Attachment Size
Etringit.pdf 823.88 KB

A csatolt anyagban Little et al, (2005) kísérletet tettek mésszel kezelt talajok ettringit képződéssel járó szulfátkorróziója termodinamikai modellezésére, azzal a szándékkal, hogy geokémiailag előrejelezhetővé és kontrollálhatóvá tegyék ezt a talajt károsító és roncsoló folyamatot.

Mész, mészhidrát, kalcium tartalmú cement vagy puzzolán stabilizáló anyag adagolása szulfáttartalmú agyagos talajba, ettringit, esetleg traumazit képződéshez vezethet, roncsolva és károsítva a talaj szerkezetét (Little et al, 2005).

Ettringit

Az ettringit a szulfátok, szelenátok, kromátok stb. ásványcsoport ettringit ásványcsoportjába tartozik. Az ásványcsoport általános képlete: (Ca6(X(OH)6)2(Y)3*26H2O), ahol az X egy három vegyértékű fém, például Al3+, Fe3+ vagy Cr3+ és az Y egy oxi-anion, mint például SO42-, CO32-, SeO42-, vagy CrO42- (Barnet, Adam et al, 2001, Jacobson et al, 2003). Az ásványcsoporton belül más ionok is helyettesíthetők, mint például a B(OH)4- és AsO43, de ez általában nem jellemző felszíni környezetben. Az ettringit víztartalmú mész-aluminium-szulfát, (Ca6(Al(OH)6)2(SO4)3*26H2O). Erősen lúgos és szulfát-aktív környezetben, Ca, SO42- és Al jelenlétében csapódik ki. Az ettringit kis, rostos kristályokat alkot. Az ettringit képződhet betonban és talajban is, mindkét esetben térfogat- növekedéssel jár és káros duzzadást, szulfátkorróziót okoz (Riesz, 1989). Az ettringit a taumazittal elegykristályt alkot.

Taumazit

A taumazit (Ca3(Si(OH)6)(CO3)(SO4)*12H2O), természetben is előforduló ásvány, az ettringit ásványcsoport sziliciumtartalmú eleme, amely szilárd oldatot képez az ettringittel (Barnett et al, 2001).  A taumazit képződésének feltétele általában az ettringit megléte. A taumazit 15 Celsius fok alatti hőmérsékleten, SiO2 és karbonát ionok jelenlétébe képződik (Jalad et al, 2003; Crammond et al, 2002; Barnett et al, 2001). A taumazitképződés az elsődleges ettringit képződéshez hasonlóan, a szabad szemmel nem látható mikropórusokat és repedéseket tölti ki. Egyrészt duzzadást és repedezést okoz a talajban, másrészt a cementben csökkenti a szilárdsághordozó C-S-H vegyületek kötőerejét (Lévai és Laczkó, 2006). A taumazit természetes ásványként Magyarországon is előfordul, egyik legutóbbi erre utaló publikáció a mészkőbányájáról ismert devon kori polgárdi Szár-hegy szilikátos ásványai között, mintegy 2 mm-es, hatszögletű, hasáb alakú kristályokként azonosítja (Fehér és Sajó, 2003). Előfordul azonban bazaltbányákban is, például Veszprém megyében a Haláp-hegyi és Sarvaly-hegyi kőfejtőben. Ennél jóval fejlettebb példányait többek között a miskolci Herman Ottó, valamint a veszprémi Bakony Múzeumban is őrzik (Herman Ottó Múzeum ásványtára).

Ettringit képződés termodinamikai modellezése mésszel kezelt talajban 

Az ettringitnek jelentős szerepe van a cement és a megszilárdult beton, a geotechnikai elemekkel stabilizált talaj, valamint a mésszel kezelt szulfáttartalmú talaj szulfátkorróziójában (Jalad et al, 2003; Waren et al, 1994; Crammond et al, 2002).

