--PAGE_BREAK--
Коррозия
Коррозия первого вида — разрушение цементного камня в результате растворения и вымывания некоторых его составных частей (коррозия выщелачивания). При действии воды на цементный камень вначале растворяется и уносится водой свободный гидроксид кальция, образовавшийся при гидролизе C3S и C2S, содержание которого в цементном камне через 1...3 мес твердения достигает 10...15%, а растворимость при обычных температурах— 1,3 г/л. После вымывания свободного гидроксида кальция и снижения его концентрации ниже 1,1 г/л начинается разложение гидросиликатов, а затем гидроалюминатов и гидроферритов кальция. В результате выщелачивания повышается пористость цементного камня и снижается его прочность. Процесс коррозии первого вида ускоряется, если на цементный камень действует мягкая вода или вода под напором. Одной из мер ослабления коррозии выщелачивания является применение цемента с умеренным содержанием C3S и выдерживание бетонных изделий на воздухе для того, чтобы на их поверхности прошел процесс карбонизации и образовалась малорастворимая корка из СаСО3. Главным же средством борьбы с выщелачиванием гидроксида кальция является применение плотного бетона и введение в цемент активных минеральных добавок, связывающих Са(ОН)г в малорастворимое соединение — гидросиликат кальция.
Коррозия второго вида происходит при действии на цементный камень агрессивных веществ, которые, вступая во взаимодействие с составными частями цементного камня, образуют либо легкорастворимые и вымываемые водой соли, либо аморфные массы, не обладающие связующими свойствами (кислотная, магнезиальная коррозия, коррозия под влиянием некоторых органических веществ и т. п.).
Коррозия третьего вида объединяет процессы, при которых компоненты цементного камня, вступая во взаимодействие с агрессивной средой, образуют соединения, занимающие больший объем, чем исходные продукты реакции. Это вызывает появление внутренних напряжений в бетоне и его растрескивание. Характерной коррозией этого вида является сульфатная коррозия. Сульфаты, часто содержащиеся в природной и промышленных водах, вступают в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя гипс CaSO4-2H2O. Разрушение цементного камня в этом случае вызывается кристаллизационным давлением кристаллов двуводного гипса (гипсовая коррозия). Такая коррозия происходит при значительных концентрациях сульфатов в воде.
Кислотная коррозия возникает при действии растворов любых кислот, за исключением поликремниевой и кремнефтористоводородной. Кислота вступает в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, образуя растворимые соли (например, СаС12) и соли, увеличивающиеся в объеме (CaSO4-2H2O):
Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4.2H2O
Под действием кислот могут разрушаться также и гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция, превращаясь в кальциевые соли и аморфные бессвязанные массы SiO2-nH2O, A12(OH)3, Fe2(OH)3.
От слабой кислотной коррозии (рН=4...6) бетоны защищают кислотостойкими материалами (окраской, пленочной изоляцией и т. п.). При сильной кислотной коррозии (рН
Углекислотная коррозия является разновидностью общекислотной коррозии. Она развивается при действии на цементный камень воды, содержащей свободный диоксид углерода в виде слабой угольной кислоты сверх равновесного количества. Избыточная (агрессивная) углекислота разрушает ранее образовавшуюся карбонатную пленку вследствие образования хорошо растворимого бикарбоната кальция:
СаСОз + (СО2)СВ + Н2О = Са(НСО3)2 Магнезиальная коррозия наступает при воздействии на гидроксид кальция растворов магнезиальных солей, которые встречаются в грунтовой, морской и других водах. Наиболее характерные реакции для этого вида коррозии проходят по следующей схеме:
Са(ОН)2 + MgCl2 = СаС12 + Mg(OH), Са(ОН)2 + MgSO4 = CaSO4-2H2O + Mg(OH)2
Хлорид кальция и двуводный сульфат кальция хорошо растворимы в воде и вымываются из цементного камня. К тому же двуводный сульфат кальция возникает с увеличением объема, что ускоряет появление трещин в бетоне, а также коррозию третьего вида (см. далее). Гидроксид магния малорастворим в воде, но выпадает в осадок в виде рыхлой аморфной массы, не обладающей связностью, которая также легко вымывается из бетона. Меры защиты от магнезиальной коррозии те же, что и при коррозии первого вида.
Коррозия под действием органических кислот, как и неорганических, быстро разрушает цементный камень. Вредное влияние оказывают и масла, содержащие кислоты жирного ряда (льняное, хлопковое, рыбий жир и т. п.). Нефть, нефтяные продукты (керосин, бензин, мазут, нефтяные масла) не опасны для цементного бетона, если в них нет остатков кислот, но они легко проникают через бетон. Продукты разгонки каменноугольного дегтя, содержащие фенолы, оказывают агрессивное воздействие на бетон.
