Имеется большое число работ по коррозии бетона, в том числе фундаментальных, например В. М. Москвина [99], а также других авторов [100]. В многочисленных публикациях вопросы коррозии бетона находят разностороннее освещение как в теоретическом, так и прикладном аспектах. Ниже излагается лишь один частный вопрос этой большой проблемы — возможность некоторого повышения коррозионной стойкости цементных материалов путем использования гидрофобно-пластифицирующих добавок. Такое улучшение свойств бетона отнюдь не исключает необходимости применять известные меры для его защиты от коррозии, включающие выбор соответствующего цемента, уплотнение бетона, его гидроизоляцию и др.

В наших опытах при оценке влияния ПАВ на цементные материалы были использованы некоторые общепринятые методы, а также мало известные методы исследования: дискретный анализ акустических импульсов н фотометрический.

Испытания по общепринятым методам

Испытывали образцы цементного камня, изготовленные из обычного и гидрофобных цементов с добавками 0,2% мылонафта или 0,1 % олеиновой кислоты. Образцы в течение 3 сут выдерживали в 10%-пом растворе сульфата натрия, который поступал в реакционную емкость из напорного сосуда непрерывно и с постоянной скоростью. При этом уровень жидкости не менялся, что достигали регулированием скорости ее истечения. Затем образцы высушивали 1 сут на воздухе и 1 сут и сушильном шкафу при 100—105°С. После 10 циклов таких воздействий на всех образцах из обычного цемента наблюдались резко выраженные трещины, у некоторых кубиков выкрошились углы. Визуальный осмотр образцов, изготовленных из гидрофобных цементов, не показал каких-либо изменений.

Прирост массы контрольных образцов был выше, чем гидрофобизованных, из-за отложения большего количества солей. В возрасте 5 мес при испытании на сжатие в сухом состоянии прочность контрольных образцов оказалась более значительной, чем можно было ожидать исходя из наличия внешних признаков разрушения. Однако прочность этих образцов надо считать в известной мере ложной, так как инкрустация солей повышает связность даже сильно корродированного материала (это характерно при солевых растворах высокой концентрации, с которыми мы больше не работали). Но все же образцы из цемента с ПАВ имели лучшие показатели прочности, чем контрольные.

В описанных опытах оценивали динамическое действие водного раствора сульфата натрия на цементный камень. Дальнейшие опыты проводили в условиях статической агрессии, а также путем попеременного увлажнения и высушивания образцов. Испытывали образцы цементно-песчаных растворов, длительное время хранившиеся в 5%-ном растворе сернокислого натрия. Для их изготовления служили гидрофобные цементы, полученные из одного и того же клинкера при помолах с добавками мылонафта, олеиновой кислоты, окисленного петролатума, а также смеси мылонафта и сульфитно-спиртовой барды (комплексная добавка). Часть образцов испытывали в условиях длительного и непрерывного воздействия агрессивной жидкости, а другую подвергали попеременному выдерживанию в этой жидкости и высушиванию в сушильном шкафу. Каждый цикл длился 24 ч. Всего было 180 таких циклов на протяжении 7 мес испытания. Часть образцов-близнецов хранили в чистой воде.


Коррозионную стойкость материала оценивали по отношению предела прочности при изгибе образцов, подвергавшихся 7-мес воздействию агрессивной среды, к аналогичному показателю образцов, твердевших указанное время в чистой воде. Добавки ПАВ повысили коррозионную стойкость цементных материалов на 6—18%. В дальнейшем испытание продолжали, т. е. образцы хранили в растворе сульфата натрия еще 10 мес. За этот срок образцы, изготовленные из обычного цемента, деформировались, частично разрушились и потеряли прочность, а гидрофобизованные сохранились сравнительно хорошо.

Изучали также коррозионную стойкость обычного н легкого бетонов, содержавших добавки мылонафта и битумной эмульсии. Образцы выдерживали в водных растворах хлористого натрия, хлористого калия, сернокислого и азотнокислого аммония. Испытания продолжались до 1,5 лет. Относительно более агрессивными оказались два последних реагента. Однако к тому времени, когда образцы бетона без добавок почти полностью разрушились, образцы с добавками ПЛВ сохранили некоторую прочность. Наилучшие результаты имел легкий бетон с добавкой ВЭ.


В других опытах образцы керамзитобетона помещали в раствор хлористого натрия при глубоком вакууме. После выдержки в течение 18 ч образцы сушили в течение 2 ч при температуре 100—105° С. После 50 циклов испытаний керамзитобетонные образцы без добавки потеряли 25—30% прочности, в то время как образцы с битумной эмульсией сохранили прочность.

