Сульфатная атака на бетон – процесс и контроль сульфатной атаки

Сульфатная атака на бетон – это механизм химического разрушения, при котором ионы сульфата атакуют компоненты цементной пасты. Соединения, ответственные за сульфатную атаку на бетон, представляют собой водорастворимые сульфатсодержащие соли, такие как щелочноземельные (кальций, магний) и щелочные (натрий, калий) сульфаты, которые способны вступать в химическую реакцию с компонентами бетона.

Реакции сульфатной атаки на бетон

• 1. Химический процесс сульфатной атаки
• 2. Физический процесс сульфатной атаки
• Диагностика сульфатной атаки на бетон
• Микроскопическое исследование сульфатной атаки

Профилактика сульфатной атаки на бетон

• Основными факторами, влияющими на сульфатную атаку, являются:
• Контроль сульфатной атаки на бетон

Формы сульфатной атаки на бетон

Сульфатная атака на бетон может проявляться в различных формах в зависимости от:

• Химическая форма сульфата
• Атмосферная среда, которой подвергается бетон.

Что происходит, когда сульфаты попадают в бетон?

Когда сульфаты попадают в бетон:

Он соединяется с C-S-H, или бетонной пастой, и начинает разрушать пасту, которая удерживает бетон вместе. По мере высыхания сульфатов образуются новые соединения, часто называемые эттрингит ..

Эти новые кристаллы занимают пустое пространство и, продолжая образовываться, вызывают растрескивание пасты, еще больше разрушая бетон.

Источники сульфатов в бетоне

Ниже перечислены источники сульфатов, которые ответственны за сульфатную атаку:

1. Внутренние источники

Это более редкий источник, но он возникает из таких материалов для изготовления бетона, как гидравлические цементы, летучая зола, заполнители и добавки.

Портландцемент может быть пересульфатирован.

Наличие природного гипса в заполнителе.

Добавки также могут содержать небольшое количество сульфатов.

2. Внешние источники

Внешние источники сульфатов встречаются чаще и обычно являются результатом высокосульфатных почв и грунтовых вод, или могут быть результатом атмосферного или промышленного загрязнения воды.

Почва может содержать избыточное количество гипса или других сульфатов.

Грунтовые воды попадают в бетонные фундаменты, подпорные стены и другие подземные сооружения.

Промышленные сточные воды.

Реакции сульфатной атаки на бетон

Природа реакции: Химические и физические реакции
Процесс сульфатной атаки снижает долговечность бетона, изменяя химическую природу цементной пасты и механические свойства бетона.

1. Химический процесс сульфатной атаки

Сульфат-ион + гидратированный алюминат кальция и/или гидроксид кальция в составе затвердевшей цементной пасты + вода = эттрингит (гидрат сульфоалюмината кальция).

C3A.Cs.H18 + 2CH +2s+12H = C3A.3Cs.H32

C3A.CH.H18 + 2CH +3s + 11H = C3A.3Cs.H32

Сульфат-ион + гидратированный алюминат кальция и/или компоненты гидроксида кальция затвердевшей цементной пасты + вода = гипс (гидрат сульфата кальция)

Na2SO4+Ca(OH)2 +2H2O = CaSO4.2H2O +2NaOH

MgSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O = CaSO4.2H2O + Mg(OH)2

В зависимости от этого происходит две формы химической реакции:

Концентрация и источник сульфат-ионов .Диагноз

Состав цементной пасты в бетоне.

2. Физический процесс сульфатной атаки

Сложный физико-химический процесс “сульфатной атаки” взаимозависим, так же как и возникающие повреждения.

Физическая сульфатная атака, о которой часто свидетельствует цветение (присутствие сульфатов натрия Na2SO4 и/или Na2SO4.10H2O) на открытых бетонных поверхностях.

Это не только косметическая проблема, но и видимое проявление возможных химических и микроструктурных проблем в бетонной матрице.

В качестве сульфатной атаки наблюдаются как химические, так и физические явления, и их разделение неуместно.

Диагностика сульфатной атаки на бетон

Отслаивание бетона в результате сульфатной атаки.

Микроскопическое исследование сульфатной атаки

Профилактика сульфатной атаки на бетон

Чтобы предотвратить сульфатную атаку на бетон, мы должны понять факторы, которые влияют на сульфатную атаку.

Основными факторами, влияющими на сульфатную атаку, являются:

1. Тип цемента и его содержание

Наиболее важными минералогическими фазами цемента, влияющими на интенсивность сульфатной атаки, являются: C3A, соотношение C3S/C2S и C4AF.

2. Добавление золы-уноса

Добавление пуццолановой добавки, такой как летучая зола, снижает содержание C3A в цементе.

3. Типы сульфатов и их концентрация

Сульфатная атака имеет тенденцию увеличиваться с увеличением концентрации сульфатного раствора до определенного уровня.

4. Хлорид-ионы

Другие факторы:

Уровень грунтовых вод и его сезонные колебания

Поток грунтовых вод и пористость почвы

Форма строительства

Качество бетона

Контроль сульфатной атаки на бетон

Следующие меры помогают контролировать сульфатную атаку”:
1. Сайт качество бетонав частности, низкая проницаемость, является лучшей защитой от сульфатной атаки.

Достаточная толщина бетона

Высокое содержание цемента

Низкое соотношение в/ц

Правильное уплотнение и твердение

Влияние водоцементного отношения на сульфатную атаку

2. Сайт использование сульфатостойких цементов обеспечивает дополнительную защиту от сульфатной атаки
Воздействие
Концентрация водорастворимых сульфатов в почве процент
Концентрация водорастворимых сульфатов в воде ppm

Умеренное

<0.1

<150

Умеренное

0,1 – 0,2

150 до 1500

Тяжелая

От 0,2 до 2

1500 – 10000

Очень тяжелая

>2

>10000

Читайте далее:

• Виды сульфатной атаки в бетоне – влияние и источники.
• Летучая зола – свойства, виды, механизм и применение.
• Гипсовые изделия и свойства в качестве строительного материала для строительства.
• Влияние золы-уноса на долговечность бетона.
• Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
• 15 видов добавок, используемых в бетоне.
• Влияние летучей золы на свойства затвердевшего бетона.