Коррозия возникает и под действием минеральных удобрений, особенно аммиачных (аммиачная селитра и сульфат аммония). Аммиачная селитра, состоящая в основном из NH4NO3, действует на гидроксид кальция:
Са(ОН)2 + 2NH4NO3 + 2НаО = Ca(NO3)2 -4Н2О + 2NOa
Образующийся нитрат кальция хорошо растворяется в воде и вымывается из бетона. Из фосфорных удобрений агрессивен суперфосфат, состоящий в основном из Са(Н2РО4)2, гипса и содержащий небольшое количество свободной фосфорной кислоты.
Сульфоалюминатная коррозия возникает вследствие взаимодействия гипса с гидроалюминатом цементного камня по уравнению:
ЗСаО.А12О3.6Н2О + 3CaSO4 + (25...26) Н2О = = ЗСаО А12О3 -3CaSO4 (31… .32) Н2О
Образование в порах цементного камня малорастворимого трехсульфатного гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) сопровождается увеличением объема твердой фазы примерно в 2 раза. Вследствие разрушающего действия на цементный камень и внешнее сходство кристаллов гидросульфоалюмината (в виде игл) с некоторыми бактериями его иногда называют «цементной бациллой».
Для предотвращения сульфатной коррозии использую ют плотные бетоны на специальном сульфатостойком портландцементе или других сульфатостойких цементах.
Коррозия под действием концентрированных растворов щелочей, особенно при последующем высыхании, возникает в результате образования соединений, кристаллизующихся с увеличением в объеме (например, соды или поташа при насыщении бетона едким натром или едким кали). В слабощелочной среде цементный камень не подвергается коррозии.
Защита бетона и других материалов от коррозии вызывает большие расходы. Например, при строительстве химических заводов на антикоррозионную защиту зданий и аппаратов расходуется около 10...15% от общей стоимости строительства. Поэтому при строительстве зданий и сооружений необходимо прежде всего определить характер возможного действия среды на бетон, а затем разработать и осуществить нужные меры для предотвращения коррозии, которые в общем виде сводятся к следующему: 1) правильный выбор цемента, 2) изготовление особо плотного бетона, 3) применение защитных покрытий.
Известь – это основной минерал в бетоне, обеспечивающий саму возможность существования основного строительного материала нашей эры: железобетона. Известь обеспечивает необходимую щелочность бетона, пассивирующую сталь арматуры и защищающую ее от коррозии.
Бетон, состоящий на 70-80% из заполнителей и на 20-30% из цементного камня представляет собой классический пример композиционного материала.
Являясь растворимым в воде и химически активным компонентом бетона, известь является корнем практически всех типов коррозии бетона, в частности:
Выщелачивание — при фильтрации воды через бетон известь вымывается из цементного камня, образуя в системе множество пор. Снижение щелочности цементного камня в последствии приводит и к вымыванию других вяжущих фаз.
Силикатно-щелочная реакция – в присутствии щелочей известь может реагировать с активными силикатными заполнителями бетона. В результате этой реакции образуется гель, который при насыщении водой значительно увеличивается в объеме, приводя к местному разрушению бетона.
Сульфатная коррозия – при взаимодействии с соединениями серы, содержащимися в атмосфере или растворенными в воде осадков (кислотные дожди), известь преобразуется в сульфат кальция (гипс), который взаимодействует с минералами цементного камня с образованием расширяющихся и разрушающих бетон новообразований.
Хлоридная коррозия – ионы хлора, проникающие в поры бетона, снижают пассивирующие свойства бетона к арматуре, вызывая коррозию арматуры. Сталь, окисляясь, увеличивается в объеме, разрушая железобетон.
Карбонизация – атмосферный углекислый газ, реагируя с известью, преобразует ее в известняк. При этом щелочность бетона снижается ниже пассивирующего сталь уровня, что приводит к коррозии арматуры в железобетоне, со всеми вытекающими отсюда «прелестями».
1.4. Показатели качества сырьевых материалов.
