RO110541B1 - Compozitie de ciment pentru diminuarea fenomenelor de coroziune a armaturilor metalice inglobate in beton sau mortar de ciment si procedeu pentru utilizarea acestuia - Google Patents

Description

Prezenta invenție se referă la la o compăoziție de ciment pentru diminuarea fenomenelor de coroziune a armăturilor metalice, înglobate în beton sau mortar de ciment și la un procedeu de utilizare a acesteia.

Fenomenul de corodare a armăturilor din oțel constituie, în prezent, principala preocupare a constructorilor de strcuturi din beton armat.

De regulă, oțelul înglobat în betonul care constituie un mediu puternic alcalin ar trebui să fie protejat printr-un film de pasivizare. Dar, în prezența unor factori exteriori variabili în timp, pasivizarea își pierde efectul și se inițiază un proces elecrochimic de corodare, ce conduce la formarea unor produse de oxidare, la contactul dintre oțel și beton, produse ce se caracterizează printr-un volum mult mai mare, care poate atinge valori ce reprezintă până la de 6,5 ori volumul inițial, conducând astfel la distrugerea explozivă a stratului de beton care protejează oțelul.

Efectele negative ale acestui fenomen se pot manifesta sub trei forme diferite:

- degradarea structurii, datorită reducerii progresive a secțiunilor;

- formarea unor forțe interioare, datorate majorării volumului, ca urmare a transformării fierului în oxizi de fier, forțe care pot ajunge să întreacă rezistența betonului, la solicitări de întindere;

- apariția fenomenului de coroziune sub tensiune, care conduce la formare de fisuri fine pe suprafața barelor de armătură, cu tendința de a se dezvolta perpendicular pe axa barelor - fisuri invizibile din exterior și care pot conduce la cedări bruște.

Se pare că principalul factor răspunzător pentru acest fenomen Ή constituie bioxidul de carbon (CO₂), prezent în aer și clorurile; precum și diferiți factori caracteristici mediului înconjurător.

Pătrunderea C0₂ prin difuzie sau datorită unei suprapresiuni parțiale, în porii betonului conduce la o reacție de transformare a hidroxizilor în carbonați:

Ca (0H]₂ + CO₂-----> CaC0₃ + H₂0 în momentul în care reacția ajunge în zona oțelului, apar zone lipsite de protecție și în care se presupune că fierul se dizolvă sub formă de Fe (II) și precipită apoi din nou, sub formă de hidroxid, inițiind astfel formarea așanumitei rugini.

Pe de altă parte însă, clorurile pot fi prezente în agregate și în apa înglobată în betonul turnat sau pot pătrunde din exterior. în momentul în care vin în contact cu oțelul prin difuzie, se distruge filmul superficial de pasivizare și se inițiază un proces electrochimie, în care anodul 11 constituie suprafața oțelului care nu se mai bucură de protecția prin pasivizare, iar catodul este reprezentat de restul de suprafață pasivizată.

Fenomene macroscopice de degradare, de tipul celor prezentate mai sus, pot fi întâlnite în zone în care se folosesc compuși clorurați , pentru combaterea formării gheței precum și în zone expuse influenței mediului marin.

în momentul de față, în vederea evitării acestor fenomene, se face apel la anumiți aditivi specifici, care încetinesc ritmul de corodare, de exemplu, la anumiți aditivi ce pot conduce la formarea unui film de pasivizare la suprafața oțelului.

Compoziția conform invenției elimină dezavantajele compozițiilor de ciment, cunoscute, prin aceea că, în scopul diminuării fenomenelor de coroziune a armăturilor înglobate în beton sau mortar de ciment, conține în proporție de 1... 10 ori părți în greutate față de greutatea cimentului, minereuri cromitice, epuizate, rezultate din procesul de fabricație al cromaților, care contin9...18% FeCr₂Q₄, 25...35-/Fe₂0₃, O...30%, CaO, 0...1% CrO₃, 1 ...8% SiO₂,

5...10% MgO, 1 ...8% Na₂S0₄, 1....21% AI₂O₃.

Procedeul de utilizare a compoziției de ciment, conform invenției, constă în introducerea în cimentul respectiv a minereurilor cromitice epuizate, rezultate în procesul de fabricație al cromaților.

RO 110541 Bl

Invenția prezintă avantajul realizării unui inhibitor de coroziune, destinat armăturilor din oțel, înglobate în beton sau mortar de ciment, care se obține ușor și în condiții economic avantajoase și a cărui utilizare nu ridică probleme deosebite.

Se dau, în continuiare, o serie de date care contribuie la precizarea obiectului invenției. Astfel s-a stabilit că, pe parcursul procesului tehnologic de obținere a cromaților, un anumit produs intermediar prezintă caracteristici extrem de favorabile ca inhibitor de coroziuner a barelor de oțel înglobate în beton sau mortar de ciment. Un asemenea produs constă din minereuri cromatice.

Acest produs intermediar se obține prin prăjirea amestecurilor care conțin cromiți, la temperaturi înalte variind între 500 și 1300°C, urmată de un tratament termic prin imersia în apă sau în soluții apoase la temperatura

FeCr₂0₄ Fe₂O₃ CaO Si0₂ MgO nA₂so₄

Pentru obținerea acestui produs, se pleacă, de regulă, de la minereu de crom, căruia i se adaugă un agent de alcalinizare de tipul Ca(0H)₂).

