Автореферат Тяжелые бетоны повышенной коррозионной стойкости с модификатором на основе стеклянного порошка». Общая характеристика работы
 Скачать 1.88 Mb.
|
|
Во втором разделе для выполнения поставленных в работе задач разработана структурно-логическая схема теоретических и экспериментальных исследований, которая включает четыре блока I – теоретические предпосылки получения тяжелых коррозионно-стойких бетонов, научная гипотеза II – выбор исходных материалов, методов экспериментальных исследований III разработка состава ОММ и исследование его влияния на свойства цементного теста, бетонной смеси, бетона, оптимизация состава модифицированного бетона, исследование физико-механических и эксплуатационных свойств IV внедрение результатов научных исследований. При проведении экспериментальных исследований в качестве исходных материалов были использованы следующие материалы 8 - портландцемент ПЦ I-500 Н производства "ООО ДОНЦЕМЕНТ" (пгт. Новоамвросиевское, Амвросиевский район, который соответствует марки ЦЕМ и отвечает требованиям ГОСТ 31108-2016 "Цементы общестроительные. Технические условия"(S уд. =357 мкг НГ=26,6 %, R 28 =51,2 МПа- заполнители щебень Торезского карьера Донецкой области, ДНР, смесь фракций 5-20 мм, насыпная плотность 1403 кг/м 3 ,содержание зерен игловатой формы 12,5 % (ГОСТ 8267-93 "Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия природный кварцевый песок Кондрашевского песчаного карьера Луганской области с Мк=1,1 (ГОСТ 8736- 2014 "Песок для строительных работ. Технические условия- минеральная добавка стеклянный порошок (МС, полученный помолом отходов стекла при производстве окон, боя стекла оконного и боя стеклотары. Его химический состав представлен оксидами SiO 2 – 72,5%; Al 2 O 3 – 2,5%; MgO – 2,5%; CaO – 7%; Na 2 O – 15,5%. - химические добавки добавка к бетону, относящаяся к пластифицирующему-водоредуцирующему виду, суперпластификатор "ПОЛИПЛАСТ СП-1" (ТУ 5870-005-58042865-05 с изм. №1,2), представляющий собой смесь натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот различной молекулярной массы активатор химической реакции между МС и портландцементом натрий сернокислый технический Na 2 SO 4 (ГОСТ Натрий сернокислый технический"). При выполнении экспериментальных исследований использовались стандартные методы исследований. Структурообразование и состав продуктов гидратации модифицированных портландцементов исследованы с помощью современных физико-химических методов анализа рентгеновской дифрактометрии. Рентгенофазовые исследования образцов цементного камня выполнены на установке "Дрон-4-07". Условия съемки дифрактограмм (одинаковые для всех образцов медное излучение с длиной волны λ=0,154178 нм при ускоряющем напряжении 27 кВ и токе 15 А щели для съемки 0,5×4×0,25 мм (0,5 вертикальная коллимационная щель 4 – горизонтальная коллимационная щель – щель на детекторе. Съемка дифрактограмм осуществлялась в пошаговом режиме (2θ=10-80 ° с шагом 0,1° и временем экспозиции 5 с). Для оценки эффективности разработанной комплексной добавки выбрали следующие критерии, соответствующие достижению свойств бетона, обусловленных целью работы подвижность бетонной смеси сохраняемость подвижности бетонной смеси во времени прочность бетона коррозионная стойкость бетона водонепроницаемость бетона морозостойкость бетона усадка бетона. Оптимизация состава бетона выполнена с помощь программного комплекса – Трехфакторный планированный эксперимент "Коррозионная стойкость определялась согласно ГОСТ 27677-88 "Защита от коррозии в строительстве. Бетоны. Общие требования к проведению испытаний". Образцы после изготовления и твердения помещались в неагрессивную и агрессивную среды параллельно. Образцы помещались таким образом, чтобы был обеспечен равномерный доступ агрессивной среды к образцам со всех сторон. В качестве агрессивной среды использовали раствор H 2 SO 4 с водородным показателем рН=3 (ГОСТ 31383-2008 "Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний раствор Na 2 SO 4 в пересчете на 2- - 10000 мг/л -1 (ГОСТ 27677-88 "Защита от коррозии в строительстве. Бетоны. Общие требования к проведению испытаний дистиллированную воду (ГОСТ 6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия"). Для испытаний изготавливали образцы-кубы с размером ребрами призмы размером 0,1×0,1×0,4 м. Образцы твердели 3 суток на влажном воздухе и суток вводе при температуре 20±3 о С. Таким образом, моделировались кислотная, сульфатная коррозия и коррозия выщелачивания. Неагрессивная среда – питьевая вода (ГОСТ Р 51232-98 "Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества"). Образцы испытывали в сроки 1, 2, 3, 4, 5, 6 месяцев после выдерживания в агрессивной среде. Критерием оценки коррозионной стойкости бетона принято изменение показателей предела прочности при сжатии и растяжении при изгибе. В третьем разделе приведены результаты исследований влияния ОММ на технологические и физико-механические свойства цементного теста и камня, состав продуктов гидратации цемента. Технологические свойства модифицированного цементного теста, в частности текучесть и ее потерю во времени определяли по диаметру расплыва теста. Для исследований были приняты два варианта составов цементноготеста (без и с активатором) таблица. Контрольным составом является состав №1. Составы и порядок приготовления цементного теста Таблица Порядок приготовления цементного теста В/Т ПЦ, г Расход компонентов, от m ц МС СП-1 Na 2 SO 4 1 ПЦ+[B+СП-1] 0,25 400 - 0,6 - 2 [ПЦ+МС]+[В+СП-1] 0,26 400 4 0,6 - 3 [ПЦ+МС+СН]+[В+СП-1] 0,25 400 4 0,6 1 4 [ПЦ+МС]+[В+СП-1] 0,27 400 12 0,6 - 5 [ПЦ+МС+СН]+[В+СП-1] 0,26 400 12 0,6 1 6 [ПЦ+МС]+[В+СП-1] 0,32 400 20 0,6 - 7 [ПЦ+МС+СН]+[В+СП-1] 0,30 400 20 0,6 1 230 240 250 260 270 280 290 300 15 30 45 60 75 90 Д и ам ет р ра сп л ы ва , м м Время, мин. Состав Состав Состав №3 230 240 250 260 270 280 290 300 15 30 45 60 75 90 Д и ам ет р ра сп л ы ва , м м Время, мин. Состав Состав Состав Рис. Изменение подвижности цементного теста во времени составы №1, 2, Рис. 2. Изменение подвижности цементного теста во времени составы №1, 4, 5 Установлено, что наличие в составе модификатора сульфата натрия обеспечивает меньшее снижение текучести во времени цементного теста,(составы №3,5,7) до в течение 90 минут выдержки, по сравнению с составом без сульфата натрия (состав №2, 4, 6) (рисунок 1, 2, 3). Это связано, как указано выше, с конкуренцией анионов SO 4 2- и сульфогрупп полиметиленнафталин- сульфоната