CC BY
3
Исследование коррозионной стойкости модифицированных бетонных композитов в сульфатных средах
И.П. Терешкин
Национальный исследовательский Мордовский государственный университет
им. Н. П. Огарёва, г. Саранск
Аннотация: В статье рассматривается возможность повышения стойкости в сульфатных средах бетонных композитов на основе цементных сырьевых смесей, модифицированных шлаковой минеральной составляющей и комплексным суперпластификатором. Методикой исследования и моделированием характера воздействия агрессивной среды на композиты - доказывается перспективность технологии химизации цементных бетонов для изготовления долговечных строительных конструкций на их основе. Ключевые слова: Сульфатная среда, цементный бетон, коррозионная стойкость, химизация, композит, моделирование воздействия среды.
На современном этапе развития технологии производства бетонных и железобетонных изделий для строительства, проблемы обеспечения на требуемом уровне их нормативных качеств и долговечной надежности при эксплуатации - успешно решаются путем химизации, за счет использования различных модифицирующих добавок к цементным сырьевым смесям при их изготовлении [1 - 3]. Особую актуальность на сегодняшний день представляет разработка коррозионностойких бетонных и железобетонных композитов для строительных конструкций, поверженных действию различных агрессивных сред [4 - 6], а также коррозионностойких покрытий для них на основе модифицированных цементных вяжущих [7].
В настоящей статье приводятся результаты лабораторных исследований коррозионной стойкости бетонных композитов на основе цементных сырьевых смесей, модифицированных комплексной пластифицирующей добавкой «Криопласт Экстра» производства АО «Полипласт», в жидких сульфатных средах с разной степенью агрессивного воздействия. Поставленная исследованиями задача решалась с помощью моделирования характера воздействия агрессивной среды на бетонные
композиты, при соотношении объема агрессивного раствора к поверхности образцов в соотношении 5:1 на основании положений ГОСТ 27677 «Защита от коррозии в строительстве. Бетоны. Общие требования к проведению испытаний» и методик математического планирования эксперимента [8 - 10].
Размеры образцов бетонных композитов с наибольшей крупностью заполнителя более 5мм для испытаний, принимали равными 100х100х 100мм. В качестве жидкой агрессивной среды использовались: сульфатная соль (натрия сульфат 10-водный) - концентрации 3000 мг/л (1,5%), основной концентрации 10000 мг/л (5%), концентрации 34000 мг/л (17%) по приложению 2 таблицы 3 ГОСТ 27677. В качестве неагрессивной среды принимали питьевую воду, отвечающую требованиям нормативных стандартов. При проведении испытаний принимали постоянные условия воздействия агрессивной и неагрессивной сред в соответствии с п. 4.5 ГОСТ 27677. Испытания проводились в течение 1, 3, 6, 12 месячном возрасте. Определялись показатели изменения плотности и прочности при центральном сжатии бетонных композитов.
Экспериментальные составы сырьевых смесей для коррозионных испытаний образцов бетона были запроектированы из следующих условий:
Состав 1 - состав бетонной смеси готовой к применению БСТ В25 П2 F1150 W6 на портландцементе с комплексной добавкой состоящей из пластификатора «Криопласт Экстра», который вводили при производстве бетонных смесей, и минерального тонкомолотого компонента из доменного гранулированного шлака (Ш) от 6 до 20%, который использовался при производстве портландцемента подтипа А (использованный портландцемент типа ЦЕМ II, подтипа А, класса по прочности 42,5 со шлаком (Ш) от 6% до 20% нормальнотвердеющий, умеренно сульфатостойкий - ЦЕМП/А-Ш 42,5Н по ГОСТ 31108, с содержание С3А в клинкере не более 7%).