По гост 9179-77
Основные требования, предъявляемые к качеству известняка по ГОСТ 9179-77, введенному в 1979 г. (с изменениями 1989 г,):
— С
aCO3 около 91%
—
MgCO3
= 3%
— влажность не более 5%
Наименование показателя
Норма для извести, %, по массе
Негашеной
Сорт
Кальциевой
Магнезиальной и доломитовой
Гидратной
1
2
3
1
2
3
1
2
Активные
CaO+MgO, не менее:
без добавок
90
80
70
85
75
65
67
60
с добавками
65
55
-
60
50
-
50
40
Активный MgO,
5
5
5
20 (40)
20 (40)
20 (40)
-
-
не более
Co2, не более:
без добавок
3
5
7
5
8
11
3
5
с добавками
4
6
-
6
9
-
2
4
непогасившиеся
7
11
14
10
15
20
-
-
зерна, не более
1.5.Показатели качества вяжущего:
Основные, вспомогательные и методы их определения
Молотая негашеная (кальциевая) известь
Известь негашеная (кальциевая) молотая – порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести.
Тонкоизмельчённая негашеная (кальциевая) известь имеет ряд преимуществ при изготовлении растворов и бетонов перед гидратной известью в виде порошка или теста. В этом случае нет отходов и все компоненты тонкоизмельчённой извести рационально используются во время твердения. Молотая негашеная (кальциевая) известь характеризуется меньшей водопотребностью, чем гашёная известь. Удельная поверхность молотой негашёной извести обычно значительно меньше удельной поверхности гидратной извести, поэтому требуемую удобоукладываемость растворной или бетонной смеси на молотой негашёной извести получают при пониженном количестве воды. Снижение же водопотребности растворных и бетонных смесей способствует увеличению их прочности при твердении. Кроме того, негашёная известь, гидратируясь в уже уложенных в дело растворах и бетонах, связывает большое количество воды, переходящей в твёрдую фазу. Как известно, оксид кальция при переходе в гидрат связывает 32,13% воды. Всё это способствует получению растворов, бетонов и изделий на молотой негашёной извести повышенной плотности и прочности по сравнению с получаемым на гашёной извести.
При гидратном твердении молотой негашёной извести выделяется значительное количество теплоты, поэтому изделия на такой извести при температурах ниже нуля твердеют более спокойно и имеют лучшие показатели прочности, так как окружающие условия способствуют быстрому отводу теплоты и уменьшению термических напряжений.
Преимущества молотой негашёной извести способствуют её применению в производстве различных строительных материалов и изделий.
Благоприятные результаты при гидратном твердении молотой негашёной извести можно получить лишь при следующих условиях: применение извести тонкого помола; соблюдение определённого водоизвесткового отношения; отвод теплоты или использование других приёмов, не допускающих разогревания твердеющего раствора или бетона до температур, вызывающих интенсивное испарение воды (особенно при кипении); прекращение перемешивания растворной или бетонной смеси на определённом этапе гидратации извести.
Негашёную известь следует измельчать до удельной поверхности 3500-5000 см2/г, причём остаток на сите № 02 должен быть близким к нулю, а на сите № 008 не превышать 4-6%.
Количество пережога в молотой негашёной извести не должно превышать 3-5%. Твердение негашёной извести протекает нормально при содержании воды в растворной или бетонной смеси в пределах 100-150% по массе извести. При гидратации нормально обожжённой извести практически в течение первого часа после затворения её водой выделяется 1160 кДж теплоты на 1 кг оксида кальция. Для предупреждения интенсивного разогревания смеси несколько увеличивают расход воды, охлаждают её, частично гасят известь перед применением и т. п. Одним из простых способов является замедление скорости гидратации, а следовательно, и интенсивности тепловыделения с помощью добавок гипса, сульфата кальция, вводимых в воду для гашения в количестве 0,2-1,5%.
Замедление скорости гидратации при добавках 2-5% гипса по массе извести объясняют образованием плёнок гидроксида и сульфата кальция на поверхности ещё не прореагировавших частичек оксида кальция.
Молотую негашёную известь в чистом виде или с активными минеральными добавками получают по схеме, показанной на рисунке 2. Комовую известь, подаваемую со склада, подвергают дроблению, как правило, на ударно- центробежных дробилках до частиц размером не более 5-10 мм и затем тонко измельчают без добавок или, что рациональнее, совместно с какой-либо активной минеральной добавкой. Такими добавками служат доменные или топливные гранулированные шлаки, золы от пылевидного сжигания топлива, горелые породы, пуццоланы вулканического или осадочного происхождения и т. п. При их отсутствии и использовании молотой извести в производстве автоклавных материалов возможен помол извести с кварцевым песком.
Складирование комовой негашёной извести
↓ ↓
Дробление Дробление
↓ ↓
Дозирование по массе Сушка
↓ ↓
Тонкий помол в мельнице
↓
Складирование готовой продукции
↓ ↓
Упаковка в мешки Отправка извести в специальных автомашинах и т. д.
