Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор 9
1.1 Коррозия цементного камня и бетона 9
1.2 Виды и факторы коррозии 11
1.3 Причины разрушения цементного камня при совместном действии С02 и сульфатов 17
1.4 Коррозия специальных цементов 30
2. Характеристика исходных материалов и методы исследования 35
2.1 Характеристика исследуемых материалов 35
2.2 Методы исследования 41
2.2.1 Физико-химические методы 41
2.2.2 Физико-механические методы 44
2.3 Термодинамический метод 46
3. Влияние С02 и карбонат-ионов на процессы гидратации минералов 48
3.1 Термодинамический анализ реакций гидратации минералов и устойчивости гидратных соединений при карбонатном воздействии 48
3.2. Химическое взаимодействие минералов с водой в присутствии С02 68
3.3 Формирование эттрингита в присутствии С02 84
4. Карбонатная и карбонатно-сульфатная коррозия специальных цементов 92
4.1 Твердение специальных цементов в агрессивных средах 92
4.2 Коррозия специальных цементов под действием попеременного высыхания-насыщения 115
5. Разработка цементов стойких в карбонатной и карбонатно-сульфатной средах 126
5.1 Коррозионностойкие цементы на основе сульфатированных клинкеров 126
5.2 Коррозионностойкий глиноземистый цемент
Выпуск коррозионностойких цементов 146
Общие выводы 152
Литература 155
Приложения 167
- Виды и факторы коррозии
- Методы исследования
- Химическое взаимодействие минералов с водой в присутствии С02
- Коррозия специальных цементов под действием попеременного высыхания-насыщения
Виды и факторы коррозии
Химические факторы дополняются влиянием морской окружающей среды как-то: температурными воздействиями, эрозией, изменением высоты прибоя и т.д.
К числу до конца не выясненных проблем сульфатной коррозии относится вопрос о позднем (замедленном) развитии эттрингита (DEF), являющийся предметом дискуссии [55,76,85,94,109,122,123,139]. При диссоциации первично сформированного эттрингита свободные сульфат-ионы выходят в раствор, остаются в форме моносульфата либо адсорбируются в CSH-фазах. Когда гидратированный цемент после пропаривания хранится в воде или насыщенных условиях при обычной температуре, эттрингит образуется снова [157]. В качестве основного противоречия Штарк и Больман [56] утверждают, что, по мнению исследователей [157,78,139,91], высокое содержание плохо растворимого S03 в клинкере способствует образованию AFt-фазы и разрушению структуры, в то время как, в соответствии с результатами их исследований, наличие «вторичного» эттрингита может быть, в большинстве случаев, объяснено как следствие других явлений (например, микроповреждением структуры), а не причина образования трещин. Однако, сами авторы [56] выводят, что наличие S03 клинкера следует оценивать как одну из причин позднего образования эттрингита. Тейлор [149]считает расширение вследствие DEF относительно слабым эффектом до тех пор, пока другие процессы, такие как: щелочно-силикатная реакция, замерзание и оттаивание, микрорастрескивание при применении нагрузки, положат начало разрушению. Как одна из причин, объясняющая позднее образование эттрингита из моносульфата при совместном влиянии С02 и Н20, представляет интерес модель, обоснованная Кузелом и др.[100-103,147],хотя, согласно авторам [56], не ясно стоит ли придавать действию С02 практическое значение.
На основании многих случаев Меда [109] считает потерю липкости и прочности основными проявлениями сульфатной коррозии, большими, чем растрескивание и расширение. Автор предполагает, что всесторонняя теория, содержащая эффект сульфатной коррозии всех составных частей цементной структуры, является более уместной, чем индивидуальные теории, объясняющие явление лишь расширением эттрингита.
Помимо химических и физико-химических причин разрушение бетона может быть вызвано биологическими факторами. Это, так называемые, "воздушные споры", включающие в себя бактерии, споры грибов и мхов, сухопутные и паразитарные водоросли, фрагменты лишайников и пыльцы.
