влияние диффузии на коррозионную стойкость бетона

ВЛИЯНИЕ ДИФФУЗИИ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ
БЕТОНА
http://www.rusnauka.com/5._NTSB_2007/Stroitelstvo/19034.doc.htm
Ройлян С.А., инженер, Приходько А.П., к.т.н., проф.,
Папирнык Р.Б., к.т.н., доц.
Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры
В наших исследованиях проводилось определение кинетики и величины
диффузионного проникания раствора серной кислоты (в диапазоне 5-30%) и
воды в отвержденные непаполненные связующие, полимермастики и
полимербетоны. Коэффициент деффузии определяли на образцах-дисках для
ненаполненных связующих и полимермастик d=50 мм, толщиной 3-5 мм; для
полимербетонов - d=150 мм, толщиной 20-40 мм. Перед нагружением
образцов в агрессивные среды образцы взвешивали с точностью до 0,01 г.
Через 3,7,14,21 суток, 1,3,6,9,12 месяцев образцы вынимали из агрессивных
сред, промывали дистилированной водой, осушали фильтровальной бумагой
и
взвешивали.
Взвешивание
проводили
до
достижения
образцами
постоянного значения массы. Привес образцов определяли по формуле:
Qi 
mi  m o
100 %;
mo
(1)
где mi – масса образца до погружения в среду, г;
m0 – масса образца после циклического пребывания в агрессивной среде,
г.
На рис. 1 и 2 показаны кинетики поглощения растворов Н2SO4 (5- и 30
процентной концентрации) и воды Н2О образцами из ненаполненного
мономера ФА и полимермастик, отвержденных при температуре 2020 С.
Результаты исследований показывают, что вода с точки зрения диффузии
является более активной жидкостью по сравнению с растворами кислот.
В последних, с увеличением концентрации, скорость дифузионного
проникания их в полимерные композиции и пределы насыщения значительно
снижаются. После достижения равновесного состояния масса образцов,
хранившихся в воде и в слабых растворах кислот уменьшается. Повидимому, идет растворение неотвержденного мономера ФА и свободной
бензолсульфокислоты. Наибольшее снижение массы имеют образцы,
хранившиеся в воде.
В растворах с увеличением концентрации снижение массы образцов
заметно
уменьшается.
В
растворах
серной
кислоты
30-процентной
концентрации образцы не теряют массу при длительных испытаниях, что
можно объяснить дополнительной полимеризацией мономера ФА при
каталитическом действии кислот указанной концентрации.
Для полимермастик, наполненных андезитовой мукой и мукой из боя
кислотоупорного кирпича (состав 1:1 по массе), скорость диффузии
растворов кислот и воды примерно в два раза выше, чем для ненаполненных
композиций (табл. 1 и 2).
Кинетика поглощенения агрессивных жидкостей полимербетонами на
основе мономера ФА и модифицированных фурановых смол показана на рис.
1, 2.
Рис. 1. Кинетика поглощения растворов Н2SO4 и Н2О при t=202о С: а)
полимермастиками на мономере ФА и адгезитовой муке; б) то же на
связующем ФАКС; 1 – 5% раствор Н2SO4; 2 - Н2О; 3 – 30%-ный раствор
Н2SO4.
Анализ полученных результатов показывает, что с увеличением степени
наполнения
полимерных
систем
жидкостей в них увеличивается.
скорость
проникания
агрессивных
Рис. 2. Кинетика поглощения растворов Н2SO4, Н2О при t=202о С: а)
ненаполненным мономером ФА; б) то же на связующем ФАКС; 1 – 5%
раствор Н2SO4; 2 - Н2О; 3 – 30%-ный раствор Н2SO4.
Проницаемость полимербетонов на щебне из боя кислотоупорного
кирпича меньше чем полимербетонов на гранитном щебне. Коэффициент
диффузии
полимербетонов
выше
чем
коэффициент
диффузии
полимермастик, а коэффициент диффузии образцов на модифицированных
фурановых смолах ниже, чем на мономере ФА.
По
полученным,
экспериментально,
коэффициентам
диффузии
определяли время (диф) проникания агрессивной жидкости через защитный
слой полимербетона на модифицированных фурановых смолах (табл. 3) по
формуле:
 диф 
l2
п 2  D  3600
;
(2)
где l – толщина защитного слоя, см;
D – коэффициент диффузии.
Анализ данных показывает, что полимербетоны на щебне из боя
кислотоупорного кирпича более устойчивы против проникания в них
агрессивной жидкости, чем полимербетоны на гранитном щебне. С
увеличением концентрации агрессивных сред время проникания их в
полимербетоны увеличивается.
Таблица 1
Коэффициенты диффузии полимерных материалов на основе мономера ФА
№ Сре
да
п/
п
Концент
рация
Моно
мер
ФА
Коэффициент диффузии D10-8, см/с
Полимермастики
Полимербетоны
на
на муке из
на щебне
на
андезит
боя
из боя
гранит
овой
муке
1 Н2О
2 Н2S
O4
5
30
0,62
0,30
0,03
1,15
1,04
0,20
кислотоупо кислотоупо
рного
рного
кирпича
кирпича
1,14
3,04
1,01
2,16
0,19
0,57
ном
щебне
3,13
2,21
0,59
Таблица 2
Коэффициенты диффузии полимерных материалов на основе
модифицированных фурановых смол
№ Среда
п/п
1
2
Н2О
Н2SO4
Концентрация
Модифицированная
смола
5
30
0,62
0,30
0,03
Коэффициент диффузии D1
Полимермастики
на
на муке из боя
андезитовой кислотоупорног
муке
кирпича
1,15
1,04
0,20
1,14
1,01
0,19
Таблица 3
Продолжительность диффузии агрессивной среды через защитный слой
полимербетона на модифицированных фурановых смолах
Вид полимербетона
Среда
Концентрация
Полимербетон на щебне
из боя кислотоупорного
кирпича
Полимербетон
на
гранитном щебне
Н2О
Н2SO4
5
30
5
30
Н2О
Н2SO4
Толщина полимербетонного
слоя, см
0,7
1,5
2,0
20
92
164
29
131
234
134
614
1092
20
90
160
28
129
229
117
539
958
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Ельшин И.И. Пластбетон. - Киев: Будівельник, 1997. – 125 с.
2. Ершов В.М., Заригов А.А., Ходин В.Г. и др. Химическая стойкость и
ползучесть полимерных фурановых связующих. – Научные труды
Саратовского политермического института, 1984. – Вып. 70. – С.91-95.
3. Иртуганова С.К., Мамотов Ю.М., Диуман В.С. и др. Полимеррастворы на
основе форфуролоцетоновой смолы различных модификаций // Бетон и
железобетон. - 1994. – №8. – С.19-20.
С.А. Ройлян, инженер. т.д. – 776-04-18; м.т. 8-050-363-85-45;
г.Днепропетровск, Тополь-III, дом №1, корпус 2, кв.20.
А.П.Приходько, к.т.н., проф. - т.д. – 46-31-02; м.т. 8-067-631-74-78;
г.Днепропетровск, ул. Чернышевского, 15 кв.51.
Р.Б. Папирнык, к.т.н., доц. – т.р. 47-37-80; г.Днепропетровск, ул Паникахи,
75, кв.37.
Сборник присылать: г. Днепропетровск, ул. Чернышевского, 24а. ПГАСиА,
Финансово-экономический деканат. т. 47-37-80. Папирныку Р.Б.
e-meil: prb@pgasa.dp.ua