Бетон из морской воды – современные технологии. Бетон морской


бетон из морской воды

Бетон, как известно, образуется в результате химической реакции между  цементным порошком и водой. Сначала формируется своеобразное тесто, потом происходит кристаллизация, затвердевание и прочное склеивание зерен песка и гравия. Для этого процесса весьма  важным является чистота, то есть качество, используемой воды.

Соленая вода портит бетон

Примеси хлористых солей в воде неизбежно ведут к неприятностям, которые связаны со слишком быстрым затвердеванием, растрескиванием бетона, образованием в нем пор, а также снижением уровня его механических свойств. Раньше считалось, что для изготовления бетона пригодна только абсолютно пресная вода, причем она требуется в больших количествах. Это сильно затрудняет или делает практически невозможным строительство бетонных сооружений в тех районах Земли, где пресной воды почти нет и, соответственно, она стоит довольно дорого. Такая проблема хорошо знакома строителям юго-западной Европы,  Персидского залива,  Африки, США и Южной Америки.

Разработка уникального способа изготовления бетона из морской воды

// ]]>

Отсюда легко объяснить огромный интерес к методу, который предложили французская фирма «КДК» и бельгийская компания «Тессандерло». Специалистам по химическим технологиям этих предприятий удалось разработать уникальный метод изготовления бетона из морской воды,  соленость которой составляет до 42 граммов на один литр. Примечание: средняя соленость в море равна 35 граммам на литр, однако во многих прибрежных районах она несколько снижена, и только там, где наблюдается усиленное испарение, показатели солености повышены, например, в заливе Кара-Богаз-Гол или в Красном море.

Чудо-порошок для морского бетона

Сущность нового способа заключается в том, что в смесь, подготовленную для замешивания бетона, добавляется порошок, в составе которого находится 18 компонентов, нейтрализующих вредное воздействие соленой воды. Причем, его можно добавлять как на цементном заводе, так и непосредственно на строительной площадке. Точный состав и количество добавки зависят от концентрации солей в местной воде, качества  песка и гравия, а также от требований к характеристикам будущего «морского» бетона. Создатели назвали этот вид бетона «С» и пока держат в секрете подробности метода и состав чудо-порошка.

Преимущества бетона новой марки «С»

Прочность бетона марки «С» на изгиб и на сжатие значительно выше, хотя период затвердевания не отличается от обычного, или даже несколько меньше. Спустя два дня после замеса морской бетон по прочности на изгиб превосходит обычный, выдержанный в течение 8 дней, а прочность на сжатие у него выше в 1,5 раза, чем у стандартного 28-дневного бетона. И еще одно преимущество бетона «С» состоит в том, что он прекрасно затвердевает при достаточно высоких температурах, тогда как обычный бетон часто приходится «прятать» от солнца и специально охлаждать.

Фирмы, которые разработали удивительную добавку, с радостью и гордостью отмечают, что ее стоимость относительно невысокая, и, поскольку много средств удается сэкономить на доставке пресной воды, то строительство сооружений из морского бетона часто обходится несколько дешевле.

Карбонатный бетон из морской воды – подсказки природы

Как известно, морская вода содержит огромное количество карбонатов кальция и магния, которые являются замечательным строительным материалом для множества живых организмов: из них обитатели моря строят свои черепашки, из них состоят коралловые рифы. В необычной прочности этих конструкций  нам доводилось убеждаться не один раз на собственном опыте.

Ученые из Австралии позаимствовали у природы эту проверенную технологию, создав на ее основании оригинальный способ получения из морской воды прочной известняковой структуры, похожей на бетон. Она образуется в результате электролиза морской воды. Стальную арматуру, одновременно служащую катодом, погружали в воду. Через определенное время на металле нарастал твердый антикоррозийный материал, который по механическим и другим характеристикам не уступал железобетону. Его назвали карбонатным бетоном.

