Изучение основных видов коррозии цементного камня. Анализ влияния объёма и глубины нейтрализации цементного состава на кинетические константы. Прогнозирование долговечности строительных материалов. Построение графиков зависимостей кинетических констант.
При низкой оригинальности работы "Расчёт кинетических констант процессов коррозии цементных систем в агрессивной среде", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущие вещество скрепляет между собой камни либо зерна песка, гравия, щебня.Эти газы растворяются в поровой жидкости цементного камня, образуя растворы кислот. При этом цементный камень, обладающий щелочными свойствами (РН жидкой фазы 12,5 - 12,7), подвергается кислотной агрессии. Вначале происходит связывание свободных гидроксильных групп, находящихся в порах бетона, ионами гидроксония кислоты с образованием слабо диссоциирующих молекул воды: Затем, когда концентрация гидроксида кальция становится ниже равновесной растворимости двухосновных гидросиликатов кальция, последние гидролизуются, что сопровождается снижением основности: Выделяющийся при этом гидроксид кальция в соответствии с приведенным выше уравнением реагирует с кислотой. Основным фактором, тормозящим продвижение фронта коррозии вглубь изделия, является кремнекислота, которая образуется при разложении гидросиликатов кальция. Морские и грунтовые воды, содержащие более 200 мг/л сульфат-ионов, реагируют с гидроалюминатом кальция, находящимся в цементном камне, с образованием трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) по реакции: При кристаллизации эттрингита в порах цементного камня исходный объем частиц алюминатной фазы возрастает в 2-3 раза.По результатам испытаний определяют коэффициент стойкости материала, который равен отношению предела прочности камня, твердеющего в агрессивной среде, к прочности контрольного образца, твердеющего в воде. На этой основе можно рассчитать глубину коррозионного повреждения изделия за любой срок эксплуатации: , (1) где - эффективный коэффициент диффузии, м2/с; - концентрация агрессивного агента, кг/кг или м3/м3; - время, с; - реакционная емкость материала по отношению к агрессивному агенту, т.е. количество агрессивного агента, которое может быть связано единицей объема или массы материала, кг/кг или м3/м3. Процесс коррозии строительных материалов, в частности цементного камня и бетона, зависит от вида и концентрации агрессивной среды, состава и плотности корродируемого материала, а также внешних условий и описывается различными кинетическими кривыми. В свою очередь реакции, находящиеся под диффузионным контролем бывают двух видов: · если интенсивность процессов коррозии определяется скоростью подвода к поверхности образца агрессивных флюидов, то такая реакция находится под внешним диффузионным контролем; · если скорость подвода агрессивного агента к поверхности образца больше, чем его диффузия в порах строительного материала, то процесс находится под внутренним диффузионным контролем.Исходные данные для расчета кинетических констант процесса коррозии и прогнозирования долговечности строительных изделий и конструкций. Кинетика поглощения СО2 (концентрация 20% от объема) образцами из цементно-песчаного раствора (1:2) с различным водоцементным отношением. Кинетика нейтрализации углекислым газом бетонов различной плотности. По экспериментальным данным были построены графики кинетики поглощения СО2 (концентрация 20% от объема) образцами из цементно-песчаного раствора (1:2) с различным водоцементным отношением (Рис. Расчет кинетических констант производится с помощью компьютерной программы с применением двух уравнений теории переноса, одно из которых характеризует процесс с интенсивным торможением во времени, а второе - с экстенсивным.Зависимость начальной скорости коррозии от водоцементного отношения. Зависимость коэфициента торможения от водоцементного соотношения.Проанализируем полученные графики: 1. а) Анализ графика зависимости начальной скорости коррозии от водоцементного отношения цементно-песчаного раствора. В количественном отношении при увеличении В/Ц в 1,25 раза начальная скорость увеличивается в 1,5 раза. Начальная скорость характеризует химическую активность углекислого газа с цементно-песчаным раствором: чем больше В/Ц, тем активнее. Пористость увеличивается, следовательно, поверхностная константа увеличивается. б) Анализ графика зависимости коэффициента торможения от водоцементного отношения. Коэффициент торможения коррозии цементно-песчаных растворов уменьшается при увеличении В/Ц отношения.
План
Содержание
Введение
1. Виды коррозии цементного камня
2. Прогнозирование долговечности строительных материалов
3. Исходные данные
4. Расчет кинетических констант процессов коррозии цементных систем в агрессивной среде
5. Графики зависимостей кинетических констант
Вывод
Литература
Введение
Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущие вещество скрепляет между собой камни либо зерна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используют для изготовления бетонов, силикатного кирпича, строительных растворов.
