Защита стальной арматуры от коррозии в конструкциях их ячеистых бетонов автоклавного твердения
Условия пассивности стали в нейтральных и щелочных средах. Механизм защитного действия бетона, существующие виды антикоррозионных покрытий. Механизм, этапы технологии приготовления и нанесения порошковых покрытий и ее технико-экономический эффект.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | диссертация |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.12.2015 |
| Размер файла | 517,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
6. Сушка покрытия должна производиться в закрытых камерах при температуре 18 - 23оС не менее 6 - 8 ч.
7. Толщина покрытия на арматуре должна быть не менее 0,5 мм.
Достоинством данного антикоррозионного покрытия является то, что она имеет высокое электрическое сопротивление, а, следовательно, надежно защищает арматуру от коррозии. Однако и этому покрытию присущи недостатки, главными из которых являются применение токсичных и пожароопасных и взрывоопасных органических растворителей. Кроме того, нанесение цементно-полистирольного покрытия способом окунания каркасов в ванну с мастикой, требует приготовления ее в большом количестве, а жизнеспособность этой мастики недостаточно высокая и нуждается в постоянной корректировке вязкости, что связано с испарением органического растворителя. Технология приготовления этой мастики сложная и шаровая мельница после приготовления мастики нуждается в тщательной очистке, т.е. мельницу надо отмыть от мастики органическим растворителем, что повышает стоимость покрытия из-за большого перерасхода растворителя.
Накрывание приготовленной мастики крышкой или рулонным материалом не обеспечивают достаточной герметизации и она загустевает, требуя постоянного добавления растворителя. При этом атмосфера в цехе сильно загрязнена токсичными парами растворителя и обслуживающий персонал вынужден работать в противогазах.
3. Ингибированная сланцебитумно-цементная мастика должна состоять из сланцевого битума БС-V, портландцемента и ингибитора СФИ.
1. Соотношение компонентов мастики в частях по массе должно быть: сланцевый битум - 1, портландцемент - 2,3 - 2,7, ингибитор СФИ - 0,03.
2. Приготовление мастики следует осуществлять в реакторе в количестве, соответствующем однократному наполнению накопительной емкости, в следующей последовательности. В реактор загружают куски битума и доводят их до полного расплавления, а затем перекачивают насосом в смесительный бак автоматизированной установки.
Ингибитор СФИ, отдозированный по объему, добавляют в расплавленный битум и перемешивают в течение 10 мин.
Цемент добавляют в смесительный бак отдельными порциями и следят за тем, чтобы температура смеси не была ниже 140оС. При снижении температуры ниже 140оС электродвигатель мешалки должен автоматически отключаться во избежание поломки и вновь включаться при достижении температуры 140оС. По окончании введения цемента и тщательного перемешивания смеси мешалку следует выключить, а температуру смеси повышать до 155оС.
3. Нанесение покрытия на арматурные каркасы осуществляют окунанием их в горячую мастику.
4. Извлеченные из мастики каркасы необходимо выдерживать над ней в течение 10 - 15 с. При стекании смеси допускается образование вытянутых капель в виде игл. Для предотвращения образования при стекании избытка смеси сплошной пленки «бороды» следует снизить вязкость смеси повышением ее температуры.
5. Отвердевание покрытия должно наступать при температуре окружающего воздуха 20оС через 6 мин.
6. Толщина покрытия независимо от количества окунаний каркаса в мастику должна быть 0,6 0,1 мм.
К достоинствам этого вида покрытия вероятно можно отнести наличие в его составе ингибитора коррозии СФИ. Однако однозначно утверждать о высокой защитной способности этого покрытия не представляется возможным, так как при автоклавной обработке изделий, битум входящий в состав покрытия расплавляется и покрытие становится пористым. К главным недостаткам этой мастики следует отнести то, что ее готовят в горячем виде при температуре 140оС. Для нанесения покрытия на арматуру методом окунания арматурных каркасов требуется, чтобы мастика имела температуру не ниже 140оС, т.е. ванна должна постоянно обогреваться. А мастика в ней постоянно перемешиваться. Все это требует значительных энергозатрат и удорожает себестоимость ячеистобетонных изделий.
В последние десятилетия прошлого века широко применяли латексно-минеральное покрытие, состоящее из латекса СКС-65ГП, известково-кремнеземистого компонента и ингибитора коррозии - карбамида, или уротропина, или нитрита натрия. Для устранения коагуляции латекса при его смешивании с известково-кремнеземистым компонентом, в состав обмазки вводится казеиновый клей или карбоксиметилцеллюлоза. Достоинством этих покрытий является то, что в нем отсутствует цемент, который быстро схватывается и приводит в негодность водные покрытия на основе цемента, которые ранее применялись (цементно-казеиновое покрытие). Данное покрытие отличается неограниченной жизнеспособностью, т.е. загустевшее в результате испарения воды обмазка доводится до требуемой вязкости дополнительным введением водного раствора латекса или свежеприготовленной порции антикоррозионной обмазки. Приготовленная обмазка загружается в ванну, снабженную тележкой-мешалкой, совершающей возвратно-поступательное движение по рельсам, сваренным вдоль ванны. Нанесение покрытия на арматурный каркас производится окунанием каркаса в ванну с антикоррозионной обмазкой. Затем арматурный каркас выдерживается над ванной для стекания излишков обмазки в течение одной-двух минут и направляется для сушки покрытия на арматуре в специальную сушильную камеру или кондукторы. Данное покрытие отличается высокой защитной способностью, эластичностью и адгезией к арматуре. Поэтому латексно-минеральное покрытие было внедрено на ряде заводов ячеистого бетона в Казахстане (КЖБИ-1, КЖБИ-2, г Павлодар, Темиртауский комбинат «Промсройиндустрия», ПГО «Гурьевнефтегазгеология», г. Гурьев и ряде других), России (Сведловский завод ЖБИ им. Ленинского комсомола; п/я А-1489, г. Ижевск), Эстонии (Нарвский завод ячеистого бетона) и др. Заводах ячеистого бетона [29-31].
2. Сырьевые материалы и методы исследования
2.1 Сырьевые материалы
Для проведения экспериментов и выполнения практических работ были использованы следующие сырьевые материалы: цементы; известь; песок; битум; алюминиевая пудра; поливинилбутираль; порошковый ингибитор коррозии ВНХ-Л-20; латекс СКС-65ГП, казеин, полистирол, ксилол.
В качестве вяжущего вещества были приняты портландцементы Усть-Каменогорского и Ново-Карагандинского цементных заводов марки «М400», характеристики которых представлены в таблицах 2.1 - 2.3.
