24 Окт 12 ДЕЙСТВИЕ СУЛЬФАТОВ НА БЕТОН

Гораздо сложнее рассчитать возможный срок службы беюна при дей­ствии сульфатов. В этом случае происходит накопление продуктов кор­розии и первоначальное уплотнение структуры и повышение прочности. Только через некоторый промежуток времени начинается снижение проч­ности. Неодинакова также для бетонов различного вида и свойств зави­
симость снижения прочности от количества сульфатов, накопившихся в цементном камне. Экспериментальные данные показывают, что в не­которых случаях повышенная пористость может оказывать благоприят­ное влияние на сульфатостойкость бетона, так как создается свободный объем для размещения продуктов реакции. Для расчета важно, как и в раннее приводившихся примерах, знание не только скорости проникания агрессивных ионов (сульфат-ионов) в норовое пространство, но и пре­дельною допустимого содержания их в данном бетоне, а также толщины слоя, повреждение которого допустимо за срок эксплуатации конструк­ции. Предельное содержание сульфат-ионов в бетоне будет различным для бетонов, изготовленных на разных по содержанию алюминатов це­ментах и при разной прочности и пористости цементного камня. Допусти­мая толщина повреждаемого слоя должна быть задана в зависимости от вида конструкции и условий ее экснлуатаичи.

На основании лабораторных экспериментальных данных и сопоставле­ния их с состоянием образцов в исследованиях сульфатостойкости це­ментных растворов на портландцементах с различным содержанием алю­минатной фазы в клинкере (в расчете на содержание С3А) могут быть приняты следующие исходные значения предельно допустимого содер­жания сульфитов, % но массе цемента, в расчете на SO4":

TOC \o "1-3" \h \z Кизкоалюмннатный цемент (С3А 5%).............................................................. 12

Ереднеалюминатный цемент (С3А 8%)............................................................... 9

Высокоалюмннатный цемент (С3А 8%)............................................................................................... 6

На рис. 11.4 представлены условные схемы изменения прочности образцов при сульфатной коррозии. В одной из работ, выполненных НИИЖБом, были получены следующие данные (табл. 11.5) об интенсив­ности накопления сульфатов в цементных растворах различной проницае­мости при их твердении в течение 1 года в растворах сульфата натрия достаточно высокой концентрации — содержавших 10 и 20 г/л сульфатов в расчете на ион S024\ Данные относятся к реакционному слою толщиной 5 мм. Так как в таблице поглощение сульфатов выражено в % к первона­чальному содержанию цемента в бетоне, t; ров едем расчет для копкіх? т - ных данных и условии, учитывая закономерности проникании сульфат - ионов в соответствии с закономерностями диффузии, а именно пропор­ционально корню квадратному из времени (см. гл. 5).

Исходные данные:

Бетон с расходом среднеалюминатного портландцемента — 300 кг/м3;

Концентрация раствора сульфата — 10 г/л иона SO^";

Допустимая толщина слоя разрушения бетона — 2 см.

Необходимо определить срок достижения в бетоне предельного со­держания сульфатов.

Рис. 11.4. Изменение прочности в 901-

Начальный период действия сульфа- 80 -

Тов в зависимости от нх накопления 7Fl . в цементном растворе

В таблице приведено количество поглощенных сульфатов в расчете на S042, % по массе цемента.

Принимаем, что состав и проницаемость цементного раствора в бетоне соответствуют второй строке табл. 11.5, т. е. ВЩ = 0,5 и соотношение пес­ка и цемента — 1:1,75. Накопление сульфатов в слое 5 мм за 1 год соста­вило в растворе Na2S04 5%. Для среднеалюминатного цемента допусти­мое содержание сульфатов 9%. При увеличении толщины слоя до 20 мм общее количество сульфатов должно увеличиться пропорционально тол­щине слоя, т. е. в 4 раза. Следовательно, срок, в течение которого буд' г достигнуто предельное содержание сульфатов, составит:

Т = 4 = 13 лет.

Проводя аналогичные расчеты, получим данные (табл. 11.6) о прог­нозируемых сроках службы конструкций на различных цементах и при разной проницаемости.

Следует учитывать весьма большую приближенность полученных дан­ных, однако они находятся в принципиальном согласии с принятыми в нормах значениями допускаемых концентраций сульфатов, введенных на основании обобщения опыта и исследований и позволяют рассчитывать на возможность выявления условий, когда необходимо осуществлять вторичную защиту, а когда можно рассчитывать на стойкость бетона. Данные также показывают на сравнительную эффективность средств пер­вичной защиты - увеличение плотности — непроницаемости бетона и на роль сульфатостойкости цемента. Необходимо накопление эксперимен­тальных данных и постановка работ в соответствии с методикой.

Точность прогноза по методике работ [5.23, 5.24,5.25] такого же по­рядка, как и в приведенном примере.

При прогнозе стойкости бетона в сульфатных средах в настоящее вре­мя предлагается проводить испытания ускоренным методом. В качестве наиболее распространенного метода фигурирует нонерсмспнос насыще­ние раствором. сульфата натрия и высушивание. Такой метод нормиро­ван для испытания каменных материалов, комплексной оценки их стой­кости к действию выветривания. Процессы, происходящие при таком испытании, не совпадают с процессами сульфатной коррозии, но меха­низм повреждения бетона подобен. И в том, и в другом случае разруше­ние бетона обусловлено внутренними растягивающими напряжениями, вызванными увеличением объема твердой фазы цементного камня. По­пытаемся оценить скорость процесса разрушения при тако. л испытании и влияющие на пего факторы.