Автореферат диссертации (Гидротехнические коррозионностойкие бетоны на реакционноспособных заполнителях)

2Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательскийМосковский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ).Научный руководитель:доктор технических наук, профессорСтепанова Валентина ФёдоровнаОфициальные оппоненты:Румянцева Варвара Евгеньевнадоктор технических наук, профессорФГБОУВО«Ивановскийгосударственныйполитехнический университет», Институт социальногуманитарных и естественных наук, директор; кафедрахимии экологии и микробиологии, заведующая.Миленин Денис Александровичкандидат технических наукАО ЦНИИС «Научно-исследовательский институттранспортного строительства», Центральная лабораторияновых строительных материалов, гидроизоляции иантикоррозионной защиты, старший научный сотрудник.Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшего образования«Казанский государственный архитектурностроительный университет»Защита состоится «18» июня 2018 года в 12 часов 00 минут на заседаниидиссертационного совета Д 212.138.02, созданного на базе ФГБОУ ВО «Национальныйисследовательский Московский государственный строительный университет» по адресу:129337, г.

Москва, ул. Ярославское шоссе, дом 26, Зал Учѐного совета.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»www.mgsu.ru.Автореферат разослан «___» _______ 2018 года.Учѐный секретарьдиссертационного советаАлимов Лев Алексеевич3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.При строительстве гидротехнических сооружений в различных регионах частоприходиться сталкиваться с заполнителями, содержащими реакционноспособный растворимыйкремнезѐм, который, вступая в реакцию со щелочами цемента, вызывает внутреннюющелочную коррозию бетона и может привезти к преждевременному разрушению бетонныхконструкций.

Также конструкции гидротехнических сооружений имеют непосредственныйконтакт с водой, и очень часто воздействующие воды, являются агрессивными по отношению кбетону. Наиболее распространѐнными являются агрессивные сульфатсодержащие воды,которые, проникая в капиллярно-пористую структуру бетона, вызывают сульфатную коррозию,что приводит к снижению долговечности конструкций. Условия эксплуатации железобетонныхконструкций осложняются также климатическими воздействиями: это знакопеременныетемпературные нагрузки в зонах надводного и переменного уровня воды; гидроабразивноеистирание, что вносит дополнительные сложности при выборе материалов и разработки бетона.Фундаментальныеотечественнымииисследованиязарубежнымивобластиучѐными,коррозииоднакобетонапроводилисьодновременноевоздействиереакционноспособных заполнителей и агрессивной сульфатсодержащей среды практически неизучалась.

Нормативно-техническая документация по методам защиты бетона от коррозии вотмеченных выше условиях отсутствует. Отмеченное определило актуальность настоящейработы, которая направлена на изыскание оптимального решения повышения коррозионнойстойкости бетона.

Обеспечения новых эффективных путей снижения реакционной способностизаполнителей и повышения стойкости бетона против сульфатной коррозии является одной изважнейших научно-технических задач, решение которой позволит не только использоватьзаполнители, обладающие реакционной способностью, но и обеспечить долговечностьбетонных конструкций в условиях воздействия сульфатных агрессивных сред.Степень разработанности темы.Диссертационная работа является закономерным продолжением научного направления,связанного с теоретическими и экспериментальными исследованиями коррозии бетона,приготовленного с использованием реакционноспособных заполнителей при одновременномвоздействии агрессивных сульфатсодержащих сред. Отмеченное и определило цель настоящейработы, которая направлена на изыскание оптимального решения повышения коррозионнойстойкости бетона, а, следовательно, и долговечности гидротехнических сооружений.4Цели и задачи исследования.Целью работы является получение гидротехнического коррозионностойкого бетона нареакционноспособныхзаполнителяхдляизготовленияжелезобетонныхконструкцийгидротехнических сооружений, эксплуатирующийся в агрессивных сульфатсодержащих средах.Поставленная цель определяет задачи исследования:1.

Изучение отечественного и зарубежного опыта, а также современного уровняразвития науки в области коррозии бетона.2. Проведениенатурныхобследованийкоррозионногосостояниябетоноввэксплуатирующихся гидротехнических сооружениях.3. Выборактивныхминеральныхихимическихдобавокдляполучениякоррозионностойкого бетона на реакционноспособных заполнителях.4. Разработка состава и способа приготовления сухой комплексной добавки на основенизкокальциевойзолы-уноса,высокоактивногометакаолинаиполикарбоксилатногогиперпластификатора.5. Определение реологических свойств бетонной смеси с разработанной комплекснойдобавкой (удобоукладываемость, сохраняемость, однородность, эффект самоуплотнения исамовыравнивания) для густоармированных конструкций гидротехнических сооружений.6.