Astfel, de exemplu, plecând de la o șarjă cu un conținut de 2% Ca(0H)₂ în greutate, se poate ajunge la un conținut de cromați transferabil,! reprezentând aproximativ 1,5% din greutatea produsului. Așa cum s-a arătat mai sus, acești cromați constituie, de fapt, agentul inhibitor de coroziune.

Produsul se prezintă în stare solidă , având, de regulă, o granulometrie sub 100μ. Totuși nu există limite superioare pentru această granulometrie, acest lucru fiind în funcție de condițiile specifice impuse.

Produsele de acest tip se pot livra în stare pulverulentră, în vederea amestecării lor cu cimentul și agregate, după cum se pot livra în saci amestecați, în camerei.

Efectul pozitiv al acestui produs se datorește acțiunii simultane a mai multor factori și nu implică procese care ar putea conduce la deteriorarea, în timp, a structurii betonului. Se presupune că unul din procesele ce au loc constă în formarea, odată cu diminuarea pH-ului, a unor cantități reduse de cromați care, reacționând cu fierul, formează compuși de tipul Cr₂0₃ x Fe₂0₃ prin care se protejează fierul împotriva unei viitoare coroziuni. S-a putut constata că, prin adăugarea unor cantități corespunzătoare de minereu de cromitîn șarjă, se poate încetini până la de 4 ori ritmul de corodare.

Obiectivul pe care și l-a propus prezenta invenție a fost transpus în practică, folosind cromită ca agent de pasivizare. De regulă, rețeta se încadrează în următoarele limite (în greutate):

-18%

- 35% 0 - 30% 1 - 8% 5-10% 1 - 8% prealabil, cu ciment atâta timp cât nu reacționează cu acesta din urmă ,dacă se păstrează la uscat. Această din urmă rezolvare apare extrem de avantajoasă atunci când livrarea se face în loturi mici, pentru lucrări minore de reparații.

în cele ce urmează, se prezintă exemple de realizare a invenției materializate în încercări de laborator efectuate în vederea simulării proceselor de oxidare și respectiv pasivizare a fierului.

Exemplul 1. Au fost efectuate probe de corodare asupra unor serii de epruvete din fier, fiecare în greutate de circa 100 g, dispuse în reactoare cu agitator, umplute cu o soluție de HCI cu o concentrație de 1% și un pH variind înte 0,5 și 1 și în condițiile tipice pentru probele de corodare, în care se menține

RO 110541 Bl constantă valoarea raportului dintre greutatea soluției și greutatea epruvetei.

Probele de corodare au fost efectuate la temperatura camerei și au durat 480 h. Epruvetele de fier au pus în 5 evidnță o perforare medie, variind între

8,5 și 9,00 mm/an.

Exemplul 2. Au fosat efectuate probe de corodare, asupra unor serii de epruvete din fier, fiecare în greutate de 10 circa 100 g, dispuse în reactoare cu agitator, umplute cu o soluție de HCI cu o concentrație de 1% și un adaos de 30% cromită, cu respectarea condițiilor arătate în exemplul 1, în care s-a 15 menținut constantă valoarea raportului dintre greutatea soluției și greutatea epruvetei. Probele de corodare au fost efectuate la temperatura camerei și au durat 480 h. 20

FeCr₂0₄ Fe₂O₃ CaO CrO₃ SiO₂ MgO Na₂S0₄ AI₂0₃

3. Compoziție de ciment, conform 30 revendicărilor 1 sau 2, caracterizată prin aceea că minereurile cromitice epuizate sunt în proporție de 1 la 10 părți greutate față de greutatea cimentului. 35

4. Compoziție de ciment, conform revendicărilor 1 la 3, caracterizată prin aceea că minereurile cromitice epuizate au, de regulă, o granulometrie sub 100 pm. 40

5. Procedeu pentru diminuarea fenomenelor de coroziune a armăturilor

Epruvetele de fier au pus în evidență o perforare medie variind între

1,5 și 2,0 mm/an.

Claims (4)

1. Revendicări

   1. Compoziție de ciment, pentru diminuarea fenomenelor de coroziune a armăturilor metalice înglobate în beton sau mortar de ciment, caracterizată prin aceea că aceasta conține minereuri cromitice epuizate, rezultate din procesul de fabricație al cromaților.
2. 2. Compoziție de ciment, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că minereurile cromitice epuizate au o compoziție, în greutate, corespunzătoare următoarelor limite:

   9 - 19% 25 - 35%

   O - 30%

   O- 1%

   1 - 8%

   5 - 10%

   1 - 8%

   1 -21% metalice, înglobate în beton sau mortar de ciment, caracterizat prin aceea că, în compoziția de mortar, se introduc minereuri cromitice epuizate, rezultate din procesul de fabricație la cromaților.

   6. Procedeu conform revendicării
3. 5, caracterizat prin aceeacă minereurile cromitice epuizatese introduc în apa de adaos.
4. 7. Procedeu conform revendicării

   5, caracterizat prin aceeacă minereurile cromitice epuizate se adaugă ca atare agregatelor.