Шпаргалка по "Материаловедению"

Следовательно, стойкость вяжущего к этому виду коррозии понижается при введении активных минеральных добавок. Отсюда в таких  средахнельзя применять облегченные  цементные растворы с минеральными добавками типа диатомит, опока, тремел, пемза). 

Шлаковые цементы  по магнезиальной стойкости мало уступают портландцементу. Дело в том, что при магнезиальном разложении шлаковых гидросиликатов образуется значительное количество кремнекислоты, отличающейся благодаря особой структуре повышенной плотностью. Она оказывает существенное кольматирующее действие. Однако и в этом случае целесообразно повышать основность шлака. Добавлять глину и активные минеральные вещества к шлаку в этом случае недопустимо. 

Хлористый магний менее агрессивен чем сернокислый, так как при обмене [Са(ОН)2 + MgCl2 = CaCl2 + Mg(OH)2] образуется хорошо растворимое  вещество CaCl2 благодаря которому сохраняется  равновесная концентрация ионов  Са++. 

Углекислотная коррозия 

В пластовых водах как правило присутствует то или иное количество углекислого газа. Он действует разрушающе, поскольку понижает содержание Са(ОН)2 окисляя ее сначала до СаСО3, которая мало растворима, что будет вызывать понижение основности гидратов цемента. При поступлении новых порций СО2, СаСО3 окисляется до бикарбоната [ Са (НСО3)2], который хорошо растворим. При незначительной концентрации Са2 в водах процесс может затухнуть. Однако если кислота содержится в пластовом газе, то вследствие большой проницающей способности, диффузии и осмоса возможно быстрое разрушение камня. Если процесс ограничивается до СаСО3, то низкоосновные, если до Са (НСО3)2 – т о высокоосновные (см. ниже). 

Сульфатная коррозия 

Это вид коррозии, который связан с образованием соединений кристаллизующихся с увеличением объема. Примером такой коррозии являются взаимодействие с сульфатами кальция и натрия. Известно, что гидроалюминаты кальция могут присоединять гипс и образовывать гидросульфоалюминат. Последний кристаллизуется с увеличением объема, что вызывает внутренние напряжения и разрушение цементного камня. 

(3 CaO × Al2O3 × 12H2O + 3(CaSO4 × 2H2O) + 13H2O = 

= 3CaO × Al2O3 ×  3CaSO4 × 31H2O 

Однако не всегда наличие гидросульфоалюмината кальция  в цементном камне говорит  и сульфатной коррозии. Это вещество имеется в первичной структуре  цементного камня. Только увеличение количества гидросульфатоалюмината говорит о происходящей сульфоалюминатной коррозии. 

Одним из методов  борьбы с сульфатной коррозией является понижение содержания трехкальциевого  алюмината (не более 5%). При этом содержание плавней компенсируется за счет увеличения содержания окиси железа. 

Наличие в пластовых  водах хлоридов уменьшает отрицательное  влияние сульфатов. 

Сероводородная  коррозия 

Это один из распространенных на нефтяных и газовых месторождениях видов коррозии. При сероводородной коррозии наблюдается образование малорастворимых сульфидов кальция, алюминия и железа. Это приводит к понижению равновесной концентрации Са(ОН)2, Al(OH)3, Fe(OH)3, что в свою очередь вызывает разрушение гидратов кальция. 

Наиболее энергично  образуется сульфид железа, поэтому для повышения стойкости против сероводородной коррозии следует ограничивать в цементах содержание окислов железа, марганца и других тяжелых металлов. По отношению к цементному камню безвредны силикаты, карбонаты, щелочи и их соли. Однако сильные щелочи действуют на аллюминаты. 

Нефть и нефтепродукты  не опасны, но если в них есть нафтеновые кислоты и сульфаты, то они также  разрушают цементный камень. 

Биологическая коррозия 

Этот вид коррозии изучен мало. Однако, видимо сводится в  конечном итоге к какому либо химическому виду. 

