Рекомендации по применению низкоалюминатных портландцементов в условиях сульфатной агрессии

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСНИЙ ИНСТИТУТ
БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
ГОССТРОЯ СССР
НИИЖБ

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ
НИЗКОАЛЮМИНАТНЫХ
ПОРТЛАНДЦЕМЕНТОВ
В УСЛОВИЯХ СУЛЬФАТНОЙ
АГРЕССИИ

МОСКВА - 1977

Рекомендации содержат основные положения по применению низкоалюминатных портландцементов для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, работающих в условиях воздействия сульфатных агрессивных сред. Определены требования к сульфатостойкому портландцементу II типа, его отличие от обычного сульфатостойкого портландцемента по содержанию трехкальциевого силиката и активных кремнеземистых добавок. Приведены области применения низкоалюминатного портландцемента вместо и наряду с сульфатостойким портландцементом.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных, производственных и строительных организаций.

Табл. 3.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Сульфатосодержащие агрессивные твердые, жидкие и газообразные среды широко распространены в природе и промышленности. В условиях воздействия агрессивных сред наиболее эффективным и экономичным для обеспечения долговечности бетонных и железобетонных конструкций является применение сульфатостойкого портландцемента. Однако выпуск его цементной промышленностью пока ограничен. Поэтому в ряде случаев подземные и подводные конструкции изготовляются с применением обычного портландцемента с последующей защитой. Схема защиты этих конструкций устанавливается в зависимости от степени агрессивности воды- среды согласно требованиям главы СНиП II-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии». Стойкость цемента в сульфатных водах определяется количеством в клинкере С₃А и С₄АF. В сульфатостойком портландцементе количество С₃А ограничено ≤ 5 %, а сумма С₃А + С₄АF ≤ 22 %.

Цементной промышленностью выпускается большое количество портландцемента, отвечающего этим требованиям, но он до последнего времени применялся как обычный портландцемент, так как содержит до 15 % активных гидравлических добавок, а количество С₃S в клинкере более 50 % - предела, допустимого для сульфатостойкого портландцемента.

Исследование скорости сульфатоалюминатной и гипсовой коррозии показали, что изменение С₃S в клинкере от 50 % до 65 % (фактический предел содержания С₃S в заводских портландцементах) не оказывает заметного влияния на коррозионную стойкость низкоалюминатных портландцементов. Бетоны на этих портландцементах с содержанием С₃S выше 50 % характеризуются более высокими прочностными показателями, а также высокой плотностью.

Активная гидравлическая добавка, вводимая в низкоалюминатные портландцементы, связывается гидратом окиси кальция, который образуется в процессе твердения цемента. Положительное влияние оказывает трудно растворимый одноосновный гидросиликат кальция на сульфатостойкость этих цементов.

Таким образом, представилась возможность определить требования к сульфатостойкому портландцементу II типа, который отличается от обычного сульфатостойкого портландцемента наличием активных гидравлических добавок.

Настоящие Рекомендации разработаны Центральной лабораторией коррозии НИИ бетона и железобетона Госстроя СССР (д-р техн. наук проф. В.М. Москвин, кандидаты техн. наук Т.В. Рубецкая, Л.С. Бубнова и инж. Л.Ф. Терентьева) совместно с ЦНИИЦементом Минстройматериалов СССР (канд. техн. наук М.Г. Толочкова, инженеры Р.М. Гоцева и З.Г. Степанова).

Рекомендации составлены на основании результатов исследований низкоалюминатных цементов как в лабораторных, так и в опытно-производственных условиях на объектах Ставропольпромстроя Минпромстроя СССР, который с 1969 г. начал применять низкоалюминатный портландцемент Новороссийских заводов: «Октябрь» и «Первомайский» наравне и вместо сульфатостойкого портландцемента.

Экономический эффект от применения трестом Ставропольпромстрой (ныне Промстрой-1) низкоалюминатного портландцемента в бетонных и железобетонных конструкциях, подвергающихся воздействию слабо, средне и сильно агрессивных сульфатных сред, составил за период 1969 - 1975 гг. примерно, 2 млн. руб.

Дирекция НИИЖБ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1. Настоящие Рекомендации распространяются на низкоалюминатные портландцементы, применяемые в условиях сульфатной агрессии вместо и наряду с сульфатостойким портландцементом.

Основные требования к низкоалюминатным портландцементам:

а) максимальное содержание С₃A ≤ 5 %;

б) сумма С₃А + C₄AF ≤ 22 %;

в) наличие активных кремнеземистых добавок в количестве не более 15 %;

г) количество свободной извести не более 1 %.

2. В настоящее время этим требованиям полностью соответствует рядовой портландцемент заводов: Октябрь, Первомайский, Большевик, Коммунар, Комсомолец, а также Брянского, Пикалевского и Темлюйского.

3. В том случае, если портландцементы упомянутых заводов не будут соответствовать требованиям, приведенным в п. 1 настоящих Рекомендаций, они должны применяться как обычные портландцементы.

4. Агрессивность и степень агрессивного воздействия сульфатных вод по отношению к бетону различной плотности на низкоалюминатных портландцементах определяется по табл. 1 и 2.

5. Пределы агрессивности и степени агрессивного воздействия приведены в табл. 1 и 2 для бетона железобетонных и бетонных конструкций, находящихся в грунтах с коэффициентом фильтрации более 0,001 м/сут (подземные конструкции) или свободно омываемых водой (подводные конструкции), в которых прочность в стадии эксплуатации обеспечивается одним бетоном и минимальная площадь сечения арматуры менее 0,05 %.

6. Увеличивать пределы агрессивности и степени агрессивного воздействия сульфатных вод для подземных конструкций (например, сваи), находящихся в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,001 м/сут можно только на основании специальных исследований.

Таблица 1

Оценка агрессивности и степени агрессивного воздействия воды-среды по содержанию сульфатов в мг/л в пересчете на  на бетон безнапорных сооружений на низкоалюминатных портландцементах, характеризующая процессы коррозии III вида, в зависимости от плотности бетона (независимо от содержания ионов Cl^-)

Таблица 2

Оценка агрессивности и степени агрессивного воздействия воды-среды по содержанию сульфатов в мг/л в пересчете на  на бетон напорных сооружений на низкоалюминатных портландцементах, характеризующая процессы коррозии III вида, в зависимости от плотности бетона (независимо от содержания ионов Cl^-)

7. При концентрации сульфатов ниже пределов агрессивности, приведенных в табл. 1 и 2, бетонные и железобетонные конструкции, выполненные с применением низкоалюминатных портландцементов упомянутых выше заводов, не требуют каких-либо дополнительных мер защиты.

8. Меры антикоррозионной защиты бетонных и железобетонных конструкций следует назначать в зависимости от степени агрессивности согласно требованиям главы СНиП II-28-73, как и для конструкций, выполненных из бетона на сульфатостойком портландцементе.

9. Показатели, характеризующие плотность бетона, приведены в табл. 3.

10. Оценку агрессивности и степень агрессивного воздействия воды-среды по другим показателям (рН, агресс. СО₂ и др.) по отношению к бетону на низкоалюминатных портландцементах следует производить согласно требованиям главы СНиП II-28-73, как для бетона на сульфатостойком портландцементе.

Таблица 3

Показатели плотности бетона

Примечание. Показатели водопоглощения и водоцементного отношения приведены для тяжелого бетона.