16. Способы обработки поверхности каменных материалов и изделий. Как можно защитить изделия из природного камня в конструкции от разрушения под воздействием природных факторов?

Материалы и изделия из природного камня получают в результате механической обработки горных пород (гранитов, базальтов, известняков и др.).

Для целей дорожного строительства из скальных пород изготавливают:

1. дробленую продукцию (щебень);

2. колотую (бутовый камень, шашку для мощения);

3. тесаную (бортовой камень, брусчатку, блоки, плиты парапетные или карнизные);

4. молотую (минеральный порошок).

Блоки и плиты для облицовки набережных, мостовых устоев и быков подвергают тщательной механической обработке с лицевой стороны для получения различных видов поверхности: грубой или сравнительно гладкой. Необходимая фактура ( вид поверхности) изделия может быть получена абразивными или ударным способами.

Абразивным способом получают фактуры: пиленную, рифленую, шлифованную, зеркальную, лощеную.

Ударным способом получают фактуры: бугристую, рифленую, бороздчатую, точечную, под скалу. Для обработки используют пневматический инструмент и станки.

Основными причинами разрушения каменных материалов в дорожных и мостовых конструкциях, облицовке зданий и сооружений являются: действие атмосферных осадков, ветра, пыли, резкие изменения температуры, замерзание воды в порах и трещинах.

Для защиты каменных материалов от разрушения применяют конструктивные и физико-химические методы. Конструктивные методы заключаются в защите конструкции от увлажнения: обеспечение отвода или хорошего стока воды; полировка поверхности. Физико-химические методы заключаются в повышении коррозионной стойкости материала путем создания водонерастворимого поверхностного слоя или водонепроницаемой пленки, придания водоотталкивающих свойств:

1. флюатирование – обработка материалов из карбонатных пород солями кремнефтористой кислоты;

2. силикатизация – пропитывание поверхности жидким стеклом;

3. нанесение на поверхность пленкообразующих полимерных материалов;

4. гидрофобизация кремнийорганическими жидкостями.

Конструктивные и физико-химические методы, применяемые в совокупности, приводят к увеличению долговечности природного камня в конструкциях зданий и сооружений.

17. Виды и характеристика коррозии цементного камня. Мероприятия по борьбе с коррозией всех видов

Коррозия – это разрушение цементного камня под воздействием агрессивной внешней среды (минерализированные воды, кислотная или щелочная среда, пресная вода и др.)

Основными видами коррозии цементного камня являются:

1. Коррозия растворения и вымывания гидроксида кальция Са (ОН)₂, образующегося при гидролизе алита С₃ S. Этот вид коррозии интенсивно происходит в проточной мягкой воде. Цементный камень становится пористым и теряет прочность.

2. Химическая коррозия цементного камня происходит при наличии в окружающей среде химических веществ, вступающих в реакцию с гидратными новообразованиями цемента. При этом появляются новые продукты, которые хорошо растворимы в воде или имеют объем, превышающий объем исходных реагентов.

К видам химической коррозии относятся:

1)солевая - связана с наличием в окружающей среде водных растворов солей. Вследствие взаимодействия этих солей с Са (ОН)₂ образуются водорастворимые вещества, которые вымываются из цементного камня;

2) кислотная коррозия происходит под действием водных растворов неорганических и органических кислот, которые взаимодействуют с Са (ОН)₂, образуя водорастворимые соли;

3) щелочная коррозия происходит при действии концентрированных растворов щелочей. Если цементный камень насыщается раствором щелочи и в дальнейшем высыхает, то с участием СО₂ в порах образуются соли, которые при кристаллизации увеличиваются в обьеме и разрушают цементный камень.

4) сульфатная коррозия возникает при взаимодействии гидроаллюмината кальция с растворами сульфатов. В результате образуется малорастворимый эттрингит, который увеличиваясь в обьеме в 2- 2,5 раза, разрушает цементный камень.

