Влияние золы-уноса на долговечность бетона - Строительство и ремонт

Летучая зола используется в бетоне в качестве добавки, а также в цементе. В этой статье рассматривается влияние летучей золы на долговечность бетона.
Использование бетона в агрессивных и потенциально агрессивных условиях окружающей среды значительно возросло. Бетонные конструкции используются для поддержания машин, персонала и продуктов разведки и добычи нефти и газа.
Бетонные конструкции используются для поддержания ядерного реактора и должны удерживать газы и пары, выделяющиеся при высоких температурах и давлении в аварийных ситуациях. Во всех вышеперечисленных условиях использование летучей золы, как цементирующего материала, играет значительную роль.
Поэтому изучение и понимание влияния летучей золы на долговечность бетона является чрезвычайно важным. В данной статье будет рассмотрено влияние летучей золы на долговечность бетона.

Влияние летучей золы на долговечность бетона

Влияние летучей золы на:

Проницаемость бетона
Карбонизация бетона
Долговечность бетона, подвергающегося многократным циклам замораживания и оттаивания
Абразивность и эрозия бетона с летучей золой
Сульфатостойкость бетона
Реакции щелочного заполнителя в бетоне
Коррозия стальной арматуры в бетоне
Бетон, подверженный воздействию морской воды

Типичный запас летучей золы

Влияние летучей золы на проницаемость бетона

Проницаемость бетона напрямую связана с количеством гидратированных цементных материалов в любой момент времени. Утверждается, что после 28 дней твердения проницаемость летучей золы была ниже по сравнению с проницаемостью контролируемого бетона.
Напротив, через шесть месяцев бетон из летучей золы стал более непроницаемым и достиг значительной непроницаемости. Эти различия в летучем бетоне в два разных времени могут быть обусловлены пуццолановой активностью летучей золы; пуццолановая реакция низка в раннем возрасте, тогда как она увеличивается по мере старения летучей золы.
Поэтому летучая зола может дать лучшую прочность бетона, что означает лучшую долговечность. Рисунок 2, предоставленный Департаментом транспорта США, иллюстрирует влияние летучей золы на проницаемость бетона.

Влияние летучей золы на проницаемость бетона

Влияние летучей золы на карбонизацию бетона

Карбонизация – это процесс, в котором двуокись углерода в воздухе реагирует с гидроксидом кальция и иногда с силикатами и алюминатами кальция в гидратах цемента и образует карбонат кальция.
Этот процесс происходит во влажной среде, и скорость карбонизации бетона зависит от проницаемости бетона, степени насыщения и количества гидроксида кальция, готового к реакции.
Карбонизация может привести к снижению коррозионной стойкости стали. Наконец, особое внимание следует уделить пропорциям бетонной смеси, укрытию бетона и периоду влажного твердения при использовании большого количества летучей золы в бетоне.

Влияние летучей золы на долговечность бетона, подверженного многократным циклам замораживания и оттаивания

Как правило, бетон, модифицированный воздухововлечением, обладает морозостойкостью при соблюдении всех остальных критериев. Летучая зола может привести к увеличению количества добавок, необходимых для получения приемлемого уровня увлеченного воздуха, и иногда влияет на стабильность увлеченного воздуха в свежем бетоне.
Большинство исследований, проведенных по влиянию летучей золы на долговечность бетона, подверженного многократным циклам замораживания и оттаивания, подтверждают утверждение Ларсона “Летучая зола не оказывает явного отрицательного воздействия на воздушные пустоты в затвердевшем бетоне.
При введении соответствующего объема воздуха характеристики системы пустот соответствуют общепринятым критериям”.

Абразия и эрозия бетона из летучей золы

Существуют различные ситуации, при которых бетон подвергается износу в результате соскабливания, истирания, скольжения автомобилей, льда и других объектов. Утверждается, что устойчивость бетона к истиранию пропорциональна его прочности на сжатие.
Можно ожидать, что бетон из летучей золы будет иметь низкую стойкость к истиранию, если бетон не будет подвергнут адекватной и тщательной обработке. Показано, что бетон с золой класса F по ASTM обеспечивает лучшую стойкость к истиранию по сравнению с бетоном класса C по ASTM или без содержания золы.
Бетон подвержен эрозии, когда вода течет по его поверхности. При фиксированном значении просадки устойчивость бетона к эрозии может быть повышена с увеличением прочности и содержания цемента.

Влияние летучей золы на сульфатостойкость бетона

По данным Дикеу, который провел исследование влияния летучей золы на сульфатостойкость бетона, сульфатостойкость бетона может быть существенно повышена за счет использования летучей золы.
В “Руководстве по бетону”, которое публикуется Бюро мелиорации США, приводятся варианты цементных материалов для производства сульфатостойких бетонов.

Влияние летучей золы на реакцию щелочных заполнителей в бетоне

Доказано, что летучая зола оказывает существенное влияние на снижение вредного воздействия щелочных агрегатных реакций (ЩАР). Этот положительный эффект летучей золы снижается или ограничивается реакциями, в которых участвуют кремнистые заполнители.
Кроме того, карбонизация щелочных заполнителей, которая является одним из типов ААР, примерно не реагирует на включение летучей золы. Однако расширение, возникающее в результате щелочной реакции заполнителя, может быть эффективно уменьшено, если низкокальциевая летучая зола заменяет около 25-30% бетона и при условии, что содержание щелочи составляет менее 4%.
Эффекту высококальциевой золы уделяется мало внимания, поэтому нет достаточной информации о ее использовании, но есть некоторые признаки того, что эффективный уровень замены может быть выше по сравнению с низкокальциевой золой. Рисунок-3 показывает и иллюстрирует развитие реакции щелочного заполнителя.

Прогресс реакций щелочного заполнителя в бетоне

Влияние летучей золы на коррозию стальной арматуры в бетоне

Существует опасение по поводу коррозии стальной арматуры в бетоне из летучей золы, которая возникает в результате воздействия хлорид-ионов из морской воды или антиобледенителя. Когда глубина карбонизации в бетоне достигает стальной арматуры, пассивность может быть снижена, и, следовательно, стальной стержень будет корродировать, если достаточное количество кислорода и влаги достигнет поверхности арматуры.
Тем не менее, адекватная защита от коррозии может быть получена, если покрытие бетона летучей золой достаточно толстое и непроницаемое.

Влияние летучей золы на бетон, подверженный воздействию морской воды

Бетон, находящийся в морской среде, подвергается серьезному воздействию нескольких чрезвычайно агрессивных факторов, таких как изменение смачивания и высыхания, воздействие волн, истирание мусором и песком, циклы замораживания и оттаивания, а также коррозия арматуры, которые происходят в химической среде.
Однако полностью погруженный в воду бетон менее подвержен воздействию этих факторов. Показано, что бетон на основе летучей золы с 25-процентным замещением по массе и при условии соотношения воды и цементирующих материалов менее 0,50, демонстрирует удовлетворительные характеристики в условиях замораживания и оттаивания, а также смачивания и высыхания.
Читать далее: Влияние летучей золы на свойства затвердевшего бетона

Читайте далее: