Влияние примесей в воде на прочность, долговечность и другие свойства бетона

Наличие примесей в воде для приготовления бетонной смеси приводит к снижению структурных свойств бетона, таких как прочность и долговечность.
Влияние примесей в воде на свойства бетона может быть выражено в основном в двух терминах:

• В разнице в сроках схватывания портландцементных смесей, состоящих из предлагаемой воды затворения, по сравнению с использованием дистиллированной воды.
• В терминах прочности бетона, которая сравнивается с контрольными образцами, приготовленными с использованием дистиллированной воды.

Влияние примесей в воде на прочность и долговечность бетона

Разница в прочности на сжатие измеряется на 28-й день твердения. Для измерения качества воды затворения достаточно 10% от контролируемого испытания.
Согласно IS:456-2000, предписывается разница в начальном времени схватывания на величину +/-30 минут, при условии, что начальное время схватывания составляет не менее 30 минут.
На бетон влияют сточные воды, которые выбрасываются из канализационных сооружений, сахарной промышленности и производства удобрений, лакокрасочной, газовой и текстильной промышленности.
Различные испытания показали, что использование воды или сооружений, построенных вблизи водоемов с избыточным содержанием солей (растворенных солей), снижает прочность бетона на сжатие на величину от 10 до 30 процентов. Это снижение прочности бетона по сравнению с прочностью бетона, полученной при использовании дистиллированной воды.
Высокое содержание хлоридов в воде имеет тенденцию к появлению поверхностной эфлоресценции, постоянной сырости и делает арматурную сталь подверженной коррозии. Эта проблема в бетонных конструкциях из-за проблем с качеством воды является более серьезной в тропических регионах, в основном в той смеси, которая является тощей.
В таблице-1 показано снижение прочности на сжатие бетонных конструкций при различном содержании солей в воде.

Таблица-1: Влияние содержания различных солей в воде на прочность бетона на сжатие

Содержание соли в воде (%)
Снижение прочности на сжатие (%)
0.5S04
4
1.0 S04
10
5 NaCl
30
CO2
20

Примеси воды и их влияние на свойства бетона

Ниже объясняется влияние различных примесей на свойства бетона:

Влияние взвешенных частиц в воде на свойства бетона

Если вода затворения содержит взвешенные частицы в количестве до 0,02 процента по весу от общего количества воды, используемой в бетоне, то это не влияет на свойства бетона.
Установлено, что высокое содержание взвешенных частиц не влияет на прочность бетона, но влияет на другие его свойства.
Индийский кодекс IS: 456-2000 предписывает допустимый предел содержания взвешенных частиц в воде менее 2000 мг/литр. Перед использованием воды в бетоне мутная вода должна пройти отстаивание в бассейне.

Влияние различных неорганических солей в воде на свойства бетона

Содержание солей в воде отрицательно влияет на прочность бетона. Основными солями, которые могут присутствовать в воде, являются соли марганца, олова, свинца, меди и цинка.
Присутствие в воде хлорида цинка приводит к замедлению набора прочности бетона. Это определяется как отсутствие набора прочности на вторые или третьи сутки (при испытании бетона на прочность).
Другой солью, оказывающей разрушающее воздействие на бетон, является нитрат свинца. Другие соли, такие как фосфат натрия, арсенат натрия, йодат натрия и борат натрия, приводят к снижению начальной прочности бетона в очень низкой степени.
Карбонаты натрия и калия вызывают чрезвычайно быстрое схватывание в больших концентрациях. Это приводит к снижению прочности бетона.
Присутствие хлоридов кальция ускоряет схватывание и твердение бетона. Но присутствие хлорида кальция ограничивается 1,5 процентами от общего веса цемента, используемого в смеси.

Влияние солей в морской воде на свойства бетона

Морская вода содержит 3,5 процента растворенных солей. Химический состав морской воды одинаков по всему миру. Большинство хлоридов связано с натрием, некоторые – с калием, а сульфат связан с магнием.
При рассмотрении приблизительных значений, содержание различных ионов, обусловленное присутствием солей, можно указать как 51,3% хлоридов, магния в 3,6%, 7,2% сульфатов, 28,5% натрия, 1,3% кальция и 1% калия. Однако общее количество соли может варьироваться в широких пределах.
Попадание любого рассматриваемого иона в массу бетона прямо пропорционально солености морской воды. Это относится к данной массе морской воды.
Когда химические воздействия имеют более высокий приоритет, отмечается, что из всех наиболее проблематичными являются сульфаты. Это является причиной разработки сульфатостойкого цемента. Бетон с очень низким соотношением вода/цемент облегчает это требование сульфатостойкости.
Содержание соли в морской воде снижает прочность бетона на 10-20 процентов. Негативным фактором, помимо прочности, считается коррозия арматуры. Основной причиной коррозии являются хлориды.
Риск коррозии арматуры выше, когда она подвергается воздействию воздуха, чем когда она погружена в воду. Другим последствием воздействия хлоридов является эффлоресценция.
Рекомендуется использовать цемент с высоким содержанием C3A, так как хлорид-ион будет перехвачен присутствующим алюминатом. При этом выпадает осадок хлороалюмината кальция, который не оказывает вредного воздействия. Это, следовательно, увеличит срок службы стали и долговечность конструкции.