Состав 2 - состав бетонной смеси готовой к применению БСТ В25 П2
Fl150 W6 на сульфатостойком портландцементе с водоредуцирующей добавкой «Криопласт Экстра». Использованный портландцемент для экспериментального состава 2 - тип ЦЕМ I, сульфатостойкий СС, класса прочности 42,5 нормальнотвердеющий (ЦЕМ I 42,5 Н СС по ГОСТ 22266, с содержанием С3А в клинкере не более 5%).
В обоих запроектированных сырьевых составах для БСТ использовались идентичные инертные материалы (строительный песок и щебень), структура щебня против распада устойчива в среде. Результаты испытаний на коррозионную стойкость представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Изменение показателей прочности и плотности бетонных композитов под воздействием агрессивной сульфатной среды
Среда экспонирования Время выдерживания в среде Среднее значение плотности образцов бетонных композитов на основе проектных -5 составов, кг/м Среднее значение прочности при сжатии образцов бетона на основе запроектированных составов, МПа
Состав 1 Состав 2 Состав 1 Состав 2
1 2 3 4 5 6
Контрольный 28 суток 2354 2366 26,6 39,3
Питьевая вода 30 суток 2379 2375 35,7 38,6
Питьевая вода 1 месяц 2386 2382 38,8 40,1
Агрессивная среда с концентрацией 1,5% 1 месяц 2380 2383 37,0 39,4
Агрессивная среда с концентрацией 5% 1 месяц 2389 2387 37,0 36,9
Агрессивная среда с концентрацией 17% 1 месяц 2391 2381 38,7 37,7
Питьевая вода 3 месяца 2378 2377 40,1 40,0
Агрессивная среда с концентрацией 1,5% 3 месяца 2382 2383 40,6 40,1
Агрессивная среда с концентрацией 5% 3 месяца 2390 2394 38,6 37,7
Агрессивная среда с концентрацией 17% Змесяца 2391 2398 39,1 40,1
Питьевая вода 1 6 месяцев 2 2381 3 2365 4 38,7 5 37,6 6
Агрессивная среда с концентрацией 1,5% 6 месяцев 2383 2385 40,1 39,9
Агрессивная среда с концентрацией 5% 6 месяцев 2393 2388 37,6 38,6
Агрессивная среда с концентрацией 17% 6 месяцев 2400 2401 36,6 37,8
Насыщенные водой 12 месяцев 2378 2384 36,1 35,7
Агрессивная среда с концентрацией 1,5% 12 месяцев 2398 2402 38,0 37,4
Агрессивная среда с концентрацией 5% 12 месяцев 2402 2405 36,0 35,5
Результатами выполненных сравнительных испытаний подтверждается сульфатостойкость образцов бетона на портландцементе с комплексными добавками - образцы бетонного композита, выдержанные в растворе сульфата натрия с концентрацией 10000 мг/л, показывают изменение своей прочности, при сжатии соизмеримое с образцами бетона на сульфатостойком цементе. Цементный бетон на основе состава 1 с многокомпонентной добавкой, включающей в себя не менее 6-20% шлаковой минеральной составляющей и комплексный суперпластификатор, стоек в агрессивной (сульфатной) среде, аналогично бетону, изготовленному на основе сульфатостойкого цемента. По результатам коррозионных испытаний можно заключить следующее - применение комплексной добавки, содержащей активную минеральную составляющую и водоредущирующий химический компонент, обеспечивает стабильность показателя плотности. Данный факт способствует улучшению долговечности и эксплуатационной надежности цементных бетонов на основе запроектированных составов. Работа выполнена при поддержке НИР по договору №266/17 и х/д №212/18.
Литература
1. Терешкин И.П. Высокоэффективные пластифицирующие добавки с наноструктурами для модифицирования свойств цементных смесей, растворов и бетонов // Инженерный вестник Дона, 2019, №9. - URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_65_7y2019_Tereshkin.pdf_51 c4d4c752.pdf
2. Mielens Richard C. History of chemical admixtures for concrete // Coner. Int. Des. and Constr. 1984. V.6. №4. pp. 40-53.
3. Баженов Ю. М. Технология бетона. М.: Высшая школа, 1978 - 455 с.
4. Терешкин И.П., Макаров Ю.А. Долговечность бетонов для транспортных сооружений // Четырнадцатая международная конференция «Актуальные вопросы архитектуры и строительства». Саранск, 2015. С. 276279.
5. Ghosh S.N. Cement and concrete science & technology. New Delhi: NCB, 1991. - 34 р.
6. Шляхова Е.А., Холостова А.И. К вопросу повышения качества мелкозернистых бетонов на мелких песках // Инженерный вестник Дона, 2013, № 4. - URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/R_90_Shlyahova.pdf_2110.pdf
7. Голяев Е. С., Долгова В. А., Куприяшкина Е. И., Куприяшкина Л. И., Седова А. А. Защита конструкций железобетонных резервуаров в условиях хранения воды // Огарев-online, 2018, №9. - URL: journal.mrsu.ru/arts/zashhita-konstrukcij-zhelezobetonnyx-rezervuarov-v-usloviyax-xraneniya-vody
8. Терешкин И.П. Разработка вяжущих низкой водопотребности для стендовых технологий: дисс. ...канд.тех. наук: 05.23.05 / Терешкин Иван Петрович. - Саранск, 2001. - 244 с.
9. Ляшенко Т. В., Вознесенский В. А. Методология рецептурно-технологических полей в компьютерном строительном материаловедении. -Одесса: Астропринт, 2017. - 168 c.
10. Вознесенский В.А., Ляшенко Г.В., Огарков Б.Л. Методические указания по построению математических моделей. - Одесса: ОИСИ, 1982. - 94 с.
References
1. Tereshkin I.P. Inzhenernyy vestnik Dona, 2019, №9. URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_65_7y2019_Tereshkin.pdf_51c4d4c752.pdf
2. Mielens Richard C. History of chemical admixtures for concrete. Coner. Int. Des. and Constr. 1984. V.6. №4. pp. 40-53.
3. Bazhenov YU. M. Tekhnologiya betona [Concrete technology]. M, 1978.
455 p.
4. Tereshkin I.P., Makarov YU.A. Chetyrnadtsataya mezhdunarodnaya konferentsiya «Aktualnyye voprosy arkhitektury i stroitelstva». Saransk, 2015. pp. 276-279.
5. Ghosh S.N. Cement and concrete science & technology. New Delhi: NCB, 1991. 34 р.
6. Shlyakhova E.A., Kholostova A.I. Inzhenernyj vestnik Dona, 2013, № 4. URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/R_90_Shlyahova.pdf_2110.pdf
7. Golyayev E. S., Dolgova V. A., Kupriyashkina E. I., Kupriyashkina L. I., Sedova A. A. Ogarev-online, 2018, №9. URL: journal.mrsu.ru/arts/zashhita-konstrukcij-zhelezobetonnyx-rezervuarov-v-usloviyax-xraneniya-vody
8. Tereshkin I.P. Razrabotka vyazhushih nizkoy vodopotrebnosti dlya stendovyh tehnologiy [Development of astringent low water requirements for bench technologies]: diss. ...Cand. Sciences: 05.23.05. Tereshkin Ivan Petrovich. Saransk, 2001. 244 p.
9. Lyashenko T. V., Voznesenskiy V. A., Metodologiya retsepturno-tekhnologicheskikh poley v kompyuternom stroitelnom materialovedenii [Methodology of recipe-technological fields in computer building materials science]. Odessa: Astroprint, 2017. 168 p.
М Инженерный вестник Дона, №11 (2022) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/nlly2022/8036
10. Voznesenskiy V.A., Lyashenko G.V., Ogarkov B. L. Metodicheskiye ukazaniya po postroyeniyu matematicheskikh modeley [Guidelines for the construction of mathematical models]. Odessa: OISI, 1982. 94 p.
