Диссертация (Гидротехнические коррозионностойкие бетоны на реакционноспособных заполнителях)

2ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...5ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА1.1 Современные представления о механизме реакционной способностизаполнителей бетона…………………………………………………………….121.2 Особенности сульфатной коррозии бетона в гидротехническихсооружениях………………………………………………………………………171.3 Одновременное воздействие реакционноспособных заполнителей исульфатной коррозии на бетонные конструкции гидротехническихсооружений на примере Рогунской ГЭС …………………..…………………301.4 Применение активных минеральных добавок в бетонных смесях и ихвлияние на долговечность бетона ………………………………………………321.5 Улучшение реологических свойств бетонной смеси и физикотехнических характеристик бетона путём применения поликарбоксилатныхгиперпластификаторов …………………………………………………………36ГЛАВА 2.

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ ИМЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ2.1 Характеристики используемых материалов …………………………….392.2 Методы исследования …………………………………………………….422.2.1 Определение реакционной способности заполнителей …………..422.2.2 Исследование влияния разработанной комплексной добавки нареакционную способность заполнителей ............................................................432.2.3 Оценка влияния разработанной комплексной добавки нареологические свойства бетонной смеси ……………………………………….452.2.4 Определение физико-технических характеристик бетона(прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, истираемость) ……….462.2.5 Исследования сульфатостойкости бетона ………………………462.2.6 Спектрометрический и рентгенофазовый анализ бетона ………472.2.7 Электронная микроскопия бетонных шлифов …………………483ГЛАВА 3. ОБСЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОГО СОСТОЯНИЯ БЕТОНАЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХКОНСТРУКЦИЙВГИДРОТЕХНИЧЕСКИХСООРУЖЕНИЯХ3.1 Оценка состояния бетона в гидротехнических сооружениях .................493.2 Инструментальное обследование бетона …………………………………533.2.1 Химический анализ подземных грунтовых вод ……………………533.2.2 Спектрометрический и рентгенофазовый анализ отобранныхкернов из бетонов гидротехнических сооружений …………………………….543.2.3 Исследования микроструктуры шлифов, изготовленных изотобранных кернов………………………………………………………………..56Выводы по главе 3 ……………………………………………………………..58ГЛАВА4.ИССЛЕДОВАНИЕКОМПЛЕКСНОЙИДОБАВКИРАЗРАБОТКАДЛЯСОСТАВАБЕТОНОВНАРЕАКЦИОННОСПОСОБНЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ4.1 Оценкасвойствзаполнителейиопределениереакционнойспособности со щелочами цемента ……………………………………………...4.2 Исследованиеминеральныхдобавокдляснижения59опасностивнутренней коррозии бетона ………………………………………………….624.2.1 Исследование влияния механоактивации низкокальциевой золыуноса на повышение конечной прочности бетона …………………………….4.2.2Исследованиевлияниясмесиминеральныхдобавок62наповышение прочности и коррозионной стойкости бетона ………………….704.2.3 Исследование влияния смеси низкокальциевой золы-уноса ивысокоактивного метакаолина на степень гидротации цемента …………….4.3 Исследованиеулучшенияполикарбоксилатныхреологическихсвойствгиперпластификаторовбетоннойсмесии76дляповышениякоррозионной стойкости бетона ……………………………………………….784.3.1 Выбор поликарбоксилатных гиперпластификаторов по ихсовместимости с типом цемента …………………………………………………7844.3.2Подборсоставасамоуплотняющегосябетонанаполикарбоксилатных гиперпластификаторах и смеси минеральных добавок824.4 Разработка комплексной добавки для получения гидротехническогокоррозионностойкого бетона на реакционноспособных заполнителях …......86Выводы по главе 4 …………………………………………………………….87ГЛАВА 5.

ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ БЕТОНАНА РЕАКЦИОННОСПОСОБНЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ С ПРИМЕНЕНИЕМКОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ5.1 Исследование физико-технических характеристик бетона …………….895.1.1 Реологические свойства смеси и прочность на сжатие …………895.1.2 Водонепроницаемость бетона ……………………………………....915.1.3 Морозостойкость бетона……………………………………............925.1.4 Истираемость бетона ………………………………………………..945.2 Исследование влияния комплексной добавки на реакционнуюспособность заполнителей бетона…………………………..……………………965.3 Исследование сульфатостойкости бетона с комплексной добавкой…. 1005.4 Исследование влияния разработанной комплексной добавки нафазовый состав бетона ………………………………………………………….108Выводы по главе 5 ……………………………………………………………110ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………….113СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………116ПРИЛОЖЕНИЕ ААктвнедрениярезультатовисследованийнапроизводстве строительства ОАО «Рогунская ГЭС» ……………………….ПРИЛОЖЕНИЕ БТитульныйлисттехническихусловий126наразработанную комплексную добавку ………………………………………….ПРИЛОЖЕНИЕ В128Рекомендации по защите гидротехнических бетоновна реакционноспособных заполнителях, эксплуатирующиеся в агрессивныхсульфатсодержащих средах ……………………………………………………1295ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования.При строительстве гидротехнических сооружений в различных регионахчастоприходитьсясталкиватьсясзаполнителями,содержащимиреакционноспособный растворимый кремнезём, который, вступая в реакцию сощелочами цемента, вызывает внутреннюю щелочную коррозию бетона и можетпривезти к преждевременному разрушению бетонных конструкций.

Такжеконструкции гидротехнических сооружений имеют непосредственный контакт сводой, и очень часто воздействующие воды, являются агрессивными поотношению к бетону. Наиболее распространёнными являются агрессивныесульфатсодержащие воды, которые, проникая в капиллярно-пористую структурубетона,вызываютсульфатнуюкоррозию,чтоприводиткснижениюдолговечности конструкций. Условия эксплуатации железобетонных конструкцийосложняются также климатическими воздействиями: это знакопеременныетемпературные нагрузки в зонах надводного и переменного уровня воды;гидроабразивное истирание, что вносит дополнительные сложности при выборематериалов и разработки бетона.Фундаментальные исследования в области коррозии бетона проводилисьотечественными и зарубежными учёными, однако одновременное воздействиереакционноспособных заполнителей и агрессивной сульфатсодержащей средыпрактически не изучалась.

Нормативно-техническая документация по методамзащиты бетона от коррозии в отмеченных выше условиях отсутствует.Отмеченное определило актуальность настоящей работы, которая направлена наизыскание оптимального решения повышения коррозионной стойкости бетона.Обеспечения новых эффективных путей снижения реакционной способностизаполнителей и повышения стойкости бетона против сульфатной коррозииявляется одной из важнейших научно-технических задач, решение которойпозволит не только использовать заполнители, обладающие реакционнойспособностью, но и обеспечить долговечность бетонных конструкций в условияхвоздействия сульфатных агрессивных сред.6Степень разработанности темы.Диссертационная работа является закономерным продолжением научногонаправления,исследованиямисвязанногоскоррозииреакционноспособныхтеоретическимибетона,иприготовленногозаполнителейприэкспериментальнымисиспользованиемодновременномвоздействииагрессивных сульфатсодержащих сред.

Отмеченное и определило цель настоящейработы, которая направлена на изыскание оптимального решения повышениякоррозионнойстойкостибетона,а,следовательно,идолговечностигидротехнических сооружений.Цели и задачи исследования.Цельюработыкоррозионностойкогоявляетсябетонанаполучениегидротехническогореакционноспособныхзаполнителяхдляизготовления железобетонных конструкций гидротехнических сооружений,эксплуатирующихся в агрессивных сульфатсодержащих средах.Поставленная цель определяет задачи исследования:1.Изучение отечественного и зарубежного опыта, а также современногоуровня развития науки в области коррозии бетона.2.Проведениенатурныхобследованийкоррозионногосостояниябетонов в эксплуатирующихся гидротехнических сооружениях.3.Выбор активных минеральных и химических добавок для получениякоррозионностойкого бетона на реакционноспособных заполнителях.4.Разработка состава и способа приготовления сухой комплекснойдобавки на основе низкокальциевой золы-уноса, высокоактивного метакаолина иполикарбоксилатного гиперпластификатора.5.Определение реологических свойств бетонной смеси с разработаннойкомплексной добавкой (удобоукладываемость, сохраняемость, однородность,эффектсамоуплотненияисамовыравнивания)длягустоармированныхконструкций гидротехнических сооружений.6.Исследование реакционной способности заполнителей бетона сразработанной комплексной добавкой.77.Определение основных физико-технических и эксплуатационныххарактеристик бетона с разработанной комплексной добавкой.8.Исследованиекоррозионнойстойкостибетонаскомплекснойдобавкой в агрессивной среде с высокой концентрацией сульфат-ионов.9.Разработка рекомендаций по защите бетона при одновременномвоздействииреакционноспособныхзаполнителейиагрессивнойсульфатсодержащей среды и осуществление опытно-промышленного внедрениябетона с разработанной комплексной добавкой.Научная новизна работы.-Научно обоснована и экспериментально доказана принципиальнаявозможность получения гидротехнического коррозионностойкого бетона нареакционноспособных заполнителях с содержанием растворимого кремнезёмаболее 50 ммоль/л, при использовании портландцемента с повышеннымсодержанием щелочей свыше 0,6% и трехкальциевого алюмината более 5%.-Получены зависимости изменения структуры и фазового составацементного камня от содержания различных компонентов разработаннойкомплексной добавки, включающей низкокальциевую (кислую) золу-уноса,высокоактивныйметакаолин,гиперпластификаторнаосновеэфировполикарбоксилатов с высокой скоростью адсорбции и позволяющей снизитьпотенциальнуюреакционнуюспособностьзаполнителейиобеспечитькоррозионную стойкость бетона в агрессивных сульфатсодержащих средах.-Доказано,чторазработаннаякомплекснаядобавкаявляетсястабилизатором структуры и ингибитором щелочной коррозии заполнителя,способствующийзамедлениюкоррозионныхпроцессовиповышениюсульфатостойкости бетона за счёт уменьшения содержания портландита иисключения образования эттрингита и таумасита, являющиеся участникамидеструктивных процессов расширения.-Установлено, что ингибирующий эффект золы-уноса обусловленнизкой основностью образуемого ею пуццоланового продукта и его способностьюадсорбировать значительное количество щелочных соединений непосредственно8во время образования.

Метакаолин среди исследованных высокоактивныхдобавок обладает наибольшей эффективностью, что обусловлено участием ионовалюминиявдополнительнойпассивациичастицреакционноспособногозаполнителя.-Показано, что сульфатостойкость цементного камня с минеральнымидобавками зависит от соотношения сульфоалюмината создаваемого в камне вприсутствии этих добавок.