Таблица 2.1 - Минералогический состав цементов
|
Наименование завода-изготовителя |
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF |
|
|
Ново-Карагандинский |
57,91 |
19,09 |
8,64 |
13,56 |
|
|
Усть-Каменогорский |
55,20 |
22,80 |
9,70 |
12,30 |
Таблица 2.2 - Химический состав цементов
|
Наименование завода-изготовителя |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
CaOсв |
|
|
Ново-Карагандинский |
20,85 |
7,66 |
5,46 |
62,67 |
1,52 |
1,24 |
0,60 |
|
|
Усть-Каменогорский |
21,70 |
6,27 |
4,04 |
66,10 |
0,78 |
0,64 |
0,47 |
Результаты испытаний цементов, с целью определения их свойств, на соответствие требованиям, предъявляемым к цементам для изготовления газобетонов, приведены в таблице 2.3. Испытания проводили по ГОСТ 310.0 - ГОСТ 310.4 - «Цементы. Методы испытаний».
Таблица 2.3 - Результаты испытаний цементов
|
Наименование завода-изготовителя |
Насыпная плотность, кг/м3 |
Удельная поверх., см2/г |
Тонкость помола, остаток на сите №008, % |
Нормаль. густота цементного теста, % |
Предел прочности в возрасте 28 сут, МПа |
||
|
Rизг |
Rсж |
||||||
|
Ново - Карагандинский |
1095 |
3150 |
8,8 |
27,1 |
5,4 |
39,3 |
|
|
Усть-Каменогорский |
1100 |
3200 |
8,5 |
26,2 |
5,8 |
41,0 |
Сроки схватывания у всех испытанных цементов находились в следующих интервалах: начало - от 3 ч 45 мин до 3 ч 57 мин и конец от 4 ч 20 мин до 6 ч 50 мин.
Данные цементы, как видно из результатов испытаний соответствуют требованиям ГОСТ 10178-85 «Портландцемент, шлакопортландцемент. Технические условия». Однако эти цементы не соответствуют требованиям, предъявляемым для приготовления ячеистого бетона по СН 277 - 80 по срокам схватывания, которые ставят жесткие требования к этим срокам, где начало схватывания должно наступать не позднее 2 часов, а конец схватывания - не позднее 4 часов после затворения.
Известь карьера «Меловые горки» (г. Уральск) - быстрогасящаяся. Содержание СаО равно 85 - 87%. Скорость гашения 5 - 10 мин. Сумма активных СаО и MgO равно 90 - 92%. Пережога не более 2%. Тонкость помола извести характеризовалась удельной поверхностью 5500 - 5800 см2/г, определенная по прибору ПСХ-2.
По содержанию оксида магния известь является маломагнезиальной. По всем приведенным показателям известь относится к первому сорту по ГОСТ 9179 -, а также удовлетворяет требованиям СН 277 - 80 «Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона» [32].
В качестве кремнеземистого компонента применяли природные кварцевые пески, карьера, расположенного на Юго-востоке от города Уральск, недалеко от пос. Меловые горки. Песок используется Уральским заводом в производстве силикатного кирпича с 1959 года. Свойства песка определяли по ГОСТ 8735 - «Песок для строительных работ. Методы испытания» и ГОСТ 10268 - «Заполнители для тяжелого бетона. Технические требования».
Результаты испытаний кремнеземистого компонента приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 - Результаты испытаний песков различных карьеров
|
Месторождения песка, город |
Характеристика песка |
|||||
|
Модуль крупности |
Насыпная плотность, кг/м3 |
Истинная плотность, г/см3 |
Пустот-ность, % |
Загрязнен-ность, % |
||
|
Песок карьера «Белая горка» |
1,8 |
1518 |
2,62 |
42 |
1,0 |
Химический состав песка представлен в таблице 2.5.
Таблица 2.5 - Химический состав песка
|
Месторождение песка |
Основные оксиды, % |
|||||||
|
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
K2O +Na2O |
||
|
Белая горка |
93,54 |
2,48 |
1,04 |
1,12 |
0,25 |
0,02 |
0,70 |
Песок размалывали в шаровой мельнице до удельной поверхности 2500 - 3000 см2/г по прибору ПСХ - 2.
Для приготовления битумной эмульсии, использовали битум нефтяной марки БН 60/90 имеющий следующие свойства: глубина проникания иглы (град) пенетрометра при 25оС - 75. Температура размягчения, полученная испытанием на приборе кольцо и шар (К и Ш), оС - 50. Растяжимость, полученная на приборе Фрааса при температуре 25оС - 55. Температура вспышки - 220оС.
В качестве газообразователя применяли алюминиевую пудру марки ПАП-3 с содержанием активного алюминия 82%. Тонкость помола алюминиевой пудры составляла 5000 см2/г, отвечающая требованиям ГОСТ 5494 -.
Обезжиривание алюминиевой пудры проводили водным раствором сульфонола при температуре 60оС.
Порошковый полимер - поливинилбутираль представляет собой карбоцепной полимер, ацеталь поливинилового спирта и масляного альдегида общей формулы:
[- CH - CH2 - CH - CH2 -] n
O - CH - O
CH2CH2CH3
Поливинилбутираль ГОСТ 9439-73 - аморфный полимер белого цвета. Степень полимеризации 500 - 1600. В макромолекулах поливинилбутираля содержатся винилбутиральные (65 - 78%), винилспиртовые (32 - 19%) и винилацетатные (не более 3%) звенья. Некоторые свойства технического поливинилбутираля приведены ниже:
Плотность при 20оС, г/см3………………………. 1,1
Температура стеклования, оС……………………57
Показатель преломления nD…………………….. 1,485
Теплостойкость, оС по Вика …………………….60 - 75
По Мартенсу………………48 - 54
Удельная теплоемкость, кДж/(кг · К)………….. 1,67
Температурный коэффициент
линейного расширения, оС………………………9,2 · 10-5
Водопоглощение при 20оС за 24 ч, %………………0,4 - 3,0
Влагопроницаемость, кг/(м · сек · н/м2)…………2,5 · 10-14
Прочность, Мн/м2 (кгс/см2) при растяжении……………28,0 - 59,5
при статическом изгибе……………80-140 (800-1400)
Модуль упругости при изгибе, Мн/м2……………………2000-2200
Ударная вязкость, кДж/м2………………………………. 60 - 130
Удельное электрическое сопротивление, Ом…………… > 1014
Диэлектрическая проницаемость при 1 кгц………………3,4
при 1 Мгц…………….. 3,33
Тангенс угла диэлектрических потерь при 1 кгц……….. 0,007
при 1 Мгц………. 0,024
Электрическая прочность, кВ/мм…………………………16
Латекс СКС-65ГП производства Омского завода синтетического каучука является продуктом совместной полимеризации дивинила со стиролом в соотношении 3,5: 6,5 по массе в водной эмульсии с применением в качестве эмульгатора калиевого и натриевого мыла синтетических жирных кислот. Латекс имеет низкую температуру пленкообразования, позволяющую получать без нагрева и пластификаторов достаточно твердую и атмосферостойкую пленку. Он не коагулирует при введении пигментов и механических воздействиях. Устойчивость латекса не нарушается при воздействии низких и высоких температур (до 200оС). Он стоек в щелочных средах, что очень важно при использовании его в цементных системах. Твердение покрытий с применением латекса СКС-65ГП происходит за счет одновременного пленкообразования каучуковой основы латекса и известково-кремнеземистого компонента обмазки в процессе автоклавной обработки.
