1. Hiện tượng ăn mòn:
Trong thực tê
sau một thời gian lâu thì bề mặt của nó sẽ bị rỗ, độ rỗng tă th đến kết cấu bị phá vỡ.
- Trong ximăng có một số thành phần khoáng, nhất là Ca(OH)2 dễ bị hoà tan và rửa trôi làm cho kết cấu của bêtông và vữa bị rỗng, do đó cường độ giảm thấp (xâm thực hoà tan).
- Khi gặp một số hoá chất (như các chất axit và muối ...) một số thành phần của đá
ximăng dính
ết (xâm thực trao đổi) hoặc tạo ra những chất mới có thể tích lớn hơn trước, gây ra nội îa (xâm thực bành trướng thể tích).
thường tồn tại đồng thời và ảnh hưởng lẫn nhau.
ay đổi, thì kết cấu của
độ cứng của nước (biểu thị
ồng độ Ca(OH)2 nhất định. Ví dụ ếu CaO dưới dạng , nồng độ giảm xuống thì
2O sẽ bị phân giải theo phản ứng :
H)2
it yếu):
- Nước thiên nhiên thường có lẫn hoặc ít hoặc nhiều CO2 dưới dạng H2CO3. Nếu ồng đ
Ca(OH)2 + CO2Ư CaCO3 + H2O
÷ 20mg/l, sẽ sinh ra các phản ứng co
)2 + CO2Ư CaCO3 + H2O
sinh ra phản ứng hóa học, tạo ra những chất mới dễ tan trong nước, không k
ứng suất phá hoại bêtông và vư Những nguyên nhân trên đây
3. Các dạng ăn mòn chủ yếu:
a. Ăn mòn trong nước ngọt:
- Nước ngọt làm hoà tan Ca(OH)2 do CaO tự do trong ximăng hoặc do C3S, C2S thuỷ hoá sinh ra. Tuy độ hoà tan của Ca(OH)2 không lớn lắm nhưng nếu trải qua nhiều năm tiếp xúc với nước hoặc nước ngọt của môi trường luôn luôn th
đá ximăng sẽ bị rỗng đi khá nhanh. Khi đó, nước lại có khả năng chui vào bên trong hoà tan Ca(OH)2 rồi cuốn đi, làm mất tính dính kết nội bộ và làm cho cường độ ximăng giảm xuống. Hiện tượng ăn mòn này càng mạnh khi gặp nước có áp lực.
- Sự hoà tan của Ca(OH)2 trong nước còn phụ thuộc vào
bằng hàm lượng HCO3- ): độ cứng của nước càng nhỏ thì sự hoà tan Ca(OH)2 càng tăng; nếu độ cứng đạt giá trị thích hợp thì độ hoà tan của Ca(OH)2 giảm đi, vì sinh ra phản ứng :
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2Ư CaCO3 + 2H2O
CaCO3 hình thành, bao phủ lên kết cấu, ngăn cản Ca(OH)2 tự do hoà tan. CaCO3 hoà tan ít hơn Ca(OH)2 100 lần. Mặt khác vì các khoáng vật sinh ra sau quá trình thuỷ hoá của ximăng chỉ có thể ổn định ở những n
2CaO.SiO2.nH2O chỉ tồn tại với nồng độ Ca(OH)2 lớn hơn 1,1g/l. N Ca(OH)2 bị nước ngọt môi trường làm cho hoà tan
2CaO.SiO2.nH
2CaO.SiO2.nH2O Ư CaO.SiO2.mH2O + Ca(O làm cho cường độ giảm xuống và tốc độ phá hoại tăng lên.
b. Ăn mòn trong nước có chứa CO2 (dưới dạng ax
n ộ CO2 trong nước ít thì có lợi là thúc đẩy quá trình cacbonat hoá :
- Tuy nhiên, nếu nồng độ CO2 trong nước cao quá 15 ï hại:
Ca(OH
CaCO3 + CO2 + H2O Ư Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 có độ hoà tan rất lớn nên phá hoại ximăng.
c. Ăn mòn do axit:
- Trong các loại nước bẩn và nước thải công nghiệp thường có chứa các loại axit
aSO4.32H2O nở thể tích gấp 2 lần.
ác ph trường
anxi.
chứa muối khoáng khác:
biển, nước ngầm,
Ư 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O (muối canđiôt) n manhê). Khi nồng độ ion Mg2+ lớn hơn
3
ü hoà tan của Ca(OH)2. Supephotphat là chất xâm thực mạnh do
á ximăng. Muối này lại bị nước và muối làm rửa ra thành một dung dịch đặc, nhớt, àu trắng, chảy từ ximăng ra ngoài, làm cho đá ximăng bị rỗng. Ăn mòn sunfat luôn xảy nghiệp và nước
cũng gây ra ăn mòn các công trình bêtông ximăng. Các axit béo khi tác dụng như HCl, H2SO4, v.v... Những loại axit này tác dụng với Ca(OH)2 theo các phản ứng :
Ca(OH)2 + 2HCl Ư CaCl2 + 2H2O Ca(OH)2 + H2SO4 Ư CaSO4.2H2O
- Những chất mới sinh ra hoặc là dễ tan như CaCl2, hoặc kết tinh và nở thể tích như CaSO4.2H2O nên đều gây phá hoại đá ximăng. Mặt khác, CaSO4.2H2O còn có khả năng tác dụng với C3AH6 tạo thành khoáng 3CaO.Al2O3.3C
C ản ứng trên đây còn có tác hại xấu nữa là làm cho nồng độ CaO trong môi
giảm xuống, do đó thúc đẩy quá trình không ổn định của các thành phần khác của đá ximăng. Ngoài ra axit có thể phá huỷ cả silicat c
d. Ăn mòn trong nước biển, nước ngầm và nước
-Ăn mòn manhê: gây ra do các loại muối chứa manhê trong nước
nước chứa muối khoáng tác dụng với Ca(OH)2
MgCl2 + Ca(OH)2 Ư CaCl2 + Mg(OH)2
MgSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O Ư CaSO2.2H2O + Mg(OH)2 3CaO + C3A + 31H2O
Chất Mg(OH)2 sinh ra là chất kết tủa vô định hình ở dạng rời rạc không dính kết và không có cường độ sẽ bị rửa trôi ra ngoài (ăn mò
500mg/l mới xảy ra ăn mòn manhê.
Chất CaCl2 là muối điện ly mạnh, rất dễ bị hoà tan làm cho đá ximăng bị rỗng.
- Ăn mòn phân khoáng: là do nitrat amôn
2NH4NO3 + Ca(OH)2 + 2H2O Ư Ca(NO3)2.4H2O + 2NH
Nitrat canxi tan rất tốt trong nước nên dễ bị rửa trôi. Phân Kali gây ra ăn mòn đá ximăng là do làm tăng đô
trong thành phần của nó có chứa Ca(H2PO4)2, thạch cao và cả axit phophoric.
- Ăn mòn sufat: sự ăn mòn này xảy ra khi hàm lượng sufat lớn hơn 250mg/l (tính
theo nồng độ ion SO42-).
3CaSO4 + C3AH6 + 25H2O Ư 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O
Chất 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O có tính nở thể tích gấp 2 lần, gây ra nội ứng suất trong đ
m
ra đối với các công trình ven biển, công trình tiếp xúc với nước thải công ngầm.
Nếu trong nước có chứa Na2SO4 thì đầu tiên nó tác dụng với vôi : Na2SO4 + Ca(OH)2 Ư CaSO4 + 2NaOH
Sau đó, nó mới tác dụng tiếp để tạo thành etringit.