Керамзитобетон часто используют при строительстве животноводческих помещении, где материалы полов и отчасти стен подвергают воздействию различных агрессивных веществ. Была составлена смесь этих веществ состава, %: мочевина 2,2; мочевая кислота 0,1; K2SO4 0,4; KCl 0.05; Na3PO4 0,07; СаСl2 0,05; Н4Сl 0,25; MgCl2 0,2; NaCl 0,05; Н2O 96. Данная смесь служила средой в следующих опытах.

В возрасте 28 сут образцы керамзитобетона, содержавшие комплексную ГПД и БЭ, а также контрольные образцы помещали (после высушивания до постоянной массы) в емкости с раствором указанных агрессивных веществ и выдерживали 7 сут. Затем образцы взвешивали (определялось растворонасыщение), высушивали при 100—105° С, а затем вновь погружали в раствор. Эти операции составляли один цикл испытании. Результаты, полученные после 15 циклов, представлены в табл. 11, из которой видно, что добавки КГПД и БЭ повысили стойкость бетона.

Рис. 17. Изменение параметров строительного раствора при намокании и высыхании
Рис. 17. Изменение параметров строительного раствора при намокании и высыхании
где k = 1—ni; n — число циклов.

Результаты испытаний представлены на рис. 17.

Зарегистрированное число микротрещин у образцов раствора без добавки в начальный период выдерживания в растворе и высушивания больше, чем у образцов с КГПД, соответственно в 5,3 раза и 7 раз. Изменение массы испытуемых образцов при намокании и потеря влаги при высушивании проходят гораздо медленнее и равномернее и образцах с комплексном добавкой по сравнению с контрольными.

Испытании по фотометрическому методу

Работы проводили совместно с В. С. Гицеревым на цементно-песчаных растворах. Ранее этот метод был применен при оценке стойкости поверхности мраморных облицовок [166]. При разработке указанного метода исходили из положения, что коррозионные процессы начинаются в поверхностных слоях материалом, находящихся в конструкциях, поэтому одним из существенных признаков начального разрушении материала под влиянием агрессивных агентов является изменение состояния поверхности данного материала, сопровождающееся существенным изменением микрогеометрии поверхности.

Истинная поверхность любого материала, даже полированного или шлифованного, значительно больше кажущейся геометрической поверхности, имеющей определенный микрорельеф (микровыступы, микроуглубления). Обозначим среднюю высоту этих выступов и углублений через h. Обычная гладкая поверхность металла, камня н других материалов, являющаяся на самом деле микрошероховатой, характеризуется h?10 мкм. Для специально обработанной шлифованной, полированной поверхности металла, стекла, камня значение h уменьшается.

Развитие микрогеометрической поверхности, происходящее вследствие коррозии, может быть количественно охарактеризовано изменением отражательной способности этой поверхности. Фотометрические определения проводили на приборе «Блескомер», созданном НИИ камня и силикатов Минпромстройматериалов СССР. Прибор, предназначавшийся для оценки качества полировки природного камня, был нами модифицирован для расширения диапазона измеряемых значений отражательной способности образцом.

Дли приготовления цементно-песчаных растворов использовали портландцемент Белгородского завода. Чтобы получить достаточно гладкую поверхность, смесь выливали на предварительно обезжиренное и тщательно промытое полированное стекло. Образцы подвергали тепловлажностной обработке по режиму 2+3+4+6 ч.

Рис. 18. Влияние КГПД на коррозионную стойкость цементно-песчаных растворов
Рис. 18. Влияние КГПД на коррозионную стойкость цементно-песчаных растворов
В качестве агрессивных сред были выбраны 1%-ные водные растворы сульфатов натрия и магния. В каждой среде испытывали шесть образцов-близнецов. После каждого цикла испытаний (6 ч коррозионное воздействие капельным методом, 12 ч высушивание при температуре до 85°С) с помощью «Блескомера» определяли отражательную способность поверхности образцов. Перед определением их поверхность очищали от солевого налета ватным тампоном, смоченным жесткой водой (дистиллированная вода, настоянная на известняке). Результаты опытов представлены на рис. 18. Как видно, обрати, содержащие добавку ПАВ, в меньшей степени подвержены коррозионным воздействиям но сравнению с контрольными. Полученные данные в известной мере согласуются по характеру с результатами оценки коррозионной стойкости материалов, полученными при определении механической прочности образцов, хранившихся в течение 6 мес в тех же агрессивных средах.