Так имеется  много бактерий, которые выделяют углекислоту, что повлечет углекислотную  коррозию. Некоторые бактерии могут  окислять сульфаты сначала до сероводорода, а затем до серной кислоты. Отсюда и характер разрушения камня. 

Электрохимическая и электроосмотическая коррозии 

Источник –  блуждающие токи (промышленные сети). Система  обсадная колонна, цементный камень – земля являются проводниками. В этой системе всегда возможен перенос  ионов, отсюда возможны и электрохимическая и электроосмотическая коррозии. Следует отметить, что цементные камни, бетоны (фундаменты) обладают как правило определенным электрическим потенциалом по отношению к земле. 

Способы защиты: 

можно защитить бетон? 

Защита строительных конструкций от биоповреждений предполагает проведение следующих мероприятий: 

1. Эксплуатационно-профилактические: 

- усиление вентиляции  в целях понижения влажности  воздуха и концентрации газов,  способствующих развитию опасных  микроорганизмов; 

- герметизация  с той же целью технологического оборудования; 

- периодическая  очистка и дезинфекция поверхности  конструкций; 

- нейтрализация  агрессивных сред. 

2. Конструктивные: 

- придание поверхности  конструкций формы, исключающей  накопление на ней органических  веществ, могущих служить пищей для микроорганизмов; 

- устройство  уклонов полов и отводящих  лотков для сточных жидкостей. 

3. Строительно-технологические: 

- нанесение на  бетонную поверхность лакокрасочных  материалов; 

- облицовка различными  плитами; 

- понижение проницаемости бетона; 

- применение  материалов, стойких к действию  продуктов жизнедеятельности микроорганизмов,  преимущественно к кислотам. 

Методы защиты цементного камня от коррозии разнообразны, но всё они могут быть сведены  в следующие группы: 

- выбор надлежащего цемента; 

- изготовление  особо плотного бетона; 

- применение  защитных покрытий и облицовок,  практически исключающих воздействие  агрессивной среды на бетон. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

32. Специальные виды портландцемента.

Быстротвердеющий  портландцемент (БТЦ) — портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью через 3 сут твердения. Его выпускают М400 и 500. БТЦ обладает более интенсивным, чем обычный, нарастанием прочности в начальный период твердения. Это достигается путем более тонкого помола цемента (до удельной поверхности 3500... 4000 см2/г), а также повышенным содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината (60...65%). В остальном свойства его не отличаются от свойств портландцемента. БТЦ применяют в производстве железобетонных конструкций, а также при зимних бетонных работах. Ввиду повышенного тепловыделения его не следует использовать в массивных конструкциях.

Сульфатостойкий портландцемент применяют для получения бетонов, работающих в минерализованных и пресных водах. Его получают из клинкера нормированного минералогического состава. Содержание C3S не более 50%, СзА не более 5%. Введение инертных и активных минеральных добавок не допускается. Этот цемент, являясь по существу белитовым, обладает несколько замедленным твердением в начальные сроки и низким тепловыделением. Сульфатостойкий портландцемент выпускают М400. Остальные требования к нему предъявляются такие же, как и к портландцементу. Сульфатостойкий портландцемент используют для получения бетонов, находящихся в минерализованных и пресных водах.

Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками  выпускают М400 и 500. В качестве минеральной  добавки вводят 10...20% от массы цемента  гранулированный доменный шлак или  электротермофосфорный шлак или 5... 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения (кроме глиежа). Клинкер для производства этого цемента не должен содержать соответственно более 5% СзА и MgO, а сумма С3А и C4AF не должна превышать 22%. Сульфатостойкий шлакопортландцемент выпускают М300 и 400. Его получают путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменного шлака в количестве 21...60% и небольшого количества гипса. В этом цементе содержание в клинкере СзА ограничивается до 8%, MgO — до 5%.

Пуццолановый  портландцемент выпускают М300 и 400. Его получают путем совместного помола клинкера и 25...40% от массы цемента активных минеральных добавок и гипсового камня. Клинкер для пуццоланового цемента не должен содержать более 8% СзА и не более 5% MgO. В остальном свойства его не отличаются от свойств портландцемента.