за центры адсорбции поверхности портландцемента и минеральных добавок, в результате чего в жидкой фазе остается большее количество неадсорбированного суперпластификатора. В цементном тесте (состав №1) эффект суперпластификатора на сохраняемость текучести выражен в значительно меньшей мере (рисунок 1, 2, Также следует отметить наибольшую начальную и конечную текучесть у состава №7, содержащего в своем составе наибольшее количество молотого стекла. Просматривается тенденция увеличения текучести как начальной, таки конечной с увеличением в цементном тесте концентрации молотого стекла. Таким образом, применение суперпластификатора на основе полиметиленнафталинсульфоната совместно с молотым стеклом и сульфатом натрия может обеспечить необходимые технологические показатели сохраняемости текучести цементного теста. Для определения влияния ОММ на прочностные характеристики цементного камня экспериментальные исследования выполнены на образцах, составы и прочностные показатели которых приведены в таблице Таблица Составы и прочностные показатели цементного камня Состав Компоненты цементного камня Прочность при сжатии МПа, сутки ПЦ,гр. СП-1, % МС,% СН,% В/Т 3 7 14 28 №1 400 0,6 - - 0,25 40,7 60,0 64,6 65,3 №2 400 0,6 2 - 0,26 48,1 55,5 62,9 73,5 №3 400 0,6 2 1 0,25 51,0 63,4 70,2 74,9 №4 400 0,6 4 - 0,27 53,8 60,0 72,5 76,5 №5 400 0,6 4 1 0,26 54,3 63,4 80,5 83,3 №6 400 0,6 6 - 0,28 45,8 60,7 70,3 72,7 №7 400 0,6 6 1 0,27 51,0 62,8 76,9 79,9 №8 400 0,6 8 1 0,27 50,0 61,2 76,8 77,4 №9 400 0,6 10 1 0,28 48,6 54,4 68,3 76,5 №10 400 0,6 15 1 0,29 47,0 53,3 67,4 73,8 №11 400 0,6 20 - 0,32 38,5 46,5 64,6 67,2 №12 400 0,6 20 1 0,30 46,4 49,9 66,9 68,5 №13 400 0,6 40 - 0,34 18,0 22,7 23,8 37,4 №14 400 0,6 40 1 0,32 26,6 34,0 37,4 Рис. Изменение подвижности цементного теста во времени составы №1, 6, 7 230 240 250 260 270 280 290 300 15 30 45 60 75 90 Д и ам ет р ра сп л ы ва , м м Время, мин. Состав Состав Состав №7 Сравнивая составы без активатора и с активатором сульфатом натрия установлено, что составы с активатором №3, 5, 7, 12, 14 показали большую прочность, чем составы без него. Это связано стем, что молотое стекло при затворении водой не проявляет вяжущих свойств, и для активации реакции гидратации необходимо вводить в состав активатор в виде соединения щелочного металла. Исходя из полученных результатов экспериментальных исследований следует, что ОММ, состоящий из молотого тонкодисперсного стекла в комплексе с суперпластификатором и активатором в составе цементного камня повышает как раннюю, таки марочную прочность. Как следует изданных таблицы 2, прочность цементного камня с добавкой тонкодисперсного стекла, при концентрации его в пределах 2...20% от массы цемента (составы, выше по сравнению с контрольным (состав №1). Так у составов №2…12 прирост прочности, как в ранние таки поздние сроки, от 3 до 33%. Результаты исследования кинетики твердения цементного камня составов № 1, 2, 3, 4, 5, 11, 12 в возрасте 3, 7, 14, 28 суток нормального твердения свидетельствуют о положительном влиянии ОММ на показатель предела прочности при сжатии цементного камня как в ранние, таки поздние сроки твердения. Для цементного камня с добавкой молотого стекла, активизированного