Совершенствование и назначение карбонатного бетона

Вскоре изобрели очень простой способ его упрочнения: во время электролиза вокруг катода просто взбалтывали воду – в результате к карбонатам приставали песчинки, укрепляющие материал.

Этот вид бетона, прежде всего, предназначен для сооружения донных паль, причалов, молов, волнорезов и других объектов, которые постоянно испытывают влияние такой агрессивной среды, как морская вода. Технология получения карбонатного бетона простая и удобная, арматура может быть любой конфигурации, длины и высоты. А главное, широкое внедрение нового бетона облегчит, или вообще сделает ненужным, трудоемкий, дорогой ремонт подобных конструкций.

www.copywriter-yastrebova.com

Секрет древнеримского бетона - Мастерок.жж.рф

Современный бетон, который широко используется при строительстве дорог, мостов и зданий, может разрушиться в течение как минимум 50 лет. Но этого нельзя сказать о бетонных сооружениях (например, причалов и волноломов), оставшихся после Римской империи. Им насчитывается не одна тысяча лет, а они до сих пор выдерживают удары морских волн.

А еще мы как то спорили бетонные ли Египетские пирамиды, которым уже не одна тысяча лет

Теперь же международная команда исследователей наконец-то решила загадку столь длительного сохранения:

...оказывается, во время химической реакции между бетоном и морской водой формируется редкий минерал, который и укрепляет материал. Именно это и заставляет бетон со временем становиться лишь крепче.

Специалисты начали своё исследование с изучения описания древнего рецепта для создания цементного строительного раствора, который был придуман древнеримским инженером Марком Витрувием ещё в 30 годы до нашей эры.

Римляне делали бетон, смешивая вулканический пепел с известью и морской водой, а затем добавляли в него куски вулканического камня. Они "размазывали" полученную смесь на деревянные формы, которые затем погружались в морскую воду. Примечательно, что этот тип бетона использовался для строительства многих известных сооружений, включая Пантеон и рынок Траяна в Риме, а также для огромных морских сооружений для защиты гаваней.

В истории осталось много упоминаний о прочности древнеримского бетона, включая загадочную запись от 79 года до нашей эры. В ней описывается, что бетон, погружённый в морскую воду становится "единым массивом камня, неприступным для волн и укреплявшимся день ото дня".

Современным специалистам не терпелось понять, что же это значит на деле. И чтобы это выяснить, учёные изучили керны, полученные со дна древнеримской гавани в заливе города-порта Поццуоли близ Неаполя (Италия). Большинство итальянцев знают его как родину кинозвезды Софи Лорен, однако во времена Римской империи он был одним из крупнейших торговых портов Средиземного моря и звался Путеолы.

При анализе выяснилось, что морская вода растворила компоненты вулканического пепла, что позволило вырастать новым связующим материалам.

В течение десятилетия очень редкий гидротермальный минерал под названием алюминий-тоберморит (aluminum tobermorite; Al-tobermorite) образовался в бетоне. Кстати, исследователям уже было давно известно, что Al-tobermorite придавал древнеримскому бетону большую прочность, но как именно он там появлялся оставалось загадкой.

К слову, этот минерал можно получить и в лабораторных условиях, но его очень трудно внедрить в сам бетон.

"Никто никогда не производил тоберморит при 20 градусов по Цельсию. Кроме римлян", — говорит ведущий автор исследования, геолог из Университета Юты Мари Джексон (Marie Jackson).

В более ранних работах авторы исследования сообщали о редком минерале, Al-тоберморите, который они находили в древнеримском бетоне.Фото Marie Jackson.

Теперь специалисты обнаружили следующее: когда морская вода просачивается сквозь цементный раствор, она реагирует с вулканическим пеплом и кристаллами, образовывая Al-tobermorite и пористый минерал филлипсит.

По мнению Джексон, современные инженеры могли бы использовать эти знания для создания прочного бетона. Правда, говорят исследователи, обоим минералам необходимы столетия, чтобы по-настоящему укрепить бетон. Так что специалисты в настоящий момент работают над тем, что пытаются воссоздать современную версию древнеримского бетона.