Условия для создания бактериальной культуры создаются водой или водными пленками, пылью и загрязнениями на поверхности сооружений. Все грибы и большинство бактерий гетеротрофны [135], т.е. нуждаются в органических веществах как источнике энергии и роста. Наличие бактерий в почве и воде может способствовать образованию сульфата [112]. В среде стоков создаются благоприятные условия для развития этих микроорганизмов, характеризующиеся высокой влажностью (100%) и повышенной температурой (более 30). Выделяющийся Н28 поглощается пленками влаги на не погруженных в стоки сооружениях и в присутствии тиобацилл превращается в серную кислоту. Образованная серная кислота в свою очередь взаимодействует с поверхностью бетона, приводя к сильным разрушениям. Исследования бетонных образцов разрушенных структур от 7 до 30 лет эксплуатации посредством электронной микроскопии, проведенные Ривас Силва [134], выявили следы биологического разрушения. Наблюдаемые микроорганизмы, такие как тиобацилы и нортобактерии, растворяющие кальций несущие компоненты, имели вид ячеек, спиралей и полых трубок. В случаях, когда активными агентами являются метаболически полученные продукты, разрушение называют биогенным. Если же концентрация серы высока, биологическое разрушение уменьшается и доминирует химическая коррозия.
Рост органических форм морских водорослей может происходить и на поверхности бетона, чему способствует наличие влаги, сырость и пониженное значение pH. Помимо неприглядного вида и функциональных проблем, развитие микроорганизмов может вызвать разрушения сооружений, главным образом под действием образованных кислот.
Бетон, применяемый в сооружении индустриальных объектов и при дальнейшей эксплуатации этих промышленных сооружений в условиях воздействующей окружающей среды, подвергается достаточному коррозионному риску. Долговечность жилых домов и общественных зданий, при нормальных условиях, не должна вызывать больших опасений, в то время как в случае промышленных сооружений необходима особая забота и защита. Механизм разрушения в каждом конкретном случае уточняют, исходя из коррозионной опасности химических агентов, температурного режима и давления, условий окружающей атмосферы и возможности вентиляции дымов и стоков [1].
В условиях отсутствия дополнительного защитного покрытия начало разрушения структур бетона, в большинстве случаев, имеет место в течение первых пяти лет, Последующие ремонты, включающие меры по защитной обработке, не обеспечивают успеха из-за ограниченных возможностей по нейтрализации химической соли и ионов, уже закрепившихся внутри бетона. На предприятии, производящем удобрения, в случае разрушения бетона на установке нитрата аммония [113] основными будут реакции между нитратионами и известью с образованием хорошо растворимого нитрата кальция: Са(ОН)2+ 2Ш4Ш3+ 4Н20 - Са(Ш3)2 4Н20 + ИЩОН (Ш)
И между гидроалюминатом кальция и нитратом кальция, как продуктом первой реакции с формированием гидронитроалюмината кальция: 4СаО А1203 6Н20 + Са(Ш3)2 4Н20 + Н20 ЗСаО А1203Са(Ж)з)210Н2О + Са(ОН)2 (I У) Образование последнего сопровождается значительным увеличением объема, что приводит к расширению и разрушению твердой фазы.
Большинство строительных материалов подвергается разрушению вследствие ряда метеорологических и химико-атмосферных факторов. Общий эффект разрушения достигается в течение определенного периода и определяется продолжительностью влажного периода, концентрацией загрязнений в воздухе и температурой. Воздух содержит загрязнения в трех состояниях - газ, твердые частицы и вещества, растворенные в водных каплях или водной пленке этих частиц. Наиболее существенные загрязнения вызывают N02, N0, СОг и хлориды. Образцы бетона разрушенного моста, исследованные Чандра [74], показали наличие продуктов реакций, таких как: моносульфоалюминат кальция, гидрокарбо - и гидрохлоралюминаты кальция, оксихлорид кальция и т.д., которые являются указателями агрессии атмосферных оксидов серы, хлоридов и СО2. Наличие разрушений вследствие атмосферных газов является локально определенным и зависит от уровня индустриального воздействия. В сравнении с существующими разрушениями арматурной стали, цинка, меди и песчаника в старых структурах Стокгольма и Праги [133], темпы коррозии были найдены возрастающими в более загрязненных городах.
Методы исследования
Электронномикроскопический анализ образцов проводили на растровом электронном микроскопе «JSM - 35 CF”, фирмы Джеол, Япония. Параметры съемки образцов: HV 15 кВ, SEI = 5, WD = 15 мм диафрагма = 2, экспонирование образца = 50 сек, С = 7,5, В = 6,5, диафрагма фотонасадки = 8.
Поверхность скола образца напылялась медью на установке ВУП - 4 в вакууме 1 10 4 мм.рт.ст. Затем образец визуально просматривался при различных увеличениях в интервале 200 —6000 раз, типичные и характерные участки фотографировались.
Дифференциально-термический анализ проводили на приборе Q - 1500, фирмы МОМ, Венгрия. Скорость подъема температуры составляла 10 град/мин, чувствительность весов - 5 мгр, шкала ДТА - 250 мВ, ДТГ - 500 мВ, скорость движения диаграммной ленты - 2 мм/мин.
Микроскопические исследования проводили в отраженном свете с помощью микроскопа МИМ-7, и в проходящем свете в порошках с иммерсионными жидкостями с использованием микроскопа АУ-12 фирмы Биолам Ломо [52].
Спектроскопические исследования проводили на приборе «Specord» 75 IK (Германия) в диапазоне волновых чисел от 400 до 4000 см 1. Для снятия спектра с образца применялась методика таблетирования в матрице бромистого калия. Спектры с исследуемых и эталонных образцов собирались в одинаковых условиях съемки с ускоряющим напряжением 20 кВ, углом между направлением электронного луча и плоскостью образца 90 и током через образец 0,4 10"8 А. Время счета равнялось 100 сек, что при скорости счета 2500 имп/с дает 250000 импульсов, обеспечивая хорошую статистическую точность счета.
Общий химический анализ минералов проводили согласно ГОСТ 5382-73. Определение оксидов алюминия, железа и кремния осуществлялось фотоколориметрическим методом на приборе ФЭК -56 с применением градуировочных графиков. Два сурьмяно-цезиевых фотоэлемента ФЭКа включены по схеме - равенства световых потоков и, следовательно, фототоков. Прибор позволял работать в ультрафиолетовой и видимой области спектра (300-700 нм). Определение оксидов кальция и магния осуществлялось трилонометрическим методом, оксида серы, углерода и гидрокарбонатного иона по методикам, принятым в лаборатории химии МИКХиС [160, 161].
Углекислый газ для проведения экспериментов получали с помощью аппарата Киппа, используя мрамор и соляную кислоту. Очищение от хлороводорода, сероводорода и осушение полученного С02 осуществлялось в промывных склянках Вульфа, заполненных концентрированной серной кислотой марки ч.д.а. и раствором NaHC03.
Определение поглощенного С02 цементами осуществлялось с помощью герметически собранного прибора (рис.2.3). Для работ использовались следующие реактивы марки х.ч. и ч.д.а.: концентрированная соляная кислота, насыщенный раствор Са(ОН)2, 0,1% раствор фенолфталеина и 0,1 н. раствор НС1, приготовленный из фиксанала . В колбу Вюрца 1 помещали навеску около 1 г растертого в порошок цемента. Концентрированную НС1 в количестве 15-20 мл вливали по каплям при открытом кране 5 из делительной воронки 2. Выделявшийся в результате реакции разложения цемента газ (H2S, С02) вытесняли в коническую колбу приемник 4, наполненную отфильтрованным раствором гидроксида кальция объемом 25 мл. Поскольку CaS является растворимым соединением, то весь образовавшийся осадок состоял из СаС03. Раствор с осадком титровали 0,1 н. НС1 с использованием фенолфталеина до обесцвечивания раствора и определяли карбонатную жесткость согласно [160].
Определение физико-механических характеристик цементов проводили в соответствии с требованиями ГОСТ на методы испытания цементов: ГОСТ 310.1-76 Цементы. Методы испытаний. Общие положения. ГОСТ 310.2-76 Цементы. Методы определения тонкости помола. ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения прочности при изгибе и сжатии.
Прочностные характеристики цементов определяли на образцах размером 14x14x14 мм, приготовленных из цементного теста 1:0 нормальной густоты. Стандартные испытания прочности проводились на образцах 40x40x160 мм.
Коррозионную стойкость образцов оценивали по изменению физикомеханических свойств образцов, хранившихся в агрессивных средах. В качестве которых служили дистиллированная вода и 5% водный раствор Иа СД через которые пропускали углекислый газ. Характеристики агрессивных растворов приведены в табл.2.4.
Вода стабильна, если 0=1; агрессивна, если С 1 и нестабильна, если С 1. Одной из причин нестабильности воды является наличие угольной кислоты. Угольная кислота в природных водах может быть в виде молекулярно-растворенного углекислого газа С02, в виде недиссоциированных молекул Н2СОз (составляет 1% общего количества растворенного углекислого газа), в виде бикарбонатных ионов НСОз , а при величине pH 8,4 в виде карбонатных ионов С03 \ При значениях pH равных: 3,7 - 4 - вся находящаяся в воде угольная кислота представлена в виде С02; 8,3 - 8,4 - вся присутствующая угольная кислота представлена (на 96%) НС03 ионами; более 8,3 - свободной углекислоты нет, возрастет доля СОз " ионов.
Между различными формами угольной кислоты в растворе существует динамическое равновесие, выражаемое уравнением: 2НС03 - СОз2 + С02 + Н20 из которого следует, что для поддержания наличия в растворе НСОз -ионов необходимо, чтобы в нем находилось соответствующее количество свободной угольной кислоты (равновесная угольная кислота). Если концентрация свободной кислоты превышает концентрацию равновесной, то это свидетельствует о том, что вода содержит агрессивную угольную кислоту. Такая вода является агрессивной по отношению к железу и бетону. Если концентрация свободной кислоты совпадает с концентрацией равновесной, то вода стабильна.
Химическое взаимодействие минералов с водой в присутствии С02
Наличие углекислоты в жидкой фазе не только изменяет состав продуктов гидратации, но и ускоряет процесс гидратации, о чем свидетельствует более интенсивное снижение основных аналитических линий СА (рис.3.2.106).
Алюминаты кальция, являющиеся солями алюминиевой кислоты, и образованные сильным основанием и слабой кислотой, подвергаются гидролизу по аниону. При взаимодействии с водой в первую очередь в жидкую фазу будут выходить ионы Са , а алюминатные ионы будут оставаться на поверхности гидратирующихся зерен с последующим переходом АЮ2 В раствор. Вследствие быстро протекающей химической реакции взаимодействия минерала с водой, в первые минуты соприкосновения происходит процесс гидролиза, описываемый следующим уравнением: 2А102 + 11Н20 2[А1(Н20)5(ОН)]+ 2[А1(Н20)5(0Н)]+ + 40Н 2[А1(Н20)3(0Н)3]1 + 4Н20 pH » 7 При гидратации алюминатов кальция в нормальных условиях щелочная реакция среды pH 10 (табл.3.2.1) обусловливается присоединением на поверхности минерала иона гидроксония Н30+ к группировкам А102" с высвобождением гидроксильных групп, в таких условиях ионы аквакомплексов алюминия ведут себя как кислоты, поэтому большая часть их расходуется на образование гидроалюминатов кальция и часть выпадает в осадок в виде геля гидроксида алюминия, образованный коллоидными частицами тригидротриакваалюминием. Присутствие углекислоты в жидкой фазе изменяет pH среды до слабокислой, а следовательно алюминий ведет себя как основание, поэтому гидролиз протекает в одну стадию с образованием геля гидроксида алюминия по следующему уравнению:
Выходя из зоны реакции [А1(Н20)З(0Н)3] обедняет жидкую фазу ионами алюминия, что влечет за собой дальнейшее ее обогащение АЮ2" и в результате этого скорость процесса растворения минерала увеличивается. При твердении тригидротриакваалюминий постепенно теряет воду, превращаясь в гидраргиллит (гиббсит) А1(ОН)3, а затем в бемит АЮОН, который и фиксируется на рентгеновских спектрах гидратированных образцов.