сульфатом натрия (составы №3, 5, 12), относительный прирост прочности в сравнении с контрольным составом №1 составляет 3 сут. – 25,3; 33,4; сут. – 5,6; 5,6; 17%; 14 сут. – 8,6; 24,6; 3,5%; 28 сут. – 14,7; 27,5; 4,9%. Более высокие значения прочности цементного камня связаны с активацией химической реакции тонкодисперсного стекла. В тоже время показатели прочности цементного камня образцов составов №13 и №14 (МС = 40%) ниже, чему контрольного. Установлено, что использование молотого стекла в интервале 2…20% от массы цемента в составе ОММ положительно влияет на прочность цементного камня. В тоже время, стоит отметить, что составы №3, 5, 7, 12 с активатором Na 2 SO 4 показали более высокую прочность, чем составы №2, 4, 6, 11 без активатора. Оптимальная концентрация активатора в составе ОММ определяли по критерию прочности образцов цементного камня, составы которых приведены в таблице. Составы были объединены в группы №1, 2 и по содержанию МС в цементном камне 4, 12 и 20% соответственно. Анализируя результаты исследований влияния количества активатора Na 2 SO 4 (0,5…2% от массы цемента) в составе ОММ на прочность образцов цементного камня, можно сделать вывод, что оптимальная концентрация активатора – это от массы цемента, что иллюстрируется наибольшими показателями прочности внутри каждой группы составов цементного камня (таблица 3). Таблица Состав цементного камня и их прочностные показатели в зависимости от количества активатора № группы составов составКомпоненты цементного камня Прочность при сжатии МПа, сутки ПЦ, гр СП- 1,% МС,% СН, % В/Т 3 7 14 28 К К 400 0,6 - - 0,25 40,0 55,4 62,4 65,1 1 № 1 400 0,6 4 0,5 0,26 55,5 61,6 73,8 78,4 № 2 400 0,6 4 1,0 0,26 56,1 63,5 79,0 82,4 № 3 400 0,6 4 2,0 0,26 54,8 60,5 72,8 77,3 2 № 4 400 0,6 12 0,5 0,28 46,1 50,6 63,3 73,2 № 5 400 0,6 12 1,0 0,28 49,4 60,5 66,4 75,5 № 6 400 0,6 12 2,0 0,28 45,1 48,4 63,0 72,1 3 № 7 400 0,6 20 0,5 0,30 42,3 46,0 63,1 65,8 № 8 400 0,6 20 1,0 0,30 45,5 48,2 64,5 67,6 № 9 400 0,6 20 2,0 0,30 41,4 45,5 62,4 Это можно объяснить влиянием активатора на формирование экранирующих пленок зерен вяжущего. При этом сульфат натрия, как и любой другой сильный электролит, не содержащий одноименных с материалом пленки ионов, повышает до известного предела (зависящего от его концентрации) растворимость, а следовательно, проницаемость и долговечность пленки, кроме того сульфат натрия ускоряет твердение полугидрата сульфата кальция. Отклонение от оптимальной концентрации Na 2 SO 4 в сторону большей или меньшей снижает экранирующее действие пленок, что подтверждают исследования, результаты которых приведены в таблице3. Для исследований процессов гидратации были приняты составы с активатором и массовой концентрацией МС, 12, 20% таблица Таблица Состав цементного камня для рентгенофазового анализа Наименование компонента Ед. изм. Составы К № 1 № 2 № Портландцемент ПЦ-500 г 400 400 400 Стеклянный порошок (МС) % - 4,0 12,0 20,0 Суперпластификатор % 0,6 0,6 0,6 Активатор (Na 2 SO 4 ) % - 1,0 1,0 ВТ 0,26 0,28 Результаты исследований процессов гидратации представлены в таблице 5 и на рисунке 4. Таблица Интенсивность дифракционных отражений минералов d, нм Интенсивность для проб образцов (№ состава – сроки твердения) К-3 К-7 К-14 К-28 1-3 1-7 1-14 1-28 2-3 2-7 2-14 2-28 3-3 3-7 3-14 3-28 Алит – 54CaO ×16SiO 2 ×Al 2 O 3 ×MgO 32,6 6 0,27 7 94,5 45,6 22,5 21,4 74,5 56,9 51,7 12,8 76,3 49,7 48,6 47,8 58,8 28,0 20,6 16,8 38,4 6 0,23 1 31,1 15,7 - - 13,8 12,4 - - 23,6 - - - 9,0 - - - 50,2 6 0,17 7 68,6 33,2 24,0 23,8 41,8 25,8 - - 45,5 33,5 29,0 - 39,5 23,1 19,2 18,0 54,2 0 0,16 4 11,0 9,8 - - 9,7 7,7 - - 7,9 - - - - - - - 56,1 8 0,15 3 32,1 27,9 26,3 25,7 28,8 20,8 - - 30,5 15,9 15,2 - 28,8 20,2 18,4 - 60,1 8 0,14 9 30,1 13,5 12,8 11,6 14,7 13,4 - - 18,4 12,7 10,7 10,0 20,5 10,9 - - 62,1 8 0,14 8 44,3 28,5 23,8 21,4 30,2 26,8 24,1 23,2 29,5 29,0 24,4 24,3 27,9 22,2 - - Портландит – Ca(OH) 2 17,9 0,49 2 - - - - - 177, 6 135, 4 - - 112, 8 92,8 - - - - - 34,6 0 0,26 2 95,4 41,8 33,9 24,7 62,3 109, 0 125, 5 24,8 62,5 90,7 65,8 46,6 49,5 25,1 21,4 25,0 46,7 0 0,19 3 32,7 51,8 125, 6 126, 7 45,4 74,9 87,1 35,0 52,7 53,1 55,1 56,7 50,4 5 99,2 85,2 81,9 50,3 6 0,17 9 - - - - - 30,3 40,4 41,2 - 29,0 21,3 32,4 - 19,7 - - 54,2 2 0,16 3 - - - - - - 27,2 30,2 - - - 13,7 - - 30,4 - 58,2 0 0,15 5 - - - - - - - - - - - 25,7 - - - - C – S – H (Гидросиликат кальция C 2 SH(II) – 2CaO ×SiO 2 ×2×H 2 O; Гидросиликат кальция C 3 SH 2 – 3CaO ×SiO 2 ×2H 2 O) 22,6 5 0,38 2 - 27,9 28,2 34,9 23,2 20,9 - - 22,4 - - 23,9 14,6 28,9 29,4 35,0 28,8 3 0,30 7 100 121, 2 135, 9 149, 2 133, 9 81,2 187, 5 195, 2 186, 4 213, 1 225, 7 241, 5 226, 1 237, 3 290, 6 295, 0 35,1 8 0,24 7 - 30,5 47,4 53,7 - 5,5 - 25,3 23,8 - 21,0 17,4 27,9 39,9 41,3 42,7 40,4 2 0,21 9 - - - - - - 48,9 33,4 - 45,4 39,5 42,1 - - - - 42,3 6 0,21 0 - 47,8 73,4 75,8 - 25,9 - 37,0 39,8 - 32,0 38,7 46,5 50,9 62,2 67,0 48,3 6 0,18 7 - 31,9 81,6 97,0 16,6 - - - 30,4 - - - 35,8 57,8 64,5 94,0 56,2 3 0,16 2 - - - - - - - - - - - - - - - 25,7 64,1 8 0,14 2 - - - - - - - - - - - - - - - 43,1 68,7 0 0,13 7 - - - - - - - - - - - - - - - 78,1 Гидроалюминаткальция А – 3CaO ×Al 2 O 3 ×6H 2 O 31,7 8 0,28 2 104, 7 49,9 40,8 45,5 105, 9 97,4 80,0 47,1 118, 4 75,7 65,4 98,5 71,2 46,6 27,2 27,1 39,0 4 0,22 8 25,9 47,8 89,7 95,2 28,0 16,4 - - 53,8 - 24,6 47,7 58,7 63,9 83,7 84,7 42,8 9 0,20 3 21,9 - - - 22,3 - - - - - - - - - - - Эттрингит – 3CaO ×Al 2 O 3 ×3CaSO 4 ×32H 2 O 12,1 4 0,72 0 - - - 41,8 - - - - - - - - - - - - 23,2 4 0,38 7 - - - - 26,5 - - - 15,3 6,6 - - 17,8 - - - 32,7 0 0,26 9 11,1 - - - 16,9 - - - - 11,7 - - - - - - 34,8 0 0,26 1 - - - - - 22,7 - - - - - - - - - - 40,4 0 0,22 0 85,5 46,5 28,6 23,4 56,1 41,6 - - 61,4 - - - 55,7 37,2 15,1 13,3 46,3 2 0,19 4 20,7 - - - 16,7 - - - 18,9 15,7 - - 13,4 - - - 50,2 6 0,17 6 10,2 - - - 9,4 - 39,6 19,3 9,8 - - - 9,2 - - - Рис. 4. Рентгенограммы образцов камня вяжущего в возрасте 28 суток твердения Состав №3 (МС=20%) Контрольный Состав №1 (МС=4%) Состав МС Установлено, что введение в цементное тесто ОММ (МС+СП-1+А) удается повысить прочность цементного камня за счет увеличенной гидратации цемента, что подтверждает повышение интенсивности дифракционных отражений линий гидросиликатов кальция C–S–H: d=0,382; 0,307; 0,247; 0,210; 0,187 нм, которое связано с добавлением в состав № 1, 2, 3 органоминерального модификатора, содержащего молотое стекло, основу которого составляет образующий в процессе гидратации аморфный гидрат силиката кальция, обладающий свойствами твердого геля (рисунок В четвертом разделе приведены результаты влияния органоминерального модификатора на технологические свойства модифицированных бетонных смесей (подвижность бетонных смесей и ее сохраняемость во времени) и физико- механические свойства бетонов (прочность, плотность, водопоглощение), а также на эксплуатационные свойства, а именно коррозионную стойкость, водонепроницаемость, морозостойкость и усадку бетона. Оценка эффективности пластифицирующего действия органоминерального модификатора осуществлялась определением увеличения показателя подвижности бетонной смеси и ее сохраняемости во времени (таблица 6, рис.8). Таблица Состав модифицированных цементных бетонных смесей Состав Содержание компонентов, кг/м 3 ОК, см ρ о , кг/м 3 ПЦ Заполнитель ОММ В/Ц П Щ МС СН СП-1 в пересчете на сухое вещество К 460 634 1108 - - 2,76 0,40 20 2386 №1 460 604 1108 18,4 4,6 2,76 0,42 22 2388 №2 460 565 1108 55,2 4,6 2,76 0,43 23 2390 №3 460 526 1108 92,0 4,6 2,76 0,44 25 Как видно изданных таблицы 6 в результате ввода в бетонную смесь МС в составе ОММ взамен части песка подвижность смеси составов №1, 2, увеличилась на 10, 15, 25 % соответственно. Просматривается тенденция нарастания подвижности и средней плотности при увеличении концентрации МС. Максимальная подвижность, характеризуемая осадкой конуса, отмечена для бетонной смеси, в которой МС (состав Потери подвижности через 90 минут с момента приготовления для этой смеси составляют Для бетонной смеси, с концентрацией МС и 12% (состав и №2), потери подвижности Рис.5. Изменение подвижности во времени модифицированных бетонных смесей при t =26 о С 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 15 30 45 60 75 Осадка кону са , см Время, мин. Контр. Состав Состав Состав №3 происходят более быстро и через 90 минут составляют 51 и 35 % от исходной величины (рисунок 5). Наиболее быстрая потеря подвижности характерна для бетонной смеси контрольного состава – Повышение и сохраняемость подвижности бетонной смеси связано со снижением адсорбции суперпластификаторов на основе полиметиленнафталинсульфонатов в результате совместного применения с добавкой сульфата натрия Na 2 SO 4 . В этом случае анионы SO 4 2- конкурентно с молекулами суперпластификатора адсорбируются положительно заряженными алюминатными и гидроалюминатными фазами цемента. В результате в жидкой фазе остается большее количество неадсорбированного СП-1 для обеспечения более длительной сохраняемости подвижности бетонной смеси. Также у МС величина адсорбции ниже в сравнении с песком, что вероятно связано с более высоким содержанием в последнем частиц, которые способны адсорбировать некоторое количество жидкой фазы, и этим можно объяснить более высокое водопоглощение зерен песка по сравнению с зернами МС. Из бетонной смеси контрольного и основных составов изготавливали по девять образцов-кубов каждого состава для испытаний по прочности на сжатие в возрасте 7, 14 и 28 суток, с размером ребрам. Образцы контрольного и основных составов до испытаний твердели в нормальных условиях. Анализируя результаты, представленные в таблице 7, следует вывод, что наблюдается прирост прочности бетонных образцов всех модифицированных составов по сравнению с контрольным составом в возрасте 7 суток на 21, 20, в 14 и 28 суток на 17, 10, 3% и 16, 5, 2% у составов №1, 2, 3 соответственно. Таблица Прочностные показатели модифицированных бетонов Учитывая полученные результаты (таблица6 и 7), составы модифицированных бетонов, были оптимизированы по расходу цемента, количеству МС и А, в качестве параметров оптимизации приняты предел прочности бетона при сжатии в проектном возрасте и подвижность бетонной смеси. Значения факторов варьирования приведены в таблице Таблица Значение факторов варьирования Код фактора Физический смысл фактора Ед. изм. Интервал варьирования Уровни фактора 0 +1 Х 1 Содержание цемента ПЦ-500 % 10 80 90 100 Х 2 Содержание молотого стекла - МС 4 12 20 Х 3 Количество активатора - А 0,5 1 1,5 * Примечание расход компонентов вот массы цемента. На основании результатов эксперимента, получены следующие уравнения регрессии (1) - осадка конуса (2) - прочность бетона при сжатии. Состав Прочность при сжатии МПа, сутки 14 К 30,9 45,6 №1 22,1 36,2 52,8 №2 21,9 34,0 47,8 №3 20,5 32,0 46,6 17 Х, Х, Х 3 )=18,197-0,352Х 1 -0,802Х 1 Х 2 +0,991Х 3 Х 2 -0,455Х 1 Х 3 (1) Х, Х, Х Х Х Х 1 Х 2 -0,697 Х 3 Х 2 -0,245 Х 1 Х 3 (Анализ уравнений регрессии (1 и 2) показывает что на величину осадки конуса бетонной смеси большее влияние оказывает концентрация молотого стекла - МС (Хи активатора - А (Х 3 ),увеличение значений этих факторов приводит к росту величины функции отклика характерно, что с увеличением абсолютного значения факторов Хи Х наблюдается снижение прочности бетона. Для дальнейших исследований были приняты оптимизированные составы бетонных смесей, скорректированные по расходу цемента, которые представлены в таблице Таблица Скорректированные составы модифицированных бетонных смесей Состав Содержание компонентов, кг/м 3 ОК, см ρ о , кг/м 3 ПЦ Заполнитель ОММ В/Ц П Щ МС А СП-1 в пересчете на сухое вещество К 460 634 1140 - - 2,76 0,38 18 2409 №1 420 660 1140 16,8 4,2 2,52 0,40 17 2409 №2 420 620 1140 50,4 4,2 2,52 0,41 18 2407 №3 420 580 1140 84,0 4,2 2,52 0,42 19 Таблица 10 Физико-механические свойства скорректированных составов модифицированных бетонов Состав Содержание МС, % Водопоглощение, % Прочность при сжатии МПа, сутки 7 14 К 30,6 37,3 44,6 №1 4 3,4 33,3 36,1 47,9 №2 12 3,2 32,4 38,1 45,4 №3 20 3,0 30,6 37,6 Наиболее представительным по прочности (таблица 10) в стандартном возрасте является состав №1 ( с концентрацией МС, а составы №2, 3 ( с концентрацией МС и 20% соответственно) практически равнозначны с контрольным составом, что объясняется данными рентгенофазового анализа цементного камня, представленными в третьем разделе. Для оценки коррозионной стойкости изготавливали образцы, составы которых приведены в таблице 9 (по 72 образца каждого состава. В качестве агрессивной среды использовали раствор H 2 SO 4 с водородным показателем рН=3, что соответствует концентрации 0,001 моль/л; раствор Na 2 SO 4 в пересчете на 18 SO 4 2- - 10000 мг ×л -1 ; дистиллированную воду (далее по тексту ДВ), т.