Морские и подземные воды, а в некоторых случаях и осадки содержат большое количество сульфатов. Соли разрушающе действуют на бетон, сокращают сроки службы бетонных конструкций. Чтобы этого избежать, в подземных и подводных сооружениях часто используется сульфатостойкий бетон.
О том, что это за материал и какие у него есть особенности, вы узнаете, прочитав эту статью.
Что такое сульфатостойкий бетон и сульфатная коррозия
Для лучшего понимания особенностей сульфатостойкого бетона и способов его применения нужно знать, что такое сульфатная коррозия. Она относится к коррозии третьего типа и связана с разрушением искусственного камня солями серной кислоты.
Процесс коррозии происходит следующим образом:
- Гидроалюминаты кальция взаимодействуют с гипсом, который добавляется в бетон либо синтезируется после взаимодействия солей серной кислоты с гашеной известью.
- Вследствие этого образуется гидросульфоалюминат кальция – Ca₆Al₂(SO₄)₃(OH)₁₂·26H₂O. (он же эттринит или цементная бацилла). Эта нерастворимая соль связывает около 30 молекул воды, что ведет к увеличению объема кристаллов в 1,5-2,3 раза.
- Если реакция происходит до затвердения раствора, она не ведет к разрушению. В готовом же бетоне образование нерастворимых солей, связывание воды и увеличение объема кристаллов ведет к нарушению целостности конструкции. Материал трескается, его прочность резко падает, и из-за малейших внешних воздействий он полностью разрушается.
Кристаллы сульфатов имеют продолговатую игольчатую форму. Именно поэтому их часто называют цементной бациллой.
Проблему сульфатной коррозии решают несколькими способами:
- Уменьшают количество трехкальциевого алюмината (в обычном цементе его содержание 8-12%, в сульфатостойком – от 3,5% до 7%)
- Уменьшают количество оксидов алюминия и магния до 5%
- Вводят активные минеральные добавки (пуццоланы, шлак, микрокремнезем, золу уноса) – эти вещества превращают гидроксид кальция в труднорастворимые соединения, и он уже не может вступать в реакцию с солями серной кислоты
- Используют шлакопортландцемент, содержащий не более 7% трехкальциевого алюмината и до 2-3% оксида серы
- Используют пуццолановый цемент (с добавление вулканического пепла, туфа или пемзы), способный связывать гидроксид кальция
В большинстве случаев для изготовления этого вида бетона берут сульфатостойкий цемент. Его состав регулируется ГОСТ 22266-2013. Иногда применяют обычный портландцемент, а в раствор вводят добавки (сульфат кальция, электротермофосфорные шлаки, пуццоланы).
К другим особенностям этого материала можно отнести следующее:
- Количество крупного и мелкого заполнителя в смеси составляет 80%; для приготовления этого вида бетона обычно используют речной песок с размером зерен от 2-3 мм, гранитный, амфиболитовый или базальтовый щебень
- Готовый бетон уплотняют вибромашиной
- Чем выше плотность материала, тем он меньше разрушается солями серной кислоты и хуже пропускает воду
- Кроме устойчивости к сульфатам этот вид бетона обладает высокой водонепроницаемостью (от W4 до W20)
- Прочность на сжатие у сульфатостойкого бетона превышает 20 МПа (это соответствует марке М300 и выше, классу – от В22,5)
- Сульфатостойкий бетон может быть чувствительным к перепаду температур – это касается в первую очередь материала на шлакопортландцементе или пуццолановом цементе
Метод определения сульфатостойкости бетона описан в национальном стандарте ГОСТ Р 56687-2015.
Сульфатостойкий бетон применяется в конструкциях, на которые воздействуют воды, богатые солями серной кислоты. Чаще всего такие сооружения находятся под водой или под землей. Материал также используют для надводных объектов и тех, которые периодически омываются волнами, паводками.
Достоинства и недостатки сульфатостойкого бетона
Сульфатостойкий бетон, как и другие разновидности, имеет свои положительные и отрицательные стороны. Их важно учитывать при выборе материала для тех или иных работ. Если список недостатков материала превышает достоинства, следует остановиться на другом виде бетона.
К преимуществам сульфатостойкого бетона относят:
- Устойчивость к агрессивному воздействию солей серной кислоты и сульфатной коррозии
- Устойчивость к влаге и гидростатическому давлению
- Высокую водонепроницаемость
- Устойчивость к перепадам температур при агрессивном воздействии сульфатов
- Качественную защиту арматуры от коррозии
Недостатки сульфатостойкого бетона:
- Относительно низкая морозостойкость бетона на пуццолановом цементе (проблема решается путем использования пластификаторов либо добавлением шлакопортландцемента)
- Высокая вязкость пуццоланового цемента, что снижает пластичность и удобство укладки раствора (решается путем добавления пластификаторов)
- Необходимость использовать специальное оборудование для трамбовки, чтобы добиться максимальной плотности бетона
- Сложности при самостоятельном изготовлении
- Высокая цена бетона
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