Согласно требованиям ГОСТ 10564-, латекс СКС-65ГП удовлетворяет следующим требованиям: содержание сухого вещества 47,1%; значение рН - 12,4; содержание незаполимеризованного стирола, % не более 11-15; содержание золы, % не более - 1,5; поверхностное натяжение, мН/м - 43,1; содержание С2 - С4, % не более - 0,02; содержание коагулюма, % не более - 0,10; пленка латекса - прозрачная; стабильность в присутствии пигмента (наполнителя) - стабилен; вязкость по вискозиметру ВЗ-4 составляет 13,6 с.
Казеиновый клей применяется в составе латексно-минерального покрытия в качестве стабилизатора, предотвращающего коагуляцию латекса в щелочной среде. Твердение казеина, как стабилизатора латекса, протекает в нормальных условиях.
Полистирол блочный отвечает требованиям ГОСТ 9440- Потеря в весе при сушке 0,5%, относительная вязкость раствора полистирола в ксилоле 2,1; удельная ударная вязкость 24 кгс/см2; теплостойкость по Мартенсу - 90оС.
Ксилол нефтяной соответствует требованиям ГОСТ 9410 -.
2.2 Методы исследований
Коррозионная стойкость стальной арматуры определялась в конструкционном ячеистом бетоне средней плотности 700 кг/м3. Подготовка составляющих компонентов и подбор состава ячеистого бетона производились расчетно-экспериментальным методом согласно требованиям СН 277-80.
Состав газобетона, кг/м3: цемент - 310; песок - 375; известь - 10; вода - 366; алюминиевая пудра - 350 гр. Водотвердое отношение (В/Т) = 0,55. Ячеистобетонная смесь имела расплыв по вискозиметру Суттарда 22 см.
Перемешивание ячеистобетонной смеси в лабораторных условиях производили с помощью электрической дрели, снабженной пропеллерной мешалкой, в металлической емкости объемом 10 л.
Длительность перемешивания составляла 2 мин для силикатной смеси, а после дозирования алюминиевой пудры, смесь дополнительно перемешивали в течение 1 мин.
Температура воды подбиралась таким образом, чтобы температура ячеистобетонной смеси находилась в пределах 40-45оС. Залитые в формы размерами 4х4х16 см ячеистобетонная масса после предварительной выдержки в течение 6-8 часов запаривалась в лабораторном автоклаве по режиму 3+6+3 часа при избыточном давлении 0,8 МПа. Прочность контрольных образцов-кубов, размерами 10х10х10 см, твердевших в одинаковых условиях с образцами-балочками была 50 кгс/см2. При заливке образцов в них были помещены по продольной оси арматурные стержни, как без защитного покрытия, так и защищенные антикоррозионными покрытиями. Для точной фиксации арматурных стержней в форме-балочке были изготовлены специальные фиксаторы (кондукторы).
Арматурой служили стержни диаметром 5 мм и длиной 120 мм из высокопрочной арматурной стали класса В-II. В данных исследованиях стержни были предварительно отшлифованы, обезжирены ацетоном и взвешены на аналитических весах с точностью до 4-го знака после запятой.
С целью выяснения коррозионного состояния стальной арматуры в газобетонах, армированные образцы были подвергнуты следующим видам испытаний: хранение при относительной влажности воздуха 60%, 80% в течение 18 месяцев, а также на попеременное увлажнение и высушивание при 60оС в течение 90 циклов.
Относительная влажность воздуха создавалась выдерживанием образцов в герметичной камере (эксикаторе с притертой крышкой) над растворами серной кислоты [33]. Данные о влажности (ц) воздуха при использовании в качестве жидкости серной кислоты приведены в таблице 2.6.
Таблица 2.6. Данные о влажности (ц) воздуха при использовании серной кислоты
|
Концентрация Н2SO4 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
|
ц, % |
98,5 |
88 |
75,5 |
56 |
35 |
16 |
4,6 |
0,77 |
0,043 |
Сорбционную влажность газобетонных образцов определяли по ГОСТ 12825.6- и ГОСТ 12730.2-, измеряя водопоглощение бетона за счет поглощения паров воды из воздуха. Образцы бетона массой 100-500 г. (10 г. для ячеистого бетона) высушивают до постоянной массы. После этого образцы помещают в эксикатор под насыщенным раствором соли при t = 20oC. Выбор раствора соли зависит от заданной относительной влажности воздуха, которая равна: над MgCI2 ? 6H2O - 35%; Mg(NO3)2 ? 6H2O - 54,5%; NaNO2 - 66%; NaCI - 75,5%; KCI - 86,5%; Na2HPO4 ? 12 H2O или КNO3 - 95%; К2SO4 - 97%; вода - 98%.
Взвешивание проводят не реже 1 раза в неделю и испытания ведут до постоянства массы.
Сорбционную влажность вычисляют по массе () или по объему (). Индекс в обозначениях () и () заменяют значением относительной влажности, при котором проводились испытания.
щм = 100 (m - mc) / mc; щ0 = 100 (m - mc) / V = щмmcv.
где m и mc - масса до и после сушки.
Испытания армированных образцов при относительной влажности воздуха 60 и 80% могут затянуться на долгие годы. Более того, известно, что при относительной влажности воздуха 60% образцы быстро просыхают. При этом повышается омическое сопротивление бетонов, и стальная арматура в них не подвергается коррозии. При влажности воздуха 80% процесс коррозии стали длится несколько лет и получить достоверные данные практически не возможно. Поэтому мы решили применить ускоренную методику, рекомендованную проф. В.М. Москвиным и Т.Г. Козьминой [34].
Испытания коррозионной стойкости арматуры заключается в периодическом увлажнении армированных образцов водой при комнатной температуре в течение 8 часов и высушивании их при температуре 45 - 50оС в сушильном шкафу. Опыты, проведенные проф. А.В. Саталкиным и др. [35] показали, что 8 - 10 циклов таких испытаний эквивалентны году нахождения образцов при относительной влажности воздуха 95%.
Исследования, проведенные проф. С.Н. Алексеевым и его школой [11, 18] показали, что при относительной влажности воздуха 95% стальная арматура интенсивно корродирует при свободном доступе воздуха, особенно если в воздухе присутствуют кислые газы.
Поэтому наши исследования были проведены при относительной влажности воздуха 60%, 80% и при попеременном увлажнении и высушивании - самом жестком режиме коррозионных испытаний, позволяющем значительно сократить время коррозионных исследований.
Толщину антикоррозионных защитных покрытий измеряли с помощью прибора ИТП-1 (измеритель толщины покрытий), позволяющего замерять толщину немагнитных пленок на ферромагнитных поверхностях (рис. 2.1). Принцип действия прибора ИТП-1 основан на измерении силы притяжения магнита к ферромагнитной подложке в зависимости от толщины немагнитной пленки. Величина силы притяжения фиксируется величиной удлинения пружины на передвижной шкале. Зависимость силы притяжения магнита от толщины пленки указывается в номограмме, прилагаемой к прибору, которой и пользуются для перевода показаний шкалы измерителя (рис. 2.2).
Рисунок 2.1. - Измерение толщины покрытия на арматурном стержне прибором ИТП-1
Рисунок 2.2. - Шкала прибора ИТП-1 для определения толщины покрытия
Основные характеристики прибора приведены в таблице 2.7.
Таблица 2.7. Основные характеристики прибора ИТП-1
|
№№ п.п. |
Наименование |
Ед. изм. |
Показатели |
|
|
1. 2. 3. 4. 5. 6. |
Пределы измерений Сила магнита Сила пружины при длине I = 50 мм. Погрешность измерений Габаритные размеры Вес прибора |
мкм гр. гр. % Мм гр. |
от 10 до 500 100 2 100 2 от показаний 154 х 20 х 15 не более 50 |
Методы определения адгезии покрытий
Прочность адгезии антикоррозионных покрытий со стальной подложкой (арматурой) определяли методом среза покрытия острым ножом вдоль поверхности арматуры, защищенной антикоррозионным покрытием согласно п. 2 ГОСТ 15140-78. Если при таких испытаниях покрытие не отслаивается за пределами среза, считается, что адгезия покрытия к защищаемой поверхности удовлетворительная. Таким испытаниям были подвергнуты антикоррозионные покрытия, наносимые на арматуру методом окунания, т.е. цементно-битумное, цементно-полистирольное и латексно-минеральное покрытия.
Исследуемые порошковые полимерные покрытия, нанесенные в электростатическом поле, кроме таких испытаний подвергли испытаниям пластинок с защитными покрытиями. При этом покрытие наносилось на одну сторону пластинок. После оплавления покрытия поверхности накладывали одна на другую и при калиброванном пригрузе (0,5 кг) выдерживали в печи до окончания полимеризации. Образцы испытывали на прессе ЗИМ типа П-10 через 24 часа. Прочность при сдвиге определяли делением сдвигающего усилия (Н) на площадь склейки (м2).
Прочность покрытий при ударе
Прочность покрытий при ударе определяли по ГОСТ 4765-73 на копре марки У-1А. За показатель прочности принимали максимальную высоту (см), падая с которой при нормальном ускорении (свободном падении) груз массой 1 кг не вызывает механических разрушений пленки (трещин, смятия, отслаивания).
Сплошность и толщина покрытий
Сплошность покрытий на защищаемых пластинах, а также на арматуре проверяли лакокрасочным дефектоскопом ЛКД-1 (рисунок 2.3).
Рисунок 2.3 - Проверка сплошности покрытий лакокрасочным дефектоскопом ЛКД-1
Кроме того, сплошность покрытий мы проверяли электроискровым прибором, который регистрирует проскакивание искры в местах, где покрытие имеет поры или другие дефекты, невидимые не вооруженным глазом.
2.3 Электрохимические методы исследований
Как показали исследования (глава 1), коррозионный процесс стального образца под покрытием может протекать не только за счет диффузии агрессивных ионов и влаги через защитные покрытия, но и при полной непроницаемости покрытия, т.е. в отсутствие прямого действия агрессивной среды на металл.
Сущность такого явления объясняется тем, что при контакте металла с полимерным покрытием происходит перенос ионов металла в покрытие, так же как это происходит в истинных растворах электролита. В металле остается несбалансированное количество электронов, следовательно, на границе «металл - покрытие» образуется двойной электрический слой [36], обладающий собственным потенциалом. Таким образом, если соединить в цепь стальной образец, защищенный антикоррозионным покрытием и покрытие, насыщенное агрессивным раствором, то по ней пойдет ток, который называют током коррозии. Следовательно, происходит коррозионный процесс на металле под покрытием.
Ход этого процесса контролировали потенциостатическими [37] измерениями тока коррозии в образцах, подвергнутых коррозионным испытаниям.
Корреляционную связь между результатами электрохимических измерений и степенью поражения стального образца (в%) устанавливали при вскрытии покрытия на образцах. При этом во время удаления покрытия травлением соляной кислотой, могут произойти потери самого металла, поэтому при травлении покрытия и налетов ржавчины мы применяли 3%-ную соляную кислоту, ингибированную уротропином 10%-ной концентрации.
Потенциостатический метод
Потенциостатические измерения позволяют получить зависимость тока коррозии от потенциала защищаемого металла (поляризационные кривые [38]).
Электрохимические исследования проводили на образцах-балочках размерами 4х4х16 см, армированных одним стержнем по продольной оси образца.
Перед электрохимическими испытаниями образцы вакуумировали в течение 2-х часов, насыщали водой или 3-х процентным раствором NaCI. Анодные поляризационные кривые снимали на потенциостате П-5827М с регистрацией зависимости плотности тока потенциала планшетным двухкоординатным потенциометром ПДП-004-02. Вспомогательным электродом служило кольцо из нержавеющей стали 12Х18Н10Т площадью 340 см2. Коррозионный процесс изучался относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Схема установки приведена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4. - Схема установки для снятия анодных поляризационных кривых стали в бетоне:
1 - потенциостат П-5827М; 2 - планшетный потенциометр ПДП-004-02; 3 - рабочий электрод (исследуемый арматурный стержень);
4 - вспомогательный электрод (кольцо из нержавеющей стали);
5 - бетонный образец; 6 - электролитический ключ; 7 - электрод сравнения (хлорсеребряный электрод); 8 - насыщенный раствор KCI;
9 - раствор насыщения (исследуемый электролит); 10 - соединительные провода; 11 - штатив
Данный метод является основным в изучении кинетики и механизма коррозионных процессов [38-41] и многочисленные опыты, проведенные в Центральной лаборатории коррозии НИИЖБа, позволили им рекомендовать электрохимический метод исследования коррозии и разработать методику снятия анодных поляризационных кривых стали в бетоне [36]. С большой степенью надежности установлено, что при потенциале +300 мВ и плотности тока меньше 10 мкА/см2 (относительно хлорсеребряного электрода сравнения) на анодной поляризационной кривой сталь находится в пассивном состоянии. Погрешность метода - 5%.
На рисунке 2.5 показаны некоторые арматурные стержни, покрытые антикоррозионной обмазкой.
Рисунок 2.5 - арматурные стержни, покрытые антикоррозионными покрытиями на основе поливинилбутираля, модифицированного портландцементом
3. Экспериментальная часть
3.1 Оценка защитной способности различных антикоррозионных покрытий арматуры в ячеистых бетонах
Исследование коррозионной стойкости стальной арматуры под цементно-битумной мастикой
Цементно-битумную мастику с соотношением компонентов в частях по массе готовили следующим образом: битум марки БН-1 раздробили на куски с размерами до 5-10 мм. Затем эти кусочки поместили в термостойкий стакан емкостью 500 мл и добавили 100 г. растворителя уайт-спирит. Смесь перемешали до полного растворения битума и начали вводить малыми порциями при постоянном перемешивании портландцемент в количестве - 450 г. Густоту приготовленной мастики проверяли измерением вязкости вискозиметром ВЗ-4, при этом стремились получить вязкость в пределах 130 - 150 с. Коррекцию вязкости производили добавлением растворителя или цемента.
Нанесение антикоррозионной мастики на арматурные стержни производили методом окунания стержней в стакан с мастикой. Толщина антикоррозионного покрытия на арматурных стержнях из стали класса В-II была 0,5 мкм (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 - арматурные стержни, покрытые антикоррозионными покрытиями методом окунания стержней в стакан с приготовленной мастикой
Сушку покрытия на арматурных стержнях производили в сушильном шкафу при температуре 60 - 70оС.
Подготовленные арматурные стержни поместили в эксикатор для последующего их применения для армирования ячеистых бетонов.
Армированные по продольной оси образцы ячеистых бетонов размерами 4х4х16 см запаривали в лабораторном автоклаве по режиму 3+6+3 часа при избыточном давлении 0,8 МПа.
Защитную способность антикоррозионных покрытий проверяли при хранении образцов при относительной влажности воздуха 60 и 80% в течение 18 мес., а также снятием анодных поляризационных кривых стали под покрытием в образцах газобетона средней плотности 700 кг/м3. Состав газобетона, кг/м3: цемент - 310; песок молотый - 375; известь - 10; алюминиевая пудра - 0,35; вода - 366.
Влияние вида защитного покрытия на состояние стальной арматуры в бетоне приведены в таблице 3.1.
Исследование коррозионной стойкости стальной арматуры под цементно-полистирольной мастикой
Цементно-полистирольную мастику готовили из полистирола блочного, который растворяли ксилолом. В качестве наполнителя был принят портландцемент.
Соотношение компонентов мастики в частях по массе: полистирол - 20; растворитель - 80; портландцемент - 200.
Мастику готовили в пропеллерной мешалке (дрель с лопастями) с числом оборотов вала 750 об/мин. При изготовлении мастики вначале приготовили полистирольный клей, растворением полистирола в ксилоле. Затем малыми порциями при постоянном перемешивании добавляли цемент до получения однородной массы. Консистенция мастики обеспечивала получение средней плотности 1400-1500 кг/м3.
Вязкость полистирольного клея корректируется добавлением растворителя и цемента в заданных соотношениях и проверяется вискозиметром ВЗ-4. Она должна иметь вязкость 45-55 с. При перерывах в работе стакан с мастикой плотно закрывали крышкой, чтобы предотвратить испарение растворителя и загустевание мастики.
Нанесение мастики на арматуру производили окунанием стержней в стакан с мастикой. Сушка покрытия на арматуре производилась в сушильном шкафу с температурой 60-70оС под вытяжкой в течение 8-10 мин.
Толщина покрытия - 0,5 мм (500 мкм).
Защитную способность антикоррозионных покрытий проверяли так же, как и в предыдущих испытаниях, т.е. при хранении образцов в камере с относительной влажностью воздуха 60 и 80% в течение 18 мес., а также снятием анодных поляризационных кривых стали под покрытием в образцах газобетона средней плотности 700 кг/м3. Состав газобетона, кг/м3: цемент - 310; песок молотый - 375; известь - 10; алюминиевая пудра - 0,35; вода - 366.
Влияние вида защитного покрытия на состояние стальной арматуры в бетоне приведены в таблице 3.1.
Исследование коррозионной стойкости стальной арматуры, защищенной ингибированной сланце-битумной мастикой
Ингибированная сланце-битумная мастика состоит из сланцевого битума марки БС-V, портландцемента и ингибитора коррозии СФИ.
Состав антикоррозионной мастики в частях по массе: сланцевый битум - 1; портландцемент - 2,5; ингибитор СФИ - 0,03.
Мастику готовили следующим образом; сначала в смеситель загрузили сланцевый битум и нагрели его до полного расплавления. Ингибитор СФИ отдозированный по объему добавили в расплавленный битум и перемешали в течение 10 мин. Затем в смеситель добавили малыми порциями при постоянном перемешивании цемент. При этом температура смеси не должна быть ниже 140оС. После окончания дозирования цемента и тщательно перемешивания смеси, мешалку выключили, а температуру смеси повысили до 155оС.
Нанесение покрытия на арматуру производили методом окунания стержней в готовую мастику. Отвердевание покрытия на арматуре наступило в течение 6-10 мин при комнатной температуре. Толщина покрытия - 0,6 мм.
Защитную способность антикоррозионных покрытий проверяли так же, как и в предыдущих испытаниях, т.е. при хранении образцов в камере с относительной влажностью воздуха 60 и 80% в течение 18 мес., а также снятием анодных поляризационных кривых стали под покрытием в образцах газобетона средней плотности 700 кг/м3. Состав газобетона, кг/м3: цемент - 310; песок молотый - 375; известь - 10; алюминиевая пудра - 0,35; вода - 366.
Влияние вида защитного покрытия на состояние стальной арматуры в бетоне приведены в таблице 3.1.
Исследование коррозионной стойкости стальной арматуры, защищенной латексно-минеральной мастикой
Латексно-минеральная мастика состоит в частях по массе: из известково-кремнеземистого вяжущего - 30, песка молотого - 70, латекса СКС-65ГП - 40, казеина - 6, пеногасителя ЭС-2 - 0,05 и воды [30]. Данная мастика обладает неограниченной жизнеспособностью, так как она не содержит цемента и не твердеет в обычных условиях. Твердеет она только во время автоклавной обработки.
Технология приготовления этой мастики следующая: в смеситель принудительного действия (растворосмеситель) заливают часть требуемой воды и известково-кремнеземистое вяжущее. Массу тщательно перемешивают и в него вводят растворенный казеиновый клей. Массу дополнительно перемешивают до получения однородной смеси, затем вводят требуемое количество латекса СКС-65ГП и пеногаситель ЭС-2. После дозирования всех компонентов антикоррозионной мастики проверяют её консистенцию (вязкость), которая должна быть в пределах 120 сантипуаз. При недостаточной вязкости в мастику добавляют оставшуюся воду, где был растворен ингибитор коррозии - гексаметилентетрамин (уротропин).
Покрытие на арматуру наносится методом окунания арматуры в приготовленную мастику. Толщина покрытия на арматуре должна быть не более 0,5 мм. Сушка покрытия на арматуре при комнатной температуре не более 60 мин.
Данное покрытие отличается высокой эластичностью и при загибе арматуры вокруг оправки диаметром 5d не трескается и не отслаивается от арматуры. Это свойство покрытий особенно ценно, так как арматурные каркасы после сушки транспортируются к месту формовки ячеистобетонных конструкций и при этом могут подвергаться различным деформациями непредвиденным ударам.
