Ви є тут

Імітаційне моделювання корозії бетону в агресиних середовищах обєектів рудопідготовчого виробництва

Автор: 
Макаренко Ольга Валеріївна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2005
Артикул:
3405U005034
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2.
ВЫБОР МЕТОДА ОЦЕНКИ КОРРОЗИОННОГО СОСТОЯНИЯ БЕТОНА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В цементном бетоне в период его службы протекают необратимые процессы, вызывающие изменение его функциональных свойств, находящиеся в тесной взаимосвязи друг с другом и с параметрами внешней среды. Эти процессы по влиянию на потребительские характеристики бетона как строительного материала можно сгруппировать в следующем порядке. Первая группа включает процессы, в результате которых происходит нарушение связей между компонентами материала с образованием трещин, полостей, ослабленных участков и т.п. [74]. Вторая группа объединяет процессы, связанные с появлением новых связей в результате гидратообразования [75]. Третья группа это процессы, в результате которых на месте пор, трещин или гидратных фаз формируются продукты коррозии, функции которых носят двойственный характер [76,77]. С одной стороны, продукты коррозии являются устойчивыми компонентами твердой фазы и временно обеспечивают стабильное существование бетона во внешней (агрессивной) среде, а с другой стороны они являются нежелательными, приводящими в итоге к разрушению материала. Своеобразие механизма изменения (улучшения, ухудшения, стабилизации) свойств цементного камня (бетона) связано с определенной активностью в создании и поддерживании подвижного равновесия в условиях внешней среды с учетом внутренних процессов коррозии, гидратации, старения и др. [78...84].798081828384
Известно, что уменьшение концентрации СаО и снижение рН поровой жидкости цементного камня в результате действия слабокислых и нейтральных водных растворов приводит к потере устойчивости ее главных структурообразующих компонентов. В начальный период взаимодействия цементного камня с эксплуатационной средой уменьшение концентрации СаО и величины рН поровой жидкости может способствовать компенсирующей гидратации цементных остатков, что на некоторое время возместит указанный дефицит щелочности и в локальных участках создаст благоприятные условия для стабильного существования части кальцийсодержащих кристаллогидратов [71]. Разрушение структурных компонентов цементного камня может затормозиться или даже прекратиться в результате стабилизации на некотором (бoльшем критического) уровне свойств поровой жидкости, являющейся следствием снижения скорости переноса агрессивной среды. Последнее может быть достигнуто либо за счет кольматации капиллярно-порового пространства цементного камня продуктами коррозии, либо в результате включения в работу защитных покрытий на стадии возведения или при проведении ремонтно-восстановительных работ. Снижение щелочности поровой жидкости до значений рН ниже границы устойчивости гидросиликатов и гидроалюминатов кальция может привести к образованию в результате гидратации клинкерных реликтов новых порций гидратов и таким образом благоприятствовать "самозалечиванию" участков цементного камня, разрушенных в результате дестабилизации первичных гидратов.
В поздний период существования цементного камня в неагрессивной среде скорость гидратации клинкерных реликтов вне зависимости от их минерального состава примерно одинакова, причем суммарная скорость процессов гидратообразования постоянна и весьма незначительна. Это позволяет рассматривать цементный бетон как систему, которая может быть объектом целенаправленного внешнего воздействия для сохранения или восстановления своего внутреннего состояния и, следовательно - технических свойств. Анализ упомянутых ранее данных о коррозионных процессах [50], протекающих в цементном бетоне под действием реальных агрессивных сред, свидетельствует о наблюдаемом изменении их скорости, которое наблюдается в большей части эксплуатационного периода. При этом возможно пребывание бетона как открытой неравновесной системы в стационарном состоянии или близком к нему.
В научном и практическом плане общая проблема обеспечения стойкости бетона за счет мероприятий, выполняемых на стадии эксплуатации строительной конструкции, состоит из ряда исследовательских и технологических этапов. Последовательность действий для решения подобной задачи включает в себя ряд этапов:
1. Получение данных о внешней среде;
2. Исследование структуры цементного камня (бетона) и механизма протекающих в нем внутренних процессов;
3. Выбор группы признаков, принимаемых в качестве определяющих для оценки коррозионного состояния материала;
4. Выбор вида оценки состояния, способов его расчета для различных вариантов работы бетона в конструкции, а также пороговых значений параметров, входящих в оценку коррозионного состояния, при которых бетон прекращает выполнять свои функции как первичной защиты;
5. Разработка метода прогнозирования стойкости бетона в конструкции на основе определения оценки текущего коррозионного состояния и времени предшествующей эксплуатации;
6. Выбор и технико-экономическая оценка способа обеспечения на заданный срок стойкости бетона, в том числе с включением в работу (в случае необходимости) вторичной защиты, характеризующейся заданной эффективностью в конкретной агрессивной среде.
Для решения поставленной задачи принципиальным является выбор группы существенных признаков, которые достаточно полно определяют коррозионное состояние материала в данной эксплуатационной среде и которые могут быть определены инструментально. Опыт показывает, что свойства бетона в период его службы претерпевают значительные изменения. Это вызывает необходимость проведения специальных исследований, результат которых позволил бы связать оценку состояния с уровнем технических свойств материала, как это было сделано, например, при выборе критерия эффективности защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре в условиях действия газовоздушной среды с повышенным содержанием СО2, хлор-ионов, а также водных растворов пониженной щелочности.

2.1. Анализ существующих методов оценки коррозионного
состояния и прогнозирования свойств бетона
Прогнозирование долговечности строительных конструкц