3. Электрокоррозия происходит при действии на влажный цементный камень в бетоне постоянного блуждающего тока от электроустановок (электрифицированный рельсовый транспорт, линии электропередач и др.) При действии постоянного тока на цементный камень происходит перенос ионов ( Са²⁺, ОН^-, Н⁺, SО^2-₄ и др ) к катоду или аноду и электролиз воды. Это приводит к разрушению цементного камня.

Мероприятия по борьбе с коррозией цементного камня:

1) изоляция от окружающей агрессивной среды с помощью водонепроницаемых покрытий ( масляная окраска, обмазка битумом, наклеивание гидроизоляционных материалов);

2) повышение плотности цементного камня путем интенсивного уплотнения, снижения В/Ц с одновременным использованием пластифицирующих добавок;

3) применение специальных цементов, стойких к данному виду химического агрессивного действия ( сульфатостойких, кислотоупорных и др.);

4) использование цементов с пониженным содержанием алита С₃S (не более 50%);

5)введение активных минеральных добавок;

6) при воздействии постоянного тока - электроизоляция от токонесущих элементов, устройства для отвода блуждающих токов, повышение плотности и водонепроницаемости бетона.

18. Какие отходы промышленности могут быть использованы в качестве гидравлических минеральных вяжущих? Что нужно сделать для применения их в дорожном строительстве? В чем отличие свойств этих вяжущих от свойств портландцемента?

Для производства гидравлических минеральных вяжущих используют отходы и вторичные продукты промышленности: гранулированные доменные шлаки, топливные золы и шлаки, белитовые шламы.

1. Доменные гранулированные шлаки наиболее широко применяются в цементной промышленности, т.к. они по химическому составу приближаются к портландцементу, но содержат меньше СаО и больше кремнезема и глинозема. Шлаки применяют для получения шлакопортландцементов (ШПЦ) обычного, быстротвердеющего, сульфатостойкого.

ШПЦ характеризуется относительно медленным нарастанием прочности в начальные сроки твердения, низким тепловыделением, стойкостью к действию минерализованных вод. Бетоны и растворы на ШПЦ имеют невысокую морозостойкость.

ШПЦ используют при изготовлении бетонов для массивных конструкций, для конструкций горячих цехов. Возможно использование ШПЦ для устройства оснований дорожных одежд в мягких климатических условиях.

Доменные гранулированные шлаки используют для получения шлаковых бесклинкерных цементов путем совместного помола с добавками извести, обожженного доломита и гипса. Цементы имеют повышенную усадку. Применяют для растворов и бетонов низких марок.

Шлакощелочные цементы (ШЩЦ) получают путем совместного помола гранулированных шлаков с соединениями щелочных металлов или путем затворения молотого шлака водными растворами щелочных компонентов (натрия, калия, лития). ШЩЦ имеют высокую прочность, низкое тепловыделение, высокую коррозионную стойкость. В дорожном строительстве ШЩЦ используют для монолитных и сборных бетонных покрытий и оснований, для укрепления грунтов.

2. Белитовые шламы (нефелиновые и бокситовые) являются отходами при производстве алюминия. Содержат белита (С₂S) от 30 до 60 %. Используют для производства нефелинового цемента путем помола шлама с активизаторами твердения (известь, портландцемент, гипс). Является медленнотвердеющим вяжущим. Нефелиновые цементы используют для гидротехнических, жаростойких бетонов, а в дорожном строительстве – для укрепления грунтов.

Бокситовые шламы в естественном состоянии (в виде песка) используют для устройства оснований или укрепления грунтов.

3. Топливные золы и шлаки (ЗШО) являются отходами от сжигания каменных углей на ТЭЦ. По химическому составу ЗШО (в зависимости от вида каменного угля) могут быть кислыми и основными.

Кислые ЗШО содержат SiO₂, более 40 % по массе, оксида кальция в свободном виде (СаО_св) не содержат и вяжущими свойствами не обладают. Такие ЗШО используют в составе смешанных золоизвестковых или золоцементных вяжущих.

Основные ЗШО содержат СаО_св до 50 % по массе и являются гидравлически активными. Такие ЗШО применяют в дорожном строительстве в качестве самостоятельных вяжущих для укрепления грунтов.