Экстрагированные из зерен минералов ионы кальция будут связываться углекислотой в малорастворимое соединение СаС03, обедняя жидкую фазу содержанием Са . При выпадении в осадок конечных продуктов карбонизации СаС03 и А1(ОН)3 жидкая фаза обедняется, что дает ей возможность снова обогатиться соответствующими ионами. Таким образом, Са и А102 снова будут экстрагироваться из структуры минерала, ускоряя гидратацию последнего.
Вышеизложенное позволяет заключить, что присутствие углекислого газа в жидкой фазе при гидратации минералов алюминатного ряда влияет не только на кинетику гидратации, ускоряя ее, но и на состав образующихся гидратных фаз.
Аналогичным образом возможна и гидратация браунмиллерита в среде С02. В твердых остатках гидратированных образцов С4АБ обнаруживаются фазы АН3 и СаС03, нехарактерные для обычной гидратации минерала. Поэтому образование гидроферритов кальция с небольшой примесью ионов А1 в среде С02 наиболее вероятно в более ранние сроки, чем при твердении в чистой воде.
Изучение процессов гидратации четырехкальциевого алюмоферрита С4А показало, что на рентгеновских спектрах твердых остатков суспензий С4АР, твердевших как в воде, так и в среде С02, отмечаются пики браунмиллерита (б = 3,65; 2,78; 2,68; 2,64; 2,04; 1,92 А) (рис. 3.2.12а), интенсивность линий которого в среде С02 с течением времени снижается в большей степени, чем при гидратации в воде (рис.3.2.126).
Среди основных гидратных фаз, которые присутствуют в твердых остатках суспензий, зафиксированы пики С4(Ахр1.х) Н19 с б = 2,82;2,76; 2,56; 2,46; 1,67 А. Интенсивность этих пиков на рентгеновских спектрах незначительна, однако сравнение их свидетельствует, что при твердении в воде подобных гидратов образуется больше, чем при гидратации в среде С02. О том, что при гидратации С4АР образуется гидроалюмоферрит, свидетельствует смещение деформационных и валентных колебаний связи Ре - О (517, 607, 647 см"1) и А1 - О (707, 807 см"1) (рис.3.2.13), что обусловлено взаимным влиянием в структуре гидратной фазы тетраэдров [А104]5" и [Те04 ]5 .
Согласно данным химического анализа, начало образования С4(Ахр1.х)Н19 в условиях действия С02, вероятно в период 6-12 часов. Насыщение жидких фаз ионами основных оксидов С4АР, как и у остальных соединений алюминатного ряда, завершается к 6 часам гидратации (табл.3.2.2).
В твердых остатках суспензий С4АР, гидратированных в среде С02, также отмечается наличие карбоната кальция СаСОз (б = 3,03; 2,48; 2,09; 1,87; 1,58 А) Рис. 3.2.12 Рентгеновские спектры (а) и изменение интенсивности аналитических линий (б) гидратированного С4АР в воде (1) и в среде С02 (2). и гидроксида алюминия (d = 4,31; 2,72; 2,49; 1,72 А), образование которых подтверждается протеканием термодинамических реакций 111-113. О наличии СаС03 также указывают полосы поглощения 1420 и 1470 см-1 на ИК-спектрах образцов. Присутствие этих фаз обусловливает снижение содержания в жидкой фазе ионов Са2+ и А13+.
В фильтратах C4AF, гидратированных в среде С02, концентрация СаО в период 6-12 часов низкая и к 24 часам повышается. Концентрация А1203 к 3 часам гидратации максимальная и составляет 322мг/л при слабощелочном pH; к 6 часам концентрация А1203 становится минимальной - 40-60 мг/л, что свидетельствует о возможности более раннего, чем при обычной гидратации, образования гидратных соединений.