- Ăn mòn của các chất hữu cơ: trong môi trường nước có một số sinh vật tiết ra các
với vôi gây ra rửa trôi. Dầu mỏ và các sản phẩm của nó (xăng, dầu hoả, dầu mazut) sẽ không có hại cho bêtông ximăng nếu chúng không chứa các loại axit hữu cơ và các chất lưu huỳnh.
- Ăn mòn do kiềmcó trong đá ximăng ngay trong lòng khối bêtông giữa các phần tử
với nhau. Bản thân clinke luôn chứa một lượng chất kiềm. Trong khi đó, trong cốt liệu bêtông, đặc biệt là trong cát, luôn hay gặp hơn chất silic vô định hình. Chúng có thể tác ườnglàm cho bề mặt hạt cốt liệu nở ra một
ra và có C3A. Những chất này hoặc là bị hoà tan làm cho đá ximăng bị
luyện đạt để giảm bớt các o lắm, thì mới thích dụng. út phụ gia ành n để gọt, ít ăn mòn, ít ngậm axit.
û bề mặt ngăn cách bêtông với môi trường nước bằng các loại vật ha xăng, quét thuỷ tinh lỏng, sơn chống thấm, bọc các cấu kiện bằng ván khuôn thép hợc ûn môi trường nước, có hệ thống hút và thoát nước trong các công trình đi. dụng với kiềm của ximăng ngay ở nhiệt độ th
hệ thống vết nứt, bạc màu. Sự phá hoại này có thể xảy ra khi kết thúc xây dựng 10 ÷ 15 năm.
4. Biện pháp đề phòng ăn mòn cho ximăng:
Sở dĩ ximăng bị ăn mòn là vì trong bản thân ximăng có CaO tự do, có Ca(OH)2 do C3S thuỷ hoá sinh
rỗng và nồng độ vôi giảm xuống, hoặc là phản ứng với các axit, các muối để tạo ra những chất mới dễ làm cho đá ximăng bị phá hoại hơn. Vì vậy, biện pháp đề phòng ăn mòn cho ximăng gồm có :
- Thay đổi thành phần khoáng vật của ximăng, nung
thành phần CaO tự do, C3S và C3A xuống. Tuy nhiên, việc giảm thấp hàm lượng C3S lại ảnh hưởng đến cường độ của ximăng, cho nên chỉ ở những nơi có yêu cầu chống ăn mòn cao mà bêtông không cần có mác ca
- Dùng biện pháp silicat hoá bằng cách trộn thêm vào ximăng những châ hoạt tính chứa nhiều SiO2 vô định hình để tác dụng với Ca(OH)2, C3A của ximăng th những hợp chất silicat ổn định hơn.
Ca(OH)2 + SiO2 (VĐH) + H2O Ư mCaO.nSiO2.pH2O không ta
C3AH6 + SiO2 (VĐH) + H2O Ư mCaO.nAl2O3.pSiO2.rH2O không tan - Với những môi trường mà tính chất ăn mòn đã cụ thể, thì người ta sử dụng những loại ximăng đặc biệt thích hợp, như ximăng chống sunfat, ximăng chống axit.
- Dùng biện pháp cabonat hoá bề mặt bằng cách trước khi dùng trong nước, nên các cấu kiện bằng ximăng tiếp xúc với không khí một thời gian (2 ÷ 3 tuần), như vậy Ca(OH)2 sẽ được cacbonat hoá thành lớp vỏ CaCO3 bao bọc cho bên trong khó bị hoà tan hơn. Tuy nhiên, biện pháp này chỉ áp dụng đối với nước n
- Tăng độ đặc của kết cấu bêtông bằng cách hạn chế lượng nước thừa trong bêtông, như dùng phụ gia tăng dẻo, dùng chân không hút nước thừa sau khi đổ khuôn và đầm chắc xong, dùng biện pháp đầm chắc bêtông bằng chấn động.
- Tạo lớp bảo vê
liệu đặc và trơ đối với bêtông như: quét 2 ÷ 3 lớp nhũ tương bitum hoặc dung dịch bitum p
bằng vật liệu gốm. - Cải thiê