"Рецепт точного изготовления этого бетона был потерян, и никому никогда не удавалось его восстановить. Римлянам повезло, что у них был подходящий минеральный пример того, как работает этот бетон. Они наблюдали за тем, как вулканический пепел попадал в море и превращался в пемзу. Нам придётся подобрать их аналоги, так как и морская вода, и пепел есть далеко не везде", — заключает Джексон.

Результаты исследования древнеримского бетона опубликованы в научном издании American Mineralogist.

А еще помните, была такая конспирологическая версия - Колизей, которого нет

masterok.livejournal.com

КОРРОЗИЯ БЕТОНА В МОРСКОЙ ВОДЕ

КОРРОЗИЯ БЕТОНА В МОРСКОЙ ВОДЕ

 

Повышенный интерес к строительству в океанах, морях и прибрежных водах вызван возросшими масштабами нефтедобычи в этих районах. Большая часть платформ для подводного бурения выполняется из цементного бетона. Хотя высококачественный бетон характеризуется как очень стойкий к действию морской воды, тем не менее к его долговечности, а также к условиям, предохраняющим стальную арматуру при работе под нагрузкой, предъявляются повышенные требования.

Коррозия бетона в морской воде протекает в результате действия ряда физических и химических факторов, роль которых неоднозначна. Некоторые из них относятся даже к конструктивным, приводящим к улучшению качества бетона, другие же — к деструктивным. Поведение бетона в морской воде трудно прогнозировать, так как многие реакции при этом протекают в неравновесных условиях и термодинамические данные могут служить в лучшем случае лишь как оценочные.

Установлено, что разрушение бетона в морской воде — результат одновременного протекания нескольких реакций; это частично объясняет, почему морская вода менее агрессивна, чем этого можно было бы ожидать исходя из деструктивных процессов, вызываемых действием на бетой содержащихся в ней ионов, но взятых в отдельности. Морская вода состоит примерно из 3,5 % растворимых солей (по массе).

Коррозию бетона в морской воде можно подразделить в зависимости от условий эксплуатации сооружений следующим образом:

1) наружная часть сооружения, находящаяся выше линии прилива. Она непосредственно не соприкасается с морской водой, однако находится под действием воздуха, содержащего перечисленные ранее соли. Разрушение этой части сооружения может ограничиться коррозией арматуры; для нее следует учитывать также необходимость обеспечения морозостойкости бетона;

2) часть сооружения, находящаяся в зоне действия приливов. Она подвергается смачиванию и высушиванию, замораживанию, химическому перерождению продуктов гидратации цемента, эрозии под действием воли, песка и льда; арматура в этой зоне корродирует.

3) часть сооружения, находящаяся ниже зоны действия приливов. Здесь

возможно химическое перерождение продуктов гидратации цемента, но эта часть сооружения менее подвержена периодическому замораживанию в ней не столь интенсивно, как п предыдущей зоне, развивается коррозия стальной арматуры.

Хотя хлорид и сульфат магния содержатся в морской воде в небольших количествах, они могут вызвать коррозию бетона вследствие их реакции с Са 2.

Mg+2 из сульфата магния может заместить Са+2 в гидросиликатах кальция; при этом сначала образуются кальциевомагниевые, а затем магниевые гидросиликаты. Эти реакции приводят к ослаблению бетона вследствие возрастания его пористости.

При хранении бетона в морской воде было также обнаружено изменение в составе и в кристаллической структуре эттрингита: в нем оказалось до 5 %S02 и 0.2 % хлорида.

Гидрохлоралюмииат кальция редко образуется при действии на бетой морской воды, так как в присутствии сульфатов кристаллизуется преимущественно эттрингит. Если даже гидрохлоралюмииат кальция и образуется, то в виде хорошо оформленных гексагональных пластинок, расположенных в порах цементного камня и поэтому не приводящих к сильной деструкции.

