Главная » Як зробити » Теплове розширення металу в бетоні

Теплове розширення металу в бетоні

Корозія арматури в бетоні

Захисна дія бетону по відношенню до арматури визначається здатністю цем. каменю пасивувати сталь (тобто перехід металу в стан, при кіт. різко сповільнюється корозія).

У більшості випадків корозія Ме відбувається по ЕлектроХіт-му механізму, для здійснення кіт небх-ми слід. ум:

1) Наявність різниці потенціалів на поверхні металу;

2) Наявність електролітичної (іонної) зв'язку між ділянками поверх-ти металу з різними потенціалами;

3) Активний стан поверхні на анодних ділянках, де здійснюється розчинення металу по реакції: nH2O + Me > Me + + nH2O · e - ;

4) наявність достатньої кількості деполяризатора (в-ва сильного окислювача, зокрема - кисню), необх-го для ассеміляціі (злиття) на катодних ділянках поверхні металу надлишкових електронів 4e - + O2 + 2H2O > 4 (OH) - .

1-е ум завжди виконуватися, тому що техніч-е метали мають неоднорідну структуру, неоднакові умови контакту пов-ти стали з бе.

2-е і 4-е ум. мають місце бути, тому що бе представл-т собою капілярно-пористе тіло з активною і гидрофильной внутр-їй поверх-ма.

Фізично зв'язана вода (капілярна і осмотическая) в бе м. Служити електролітом - провідником зарядів між анодними (+) і катодними (-) ділянками на поверхні стали. Кількість цієї води залежить як від структури і пористості бетону, так і від середовища і умов взаємодії середовища з конструкцією.

Для стали в бе, також як і для відкритого металу, сущ-т деяка критич-ая вологість повітря, нижче кіт плівки вологи не м. Забезпечити переміщення іонів між анодними і катодними ділянками її поверх-ти. Таке критич-е значення відносить-ой вологості повітря становить від 50 до 60%, якщо бе не містить гігроскопічних речовин, н-р хлористих солей, кіт знижують це значення.

У бе майже завжди достатньо вологи, необхідної для протікання процесу корозії стали . недолік O2 може обмежувати процес корозії стали лише при практично повній насиченому бе водою.

У бетонах високої щільності (при В / Ц 80-85%. У більшості випадків порові простору бе здатні пропустити достатню кількість O2 для підтримки корозії арм-ри.

Швидкість корозії стали залежить від ступеня агресивності води-середовища, кіт оцінюється показ-никами pH і вмістом O2 .

Графік залежності швидкості корозії стали від pH розчинів: 1-за високого вмісту O2; 2-прі середньому вмісті O2; 3-за низького вмісту-і O2; 4-за відсутності O2 .

Відсутність корозії стали в бе пояснюється її пасивністю в лужних середовищах, тобто нездатністю до розчинення за наведеними вище реакцій. Для збереження пасивності стали в бетоні необхідний її постійний котнтакт з поровой рідиною, лужність кіт-го повинна мати pH> 11,8. Ця умова зазвичай дотримується в щільних бе на ПЦ, ШПЦ, ППЦ, кіт вже при замішуванні водою дають pH> 12,6.

В процесі схоплювання і твердіння цем. тесту pH від 13,5 до 13,8. А в затверділому бетоні pH = 12-12,5. Зниження pH бетону пов'язано з v концентрації Ca (OH)2 . У звичайні. щільних бе на ПЦ сущ-т значить запас Ca (OH)2 (= 10-15% від маси ц-а). Якщо ц. містить актив. гідравлічні-е добавки (ШПЦ або ППЦ), то значить-я частина Ca (OH)2 ними зв'язується. Зв'язування Ca (OH)2 значно ^ при Теплов-й обробці бе, що призводить до істотного v pH поровой рідини. Особливо різко v pH в бе автоклав-го тв-ия, де висока прочн досяг-ся за рахунок глибокого зв'язування Ca (OH)2 з SiO2 меленого піску, золи, шлаку.

Графік - Кінетика корозії стали в зразках: 1-непропаренних; 2-непропаренних з добавкою 2% CaCl2; 3-пропарені з дабавкой 2% CaCl2.

Особливу увагу слід приділяти впливу добавок хлористих солей. Навіть в бе нормального твердіння в присутності іонів Cl порушується пасивний стан поверх-ти стали (крива 2).

Невелика кількість CaCl2 , Доданого при затвореіі бе, м.б. повністю пов'язано з аллюмінатамі ц-а в слаборозчинні комплексні солі - гідрохлораллюмінати і не викликати порушення пасивності стали. Але необх-мо враховувати, що зв'язування різко сповільнюється при Теплов-й обробці бе (крива 3) .

