Ерітінді құрамы
Бетон мен темірбетон конструкциясының сульфатты коррозия кезіндегі қызмет ету мерзімін есептеу
Бетон мен темірбетон конструкцияларының сульфатты коррозия жағдайындағы қызмет ету мерзімін есептеу — күрделі міндет. Бұл есеп сульфатты коррозияның механизмдерімен тікелей байланысты және бірнеше өзара тәуелді факторларды бір мезетте ескеруді талап етеді.
Есептеуде ескерілетін негізгі параметрлер
- SO42- иондарының кеуекті кеңістікке ену жылдамдығы.
- Бетонда рұқсат етілетін (шектеулі) сульфат мөлшері.
- Зақымдалатын қабаттың қалыңдығы және оның конструкцияның қызмет ету мерзіміне сәйкестігі.
- Цемент түрі, цемент тасының беріктігі мен кеуектілігі.
Неге мәндер әртүрлі?
Бетондағы сульфаттардың рұқсат етілетін шекті мөлшері цементтің минералдық құрамына, әсіресе алюминат фазасының үлесіне (С3А) тәуелді. Сонымен қатар, су-цемент қатынасы (В/Ц), қоспаның тығыздығы және кеуектілік сульфаттардың енуіне айтарлықтай әсер етеді.
Ескерту
Зақымдалатын қабаттың рұқсат етілетін қалыңдығы конструкция түріне және пайдалану жағдайына байланысты нормативтік немесе жобалық түрде қабылданады.
Сульфаттардың шектеулі рұқсат етілетін құрамы (цемент массасына шаққанда)
НИИЖБ тәжірибелік деректері және үлгілермен салыстыру нәтижелері бойынша (портландцемент клинкеріндегі алюминатты фазаның мөлшері С3А есептеу арқылы бағаланған) SO42- иондары үшін бастапқы шекті мәндер төмендегідей қабылданады.
Төменалюминатты цемент
С3А ≈ 5%
Ортаалюминатты цемент
С3А ≈ 8%
Жоғарыалюминатты цемент
С3А > 8%
1 жыл ішіндегі сульфаттардың жиналуы бойынша тәжірибелік деректер
Цементті ерітінді үлгілерін натрий сульфаты ерітінділерінде (SO42- бойынша 10 және 20 г/л) 1 жыл ұстау нәтижесінде сульфаттардың интенсивті жиналуы байқалады. Төмендегі мәндер реакциялық қабаттың қалыңдығы 5 мм болған жағдайға сәйкес келтірілген.
| Цемент : құм (масса бойынша) | В/Ц | Сульфатқа төзімді | Ортаалюминатты | Жоғарыалюминатты | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 г/л | 20 г/л | 10 г/л | 20 г/л | 10 г/л | 20 г/л | ||
| 1 : 1,3 | 0,40 | 3,85 | 5,02 | 3,9 | 5,2 | 5,02 | 6,0 |
| 1 : 1,75 | 0,50 | 4,81 | 6,05 | 5,0 | 7,35 | 6,1 | 8,75 |
| 1 : 2,4 | 0,60 | 6,1 | 8,6 | 6,2 | 10,9 | 8,5 | 11,6 |
Ескерту: кестедегі SO42- иондарын сіңіру мәндері бетондағы цементтің бастапқы құрамына шақтап берілген.
Есептеудің үлгісі (диффузия заңдылықтарына сүйене отырып)
Сульфаттардың енуі диффузиялық заңдылықтарға бағынады: жиналу шамасы уақыт бойынша шамамен t-тің квадрат түбіріне пропорционал деп қабылданады. Төменде нақты бастапқы деректер үшін үлгілік есеп келтіріледі.
Бастапқы деректер
- Ортаалюминатты цемент шығыны: 300 кг/м³
- Ерітінді концентрациясы: 10 г/л (SO42- бойынша)
- Бұзылуға рұқсат етілетін қабат қалыңдығы: 20 мм
Қадамдар
- 1 Қоспа параметрлері кестедегі жағдайға сәйкес қабылдансын: В/Ц = 0,50, цемент:құм = 1:1,75.
- 2 Осы жағдайда 5 мм реакциялық қабатта 1 жылда Na2SO4 әсерінен сульфаттардың жиналуы шамамен 5%.
- 3 Ортаалюминатты цемент үшін рұқсат етілетін шекті мән: 9%.
- 4 Зақымдалатын қабат қалыңдығын 20 мм-ге дейін арттырғанда (5 мм-ден 4 есе көп), қабат бойынша жиналатын сульфат мөлшері де жуықтап 4 есе өседі деп алынады.
- 5 Одан әрі шекті күйге жету уақыты диффузиялық тәуелділікке сай уақыттың түбірі арқылы бағаланады. Яғни, қажетті уақытты анықтау үшін жиналу динамикасын √t заңдылығы бойынша қайта есептеу қажет.
Нәтижені түсіндіру
Осы тәсілмен әртүрлі цемент түрлері мен бетонның өткізгіштігі (В/Ц, құрылым тығыздығы) үшін конструкцияның жобалық қызмет ету мерзімін бағалауға болады. Алынған мәндер жуық (бағалау сипатында) болғанымен, сульфаттардың рұқсат етілетін концентрациясына қатысты нормативтік құжаттардағы шектермен үйлестіріледі және қорғаныс шараларын негіздеуге мүмкіндік береді.
- Екіншілік қорғанысты (қаптама, оқшаулау, т.б.) қажет ету-етпеуін бағалау.
- Біріншілік қорғаныстың салыстырмалы тиімділігін көрсету: бетон тығыздығын арттыру және цемент түрін дұрыс таңдау.
Na2SO4 ерітінділеріндегі есептік қызмет ету мерзімі (мысалдық жинақ кесте)
Төмендегі кестеде Na2SO4 ерітінділерінің әртүрлі концентрациялары үшін цементті ерітіндінің есептік қызмет ету мерзімі берілген. Бұл мәндер бұзылған қабаттың есептік қалыңдығы 2 см болған жағдайға сәйкес келтірілген және бүтін санға дейін дөңгелектенген.
| Цемент : құм (масса бойынша) | В/Ц | 10 г/л ерітінді (жыл) | 20 г/л ерітінді (жыл) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Сульфатқа төзімді | Ортаалюминатты | Жоғарыалюминатты | Сульфатқа төзімді | Ортаалюминатты | Жоғарыалюминатты | ||
| 1 : 1,3 | 0,40 | 3,85 | 3,9 | 5,02 | 5,02 | 5,2 | 6,0 |
| 1 : 1,75 | 0,50 | 4,81 | 5,0 | 6,1 | 6,05 | 7,35 | 8,75 |
| 1 : 2,4 | 0,60 | 6,1 | 6,2 | 8,5 | 8,6 | 10,9 | 11,6 |
Қорытынды байқаулар
Сульфатты ортадағы ұзақмерзімді жұмысқа жарамдылықты бағалау — тек ерітінді концентрациясын ғана емес, бетонның өткізгіштігін, цементтің С3А мөлшерін, сондай-ақ зақымдалуға рұқсат етілетін қабаттың қалыңдығын дұрыс таңдауды талап етеді. Бұл параметрлер қорғаныс стратегиясын (біріншілік және қажет болса екіншілік) дәлелдеуге негіз болады.