Вяжущие вещества по составу делят на две большие группы: Неорганические (известь, цемент и др.)
Органические (битумы, дегти, полимеры).
Регулирование физико-механических свойств вяжущих материалов позволит снизить температуру обжига и существенно сократить энергетические затраты, получать материалы с заданными свойствами по энергосберегающей и безотходной технологии, увеличить начальную скорость твердения.
Вывод
В данной курсовой работе было рассмотрено влияние объема и глубины нейтрализации цементного состава на кинетические константы.
Проанализируем полученные графики: 1. а) Анализ графика зависимости начальной скорости коррозии от водоцементного отношения цементно-песчаного раствора.
При увеличении В/Ц начальная скорость коррозии увеличивается.
В количественном отношении при увеличении В/Ц в 1,25 раза начальная скорость увеличивается в 1,5 раза.
Начальная скорость характеризует химическую активность углекислого газа с цементно-песчаным раствором: чем больше В/Ц, тем активнее.
СО2 Са(ОН)2 = САСО3 Н2О
Исходя из этой формулы, мы видим, что известняк остается в зоне реакции, закупориваются поры.
Пористость увеличивается, следовательно, поверхностная константа увеличивается. б) Анализ графика зависимости коэффициента торможения от водоцементного отношения.
Коэффициент торможения коррозии цементно-песчаных растворов уменьшается при увеличении В/Ц отношения.
При В/Ц равном 0,4 раствор более плотной структуры, чем при 0,6, когда САСО3 недостаточно, поэтому проникновение идет быстрее.
При В/Ц равном 0,5-0,6 коэффициент торможения постоянен и равен 0,0003.
Второй показатель характеризует диффузионную проницаемость и зависит от плотности, а не от химического состава.
В количественном отношении В/Ц увеличивается в 1,25 раза, а коэффициент торможения уменьшается в 1,33 раза.
Следовательно, начальная скорость больше зависит от В/Ц, чем коэффициент торможения.
2. а) Анализ зависимости начальной скорости коррозии от глубины нейтрализации цементного камня.
Коррозия бетона зависит от его плотности.
При средней плотности начальная скорость равна 6,21.
При очень плотных бетонах - 1,13.
Следовательно, при увеличении плотности от средней до очень плотной начальная скорость коррозии уменьшается в 5,5 раз. б) Анализ графика зависимости коэффициента торможения от глубины нейтрализации цементного камня.
Коэффициент торможения увеличивается при увеличении плотности бетона.
При средней плотности коэффициент торможения равен 0,0145.
При очень плотных бетонах - 0,1038.
При увеличении от средней плотности к очень плотной коэффициент торможения увеличивается в 9,5 раз.
Таким образом, коэффициент торможения зависит больше от плотности, чем начальная скорость коррозии.
Список литературы
1. Москвин, В.М. Коррозия бетона в кислых средах и методы исследования / В.М. Москвин.//Бетон и железобетон. - 1971.- №10. - С. 10 - 12.
2. Розенталь, Н.К. Коррозионная стойкость цементных бетонов низкой и особо низкой проницаемости /Н.К. Розенталь. - М.: ФГУП ЦПП, 2006.- 520 с.
4. Полак, А.Ф. Физико-химические основы коррозии железобетона/А.Ф.Полак. - Уфа: Изд-во Уфимск. нефт. ин-та, 1982. - 73 с.
5. Усияма, Х. Диффузия различных ионов в затвердевшем портландцементном тесте // VI Международный конгресс по химии цемента / Х. Усияма, С. Гото. - М.: Стройиздат, 1976. - 358 с.
6. Нудельман, Б.И. Исследование магнезиально-сульфатной коррозии алинитовых цементов // Отчет о научно-исследовательской работе / Б.И. Нудельман, З.П. Пулатов. - Ташкент, 1995. - 182 с.
7. Грачева, О.И. Химизм взаимодействия продуктов гидратации асбестоцемента с сероводородом // Тр. НИИ Асбестоцемент/ О.И. Грачева, Е.О. Барбакарзе. - М., 1963. - Вып. 17. - С. 36-54.
8. Крепление высокотемпературных скважин в коррозионно-активных средах / В.М. Кравцов, Ю.С. Кузнецов, М.Р. Мавлютов, Ф.А. Агзамов. - М.: Недра, 1987. - 190 с.
9. Исследование в области защиты бетона и железобетона от коррозии в агрессивных средах : сб. тр. НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1984. - 72 с.
10. Raju, P. Durability of concrete exposed to dilute sulphurie acid / P. Raju, P. Dayaratnam // Bild. and Enoiron. - 1984. - 19, № 2.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