Роль таумазита в коррозии бетона в морской воде еще не ясна; представляется, однако, что он не обладает вяжущими свойствами.

Влияние состава и дисперсности цемента. Высказывать определенные заключения о влиянии индивидуальных фаз портландцемента на коррозию бетона в морской воде затруднительно, так как присутствие других соединений и окружающей среды может нейтрализовать основной эффект. Тем не менее очевидно, что наличие в цементе 13 %С3А приводит к деструктивным процессам, а в сочетании с высоким содержанием C3S делает бетон нестойким в условиях морской агрессин. Об этом свидетельствуют данные, на котором представлена кинетика развития линейных деформаций растворных образцов из различных портландцементов при их хранении в морской воде.

Однако в докладах сообщается о высокой долговечности в морской воде бетонов, приготовленных при низком ВЦ из цементов, содержащих до 17 % С3А. Хотя в основе расширения бетона, находящегося в растворах сульфатов, лежит образование эттрингита, этот последний редко бывает единственной причиной разрушения бетона в морской воде. Это объясняется тем, что реакции, приводящие к формированию эттрингита и гипса в морской воде, в отличие от аналогичных реакций в чистых растворах сульфатов натрия и магния, не приводят к набуханию бетона, поскольку и эттрингит, и гипс имеют повышенную растворимость в жидких хлоридиых средах.

Существенное влияние на сопротивление бетона разрыву оказывает тонкость помола цемента, так как вместе

с нею растет и дисперсность С3А; соответственно возрастает однородность распределения эттрингита в цементном камне и амортизируются напряжения в бетоне.

Последовательность протекания реакций. Бикцок, ссылаясь на Москвина, предлагает следующую схему реакций для описания коррозии бетона в морской воде. Углекислый газ реагирует с поверхностью бетона, образуя арагонит, что приводит к повышению непроницаемости бетона. Однако в силу высокой концентрации С02 в морской воде арагонит переходит в бикарбонат кальция, выщелачиваемый нз поверхности бетона. Действие С02 на плотный бетон лимитирует скорость реакции на его поверхности.

 

Шлакопортландцементы.
КОРРОЗИЯ БЕТОНА В МОРСКОЙ ВОДЕ
Теории карбонизационной усадки бетона
УСАДКА ПРИ КАРБОНИЗАЦИИ
Механизм действия морозного разрушения бетона.
ВОЗДЕЙСТВИЕ МОРОЗА
НЕДОСТАТКИ ЦЕМЕНТОВ, СОДЕРЖАЩИХ MgO И СаО
БИОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ БЕТОНА
Способы предупреждения щелочной коррозии.
Кремнеземистые заполнители.
ЩЕЛОЧНАЯ КОРРОЗИЯ ЗАПОЛНИТЕЛЯ
Жаростойкий бетон.
Глиноземистый цемент содержит заметное количество алюмоферрита кальция.
ГЛИНОЗЕЛНИСТЫЙ ЦЕМЕНТ
ФОСФАТНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Стирол
СЕРНЫЙ БЕТОН
Повторное использование бетона
Портландцементный бетон
Справедливость законов смеси применительно к прочности пропитанного бетона
Раствор и бетон пропитанный серой
Техника полимеризации
Пропитанный полимером раствор и бетон
Армирование асбестовыми волокнами композитов на основе цемента
Свойства зоны контакта проволоки и цемента
Механические свойства дисперсно-армированных цементных композитов
Основы дисперсного армирования
Высокоподвижная бетонная смесь
Свежеприготовленная бетонная смесь
Затвердевший бетон
Литая бетонная смесь
Замедлители схватывания бетона
Микроструктурные аспекты
Оценка количества хлорида
Хлорид кальция и коррозия.
Хлорид кальция и свойства бетона.
Химические добавки в бетон
Сорбция воды и модуль упругости.
Явления сорбции и изменения длины: теоретическое рассмотрение
Бетон.
Что бы день задался - подпишитесь на наш Telegram-канал Я счастлива.

