Сульфатная атака в бетоне и растворе - Sulfate attack in concrete and mortar

Сульфатное воздействие на цемент, раствор и бетон.

Цемент состоит в основном из двух минералов - трикальциевых силикатов (C3S) и двухкальциевых силикатов (C2S).^[1] При гидратации основными продуктами реакции являются гели силиката кальция (C-S-H) и гидроксид кальция Ca (OH) 2 или CH в химии цемента. Влага вызывает эту реакцию и может вызвать серьезные структурные повреждения как стеновых плит, так и стен в зданиях.

Сульфатные атаки случаются с плитами первого этажа, эта проблема обычно влияет на свойства 1950-х и 1960-х годов, но может повлиять на более ранние конструкции, где была установлена бетонная плита перекрытия.^[2]. Они возникают, когда заполняющий материал под плитой содержит сульфаты, которые растворяются влагой грунта, которая затем мигрирует в бетон, который образует плиту перекрытия.

Атаки могут исходить от солей MgSO4, солей NaSO4 и других солей, содержащих ионы SO3-. Взаимодействие ионов Ca2 + с SO4, присутствующим в растворе, приводит к образованию CaSO4 или гипса. Влияние гипса на гель C-S-H, который является основным компонентом затвердевшего цемента, является дискуссионной темой.^[3] Другие компоненты, присутствующие в цементе, такие как трикальцийалюминат, также взаимодействуют с сульфат-ионами. Эта реакция хорошо известна в литературе.

Они могут быть «внешними» или «внутренними».

Внешняя атака

Это более распространенный тип, который обычно возникает, когда вода, содержащая растворенный сульфат, проникает в бетон. Сульфат-ионы, которые проникают в бетон, реагируют с CH с образованием гипса.^[3]

ŜH + CH → CSH₂ (Обозначение химика цемента)

C₃А + 3CŜH₂ + 26Н → С₃A.3CŜ.H₃₂

алюминат трикальция + гипс → эттрингит

при уменьшении концентрации сульфат-ионов эттрингит распадается на моносульфаты.

2C₃А + С₃A.3CŜ.H₃₂ → 3С₃A.3CŜ.H₁₂

Когда он вступает в реакцию с бетоном, плита расширяется, поднимается, деформируется и растрескивается, а также оказывает давление на окружающие стены, что может означать смещение конструкции, значительно ослабляющее бетон.

Основные материалы для заполнения сплошного пола, вызывающие сульфатную атаку^[2]:

- Красный ясень (сланец)

- Черный ясень

- шлак

- Серая летучая зола

- Могут использоваться другие промышленные материалы и строительный мусор, что представляет потенциальную проблему

Эти материалы широко использовались на северо-западе Англии, поскольку они были широко доступны и практически не поступали из таких источников, как угольные шахты, сталелитейные заводы, литейные заводы и электростанции.^[2]

Внутренняя атака

Эта форма возникает, когда источником сульфатов является избыток гипса. Гипс, присутствующий в бетоне, реагирует с моносульфатами с образованием эттрингита.

C₃A.3CŜ.H₁₂ + 2CSH₂ + 16Н → С₃A.3CŜ.H₃₂

В полированных шлифах часто можно увидеть довольно четко выраженный фронт реакции; впереди бетон нормальный или почти нормальный. За фронтом реакции состав и микроструктура бетона изменятся. Эти изменения могут различаться по типу и серьезности, но обычно включают:

Обширное растрескивание
Расширение
Нарушение связи между цементным тестом и заполнителем
Изменение состава пасты с переходом моносульфатной фазы в эттрингит и, на более поздних стадиях, образованием гипса. Необходимый дополнительный кальций обеспечивается гидроксидом кальция и гидратом силиката кальция в цементном тесте.

Эффект от этих изменений - общая потеря прочности бетона.

Вышеуказанные эффекты типичны при атаке растворами сульфата натрия или сульфата калия. Растворы, содержащие сульфат магния, обычно более агрессивны при той же концентрации. Это связано с тем, что магний также принимает участие в реакциях, замещая кальций в твердых фазах с образованием брусита (гидроксида магния) и гидратов силиката магния. Вытесненный кальций осаждается в основном в виде гипса.

Другие источники сульфатов, которые могут вызвать сульфатную атаку, включают:

Морская вода
Окисление сульфидных минералов в глине, прилегающей к бетону - это может привести к образованию серной кислоты, которая вступает в реакцию с бетоном.
Бактериальное действие в канализации - анаэробные бактерии производят диоксид серы, который растворяется в воде, а затем окисляется с образованием серной кислоты.
В кирпичной кладке сульфаты присутствуют в кирпиче и могут постепенно высвобождаться в течение длительного периода времени, вызывая сульфатное повреждение раствора, особенно там, где сульфаты концентрируются из-за движения влаги.^[4]

Как это определяется

Сульфатные атаки выявляются с помощью корректирующего обследования, но их часто можно упустить из виду при проведении обследования сырости, поскольку они могут рассматриваться как структурная, а не проблема сырости, но именно влага вызывает реакцию.^[2]

Первоначально будет достаточно визуального осмотра и выравнивания собственности, чтобы определить наличие сульфатов. Чтобы установить тип и глубину заполнения, необходимо использовать пробные отверстия.

Если вода присутствует в конструкции основания пола, возможно, потребуется проинструктировать инженера-строителя в зависимости от уровня повреждений или подвижности стен.^[2]

Какие корректирующие действия можно предпринять?

Действия зависят от того, насколько серьезна атака и насколько высок будущий риск. Иногда проверки связаны с ипотекой, поэтому это также может зависеть от степени уверенности, необходимой для кредитора.

Если требуется ремонт из-за уровня повреждения, плита должна быть выломана и удалена, откос не должен использоваться в качестве твердого материала под заменяющую плиту.^[2]

Смотрите также

Разрушение бетона