Визначення змін мінерального складу бетону, обумовлених хімічною корозією в сульфатному середовищі
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.268627Ключові слова:
сульфатна технологія, рентгенівська дифракція, термопрограмована мас-спектрометрія, рентгенофлуоресцентний аналіз, електронна мікроскопіяАнотація
Об’єктом дослідження були бетонні конструкції хімічного підприємства з виробництва двоокису титану. При цьому руду за сульфатною технологією виробництва розкладають сульфатною кислотою. В умовах агресивного середовища виникає хімічна корозія бетону, пролонгована з часом.
За допомогою методів рентгенівської дифракції та рентгенофлуоресцентного аналізу визначений мінеральний склад двох дослідних зразків бетону. Встановлено, що у зразку отриманого з цеху для обробки руди сульфатною кислотою, збільшений вміст оксиду сірки (SO2) на поверхні на 33 %, при цьому зменшується вміст карбонатів (CaСO3) на поверхні на 52,9 %, на глибині 2 см – на 53,6 5, порівняно до іншого (контрольного) зразку. При цьому у зразку бетону з приміщення для зберігання руди (контроль) виявляли оксид заліза (Fe2O3) на поверхні, вміст якого зменшувався на 10,4 % на глибині 2 см та на 12,4 % на глибині 4 см.
Результати використання електронної мікроскопії показують кристали сірки на поверхні зразка бетону. Також встановлено, що мікроструктура бетону змінена під впливом сульфатної корозії залежності від інтенсивності ураження на глибину від 2 до 4 см. Методом термопрограмованої масспектрометрії встановлено, що при нагріванні зразку бетону, підданого дії сульфатної кислоти до температури 400 °С з поверхні виділяється переважно діоксид сірки SO2. З поверхні контрольного зразка, який містить значну кількість CаCO3, який легко руйнується сульфатною кислотою, вірогідно менша кількість продукту термодеструкції карбонату кальцію діоксиду вуглецю (СО2).
Результати проведеного експерименту можна застосовувати для вивчення механізму розвитку сульфатної корозії бетону пролонговану з часом
Посилання
- Siryi, A. Yu. (2020). Vyrobnytstvo pihmentnoho dvookysu tytanu sulfatnym sposobom. Rozrobyty ta modernizuvaty vakuum-vyparnyi aparat dlia kontsentruvannia rozchynu tytanilsulfatu. Sumy: SumDU, 76. Available at: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/82160
- Niu, D., Lv, Y., Liu, X., Chen, L., Chen, G., Zhang, B. (2020). Study on the Sulfuration Mechanism of Concrete: Microstructure and Product Analysis. Materials, 13 (15), 3386. doi: https://doi.org/10.3390/ma13153386
- Shkromada, O., Paliy, A., Yurchenko, O., Khobot, N., Pikhtirova, A., Vysochin, I. et al. (2020). Influence of fine additives and surfactants on the strength and permeability degree of concrete. EUREKA: Physics and Engineering, 2, 19–29. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2020.001178
- Landa-Sánchez, A., Bosch, J., Baltazar-Zamora, M. A., Croche, R., Landa-Ruiz, L., Santiago-Hurtado, G. et al. (2020). Corrosion Behavior of Steel-Reinforced Green Concrete Containing Recycled Coarse Aggregate Additions in Sulfate Media. Materials, 13 (19), 4345. doi: https://doi.org/10.3390/ma13194345
- Zhou, Y., Tian, H., Sui, L., Xing, F., Han, N. (2015). Strength Deterioration of Concrete in Sulfate Environment: An Experimental Study and Theoretical Modeling. Advances in Materials Science and Engineering, 2015, 1–13. doi: https://doi.org/10.1155/2015/951209
- Zhao, G., Shi, M., Fan, H., Cui, J., Xie, F. (2020). The influence of multiple combined chemical attack on cast-in-situ concrete: Deformation, mechanical development and mechanisms. Construction and Building Materials, 251, 118988. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118988
- Li, X., O’Moore, L., Song, Y., Bond, P. L., Yuan, Z., Wilkie, S. et al. (2019). The rapid chemically induced corrosion of concrete sewers at high H2S concentration. Water Research, 162, 95–104. doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.06.062
- Marquez-Peñaranda, J. F., Sanchez-Silva, M., Husserl, J., Bastidas-Arteaga, E. (2015). Effects of biodeterioration on the mechanical properties of concrete. Materials and Structures, 49 (10), 4085–4099. doi: https://doi.org/10.1617/s11527-015-0774-4
- Stawiski, B., Kania, T. (2019). Examining the Distribution of Strength across the Thickness of Reinforced Concrete Elements Subject to Sulphate Corrosion Using the Ultrasonic Method. Materials, 12 (16), 2519. doi: https://doi.org/10.3390/ma12162519
- Shkromada, O., Fotina, T., Petrov, R., Nagorna, L., Bordun, O., Barun, M. et al. (2021). Development of a method of protection of concrete floors of animal buildings from corrosion at the expense of using dry disinfectants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (112)), 33–40. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236977
- Liu, D., Gong, C., Tang, Y., Jian, Y., Cao, K., Chen, H. (2022). Evaluation of Corrosion Damage in Sulfate-Attacked Concrete by CT, Ultrasonic Pulse Velocity Testing and AHP Methods. Sensors, 22 (8), 3037. doi: https://doi.org/10.3390/s22083037
- Ariza-Figueroa, H. A., Bosch, J., Baltazar-Zamora, M. A., Croche, R., Santiago-Hurtado, G., Landa-Ruiz, L. et al. (2020). Corrosion Behavior of AISI 304 Stainless Steel Reinforcements in SCBA-SF Ternary Ecological Concrete Exposed to MgSO4. Materials, 13 (10), 2412. doi: https://doi.org/10.3390/ma13102412
- Li, T., Huang, H.-H. (2021). Probabilistic quantitative analysis on the contents of sulfate corrosion products in concrete. Construction and Building Materials, 275, 122134. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.122134
- Murphy, C. J., Ardy Nugroho, F. A., Härelind, H., Hellberg, L., Langhammer, C. (2020). Plasmonic Temperature-Programmed Desorption. Nano Letters, 21 (1), 353–359. doi: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03733
- Bozhokin, M. S., Bozhkova, S. A., Rubel, A. A., Sopova, J. V., Nashchekina, Y. A., Bildyug, N. B., Khotin, M. G. (2021). Specificities of Scanning Electron Microscopy and Histological Methods in Assessing Cell-Engineered Construct Effectiveness for the Recovery of Hyaline Cartilage. Methods and Protocols, 4 (4), 77. doi: https://doi.org/10.3390/mps4040077
- Calvin, J. J., Kaufman, T. M., Sedlak, A. B., Crook, M. F., Alivisatos, A. P. (2021). Observation of ordered organic capping ligands on semiconducting quantum dots via powder X-ray diffraction. Nature Communications, 12 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41467-021-22947-x
- Shkromada, O., Fotina, T., Dudnyk, Y., Petrov, R., Levytska, V., Chivanov, V. et al. (2022). Reducing the biogenic corrosion of concrete in a pigsty by using disinfectants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (118)), 57–66. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263310
- Shkromada, O., Pikhtirova, A., Chivanov, V., Ivchenko, V., Sribniak, N., Shvets, O., Litsman, Y. (2022). Detection of the synergetic influence of chemical and microbiological factors on the properties of concrete constructions at chemical plants during the long-term service. EUREKA: Physics and Engineering, 4, 114–126. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002485
- Tan, Y., Yu, H., Ma, H., Zhang, Y., Wu, C. (2017). Study on the micro-crack evolution of concrete subjected to stress corrosion and magnesium sulfate. Construction and Building Materials, 141, 453–460. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.02.127
- Gu, Y., Martin, R.-P., Omikrine Metalssi, O., Fen-Chong, T., Dangla, P. (2019). Pore size analyses of cement paste exposed to external sulfate attack and delayed ettringite formation. Cement and Concrete Research, 123, 105766. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.05.011
- Zhao, W., Fan, Z., Li, X., Kong, L., Zhang, L. (2022). Characterization and Comparison of Corrosion Layer Microstructure between Cement Mortar and Alkali-Activated Fly Ash/Slag Mortar Exposed to Sulfuric Acid and Acetic Acid. Materials, 15 (4), 1527. doi: https://doi.org/10.3390/ma15041527
- Zhao, G., Shi, M., Guo, M., Fan, H. (2020). Degradation Mechanism of Concrete Subjected to External Sulfate Attack: Comparison of Different Curing Conditions. Materials, 13 (14), 3179. doi: https://doi.org/10.3390/ma13143179
- Li, J., Zhao, G., Shi, M. (2020). Degradation and life prediction model for piles due to crystallisation attack in sulfate saline area. Advances in Cement Research, 32 (4), 181–195. doi: https://doi.org/10.1680/jadcr.18.00147
- Zhao, G., Li, J., Han, F., Shi, M., Fan, H. (2019). Sulfate-induced degradation of cast-in-situ concrete influenced by magnesium. Construction and Building Materials, 199, 194–206. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.12.022
- Shkromada, O., Ivchenko, V., Chivanov, V., Tsyhanenko, L., Tsyhanenko, H., Moskalenko, V. et al. (2021). Defining patterns in the influence exerted by the interelated biochemical corrosion on concrete building structures under the conditions of a chemical enterprise. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (110)), 52–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.226587
![Визначення змін мінерального складу бетону, обумовлених хімічною корозією в сульфатному середовищі](https://journals.uran.ua/public/journals/3/submission_268627_306631_coverImage_uk_UA.png)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Oksana Shkromada, Viktoriia Ivchenko, Vadym Chivanov, Olha Shvets, Volodymir Moskalenko, Alexander Kochenko, Olena Babenko, Yuliya Kharchenko, Alina Pikhtirova, Oksana Yurchenko
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.