Якщо врахувати, що при цьому v pH поровой жид-ти, то очевидно, що застосування добавок хлоридів при Теплов. обробці слід-т уникати.

Зап-ли на основі шлаків і золи, що містять водорості-рімие сполуки сірки у вигляді сульфатів і сульфідів м. Порушити пасив-ть стали.

При периодич-м заморажив-ії і відтаванні, увлаж-ії і висушуванні, нагрів-ії і охолодж-ії відбувається розхитування структури, розпушення аж до часткового або повного руйнування бетону.

Руйнівно діють на бе багато рідких та газоподібних середовищ, які призводять до корозії бетону. Все це викликає руйнування захисного шару бе у арм-ри і припинення його фізична хімія дії. Освіта плівки, іржі супроводжується збільшенням її обсягу.

Забезпечити збереження арматури в важких і легких бетонах можна:

u підвищенням щільності самих бетонів;

u v проникності бе;

u ^ захистів-х св-в бе введенням пригнічують (від іржі) і ущільнюючих добавок;

u нанесенням на армат-ру спец покриттів (цьом-бітумних, цьом-полістирольних, цьом-латексних - для автоклавних бе);

u застосування спец-х захисних покриттів по бе, рекомендованих СНиП 2.03.11-85.

Корозія арматури в бетоні

Арматура і бетон не завжди піддаються корозії під впливом одних і тих же причин. Часто умови, що впливають на корозію бетону, призводять до зниження його щільності, сприяють і корозії арматури. Арматура в бетоні піддається корозії в місцях з високою відносною вологістю, при наявності в повітрі сірчаних газів, хлору, сірководню та ін..

Однією з основних причин корозії металу в бетоні є електрохімічні процеси, що виникають через неоднорідність умов роботи металу при нерівномірному змочуванні поверхні і нерівномірній аерації. Внаслідок цього ділянки металу з більш низькими значеннями потенціалу є анодами, а з більш високими - катодами. Іони металу на анодних ділянках будуть переходити в розчин, а на катодних іони водню будуть відновлюватися в молекули. При цьому швидкість корозії залежить від повітропроникності захисного шару бетону і наявності в ньому тріщин.

При високій вологості, коли всі капіляри в бетоні заповнені вологою, бетон стає повітронепроникним і арматура корозії не піддається. Наявність у воді електролітів посилює корозію арматури у міру підвищення їх концентрації. Карбонізація бетону вуглекислотою повітря підвищує стійкість бетону проти корозії, але сприяє розвитку корозії арматури. У бетонах, виготовлених з добавкою хлористого кальцію в кількості більше 2% від ваги цементу, сталева арматура піддається корозії. Великі добавки хлористих солей в "холодному" бетоні викликають корозію арматури як у водному, так і в повітряному середовищах. Арматуру оберігають від корозії щільним захисним шаром бетону товщиною 1-2 см для звичайних споруд і 4-5 см для гідротехнічних. Одним з надійних способів захисту арматури від корозії є пасивування поверхні арматури, утворення окисних плівок на металі у водному лужному середовищі бетону. Цей ефект може бути посилений введенням до складу бетонної суміші спеціальних пасивізаторів, наприклад, нітриту натрію в кількості 2-3% від ваги цементу.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Вимірювання коефіцієнта лінійного розширення металу

Мета роботи: визначити опір не нагрітого і нагрітого металевого дроту, та його видовження при нагріванні та коефіцієнт лінійного видовження.

Прилади і обладнання: ніхромовий дріт (Nх 90 %, Сг 10 %), джерело постійного струму, вольтметр, амперметр, пружина, шкала для вимірювання довжини дроту.

1. ТЕОРЕТИЧНІ ДАНІ

Дослід показує, що з підвищенням температури відбувається розширення твердих тіл, і це явище має назву теплового розширення або видовження. Для характеристики цього явища використовуються коефіцієнти лінійного та об'ємного розширення. Нехай l0 – довжина тіла при температурі 0°С. Видовження цього тіла l при нагріванні, його до температури t 0 С пропорційне початковій довжині l0 і температурі.

,

де – коефіцієнт лінійного видовження, що характеризує відносне видовження , яке відбувається при нагріванні тіла на 1 K. Звідки довжина тіла при температурі t°С.

(1)

Теплове видовження більшості твердих тіл дуже незначне, тому довжина l0 при 0°С майже не відрізняється від довжини l при іншій температурі, наприклад кімнатній. Тому в формулі коефіцієнта лінійного розширенні (1) величину l0 можна замінити на l1 , а величину 1 на довжину 12 при температурі, яка значно більша ніж t1.