Согласно данным химического анализа начало появления в твердой фазе карбоната кальция и гидроалюминатных соединений следует отнести к 6 часам гидратации. К первым суткам интенсивность образования СаС03 несколько снижается, что подтверждает увеличение концентрации СаО в среде С02 до 356 мг/л. Минимально постоянное к 24 часам содержание А1203 в жидкой фазе с С02 свидетельствует о продолжающемся образовании гидроалюмоферритных и гидроферритных соединений, в то время как жидкая фаза контрольных проб C4AF насыщается ионами А13+ до 519 мг/л.
Изучение твердых остатков двухкальциевого феррита C?F после первых суток гидратации в воде и в водной среде с С02 показывает их незначительную гидратацию. На рентгеновских спектрах в 6, 12 и 24 часа гидратации отмечается только фаза исходного минерала. Изменение концентраций кальциевых и ферритных ионов в условиях действия углекислого газа зафиксировано лишь в жидкой фазе C2F. Содержание Fe203 в фильтратах проб обычной гидратации и гидратации с С02 за период первых суток остается весьма низким (рис.3.2.14.). Низкая концентрация ионов железа свидетельствует о том, что железосодержащее соединение растворяется инконгруэнтно. Содержание Fe203 в пробе с С02 максимально к 6 часам гидратации, а к 24 часам концентрация ферритных ионов снижается. Жидкая фаза в условиях действия С02 как и у остальных соединений алюмоферритного ряда обеднена СаО в период 6-18 часов.
Коррозия специальных цементов под действием попеременного высыхания-насыщения
Электронно-микроскопические исследования структуры образцов САФЦ, твердевших в карбонатной среде, показали, что она представлена как крупными гексагональными и игольчатыми кристаллогидратами, так и мелкими игольчатыми и чешуйчатыми кристаллами. В межкристаллитном пространстве прослеживается некоторое количество гелеобразной массы (рис.4.1.21а).
Твердение образцов САФЦ в карбонатно-сульфатной среде сопровождается образованием большого количества кристаллической фазы, содержащей повышенное количество гидратной воды (рис.4.1.20). Образование ее в объеме образца приводит к росту общей пористости и в конечном итоге к разрушению образцов (рис.4.1.17в). Под действием карбонатно-сульфатной среды ускоряются процессы гидратации сульфоалюмоферритов кальция и в трех месячном возрасте образцы прогидратированы на 90% (рис.4.1.18). Структура образцов представлена в основном кристаллической фазой, которая не обеспечивает плотного прочного цементного камня (рис.4.1.21).
Образцы из сульфоферритного цемента (СФЦ) имеют не высокие физикомеханические характеристики (табл. 4.1.1-4.1.2) и характеризуются ростом прочности как в дистиллированной воде, так и в карбонатной среде. При этом пористость снижается, а потери при прокаливании растут (рис.4.1.22 а и б). Степень их гидратации в этих средах в возрасте трех месяцев не высока, в отличие от сульфоалюминатного и сульфоалюмоферритного цементов (рис.4.1.23). По данным РФА, в образцах образуется тригидросульфоферрит кальция, кубические гидроферриты состава СзРН6 и гетит (РеООН) (рис.4.1.2425). Структура образцов представлена мелкокристаллическими образованиями (рис.4.1.26а), которые в сочетании с крупными кристаллогидратами могли бы уплотнять структуру твердеющего камня обеспечивая его высокую прочность.