↓
Отправка извести
Рисунок 2 – Технологическая схема изготовления молотой негашёной извести. Одновременно для некоторого замедления скорости гашения рекомендуется вводить двуводный гипс (~ 3-5% по массе извести).
Активные минеральные добавки увеличивают водостойкость растворов и бетонов на смешанном вяжущем и способствуют значительному повышению прочности при твердении вследствие образования гидросиликатов, гидроалюминатов и гидроферритов кальция. Добавки в виде кусков подвергают мелкому дроблению. Если они содержат более 4-5% влаги, то их сушат до влажности 1-3% во время дробления в молотковой или ударно-центробежной дробилке. Прочные абразивные добавки сушат во вращающихся барабанах.
При выборе мельниц и схем для помола негашёной извести следует в первую очередь учитывать степень её обжига, а также наличие недожога, пережога и твёрдых включений. Средне — и сильнообожжённую известь предпочтительно измельчать, воздействуя на её частицы ударом и истиранием, что и происходит в шаровых мельницах.
В производстве молотой извести применяют обычно шаровые мельницы с соотношением диаметра барабана к его длине от 1:1 до 1:2 (последнее для сильнообожжённых известей). Такие мельницы работают в замкнутом цикле с сепаратором, выделяющим частицы требуемых размеров. Иногда в помольных установках размещают последовательно два сепаратора, что увеличивает их производительность. Мельницы работают обычно с коэффициентом заполнения шарами 25-30%. Степень же заполнения межшарового объёма материалом достигает 45-65%. Мельницы диаметром 1,8 м и более при измельчении среднеобожжённых известей работают обычно при числе оборотов около 0,7 критического, когда проявляется преимущественно истирающее действие шаров на материал. Однако подбор шаров по размерам, степень заполнения мельницы мелющими телами, число оборотов барабана и другие факторы уточняются опытным путём с учётом свойств измельчаемого материала и вида мельницы.
Большое влияние на работу помольной установки оказывает также вентиляция барабанов, назначение которой отводить образующуюся в процессе помола теплоту, предотвращать выход пыли из системы и замазывание выходных отверстий. Температура материала при помоле не должна превышать 50-75оС.
Склонность тонких частичек извести к агрегации сильно влияет на производительность мельницы. Частички налипают на мелющие тела, что связано с дополнительными затратами энергии на разрушение агрегатов, ухудшается и текучесть материала.
Совместный помол извести с добавками в шаровых мельницах, работающих по замкнутому циклу, эффективен при условии близости показателей плотности и размалываемости извести и добавки. Если эти показатели значительно различаются, то более мягкий материал переизмельчается и даже нарушается требуемое соотношение между ними. В этом случае целесообразна организация раздельного помола компонентов с последующим их тщательным смещением. Возможен также совместный помол в шаровых мельницах, работающих по открытому циклу «на проход».
При необходимости получить известь очень тонкого помола (удельная поверхность 5000-7000 см2/г и более) применяют вибрационные мельницы. Известь предварительно измельчают до крупки размером не более 2 мм.
Тонкость помола характеризуют обычно по остаткам на ситах № 02 и 008 и по значению удельной поверхности. По ГОСТ 9179-77 допускаются остатки на указанных ситах соответственно до 1 и 15%.
Показатели качества негашеной извести [7]
№п/п
Наименование показателей
Содержание
1
Активный CaO+MgO
от 82%
2
Активный MgO
(не более) 0,5-1,3%
3
CO2
3-4%
4
Время гашения
от 3 до 6 мин
5
Температура гашения
98-100°C
6
Количество непогасившихся зерен
5-11%
7
Фракционный состав(гранулы)
2-10 мм
Насыпная плотность молотой извести колеблется обычно в пределах 800-1200 кг/м3. Чем мягче обожжена известь и чем тоньше измельчена, тем она меньше.
Современные помольные установки характеризуются самой различной производительностью: от 3-5 до 20-30 т/ч и более. Общий расход электроэнергии на помол до удельной поверхности 3500-5000 см2/г в зависимости от степени обжига извести равен 15-25 кВт*ч, на приведение в движение элеваторов, сепаратов и других механизмов – 3-5кВт*ч.
Молотую негашёную известь хранят на складах с механизированной загрузкой и выгрузкой продукта. Длительность хранения не должна превышать 5-10 суток во избежание значительной гидратации и карбонизации оксида кальция. Известь отправляют потребителю в битуминизированных мешках, контейнерах либо в специально оборудованных вагонах, а также в автоцементовозах. Хранить негашёную известь в мешках нужно не более 15 суток, так как продолжающаяся гидратация извести с увеличением объёма материала может привести к разрыву тары. продолжение
--PAGE_BREAK--