Защитную способность антикоррозионных покрытий проверяли так же, как и в предыдущих испытаниях, т.е. при хранении образцов в камере с относительной влажностью воздуха 60 и 80% в течение 18 мес., а также снятием анодных поляризационных кривых стали под покрытием в образцах газобетона средней плотности 700 кг/м3. Состав газобетона, кг/м3: цемент - 310; песок молотый - 375; известь - 10; алюминиевая пудра - 0,35; вода - 366. Влияние вида защитного покрытия на коррозионное состояние стальной арматуры в бетоне приведены в таблице 3.1.
Анализ гравиметрических данных по исследованию защитных свойств антикоррозионных покрытий, представленный в таблице 3.1 показал, что покрытия на основе битума надежно защищают стальную арматуру в автоклавных ячеистых бетонах только при относительной влажности воздуха 60%. Относительно низкую защитную способность этих покрытий объясняем расплавлением битума в период автоклавной обработки и снижением плотности покрытий. Несколько повышенную защитную способность имеет ингибированное сланце-битумное покрытие, чем цементно-битумное покрытие. Более высокие защитные свойства этого покрытия можно объяснить наличием ингибитора коррозии СФИ.
Цементно-полистирольное покрытие показало более низкую защитную способность, чем покрытия на основе битума. По-видимому, это объясняется тем, что данное покрытие менее эластичное, чем покрытия на основе битума и незначительные поры образовались при хранении и формовании образцов ячеистого бетона. Кроме того, покрытия на основе битума, хотя и расплавляются при автоклавной обработке, образуют вокруг арматуры гидрофобный слой бетона, препятствующий адсорбции водяных паров из окружающего воздуха.
Среди исследованных защитных покрытий более высокие защитные свойства показало латексно-минеральное покрытие с добавкой пеногасителя ЭС-2 и ингибитора коррозии - гексаметилентетрамина (уротропина).
Таблица 3.1. Влияние вида защитного покрытия на состояние стальной арматуры в бетоне
|
Вид антикоррозионного покрытия |
Сроки испытания |
Глубина коррозии, мкм |
Потеря массы стали, г |
Скорость коррозии, г/м2 |
Состояние арматуры под покрытием |
|
|
Хранение образцов при относительной влажности 60% |
||||||
|
Цементно-битумная мастика |
6 мес. |
0 |
0,00 |
0,00 |
чистая |
|
|
12 мес. |
0,15 |
0,011 |
0,0124 |
пятна |
||
|
18 мес. |
0,27 |
0,017 |
0,0132 |
пятна |
||
|
Хранение образцов при относительной влажности 80% |
||||||
|
6 мес. |
47 |
0,0196 |
0,0152 |
пятна |
||
|
12 мес. |
65 |
0,027 |
0,0156 |
язвы |
||
|
18 мес. |
93 |
0,039 |
0,0180 |
язвы |
||
|
Хранение образцов при относительной влажности 60% |
||||||
|
Цементно-полистирольная мастика |
6 мес. |
0 |
0,00 |
0,00 |
чистая |
|
|
12 мес. |
0,21 |
0,017 |
0,0049 |
точки |
||
|
18 мес. |
0,35 |
0,025 |
0,0752 |
точки |
||
|
Хранение образцов при относительной влажности 80% |
||||||
|
6 мес. |
12 |
0,021 |
0,0172 |
точки |
||
|
12 мес. |
27 |
0,041 |
0,0349 |
язвы |
||
|
18 мес. |
35 |
0,065 |
0,752 |
язвы |
||
|
Хранение образцов при относительной влажности 60% |
||||||
|
Ингибированная сланце-битумная мастика |
6 мес. |
0 |
0,00 |
0,00 |
чистая |
|
|
12 мес. |
0,02 |
0,015 |
0,003 |
точки |
||
|
18 мес. |
0,03 |
0,019 |
0,004 |
точки |
||
|
Хранение образцов при относительной влажности 80% |
||||||
|
6 мес. |
10 |
0,017 |
0,0133 |
точки |
||
|
12 мес. |
17 |
0,036 |
0,0287 |
точки |
||
|
18 мес. |
29 |
0,049 |
0,0363 |
точки |
||
|
Хранение образцов при относительной влажности 60% |
||||||
|
Латексно-минеральная мастика |
6 мес. |
0 |
0,00 |
0,00 |
чистая |
|
|
12 мес. |
0 |
0,00 |
0,00 |
чистая |
||
|
18 мес. |
0 |
0,00 |
0,00 |
чистая |
||
|
Хранение образцов при относительной влажности 80% |
||||||
|
6 мес. |
5 |
0,008 |
0,0061 |
налет |
||
|
12 мес. |
11 |
0,012 |
0,0069 |
пятна |
||
|
18 мес. |
19 |
0,018 |
0,0083 |
Точки |
Более высокая защитная способность этого покрытия объясняется тем, что латекс СКС-65ГП, входящий в состав покрытия после автоклавной обработки создает водонепроницаемую пленку, входящую в структуру известково-кремнеземистого вяжущего (силикатного вяжущего). Кроме того, известно, что при перемешивании минеральных наполнителей с минеральными вяжущими веществами (цементом) и связующими материалами (битумами), в случае применения мастик на основе битума, в смесь вовлекается значительное количество воздуха, поэтому покрытие становится пористым. Введение в состав латексно-минерального покрытия пеногасителя ЭС-2 удаляет вовлеченный с минеральными наполнителями воздух, покрытие становится плотным и не проницаемым для влаги и агрессивных газов, например, СО2, содержащихся в атмосфере воздуха.
На рисунке 3.2 показаны арматурные стержни, извлеченные из ячеистого газобетона после испытаний при относительной влажности воздуха 80% в течение 18 месяцев.
Рисунок 3.2 - арматурные стержни, извлеченные из газобетона после испытаний их в течение 18 месяцев при относительной влажности воздуха 80%: вверху стержень без покрытия, внизу - стержень после снятия латексно-минерального покрытия.
Из рисунка 3.2 видно, что арматура, не имевшая защитного покрытия в газобетонах автоклавного твердения, покрыта равномерной коррозией (заржавела) на всей поверхности. После стравливания продуктов коррозии 3%-ной соляной кислотой, ингибированной ингибитором коррозии (гексаметилентетрамином) были обнаружены язвы диаметром до 1,5-2 мм и глубиной до 350 мкм.
Арматурные стержни под латексно-минеральным покрытием не имели следов коррозии, как на поверхности покрытия, так и после удаления защитного покрытия. Это свидетельствует о высокой защитной способности данного покрытия в сравнении с цементно-битумным, ингибированным сланце-битумным и цементно-полистирольным покрытиями.
Следующим этапом наших исследований было выяснение степени корреляции коррозионного состояния арматуры под защитными покрытиями после их испытаний при относительной влажности воздуха 60 и 80%, электрохимическими методами - снятие анодных поляризационных кривых стали в бетоне. Испытания проводили на образцах насыщенных водой в вакууме и выдержанных в воде в течение 6 суток (для полного водонасыщения).