е. моделировались кислотная, сульфатная коррозия и коррозия выщелачивания. Неагрессивная среда – питьевая вода. Образцы испытывали в возрасте 1, 2, 3, 4, 5, 6 месяцев после выдерживания в агрессивной среде. Количественным показателем коррозионной стойкости бетона является коэффициент стойкости (КС), представляющий собой отношение показателей прочности на растяжение при изгибе и прочности при сжатии образцов бетона, находившихся в агрессивном растворе, к прочности образцов, твердевших тот же срок в нейтральной среде, в возрасте шести месяцев (таблица Таблица Эксплуатационные свойства модифицированного бетона Состав КС на растяжение при изгибе, среда КС при сжатии, среда Марка по водонепроницаемости, Марка по морозостойкости, F (ускоренный метод) ДВ Na 2 SO 4 H 2 SO 4 ДВ Na 2 SO 4 H 2 SO 4 К 0,72 0,76 0,32 0,72 0,75 0,33 W4 200 №1 0,96 1,07 0,43 0,95 1,09 0,40 W6 200 №2 0,92 1,04 0,34 0,93 1,04 0,36 W8 250 №3 0,94 1,04 0,32 0,95 1,06 0,32 W8 Анализ полученных результатов показывает, что модифицированные бетоны обладают высокой коррозионной стойкостью к воздействию ряда агрессивных сред. Образцы бетона контрольного состава и составов №1, 2, 3 при выдержке в течение шести месяцев в агрессивной среде – в растворе сульфата натрия и при выщелачивании показали значения близкие к единице. В тоже время в растворе серной кислоты коэффициент стойкости КС снизился до величины что является фактором неприемлемости использовать такие бетоны в средах с повышенной кислотностью. Сравнивая результаты составов №1, 2, 3 с контрольным, в растворе сульфата натрия, следует отметить, что у составов №1, 2, 3 коэффициент стойкости выше, чем у контрольного состава на 43, 38, 39% соответственно. При выдерживании образцов в ДВ образцы составов №1, 2, 3 показали КС выше, чему контрольного состава на 33, 28, 31% соответственно. Более высокие показатели коэффициента КС при коррозии выщелачивания и сульфатной коррозии составов №1, 2, 3 по сравнению с контрольным составом можно объяснить следующими факторами- присутствием в составе органоминерального модификатора молотого стекла, основу которого составляет SiO 2 (порядка 73%) и который в процессе гидратации образует гидрат силиката кальция, характеризующегося более устойчивым к вымыванию, чем гидроксид кальция Са(ОН) 2 ; - при введении в бетон органоминерального модификатора на основе МС структура бетона является более плотной и менее водопроницаемой по сравнению с контрольным составом (уменьшается количество пори капилляров Низкие показатели КС в растворе серной кислоты связаны стем, что принцип действия кислоты такой же, как и воды, но более агрессивный и интенсивный. Гидроксид кальция Са(ОН) 2 растворяется, а гидриды силикатных и алюминатных фаз разлагаются с выделением Са 2+ Так же присутствие органоминерального модификатора в составе бетона повышает эксплуатационные характеристики–водонепроницаемость и морозостойкость на 1-2 ступени. Установлено, что деформации усадки бетона (рисунок 6) в возрасте суток твердения для образцов контрольного состава составили состава №1 - 35·10 -5 , состава - 30·10 -5 , состава №3 - 24·10 -5 , что на 29, 38, соответственно меньше показателей усадки контрольного состава. При этом стабилизация показателей усадки у всех составов наступила достаточно рано – в пределах 56 суток твердения бетона. |