1 037 просмотров

moimozg.ru

Раскрыт секрет прочности древнеримского бетона

В 79 году н. э. древнеримский мыслитель Плиний Старший в своём сочинении «Естественная история» писал, что римские гавани, подверженные постоянному воздействию морской воды, ​​становятся крепче с каждым днём.

Почему сделанный древними римлянами бетон такой долговечный? Учёные из США, Китая и Италии узнали секрет древнеримского бетона, который остаётся крепким даже через 2000 лет. Всё дело в веществах, которые содержались в основном компоненте «жидкого камня» римлян, вулканическом пепле и морской воде, которые при взаимодействии делают бетон всё прочнее со временем.

Римляне использовали бетон для создания многих известных сооружений, таких как Пантеон, рынки Траяна в Риме, а также огромные морские сооружения волнорезы для защиты гаваней.

Предметом исследования учёных стали бетонные сооружения-волноломы, которые соорудили римляне в порту Остии (ныне район Рима), Орбетелло, Поццуоли и Анцио. Эти сооружения, построенные в море, не только не разрушались от морской воды, но делались прочнее. Это отличает римский бетон от современного, который напротив, от контакта с водой разрушается из-за образования в нём щелочно-силикатного геля. Металлическая арматура современного бетона хоть и упрочняет конструкцию, но в воде металл ржавеет.

Римляне делали свой бетон из вулканического пепла, извести и морской воды.В 2009 году учёные провели анализ образцов бетона, и выяснили, что в составе древнего бетона присутствуют кристаллы Al-tobermorite — тоберморит алюминия — очень редкий минерал. Al-tobermorite может заполнять пузырьки и полости в базальтовых породах. Это удивило исследователей, так как даже изготовление его в лаборатории требует температуры более +80С и получить его удается немного, но римлян получили тоберморитом алюминия при температуре окружающей среды.«Никто никогда не производил тоберморит при 20 °С. Кроме римлян», — говорит Мари Джексон, ведущий автор исследования.

Тоберморит алюминия имеет кристаллы, подобные тем, что образуются в вулканических породах, при реакции вулканического пепла с известью и морской водой, скрепляют конструкцию изнутри, усиливают цемент и препятствуют его хрупкости.

Проведя дополнительные анализы древнего бетона исследователи обнаружили, что в нём появились новые минералы, в том числе филлипсит (лат.phillipsite) — каркасный силикат из группы цеолитов. Исследователи предполагают, что под действием морской воды проникающей в бетон в волнорезах и в морских причалах, растворяются компоненты вулканического пепла и происходит выращивание новых минералов.

Таким образом, чем дольше бетон находится в морской воде, тем больше образуется кристаллов, которые склеивают древний берон изнутри, делая его только прочнее со временем.

Учёные пытаются раскрыть секреты римского бетона, чтобы воссоздать его аналог в будущем. По их словам, которые приводит пресс-релиз, древний бетон менее прочный на сжатие, чем современный, так что его аналог использовать повсеместно было бы непрактично. Но так как он намного долговечнее современного, то мог бы пригодиться для тех же целей, что и использовался в исследованных образцах — для строительства молов, стен для укрепления берега и волноломов, или в строительстве приливных электростанций, где не так критична прочность на сжатие, но не помешает долговечность.

Древнеримский бетон и порты. ROMACONS проект буровые площадки, зелёные круги: 1 = Порт Cosanus, 2 = Порт Траян, 3 = Порт Neronis, 4 = Baianus Sinus. Вулканические районы, красные треугольники

На земле не так уж много мест, где есть значительные запасы вулканического пепла нужной консистенции, но восстановление этой технологии может быть экономически оправданно. Сейчас учёные думают над тем, как заменить недостающие компоненты для производства ультра прочного бетона в промышленных масштабах.

