меры по защите их от грибковых поражений. В соответствующих разделах уже упомянутого СНиПа есть подробные таблицы с рекомендациями по составу и технологии защитных обмазок, пропиток и т.п. Гораздо сложнее остановить начавшуюся биоагрессию и отремонтировать поврежденные участки.

    Основным  методом ремонта пораженных гнилью и грибком участков ДК является удаление (замена) участка или полная замена загнившей конструкции.

    Важно запомнить, что удаленная, «больная» древесина не может быть использована вторично, она должна быть уничтожена, сожжена для предотвращения распространения биоагрессии. 

    Тема 5  Изделия из древесины  

    Общие сведения

    Древесина является весьма распространенным строительным материалом, который широко применяется в строительстве благодаря ряду положительных свойств: высокая прочность при малой плотности, малая теплопроводность, легкость  механической обработки, простота скрепления отдельных элементов, высокие декоративные показатели.

    Вместе  с тем, древесина имеет ряд  недостатков, которые связаны с  ее растительным происхождением.

     Строительные  свойства древесины  существенно ухудшаются за счет ее анизотропности (неоднородности свойств вдоль и поперек волокон), гигроскопичности, наличия пороков, способности к загниванию.

    В зависимости от степени переработки  различают:

    лесные  материалы, получаемые только путем маханической обработки стволов дерева (бревна, пиломатериалы), в таком виде древесина сохраняет все присущие ей свойства;