Влияние органоминеральных добавок на физико-механические свойства и коррозионную стойкость цементно-песчаных растворов

Введение.

Масштабное строительство морских сооружений в прибрежной зоне Вьетнама требует разработки новых составов вяжущих веществ для гидротехнических бетонов и технологий приготовления бетонных смесей, а также их транспортирования к месту укладки.

Материалы и методы.

Для получения растворной смеси использовано вяжущее, состоящее из сульфатостойкого портландцемента с добавлением тонкодисперсных минеральных добавок в виде низкокальциевой золы уноса (ЗУ) ТЭС «Вунг Анг» и микрокремнезема SF-90 (МК-90). Использован суперпластификатор SR 5000F и речной кварцевый песок. Формы и размеры частиц порошкообразных сырьевых материалов определяли методом лазерной гранулометрии, исследование минерального состава сульфатостойкого цемента проводилось с помощью рентгенофазового анализа, влияние комплексных органоминеральных добавок на особенности фазового состава цементного камня изучали методом термогравиметрического анализа, состав растворной смеси рассчитывали по методике абсолютных объемов.

Результаты.

Исследовано применение комплексных органоминеральных добавок разработанных составов, состоящих в процентах от массы цемента из 1,1-1,45 % суперпластификатора SF 5000F, 10-15 % МК-90 и 30 % ЗУ, приводящее к ускорению в 1,4-1,9 раза набора прочности на сжатие и растяжение при изгибе образцами из цементно-песчаных растворов на основе сульфатостойкого цемента как в раннем возрасте, так и к 28 сут по сравнению с контрольными образцами. Установлено, что включение в состав модифицирующих добавок МК-90 и ЗУ благодаря их высокой пуццоланической активности позволяет снизить на 1,27-3,29 % содержание портландита в цементном камне в возрасте 28 сут по сравнению контрольным составом.

Выводы.

Полученные результаты испытаний позволяют рекомендовать применение комплексных органоминеральных добавок для повышения стойкости цементно-песчаных составов к сульфатной коррозии за счет формирования более плотной структуры цементного камня с низкой пористостью из-за снижения водо-вяжущего отношения и заполнения порового пространства активными минеральными наполнителями, что позволит использовать их для получения коррозионно-стойких бетонов, пригодных для строительства морских гидротехнических сооружений во Вьетнаме.

1. Гергичны З. Зола уноса в составе цемента и бетона // Золошлаки ТЭС - удаление, транспорт, переработка, складирование : V Международная конференция, 24-25.04.2014. 41 с.

2. Ватин Н.И., Петросов Д.В., Калачев А.И., Лахтинен П. Применение зол и золошлаковых отходов в строительстве // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 4 (22). С. 16-21.

3. Bui Danh Dai. Influence of ash of rice husk on the properties of mortar and concrete // Joint International Scientific Symposium «Scientific achievements in research on new modern building materials». Hanoi, 2006. Pp. 32-38.

4. Танг Ван Лам, Булгаков Б.И., Александрова О.В., Ларсен О.А. Возможность использования зольных остатков для производства материалов строительного назначения во Вьетнаме // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 6. C. 6-12. DOI: 10.12737/article_5926a059214ca0.89600468

5. Sathawane S.H., Vairagade V.S., Kene K.S. Combine effect of rice husk ash and fly ash on concrete by 30 % cement replacement // Procedia Engineering. 2013. Vol. 51. Pp. 35-44. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.01.009

6. Ивашина М.А., Кривобородов Ю.Р. Использование отходов промышленности в технологии сульфоалюминатного клинкера // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. 31. № 1 (182). С. 22-24.

7. Баженова С.И., Алимов Л.А. Высококачественные бетоны с использованием отходов промышленности // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2010. № 1. C. 226-230.

8. Ngo Van Toan. Research on the production of high-strength concrete using fine sand and mineral additives mixed with activated blast-furnace slag and rice husk ash // Journal Building Materials - Environment. 2012. No. 4. Pp. 36-45.

9. Ануфриева Е.В. Коррозионностойкий бетон для гидротехнического строительства // Градостроительные аспекты устойчивого развития крупных городов. 2009. № 93. С. 537-541.

10. Лесовик В.С., Федюк Р.С. Повышение непроницаемости фибробетонов на композиционном вяжущем : моногр. Белгород : Изд-во БГТУ, 2016. 164 с.