Белый портландцемент получают из сырьевых материалов, имеющих  минимальное содержание окрашивающих оксидов (железа, марганца, хрома). В  качестве сырьевых материалов используют «чистые» известняки или мраморы  и белые каолиновые глины, а в качестве топлива — газ или мазут, не загрязняющие клинкер золой. Помол цемента производят более тонкий: остаток на сите с сеткой № 008 должен быть не более 12%. Основным свойством белого цемента, определяющим его качество как декоративного материала, является степень белизны. По этому показателю белый цемент разделяют на три сорта: I, II и III. По прочности белый цемент выпускают М400 и 500. Портландцемент высшей категории качества должен обладать стабильными показателями прочности при сжатии, коэффициент вариации прочности портландцемента М400 не более 5%, а М500 не более 3%. Начало схватывания белого цемента должно наступать не ранее 45 мин, конец — не позднее 12 ч. Тонкость помола портландцемента должна быть такой, чтобы при просеивании сквозь сито с сеткой № 008 проходило не менее 88% массы просеиваемой пробы. Транспортируют и хранят белый цемент только в закрытой таре.

Цветные портландцементы получают путем совместного помола клинкера белого цемента со свето- и щелочестойкими минеральными красителями: охрой, железным суриком, ультрамарином, оксидом хрома, сажей. П. И. Боженов предложил для получения цветных цементов в процессе приготовления сырьевой cмеси вводить оксиды некоторых металлов (0,05...1,0%). Эффективное окрашивание дают оксиды хрома (желто-зеленый цвет), марганца (голубой или бархатно-черный), кобальта (коричне-ыИ). При этом получают цементы клинкеров редких цветов, тРудно достигаемых при смешивании с пигментами. Цветные цементы производят трех марок: 300, 400 и 500.

 Белые и цветные цементы применяют для изготовления цветах бетонов, растворов отделочных смесей и цементных красок.

Тампонажный портландцемент изготовляют измельчением портландцементного клинкера, гипса с добавками или без них. Тампонажные цементы на основе портландцементного клинкера по вещественному составу в зависимости от содержания и вида добавок подразделяются на: тампонажный портландцемент бездобавочный, тампонажный портландцемент с минеральными добавками и тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими свойства цемента. Тампонажные цементы применяют для цементирования нефтяных газовых и специальных скважин. Тампонажный портландцемент бездобавочный применяют в условиях нормальных и умеренных температур (15...100°С) и нормальной плотности цементного теста (1650... 1950 кг/м3). Требования по устойчивости к воздействию агрессивных пластовых вод и объемным деформациям при твердении не предъявляются. К портландцементам с минеральными добавками или со специальными добавками, или в совокупности с минеральными и специальными добавками предъявляются требования по температуре применения, по средней плотности цементного теста и устойчивости тампонажного камня к агрессивности пластовых вод (сульфатная, кислая, углекислая, сероводородная, магнезиальная и полиминеральная).          
 
 
 
 

38. Бетоны. Определение  и классификация  бетонов. 

Бетон (франц. béton), искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной смеси  вяжущего вещества (с водой, реже без  неё), заполнителей и специальных добавок (в некоторых случаях) после её формования и твердения; один из основных строительных материалов. До формования указанная смесь называется бетонной смесью (см. Бетонные работы). 

В настоящее  время в строительстве используют различные виды бетона. Разобраться в их многообразии помогает классификация бетонов. Бетоны классифицируют по средней плотности, виду вяжущего вещества и назначению.  
 

Многие свойства бетона зависят от его плотности, на величину которой влияют плотность  цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов. По плотности бетоны делят на особо тяжелые с плотностью более 2500 кг/ куб. м.; тяжелые - 1800...2500; легкие -500... 1800; особо легкие - менее 500 кг/куб, м.

 Особо тяжелые  бетоны приготовляют на тяжелых  заполнителях - стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон).