CC BY
13УДК 69
doi:10.52210/2224669X_2021_4_15
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ БЕТОНЫ, ИХ МОДИФИКАЦИЯ ДЛЯ ПОЛЯРНЫХ ШИРОТ
Н.Н. Гудкова, А. Рецер
Аннотация. В статье приведен анализ добавок в гидротехнический бетон для сооружений, возводимых в условиях низких температур и переменного уровня воды, рассмотрены рекомендации нормативных документов.
Ключевые слова: добавки, модификаторы, низкие температуры, пластификаторы, поверхностно активные вещества, коррозионная стойкость, морозостойкость, кольматирующие свойства, микрокремнеземы.
HYDRAULIC CONCRETES AND THEIR MODIFICATION FOR POLAR LATITUDES
N.N. Gudkova, A. Retser
Abstract. The analysis of additives in hydraulic concrete for structures erected in the conditions of low temperatures and variable water levels is presented in this article, as well as recommendations set forth in regulatory documents are considered herein.
Keywords: additives, modifiers, low temperatures, plasticizers, surfactants, corrosion resistance, frost resistance, colmatating properties, microsilic.
В условиях экстремально низких температур, в зоне переменного уровня воды, бетон в гидротехнических сооружениях (далее - ГТС) подвержен воздействиям сразу нескольких разрушающих факторов, которые необходимо учитывать на стадии проектирования таких сооружений и выборе материала конструкций. Если не учесть данный фактор, в конструкциях в процессе эксплуатации могут развиваться недопустимые деформации, что может привести к потере несущей способности конструкции и разрушению сооружения в целом.
С целью повышения надежности и безотказной работы конструкций ГТС, бетон для гидротехнических сооружений должен обладать следующими свойствами: водонепроницаемость, морозостойкость, коррозионная стойкость, кавитационная стойкость и трещино-стойкость.
Важнейшим свойством гидротехнического бетона в зоне переменного уровня воды является коррозионная стойкость и стойкость к морозному воздействию конструкций, подверженных действию морской и пресной воды.
В технологии производства гидротехнических бетонов должны быть учтены меры первичной защиты от вредных воздействий окружающей среды - воды, к которым относятся: выбор цемента и заполнителей, подбор состава бетона с применением добавок, снижающих проницаемость бетона, применением водоредуцирующих, активных минеральных, воздухо-вовлекающих и других добавок, повышающих стойкость бетона в агрессивной среде, и защитное действие бетона по отношению к стальной арматуре, стальным закладным деталям и соединительным элементам.
Общее количество химических добавок при производстве бетона составляет не более 5 % массы цемента. Для повышения коррозионной стойкости и морозостойкости бетона
МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
применяются воздухововлекающие и газообразующие добавки в сочетании с пластифицирующими и водоредуцирующими добавками.
Некоторые авторы отмечают, что морозостойкость бетона обусловлена его структурой, к способам повышения морозостойкости бетонных конструкций относят следующие мероприятия: изоляция бетонного элемента от неблагоприятного внешнего воздействия с помощью обмазочных и окрасочных материалов, пропиток; получение плотной структуры материала путем применения цемента более высоких марок, тщательного уплотнения различными способами и создания благоприятных условий твердения бетонной смеси; введение специальных добавок.
Применяемые добавки с целью повышения морозостойкости и коррозионной стойкости бетона делятся на: поверхностно-активные вещества, добавки (присадки), способствующие появлению шаровидных пор, суперпластификаторы. К основным свойствам поверхностно-активных добавок относится образование плотной структуры. Суперпластификаторы влияют на свойства бетонной смеси и бетонного камня: бетонная смесь приобретаем большую подвижность без увеличения воды в составе; как следствие, происходит снижение усадок и уплотнение структуры камня.
Проводимые в последние годы исследования показали, что достаточно эффективной добавкой является нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК) в сочетании с портландцементом марки 400 в сочетании с тепловлажностной обработкой бетона. ННХК - продукт, получаемый смешиванием нитрита и нитрата кальция с хлоридом кальция в отношении 1:1:2 по массе. Введение ННХК в бетоны с В/Ц = 0,4 способствует повышению прочности бетона. Прирост прочности бетона с добавкой ННХК увеличивается с возрастом бетона.
В исследованиях отмечается, что применение добавок позволяет изменить водоцемент-ное отношение состава смеси и снизить расход цемента, однако, расход цемента повышается с увеличением алюминатности портландцемента, что согласуется с изменением величины ускоряющего эффекта добавки. Испытания бетона (с В/Ц = 0,5) на морозостойкость показали, что бетон без добавки при прохождении 300 циклов попеременного замораживания и оттаивания разрушился, а с добавками ННХК коэффициент морозостойкости не понижался ниже 0,8.
В исследовании приведены следующие результаты:
- при дозировках ННХК от 1 до 8 % сталь остается пассивной;
- добавка показывает высокий результат по замерзаемости ее водного 30 % раствора; раствор замерзает при температуре -48°С, что делает ее эффективной в условиях очень низких температур.
Ряд авторов выделяют добавки, которые повышают водонепроницаемость бетонного элемента и положительно влияют на внутреннюю структуру бетонного камня. В настоящее время к ним относятся «Дегидрол», «Пенетрон», «Кристалл», вводимые в состав бетонной смеси. Они влияют на структуру камня, фактически модифицируют её. Так, кольматирующие (уплотняющие) добавки (основа всех смесей с кольматирующими свойствами - микрокремнезем) действуют на бетонный камень следующим образом: железобетон после застывания раствора уплотняется, а между компонентами добавки, водой и цементными частицами идут химические реакции, которые приводят к образованию вещества, формирующего нерастворимые высокопрочные соединения, заполняющие пустоты в твёрдом бетоне.
Таким образом, введение в состав бетона добавки способствует улучшению свойств гидротехнического бетона, необходимых для работы в зоне переменного уровня воды, при низких температурах. Однако необходимо отметить, что большинство источников, освещающих данный вопрос, ограничивается рассмотрением объектов гражданского строительства или дорожных покрытий; часть авторов рассматривает применение таких бетонов в подземных частях зданий и подпорных сооружениях.
МОСКОВСКИМ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ -МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
В СП 41.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87 (с Изменением №№ 1) в приложении В1 добавки микрокремнеземов рекомендованы в пункте 3. Также в документе выделены добавки следующего действия: пластификаторы, воздухововлекающие добавки, пласти-фицирующие-воздухововлекающие, замедляющие, комплексного действия, ускоряющие и микрокремнеземы.
Изучение и разработка новых добавок в бетоны элементов гидротехнических сооружений в условиях низких температур становится актуальной задачей при освоении Северного морского пути и строительства портов в полярных широтах.
Библиографический список
1. СП 41.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СниП 2.06.08-87. URL: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/ (дата обращения: 23.11.2021).
2. СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СниП 2.03.11-85 URL: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/ (дата обращения: 23.11.2021).
3. ГОСТ 31384-2017 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования URL: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/ (дата обращения: 23.11.2021).
4. Усов Б.А. Исследование влияния добавок электролитов на твердение и свойства пропаренного бетона: автореф. дис. ... канд. технич. наук. М., 2013.
Н.Н. Гудкова
кандидат технических наук, доцент доцент
Российский университет транспорта РУТ-МИИТ, г. Москва
доцент кафедры «Водные пути, порты и гидротехнические сооружения» Академия водного транспорта АВТ, г. Москва
доцент кафедры строительства и городского хозяйства Московский информационно-технологический университет -Московский архитектурно-строительный институт
E-mail: gud325@mail.ru
А. Рецер
студент
Российский университет транспорта (МИИТ), г. Москва