Электрохимическую оценку проводили относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Вспомогательным электродом служило кольцо из нержавеющей стали площадью 340 см2.
Результаты испытаний приведены на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 - Анодные поляризационные кривые стали в газобетоне после 18 мес. хранения при относительной влажности воздуха 60%: 1 - арматура под цементно-битумным покрытием; 2 - то же, под цементно-полистирольным покрытием; 3 - то же, под ингибированным сланце-битумным покрытием; 4 - то же, под латексно-минеральным покрытием; 5 - арматурный стержень без защитного покрытия.
Из рисунка 3.3 видно, что арматура без защитного покрытия находится в активном состоянии даже после испытаний при относительной влажности воздуха 60%. Плотность тока при потенциале +300 мВ находится в пределах 22,5 - 23 мкА/см2 (кривая 5).
Арматура, защищенная цементно-битумной мастикой находится в пассивном состоянии, но в любой момент может подвергнуться коррозии, так как плотность тока при потенциале +300 мВ имеет значение 12,5 мкА/см2. Это граничное состояние, когда в любой момент потенциал стали может сместиться в отрицательную сторону, а плотность тока коррозии может увеличиться, например, при воздействии кислых газов, в частности углекислого газа, приводящего к карбонизации газобетона, мы объясняем уже начавшейся депассивацией стали в результате автоклавной обработки газобетона. Известно, что автоклавная обработка существенно понижает защитные свойства ячеистого бетона. Снижение рН жидкой фазы бетона составляет величину порядка 1 - 2 единиц, свободная окись кальция исчезает полностью [42, 43].
Кроме того, известно, что при относительной влажности воздуха 60% ячеистобетонная конструкция просыхает и приобретает сорбционную влажность примерно 6-7%, следовательно, такой бетон становится легко доступным для углекислоты воздуха и в силу своей высокой проницаемости быстро карбонизируется. Карбонизированный слой при этом достигает поверхности арматуры, что сопровождается снижением рН среды, до величины 9-9,5, и депассивирует поверхность стальной арматуры [44, 45].
Стальная арматура, защищенная антикоррозионными покрытиями при хранении образцов при относительной влажности воздуха 60% не имеет признаков коррозии, стационарные потенциалы стали имеют значения (-380, 350, 285 и 195 мВ), а соответствующие им плотности тока равны 12,5; 6,5; 5,0 и 4,2 мкА/см2 для цементно-битумного, цементно-полистирольного, ингибированного сланце-битумного и латексно-минерального покрытий соответственно (кривые 1, 2, 3 и 4 на рисунке 3.3).
Исследование толщины карбонизированного слоя бетона, проведенная по методике И.И. Курбатовой, действием на свежий скол бетона раствором фенолфталеина показала, что глубина карбонизации достигает 10-15 мм [46].
Пассивное состояние арматуры под покрытиями, объясняется изоляцией поверхности арматуры от действия кислых газов антикоррозионными покрытиями.
Результаты электрохимических исследований стальной арматуры в газобетонах автоклавного твердения, хранившихся при относительной влажности воздуха 80%, приведены на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4. - Анодные поляризационные кривые стали в газобетоне после 18 мес. хранения при относительной влажности воздуха 80%: условные обозначения кривых те же, что и на рисунке 3.3
Анализ хода анодных поляризационных кривых стали в газобетонных образцах, хранившихся при относительной влажности воздуха 80%, показал, что эти условиях хранения образцов являются более жесткими, чем при хранении образцов в условиях воздушно-влажной среды = 60%. Из рисунка видно, что стационарные потенциалы стали снизились до -580 мВ в образцах незащищенных антикоррозионными покрытиями. Снижение значений стационарного потенциала отмечается и в стальных образцах, имеющих защитные покрытия. Так, например, стационарный потенциал арматуры с цементно-битумным покрытием снизился до величины -470 мВ (кривая 1, рис. 3.4), а стационарные потенциалы под цементно-полистирольным, ингибированным сланце-битумным и латексно-минеральным покрытиями соответственно снизились до значений -430; 355 и 205 мВ. Соответствующие этим значениям стационарных потенциалов плотности тока коррозии при потенциале +300 мВ имели значения 41,2 мкА/см2 для арматуры без защитного покрытия и 29,2; 22,4; 16,5 и 6,8 мкА/см2 для стальной арматуры, имеющей антикоррозионные покрытия: цементно-битумное, цементно-полистирольное, ингибированное сланце-битумное и латексно-минеральное соответственно (кривые 1, 2, 3 и 4 на рис. 3.4).
Из проведенных экспериментов видно, что данные прямых коррозионных (гравиметрических) испытаний и электрохимических испытаний вполне соответствуют истине.
Более высокую защитную способность латексно-минерального покрытия мы объясняем достаточной щелочностью жидкой фазы этого покрытия, что обеспечивается известью в составе покрытия, а также наличием ингибитора коррозии стали - гексаметилентетрамина, более эффективного ингибитора коррозии, чем СФИ.
Однако, несмотря на достигнутые хорошие результаты при исследовании различных антикоррозионных покрытий, мы решили показать и их недостатки. Главным недостатком испытанных антикоррозионных покрытий является то, что их наносят на арматуру способом окунания арматурных каркасов в ванну с приготовленной мастикой и их нельзя наносить на арматуру методом электростатического напыления на сталь. Мы знаем, что при изготовлении крупных панелей размерами 1,2 х 6,0 х 0,3 м, а иногда и размерами на две комнаты, ванна для окунания арматурных каркасов имеет вместимость от 6 до 9 м3. При этом готовая антикоррозионная обмазка не может храниться длительное время без потери свойств самой мастики и их приходится полностью заменять, на новую порцию мастики. Такой большой расход сырьевых материалов в условиях рыночной экономики становится не под силу для предприятий, выпускающих крупноразмерные армированные ячеистобетонные конструкции.
Учитывая это, мы решили провести поисковые эксперименты по замене антикоррозионных покрытий на основе битума, а также покрытий на водной основе, таких как латексно-минеральное, которые нельзя наносить в электростатическом поле, на порошковые покрытия.
В литературе имеются сведения, что цементно-полистирольное и цементно-битумное покрытия можно наносить на арматуру способом электростатического напыления [11, 47].
Однако опыт применения таких покрытий показал, что при их электростатическом напылении камера для нанесения покрытий быстро зарастает материалом антикоррозионного покрытия и его приходится часто отскабливать со стенок камеры, что очень трудоемко, а зачастую и не возможно. Поэтому приходится полностью менять камеру электростатического напыления на камеру, изготовленную заново. Кроме того, наши обследования, проведенные на Ижевском заводе ячеистого бетона п/я А-1489 показали, что взрыв произошел именно из-за накопления паров растворителя в камере напыления. Поэтому мы считаем вполне оправданным, применить для антикоррозионной защиты порошковый полимер.
В качестве порошкового полимера мы взяли поливинилбутираль, наиболее доступный из порошковых полимеров, а в качестве наполнителя - портландцемент.