Az ettringit okozta károsodást a talajban több tényező befolyásolja, mint például az ettringit képződését elősegítő termodinamikai feltételek a talajban, az ettringit képződését sztochiometrikusan limitáló reagensek mennyisége a talajban, a víz, a szulfát és más, az ettringit nukleációját folyamatosan elősegítő ionok mozgása a talajban, a puzzolán vagy cementtartalmú mátrix szilárdsága és az ettringit kristályok térbeli elhelyezkedése a talajmátrixban. Mivel a mésszel kezelt talaj oldott szulfáttartalma jelentősen befolyásolja az ettringit képződését, Little et al, (2005) egy termodinamikai geokémiai modell segítségével meghatározták egy adott talajra azt a maximum, megengedhető oldható szulfáttartalmat, mely alatt az ettringit képződés nem károsítja a talaj szerkezetét. A termodinamikai modell alapja a szulfáttartalmú agyagos talaj és a mésztartalmú adalékanyag keverése során létrejött talaj+adalék stabilitási- vagy fázisdiagram. A diagramról leolvasható az a terület-specifikus szulfát koncentráció határ, mely fölött jelentős mennyiségű talajt károsító duzzadó ásvány (ettringit) képződhet. A modell különösen érzékeny a kémiai összetételre és az ion aktivitásra és lehetőséget teremt különböző adalékanyagok ettringit képződést korlátozó hatásának vizsgálatára vagy a reakció eltolására. Rég bevált gyakorlat a puzzolán-tulajdonságú anyagok, mint például az erőművi pernye, granulált acélműi salak vagy egyéb oldható szilíciumdioxid-tartalmú adalékanyag használata, mésszel stabilizált talaj szulfát-reakciójának mérséklésére (Little et al, 2005), melynek eredményeként az oldható kovasav eltolja a reakciót az ettringit képződés irányából, más, nem duzzadó ásvány képződése felé. Tehát ez a stabilitási modell értékes eszköze lehet egy adott adalékanyag, valamint az adagolási arány felmérésének is.

Source

Barnett, S.J., Adam C.D. and Jackson A.R.W. (2001) An XRPD profile fitting investigation of the solid solution between ettringite, Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O, and carbonate ettringite, Ca6Al2(CO3)3(OH)12·26H2O. Cem. Concr. Res., 31: p. 13-17.

Barnett, S.J., Macphee, D.E., and Crammond, N.J. (2001) Solid solutions between thaumasite and ettringite and their role in sulfate attack. Concrete Sci. Eng., 3: p. 209-215.

Crammond, N.J. (2002) The occurrence of thaumasite in modern construction--A review. Cem. Concr. Compos. 24: p. 393-402.

Fehér B., Sajó I. (2003) Topographia Mineralogica Hungariae. 8. k. 87. old.

Herman Ottó Múzeum ásványtára. www.mineral.hermuz.hu/fajok_9.htm

Jacobson, S.D., J.R. Smyth, and R.J. Swope (2003) Thermal expansion of hydrated six-coordinated silicon in thaumasite, Ca3Si(OH)6(CO3)(SO4)·12H2O. Phys. Chem. Minerals, 30: p. 321-329.

Jallad, K.N., M. Santhanam and M.D. Cohen (2003) Stability and reactivity of thaumasite at different pH levels. Cem. Concr. Res., 33(3): p. 433-437.

Little, D. N; Herbert, B. and Kunagalli, S. N. (2005) Ettringite Formation in Lime-Treated Soils: Establishing Thermodynamic Foundations for Engineering Practice (2005) Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington D.C. Paper No. 05-2239

Riesz Lajos (szerk.) (1989): Cement és mészgyártási kézikönyv, Épitésügyi Tájékoztatási Központ, Budapest

Révay Miklós, Laczkó László (2006): A taumazit-szulfátkorrózió. Monográfia és a szakirodalom kritikai elemzése) Építôanyag 58. évf. 2. szám, 47—53