11. Федюк Р.С. Проектирование цементных композитов повышенной непроницаемости // Вестник МГСУ. 2016. № 5. С. 72-81.

12. Хоанг Минь Дык, Нгуен Туан Нам. Снижение проницаемости бетона и возможность защиты стальной арматуры в морской среде с помощью микрокремнезема // 50-я научная конференция Института науки и технологии строительства. Ханой, 2013. С. 100-109.

13. Lam Van Tang, Hung Xuan Ngo, Dien Vu Kim, Bulgakov B.I., Aleksandrova O.V. Effect of Complex Organo-Mineral Modifier on the Properties of Corrosion-Resistant Concrete // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 251. P. 01005. DOI: 10.1051/matecconf/201825101005

14. Lam Van Tang, Bulgakov B., Bazhenov Y., Aleksandrova O., Anh Ngoc Pham. Effect of rice husk ash on hydrotechnical concrete behavior // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 365. P. 032007. DOI: 10.1088/1757-899X/365/3/032007

15. Сафаров К.Б., Степанова В.Ф., Фаликман В.Р. Влияние механоактивированной низкокальциевой золы-уноса на коррозионную стойкость гидротехнических бетонов Рогунской ГЭС // Строительные материалы. 2017. № 9. С. 20-24.

16. Крамар Л.Я., Трофимов Б.Я., Талисман Л.С. Влияние добавки микрокремнезема на гидратацию алита и сульфатостойкость цементного камня // Цемент. 1989. № 6. С. 14-7.

17. Кирсанова А.А. Влияние комплексных добавок с метакаолином на сульфатостойкость цементного камня // Наука ЮУрГУ. 2014. С. 929-934.

18. Галкин Ю.Ю., Удодов С. А. Фазовый анализ структуры цементного камня, изолированного при его раннем нагружении // Транспортные сооружения. 2018. Т. 5. № 1. С. 20. DOI: 10.15862/21SATS118

19. Мчедлов-Петросян О.П., Ушеров-Маршак А.В., Урженко А.М. Тепловыделение при твердении вяжущих веществ и бетонов. М. : Стройиздат, 1984. 225 с.

20. Ушеров-Маршак А.В. Общие закономерности процессов твердения неорганических вяжущих веществ // Докл. АН СССР. 1984. Т. 256. № 2. С. 417-420.

21. Иванов И.М., Матвеев Д.В., Орлов А.А., Крамар Л.Я. Влияние водоцементного отношения и суперпластификаторов на процессы тепловыделения, гидратации и твердения цемента // Вестник ЮУрГУ. Серия: Строительство и архитектура. 2017. Т. 17. № 2. С. 42-49. DOI: 10.14529/build170206

22. Зырянов М.С., Ахметжанов А.М., Манушина А.С., Потапова Е.Н. Определение пуццолановой активности метакаолина // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30. № 7 (176). С. 44-46.

23. ГОСТ 22266-2013. Цементы сульфатостойкие. Технические условия. М. : Стандарты, 2014. 12 с.

24. TCVN 6067:2004. Xi măng poóc lăng bền sun phát - Yêu cầu kỹ thuật. Hanoi, Vietnam, 2004. 4 p.

25. ГОСТ 25818-2017. Золы уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия. М. : Стандарты, 2017. 23 с.

26. ТУ 5743-048-02495332-96. Микрокремнезем конденсированный. М., 1996. 23 с.

27. ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия. М.: Стандарты, 2014. 7 с.

28. TCVN 7570:2006. Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật. Hanoi, Vietnam, 2006. 11 p.

29. ГОСТ 24211-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия. М. : Стандарты, 2012. 15 c.

30. ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и строительных растворов. М. : Стандарты, 2012. 35 c.

31. ГОСТ 30744-2001. Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка. М. : ГУП ЦПП, 2001. 30 c.

32. ГОСТ 12730.4-78. Бетоны. Методы определения показателей пористости. М. : Стандартинформ, 2007. 7 с.

33. ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний. М. : Стандартинформ, 1986. 19 с.

34. ГОСТ Р 56687-2015. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Метод определения сульфатостойкости бетона. М. : Стандартинформ, 2015. 8 с.

35. ACI 211.4R-2008. Guide for Selecting Proportions for High-Strength Concrete with Portland Cement and Fly Ash. 2010. 13 p.