Агрессивность сульфатных растворов зависимости от вида катиона
Агрессивность растворов сульфатов определяли по скорости и глубине проникания сульфатола, по изменению прочности цементного камня. Для исследования новообразований в системе Са(ОН)2—McS04—Н20 применялись методы химического, петрографического и рентгеноструктурного анализов. В работе использовался сульфатостойкий портландцемент.
Зависимость агрессивности сульфатов от катионов следует рассматривать как многофакторную. В ее основе лежат особенности строении атомов, которые обусловливают отличие свойств соединений вследствие разных значений степени окисления, поляризуемости, способности металлов к комплексообразованию и др., результатом чего п является изменение характера взаимодействия сульфатов металлов с цементным камней [2]. Следует отметить, что растворы сульфатов металлов содержат компоненты, которые могут вызвать коррозию трех видов.
Анализ показал, что основными продуктами взаимодействия сульфатов металлов с цементным камнем являются гидроксиды металлов, гидроксосульфаты (при наличии металлов, способных к комплексообразованию), гидросульфоалюмннаты кальция (ГСАК) и гипс. Эти соединения фиксируются в глубине образцов и на их поверхностях, где образуют различной структуры толщиной от несколько мк до нескольких мм.
Послойное содержание сульфатиона в пленке продуктов коррозии и в цементно-песчаных образцах, хранившихся 4 год в растворах сульфатов металлов при концентрации 10 г/л по SO4, показано в табл. I. Пленку продуктов коррозии снимали скальпелем с поверхности образцов, а пробы из образцов без учета поверхностной пленки на наждачном круге на глубине до 0,5 мм, затем на глубине от 0,5 до 1 мм и от 1 до 2 мм.
По количеству сульфат-нона, проникшего в цементно-песчаные образцы, растворы солей можно объединить в те же группы, что и при анализе данных по К ст. Среднее содержание сульфат-иона и слое толщиной до 2 мм в образцах, хранившихся в наиболее агрессивных растворах сульфатов бериллия и алюминия, составило 10,24—10,13%, в то же время в образцах из наименее агрессивных растворов содержание 502~оказалось в 2,5 раза ниже.
Особое внимание следует обратить на значение pH сульфатного раствора. Из табл. 2 видно, что оно колеблется п значительных пределах и зависимости от вида катиона. Безусловно, pH влияет на состав новообразований и их устойчивость следовательно, и на стойкость цементного камня. Известно, что гидросульфоалюминаты не образуются в кислой среде, а начало осаждения п строение гидроксидов и гидроксосульфатов металлов зависит от pH маточного раствора.
Вместе с тем у образцов, хранившихся в растворах ряда сульфатов металлов, не наблюдалось корреляционной зависимости коррозионной стойкости от величины рП. Так, сульфаты меди и кадмия при концентрации 10 г/л S04 с pH = 4,5—4,6 по степени агрессивности резко отличаются от растворов сульфатов железа с практически одинаковым pH =4,4. В то же время сульфаты кадмия, кобальта, цинка и меди, pH которых колеблется от 4,5 д 5,9 (концентрация 10 г/л SO? ), обладают одинаковой степенью агрессивное и заметно меньшей, чем сульфаты ни коля и магния, pH которых выше С.
В связи с этим нормирование стен агрессивности сульфатов металл только по содержанию сульфат-нона и pH поды—среды является недостачным.
Для учета влияния вида катиона степень агрессивности сульфатного раствора целесообразно ввести поправочного коэффициенты. В табл. 2 приведена личина таких коэффициентов, по соотношению средних, группам коэффициентов стойкости образцов, хранившихся в сульфатных створах.