Исследование коррозионной стойкости стальной арматуры, защищенной порошковым покрытием
Важнейшим условием, определяющим пригодность того или иного полимера для получения защитных покрытий, является влияние его на величину силы сцепления арматуры с бетоном, которая должна быть не ниже силы сцепления аналогичной арматуры без покрытия. Поэтому способ нанесения покрытия на арматуру имеет большое значение.
Покрытия наносились на поверхность металла из порошковых полимерных материалов следующим образом: защищаемая арматура помещалась в ванну ионизированного кипящего слоя (рис. 3.5), где заряженные частицы под действием электрических сил 5 оседали на поверхность металла, образуя слой осевшего порошка. Необходимая толщина покрытия с большой точностью регулировалась напряжением, подаваемым на электроды и временем нахождения образца в ионизированном кипящем слое.
Изделие с осажденным слоем порошковых частиц помещалось в терморадиационную печь, где в течение определенного времени выдерживалось при заданной температуре. Режим оплавления определялся свойствами исходного порошкового полимера, т.е. температурой и временем его пленкообразования. Расплавленное покрытие затвердевало при последующем охлаждении на воздухе. Принятая технология позволяла легко получать покрытия на всех металлических образцах (стержнях), используемых в качестве арматуры.
Порошковые полимерные составы, содержащие минеральный наполнитель, приготавливались перемешиванием исходных компонентов в лабораторной шаровой фарфоровой мельнице. Время перемешивания, необходимое для получения однородной смеси, составляло 25-30 мин. Количественное содержание минерального наполнителя в осажденном слое определялось разностью в весе снятых проб порошка до и после их прокаливания в муфельной печи.
Величина силы сцепления защищенной арматуры с бетоном определялась адгезионными свойствами полимерного слоя к подложке (арматура) и силой сцепления этого слоя с контактирующим бетоном.
При выборе исходного полимера нами проводились испытания по определению величины силы сцепления между ячеистым бетоном и арматурой, имеющей на своей поверхности покрытия, полученные из порошкового полимера - поливинилбутираля, наполненного портландцементом. Этот полимер широко выпускаются промышленностью и используются для получения защитных и декоративных покрытий, как на металлических, так и на неметаллических поверхностях.
Рисунок 3.5 - Лабораторная камера ионизированного кипящего слоя: 1 - Корпус из диэлектрика; 2 - Пористая диафрагма; 3 - Перфорированная труба; 4 - Электроды; 5 - Облако заряженных частиц; 6 - Покрываемая арматура
Испытания на определение силы сцепления арматуры с бетоном проводились на образцах ячеистого бетона средней плотности 700 кг/м3, прошедших гидротермальную обработку по режимам, приведенным выше. Для испытаний были приняты образцы размерами 40х40х160 мм, армированные одним стержнем по продольной оси образца с таким расчетом, чтобы толщина защитного слоя бетона была не менее 15 мм. Схема испытаний образца приведена на рисунке 3.6.
Толщина защитного покрытия на поверхности арматурных стержней составляла 100 - 150 мкм.
Порошковое полимерное покрытие содержало 40% портландцемента и 60% поливинилбутираля.
Испытания армированных образцов проводили выдергиванием стержней из бетона. При этом мы фиксировали и возможное проскальзывание стержней в результате ползучести металла на свободном (ненагруженном) конце стержней.
Испытания показали, что после выдергивания стержней, покрытие полностью остается на арматуре, а на покрытии имеется слой ячеистого бетона, превосходящий диаметр ячеек бетона. Это свидетельствует о высокой адгезии антикоррозионного покрытия к арматуре и бетону. Физические величины силы сцепления арматуры с бетоном приведены в таблице 3.2.
Рисунок 3.6 - Схема испытаний образца на сцепление арматуры с бетоном: 1 - арматурный стержень; 2 - образец; 3 - индикатор часового типа; 4 - рамка для крепления индикатора; 5 - упругая прокладка
Таблица 3.2 - Результаты испытания образцов на сцепление арматуры, защищенной порошковым поливинилбутиральным покрытием с бетоном
|
№ |
Вид покрытия |
Сила сцепления, кгс/см2 |
Подобные документы
Технологии, связанные с нанесением тонкопленочных покрытий. Расчет распределения толщины покрытия по поверхности. Технологический цикл нанесения покрытий. Принципы работы установки для нанесения покрытий магнетронным методом с ионным ассистированием.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 04.05.2011Определение и виды лакокрасочных покрытий. Методы их нанесения. Основные свойства лакокрасочных покрытий. Их промежуточная обработка. Защита материалов от разрушения и декоративная отделка поверхности как основное назначение лакокрасочных покрытий.
контрольная работа [172,4 K], добавлен 21.02.2010Общая характеристика и сущность вакуумного напыления. Реактивный метод нанесения покрытий конденсацией с ионной бомбардировкой (метод КИБ). Обзор гальванического метода нанесения покрытий. Изнашивание при трении по стали и по полированной стали.
курсовая работа [993,4 K], добавлен 08.12.2012- Исследование процесса движения частиц в газоплазменном потоке при газотермическом нанесении покрытий
Характеристика основных закономерностей процесса газотермического нанесения покрытий. Устройство плазматрон. Преимущества технологии газотермического нанесения покрытий. Моделирование воздействия концентрированного потока энергии на поверхность.
контрольная работа [3,2 M], добавлен 16.06.2013 Технико-экономические преимущества бетона и железобетона. Основные недостатки бетона как строительного материала. Виды добавок для бетонов. Материалы, необходимые для приготовления тяжелого бетона. Реологические и технические свойства бетонной смеси.
реферат [19,2 K], добавлен 27.03.2009Общее понятие о коррозии. Виды и технологии нанесения изоляционных покрытий труб в заводских и трассовых условиях и их характеристики. Производственная и экологическая безопасность при выполнении работ по переизоляции участка магистрального нефтепровода.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 26.12.2013Основные методы и технологии защиты внутренних и внешних поверхностей труб водопроводных и тепловых систем. Кинетика образования диффузионных хромовых покрытий. Особенности нанесения покрытий на трубы малого диаметра. Условия эксплуатации изделия.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 22.06.2011Поверхностное упрочнение твердых сплавов. Упрочнение нанесением износостойких покрытий. Методика нанесения износостойких покрытий на прецизионный твердосплавный инструмент. Оптимизация технологии формирования покрытий на сверлах из твердого сплава.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 08.10.2012Создание технологической схемы малоотходной технологии производства покрытий. Расчет материальных балансов процессов. Выбор основного и вспомогательного оборудования для процессов получения покрытий, очистки СВ и воздуха. Основы процесса цинкования.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 26.10.2014Патентная документация, методики поиска патентов, обработка найденной информации. Устройство для нанесения лакокрасочных покрытий в электрическом поле. Нанесение лакокрасочных покрытий в электрическом поле. Нанесение порошкообразных материалов.
курсовая работа [136,8 K], добавлен 30.06.2011
