Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Методика выполнения работы

Учебно-исследовательская работа № 4

Определение глубины коррозионного разрушения бетона при действии на него минеральных кислот.

Цель работы

Рассчитать глубину коррозионного повреждения бетона при действии на него растворов соляной (НСl), серной (Н₂SO₄) и азотной (НNO₃) кислот.

Условия расчета

Задание 1. Рассчитать глубину коррозионного повреждения бетона с

В/Ц = 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 при действии на него раствора соляной кислоты (НСl): 0,1N, С₀ = 3,65 г/л;

0,01N, С₀ = 0,365 г/л;

0,001N, С₀ = 0,0365 г/л;

0,0001N, С₀ = 0,00365 г/л;

0,00001N, С₀ = 0,000365 г/л.

Срок службы конструкции 50 лет.

Задание 2. Рассчитать глубину коррозионного повреждения бетона нормальной плотности. Марка по водонепроницаемости бетона W6, В/Ц = 0,6 при действии на него растворов соляной (НСl) или серной (Н₂SO₄) кислот с водородным показателем соответственно рН = 2, 3, 4, 5. Срок службы конструкции 25, 50 и 100 лет.

Задание 3. Рассчитать глубину коррозионного повреждения бетона состава

1: 1,53: 2,8 с расходом цемента Ц = 400 кг /м³, В/Ц = 0,6 при действии на него 0,001N раствора азотной кислоты в течении 50 лет. Плотность заполнителей

(песка и щебня) составляет 2650 и 2610 кг /м³ соответственно.

Теоретические положения

Коррозия II вида отличается от коррозии I вида тем, что повреждения бетона определяются не только растворением компонентов цементного камня, но и их химическим взаимодействием с агрессивными компонентами, содержащимися в воде с образованием растворимых продуктов коррозии или с выделением труднорастворимых соединений в виде рыхлых новообразований, не обладающих прочностными свойствами. При коррозии II вида степень коррозионного повреждения определяется реакционной емкостью раствора и свойствами продуктов коррозии. В зависимости от вторичного фактора коррозионный процесс может идти с постепенным усилением по мере разрушения цементного камня, а может и затухать, если продукты коррозии нерастворимы и создают труднопроницаемую оболочку на внешней поверхности бетона или на внутренней поверхности порового пространства. Во всех случаях положение химического процесса на процесс растворения гидроксида кальция значительно усиливает коррозионный процесс.

Методика выполнения работы

Основную закономерность кинетики коррозионного разрушения бетона при кислотной коррозии можно представить в виде следующих уравнений:

(1)

или

, (2)

где:

δ – глубина коррозионного повреждения бетона, см;

А_б – коэффициент постоянный для данного состава бетона, м³/ кг^1/2;

D^эф – эффективный коэффициент диффузии агрессивного вещества (раствора кислоты) через слой продуктов коррозии, см²/ч;

С₀ – концентрация агрессивного вещества, кг/м³(г/л);

Э – химический эквивалент, представляющий собой соотношение масс оксида кальция (СаО) и кислоты, вступающих во взаимодействие.

, где

m, n – стехиометрические коэффициенты уравнения реакции между кислотой и оксидом кальция;

MCaO, M_кисл. – молекулярные массы оксида кальция (СаО) и кислоты.

Э_(НС_l₎ = ;

Э_(Н₂_SO₄₎ = ;

Э_(Н_NO₃₎ = .

τ – время воздействия агрессивной среды на бетон, ч;

Ц – расход цемента, кг/м³;

К – содержание СaO в цементе, доли единицы; К = 0,63.

Для бетона коэффициент А_бопределяется по следующим формулам:

(3)

или

, (4)

где:

ρ_ц, ρ_в, ρ_з – истинная плотность цемента, воды, заполнителей, кг/м³;

g_з – расход заполнителей, кг/м³.

Истинная плотность цемента ρ_ц = 3100 кг/м³, ρ_в = 1000 кг/м³. Для бетона нормальной плотности (марка по водонепроницаемости W4, В/Ц = 0,6), коэффициент

А_б = 5,41 * 10^-2, а для пересчета коэффициента А_б для бетонов с другими В/Ц пользуются таблицей 1. При проведении расчетов используют эффективные коэффициенты диффузии (D^эф) по таблице 2.

Таблица 1. – Влияние В/Ц на коэффициент А_б.

В/Ц	0,4	0,5	0,6	0,7
Коэффициент пересчета А_б	0,89	0,95		1,06

Таблица 2. – Эффективные коэффициенты диффузии для кислот различной концентрации.

Кислота	Концентрация, N	Значение, рН	Коэффициент диффузии D^эф, см²/ч
НСl	0,1N		0,047
0,01N
0,001N
0,0001N
0,00001N
НNO₃	0,1N		0,045
0,01N
0,001N
0,0001N
0,00001N
Н₂SO₄	0,1N		0,041
0,01N
0,001N
0,0001N
0,00001N

Примеры расчета

1. Определить глубину коррозионного повреждения бетона нормальной плотности

(В/Ц = 0,6) при действии на него 0,01N раствора НСl в течение 25 лет.

А_б для бетона W4, В/Ц = 0,6 составляет А_б = 5,41 * 10^-2;

D^эф_(НС_l₎= 0,047см²/ч;

Концентрация 0,01N раствора НСl, С₀ = 0,365 кг/м³;

= 2,9 (см).

2. Определить глубину коррозионного повреждения бетона (марка по водонепроницаемости W6, В/Ц = 0,55) при действии на него раствора серной кислоты (Н₂SO₄) в течение 50 лет.

А_б = 5,41 * 10^-2* 0,97 = 5,25 * 10^-2;

D^эф_(Н2_SO₄₎= 0,041 см²/ч;

С₀ = 0,49 кг/м³;

= 3,7 (см).

3. Определить глубину коррозии бетона состава 1: 1,53: 2,8 с расходом цемента

Ц = 400 кг/м³при действии 0,01N раствора НNO₃ в течение 50 лет. Плотность заполнителей (песка и щебня) составляет 2650 и 2610 кг/м³ соответственно.

Определим значение А_б:

= ,

глубина коррозии составит:

= 0,4 (см).