В карбонатно-сульфатной среде в образцах из СФЦ образуется большое количество тригидросульфоферрита кальция (Рис.4.1.23-24), который, по данным электронной микроскопии, представлен крупными, но короткими призматическими кристаллами (рис.4.1.26). Создавая кристаллизационное давление в объеме образца, они обусловливают низкую прочность образцов, а в
Таким образом, установлено, что при гидратации зерен сульфатированных клинкеров в карбонатно-сульфатной среде происходит рост степени гидратации: уже в первые три месяца твердения такие цементы прогидратированы на 85-93%. Структура таких цементов представлена в основном сросшимися хорошо закристаллизованными кристаллогидратами, как игольчатого, так и гексагонального габитуса. Отсутствие гелеобразных фаз гидроксидов алюминия у цементов алюминатного типа свидетельствует о том, что они под воздействием карбонатных и сульфатных ионов образуют с ионами кальция кристаллогидраты. Рентгенофазовым анализом фиксируется как повышенное содержание эттрингита, так и содержание гидрокарбоалюминатов кальция. Структура сульфоферритных образцов также представлена повышенным содержанием закристаллизованных кристаллогидратов тригидросульфоферрита кальция и гидроксида железа. Полученные данные позволяют заключить, что гидратация сульфоалюминатного, сульфоферритного и сульфоалюмоферритного клинкеров в карбонатной и карбонатно-сульфатной среде ускоряется с образованием большого объема кристаллической фазы, оптимальное сочетание которой с гелеобразными продуктами гидратации портландцементной составляющей будет обеспечивать образцам высокую коррозионную стойкость.
Коррозия под действием попеременного насыщения-высыхания в агрессивных растворах сочетает в себе не только деформации вызванные набуханием и усадкой, но и кристаллизацией солей в порах твердеющего цементного камня. Насыщение образцов в карбонатной и карбонатносульфатной средах проводилось при комнатной температуре, а высыхание при 100С. Эта температура выбрана из тех соображений, что вредное воздействие повышенных температур начинается уже при 50-100С. Сочетание всех этих воздействий на цементный камень будет резко усиливать коррозионное воздействие. В связи с этим представляет интерес изучения поведения образцов из исследуемых цементов (ВГЦ, ГГЦ, НЦ, ССПЦ, САЦ,СФЦ и САФЦ).
Исследования попеременного высыхания-насыщения в карбонатной среде, показывающие кинетику процесса выщелачивания составных частей цементного камня, выявили достаточную стойкость цементов ВГЦ, НЦ и ССПЦ, образцы которых выдержали без разрушения 25 циклов испытания (табл. 4.2.1.). Постоянное снижение веса образцов всех цементов наблюдалось с 9 цикла как в дистиллированной воде с СО2, так и в насыщаемом углекислотой 5% растворе Иа2804. Небольшое увеличение массы на 0,002 - 0,006 г за 25 циклов зафиксировано лишь у обладающего плотной структурой ВГЦ. Потери веса образцами напрягающего и сульфатостойкого цементов в дистиллированной воде с С02 составили от 8,89 до 12,64% (порядка 0,550 - 0,860 г) за период испытаний. К внешним изменениям относятся увеличение углублений на поверхности граней образцов, начало округления ребер, появление волосных трещин у сульфатостойкого цемента с 21 цикла.
Согласно полученным экспериментальным данным ГГЦ более подвержен углекислотному воздействию. Образцы из этого цемента характеризуется максимальной потерей массы в карбонатной среде, наибольшей среди всех исследуемых цементов - 17,8% (табл.4.2.1). О начале разрушения образцов при попеременном высыхании-насыщении свидетельствует наличие мелких сетчатых трещин, которые наблюдаются с 9 по 13 циклы. С 13 по 18 циклы появляются опоясывающие образец трещины и их углубление порядка 3-4 мм. Разрушение кубиков в обеих агрессивных средах происходит практически одновременно на 19-20 цикле. На 20-ом цикле под воздействием внутренних напряжений, еще более увеличивающих трещины, образцы разваливаются надвое, либо рассыпаются в порошок.
Образцы I группы цементов обладают хорошей устойчивостью к попеременному насыщению-высыханию в растворе Ыа2804 с углекислым газом (исключение гипсоглиноземистый цемент). Их образцы выдержали 25 циклов испытания без разрушений. Потери веса ССПЦ в растворе сульфата натрия с С02 ниже, чем в карбонатной среде, а ВГЦ выше (табл..4.2.2). Высокоглиноземистый цемент отличен от остальных увеличением массы в сульфатно-карбонатной среде до 0,08%.