Присутствие хлорид-ионов в бетоне обусловлено следующими двумя основными причинами

Для тех цементов, которые не являются сульфатостойкими, использование CaCl2 отрицательно скажется на сульфатостойкости бетонной смеси. Это не является проблемой, если цемент содержит некоторое количество сульфатостойкого компонента.
Следовательно, в холодных погодных условиях CaCl2 можно использовать для ускорения, добавляя некоторое количество сульфатостойкого цемента (в количестве, равном тому, которое добавляется к обычному цементу).
Кодексы не поддерживают использование хлорида кальция при применении сульфатостойкого цемента. Но в ситуациях, которые неизбежны, он используется в обычном бетоне, погруженном под воду.

Влияние кислот и щелочей в воде на свойства бетона

Вода, состоящая из промышленных отходов, не подходит для строительства бетона. Промышленная вода состоит из вредных кислот или щелочей, которые зависят от отходов соответствующей промышленности.
Что касается значения pH, то для строительства бетона можно использовать воду с показателем pH более 6. Однако значение pH не дает правильного и адекватного представления о содержании кислоты в воде.
Содержание кислоты в воде может быть точно определено на основе общей кислотности, в расширении, чтобы удовлетворить следующее требование, то есть:
Количество 0,02 нормального NaOH, необходимое для нейтрализации 100 мл образца воды с использованием фенолфталеина в качестве индикатора, не должно превышать 5 мл. В данном случае кислотность эквивалентна 49 ppm H2So4 или 36 ppm HCL.

Влияние водорослей на свойства бетона

Водоросли наблюдаются на поверхности воды затворения или на поверхности заполнителей. Водоросли (водоросли в заполнителях) соединяются с цементом (цемент + водоросли), уменьшая связь между цементной пастой и заполнителями.
Попадание водорослей в смесь через воду приведет к увлечению воздуха в больших количествах, что в свою очередь приведет к снижению прочности бетона.

Влияние сахара на свойства бетона

Если содержание сахара в воде составляет менее 0,05 процента по весу воды, то никакого отрицательного влияния на структуру бетона не наблюдается. Содержание сахара в 0,15 процента приводит к замедлению времени схватывания и ранней прочности бетона. Однако наблюдается повышение прочности бетона на 28-й день.
Увеличение содержания сахара до 0,20 процента приводит к улучшению схватывания (время ускоряется). Дальнейшее увеличение содержания сахара приводит к быстрому схватыванию, но при этом ухудшается прочность на 28-й день.

Влияние нефтяного загрязнения на свойства бетона

Минеральное масло в воде, не содержащее животных или растительных масел, не оказывает отрицательного влияния на свойства бетона. Считается, что содержание минерального масла до 2% увеличивает прочность бетона. Но при содержании более 8% минерального масла прочность снижается.
Растительное масло в воде, используемой для производства бетона, оказывает пагубное влияние на прочность бетона на поздних стадиях.

Максимальный предел содержания примесей в воде для изготовления бетона

В таблице-2 указаны предельные значения содержания ряда твердых примесей в воде, используемой для производства бетона.
Значение pH, наиболее подходящее для изготовления бетона, обычно находится в пределах от 6 до 8. Считается, что для строительства лучше всего подходит вода, эквивалентная питьевой. Содержание твердых примесей в воде определяется в соответствии с процедурами, приведенными в IS: 3025.

Таблица-2: Пределы допустимых примесей в воде для строительства бетона

Типы примесей в воде
Предел допустимого содержания соли (Процентный вес воды)
Органические твердые вещества
0.02
Неорганические твердые вещества
0.03
Сульфаты (SO3)
0.04
Хлориды щелочных металлов (как Cl2)
1. Обычный бетон
0.2
2. Армированный бетон
0.05

Влияние примесей в воде для твердения на конструкцию бетона

Основная цель твердения – дать воде проникнуть в бетон. Вода для твердения не нужна, если были приняты надлежащие меры для предотвращения потери воды из бетона.
Неизбежно происходит некоторая потеря воды с поверхности элементов конструкции вследствие испарения. Процесс гидратации происходит внутри конструкции, но на поверхности ситуация не такая, так как там не хватает влаги или содержания воды из-за испарения. Следовательно, необходимо отверждение.
Если в качестве воды используется морская вода, то в поверхностную зону попадают ионы хлорида, которые впоследствии перемещаются внутрь путем диффузии. Следует отметить, что большинство проблем с прочностью начинаются с поверхности или атака с поверхности продвигается вглубь.
Морские конструкции, предназначенные для погружения в морскую воду, имеют большой риск из-за растворенных в море солей. Но эти проблемы снимаются, если правильно провести отверждение пресной водой.
Содержание железа или органических веществ в воде, используемой для твердения, приводит к образованию пятен или отложений на поверхности бетона. Согласно стандарту IS: 456-2000, присутствие железа или соединений дубильной кислоты в воде для твердения ограничено.
Читать далее: Тесты качества воды для бетонных конструкций и рекомендуемые пределы

• Роль хлорида кальция в бетоне.
• Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.
• Как предотвратить коррозию арматуры на стройплощадке?.
• Бетон, подверженный воздействию морской воды – последствия и меры предосторожности.
• Сульфатостойкий цемент – состав, свойства, применение и преимущества..
• Ухудшение состояния бетона в результате катионообменных реакций.
• Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.