(2)

Причиною видовження твердих тіл при нагріванні є збільшення амплітуди теплових коливань атомів. До поняття про коливання атомів твердого тіла можна дійти шляхом аналізу природи міжатомних сил. Положення рівноваги атомів визначається з умови рівності сил притягання і відштовхування, діючих на атом.

В рівновазі потенціальна енергія твердого тіла повинна бути мінімальна. На рис. 5 показана залежність потенціальної енергії взаємодії сусідніх атомів. При більших міжатомних відстанях (тобто при більшому об’ємі, в якому знаходяться атоми) потенціальна енергія умовно приймається рівною нулю, оскільки за цих умов атоми не взаємодіють один з одним. В міру зменшення відстані між атомами потенціальна енергія зменшується. Таке зменшення цілком очевидне, так як тверді тіла існують і за відсутності зовнішніх стискаючих сил, і такому стану повинен відповідати мінімум потенціальної енергії. При досягненні деякої відстані r0 потенціальна енергія швидко зростає із зменшенням r, що пов’язано з наявністю короткодіючих сил відштовхування.

Зміна розмірів твердих тіл пов’язана з відмінністю в законі сил притягання і відштовхування при зміщенні атомів з положення рівноваги. Крива потенціальної енергії має асиметричний вигляд, відносно вертикальної лінії, що проходить через положення рівноваги. При зближенні атомів енергія сил відштовхування звичайно зростає швидше, ніж енергія сил притягання за відповідного зміщення атомів. Із збільшенням амплітуди теплових коливань атомів в кристалі мінімальна відстань змінюється мало, а максимальна може досить сильно збільшитися. Таким чином при нагріванні відбувається збільшення середньої відстані між атомами, тобто розширення тіла.

Метод вимірювання і опис установки

Схема лабораторної установки наведена на рис. 6.

Ніхромовий дріт 1 закріплено між клемами 2,3, причому клема 3 з'єднана з розтягуючою пружиною 4. По дроту проходить постійний струм. Сила струму І вимірюється амперметром А, а напруга U –вольтметром.

Лабораторна установка та методика вимірювання.

Проходження струму через провідник, якщо він не перебуває в стані надпровідності, супроводжується його нагріванням. Це пояснюється тим, що електричні заряди, рухаючись напрямлено, зазнають опору в середовищі провідника. Цей висновок називається законом Джоуля-Ленца кількість теплоти , що виділяється на певній ділянці провідника, прямо пропорційна силі струму І, що проходить через провідник, напрузі на його кінцях U і часу t проходження струму:

, (3)

де t – час проходження струму, І – сила струму, U – напруга, R – опір.

Якщо силу струму взято в амперах, напругу у вольтах, а час в секундах, то кількість теплоти, що виділяється, виражається у джоулях. Дріт нагрівається, опір металу збільшується зі збільшенням температури за законом

, (4)

де R1 – опір дроту при кімнатній температурі t1 °С,

R2 – опір дроту при нагріванні його до температури t2 °С

1/К – температурний коефіцієнт, опору ніхромового проводу.

З співвідношення (4) можна визначити різницю температур

(5)

Опір R1 визначається по формулі

, (6)

де l1=0,35 м – довжина проводу при кімнатній температурі.

Ом´м – питомий опір ніхрому при t o =20 o C

d = 0,4 мм – її діаметр.

Опір проводу R2 при температурі t2визначається згідно закону Ома для ділянки кола

(7)

Видовження проводу , при нагріванні вимірюється по шкалі 5.

2. ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

1. Ввімкнути джерело струму. Зачекати 20 – 30 с. Поки дріт нагрівається до максимальної температури і настане стан теплової рівноваги. Виміряти силу струму, напругу і видовження проводу Δl.

2. Виміряти температуру повітря t1 в лабораторії.

4. Для значень I та U визначити опір проводу R2 при температурі t2, використовуючи закон Ома (7).

5. Використовуючи співвідношення (5), обчислити різницю температур t2-t1. Знайти температуру нагрітого дроту t2.

6. За формулою визначити коефіцієнт лінійного розширення ά для ніхромового дроту

7. Порівняти кінцевий результат з табличним значенням.

8. Оформити звіт, обчислення занести у таблицю:

Ротару:и даже после 45 лет Ваша кожа будет свежей и подтянутой, если...

Добавляю 1 каплю и СЕКС с мужем длится по 2-3 часа. Потенция железная!

Почему все аптеки молчат? Грибок ногтя боится как огня дешевого...

При простатите и вялой потенции никогда не трогайте свой...

Вам кричу! Если ноют колени и тазобедренный сустав cразу убирайте из рациона...