Источник

Как строились римские дороги? Древнейший храм в мире

ru-sled.ru

Гидротехнический жаропрочный бетон Приморский край Владивосток

ООО «СтройБетонОпт» предлагает Вашему вниманию свою продукцию в г. Владивосток.

Гидротехнический бетон подразделяется на три основных вида:

Бетон для наружных частей гидротехнических сооружений. Он подвергается непосредственному воздействию влияний окружающей среды (многократное замораживание и оттаивание, увлажнение и высыхание, воздействие воды, льда, наносов и т. п.). К этому виду гидротехнического бетона предъявляются наиболее высокие требования по прочности (марки 250, 300 и выше), по морозостойкости (марки Мрз 150, 200 и 300) и по водонепроницаемости (марки В6, В8). Высокое качество бетона наружной зоны сооружения обеспечивается правильным выбором цемента, применением морозостойких заполнителей, подбором состава плотного бетона и тщательным производством бетонных работ. Применяются малоалюминатные портландцемента (с содержанием трехкальциевого алюмината 5-6%) в сочетании с пластифицирующими и гидрофобизующими добавками. Для морских сооружений применяется сульфатостойкий портландцемент.

Гидротехнический бетон

массивный бетон укладывается во внутренние части гидротехнического сооружения и защищен бетоном наружной зоны от непосредственного воздействия среды. Главное требование к внутримассивному бетону - это минимальная величина тепловыделения при твердении, так как неравномерное разогревание массивного бетона может привести к образованию температурных трещин. Поэтому для массивного бетона стремятся применять портландцемент с умеренным тепловыделением и цементы с активными минеральными добавками (шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент). Требования к физическим и механическим свойствам этого гидротехнического бетона не столь высоки, как к бетону наружной зоны (марки по прочности 100-150, по водонепроницаемости В2, В4).

Подводный бетон испытывает выщелачивающее действие воды и может подвергаться химической коррозии под влиянием растворенных в воде веществ. Поэтому для подводного бетона рекомендуется применять цементы с активными минеральными добавками, которые химически связывают гидроокись кальция.

Бетон для защиты от проникающих излучений

Бетоны для биологической защиты изготовляются с применением портландцемента, шлакопортландцемента и глиноземистого цемента. Заполнителями являются тяжелые природные или искусственные материалы: магнетит, лимонит, гематит, барит, чугунный скрап, обрезки стали, чугунная дробь и т. п. Для улучшения защитных свойств гидротехнического бетона в него могут вводиться добавки: карбид бора, хлористый литий и другие материалы, содержащие легкие элементы - водород, литий, а также другие вещества, содержащие  бор.

Жаропрочный бетон

При воздействии высокой температуры на затвердевший портландцемент происходит разложение гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, находящихся в цементном камне, в результате чего образуется свободная окись кальция. Она страшна тем, что при воздействии влаги гидратируется с увеличением объема и вызывает растрескивание бетона. Поэтому в жаростойкий бетон на портландцементе вводят материалы, содержащие активный кремнезем, который реагирует с СаО при температуре 700-900° и в результате реакций, протекающих в твердом состоянии, связывает окись кальция.

Таким образом, жаропрочный бетон изготовляется на портландцементе с тонкомолотой добавкой (пемза, зола, доменный гранулированный шлак, шамот). В качестве мелкого и крупного заполнителей желательно применять огнеупорные материалы (шамот, бой огнеупорного магнезитового кирпича, хромит и др.).

Кроме портландцемента, в качестве вяжущего применяются глиноземистый цемент, растворимое стекло и специальный периклазовый   цемент.

Жаропрочные бетоны, применяемые для строительных конструкций (например, дымовых труб) и промышленных агрегатов, подразделяются на следующие группы: а) высокоогнеупорные с огнеупорностью выше 1770°, б) огнеупорные (1580-1770°), в) жароупорные с огнеупорностью ниже 1580° (у них заполнителем может быть бой обыкновенного глиняного кирпича, отвальный доменный шлак и т.  п.).

betonprim.ru


Смотрите также