Исследование реакционной способности заполнителей бетона с разработаннойкомплексной добавкой.7. Определение основных физико-технических и эксплуатационных характеристикбетона с разработанной комплексной добавкой.8. Исследование коррозионной стойкости бетона с комплексной добавкой вагрессивной среде с высокой концентрацией сульфат-ионов.9.

Разработка рекомендаций по защите бетона при одновременном воздействииреакционноспособных заполнителей и агрессивной сульфатсодержащей среды и осуществлениеопытно-промышленного внедрения бетона с разработанной комплексной добавкой.Научная новизна работы.- Научно обоснована и экспериментально доказана принципиальная возможностьполучениягидротехническогокоррозионностойкогобетонанареакционноспособныхзаполнителях с содержанием растворимого кремнезѐма более 50 ммоль/л, при использованиипортландцемента с повышенным содержанием щелочей свыше 0,6% и трехкальциевогоалюмината более 5%.- Получены зависимости изменения структуры и фазового состава цементного камняот содержания различных компонентов разработанной комплексной добавки, включающейнизкокальциевую (кислую) золу-уноса, высокоактивный метакаолин, гиперпластификатор на5основе эфиров поликарбоксилатов с высокой скоростью адсорбции и позволяющей снизитьпотенциальную реакционную способность заполнителей и обеспечить коррозионную стойкостьбетона в агрессивных сульфатсодержащих средах.- Доказано, что разработанная комплексная добавка является стабилизаторомструктуры и ингибитором щелочной коррозии заполнителя, способствующий замедлениюкоррозионных процессов и повышению сульфатостойкости бетона за счѐт уменьшениясодержания портландита и исключения образования эттрингита и таумасита, являющиесяучастниками деструктивных процессов расширения.- Установлено,чтоингибирующийэффектзолы-уносаобусловленнизкойосновностью образуемого ею пуццоланового продукта и его способностью адсорбироватьзначительное количество щелочных соединений непосредственно во время образования.Метакаолинсредиисследованныхвысокоактивныхдобавокобладаетнаибольшейэффективностью, что обусловлено участием ионов алюминия в дополнительной пассивациичастиц реакционноспособного заполнителя.- Показано, что сульфатостойкость цементного камня с минеральными добавкамизависит от соотношения сульфоалюмината создаваемого в камне в присутствии этих добавок.

Вцементномкамнесдобавкойметакаолинаобразованиевторичногоэттрингита,обуславливающего разрушение бетона в поздние сроки твердения, сдерживается пониженнымизначениями сульфаалюминатов по сравнению с бездобавочным камнем.- Установлено, что применение разработанной комплексной добавки способствуетулучшениюреологическихсвойствбетоннойсамовыравнивания и повышению основныхсмесисэффектомсамоуплотнения-физико-технических и эксплуатационныххарактеристик бетона (прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, истираемость).Теоретическая значимость.Представленные в диссертационной работе исследования позволили:– Предложить научно-обоснованный подход к разработке коррозионностойкихбетонов для гидротехнических сооружений, возводимых в условиях сложного комплексасуровыхклиматическихусловий,агрессивнойсредыинеобходимостиприменениязаполнителей не удовлетворяющих требованиям стандартов.– Теоретически и практически обосновать получение состава комплексной добавки наоснове смеси минеральных и химических добавок;– Сформулировать основные принципы обеспечения коррозионной стойкости бетона,изготовленного на реакционноспособных заполнителях в конструкциях гидротехническихсооружений при одновременном воздействии на них агрессивных сульфатсодержащих сред;6– Изучить влияния комплексной добавки на реологические свойства бетонной смеси ифизико-технические характеристики бетона;Практическая значимость.- Проведенынатурныеобследованиякоррозионногосостояниябетонавжелезобетонных конструкциях гидротехнических сооружений и установлены основныепричины преждевременного разрушения бетона.- Осуществлено внедрение результатов исследования диссертационной работы напроизводственной линии строительства ОАО «Рогунская ГЭС», расположенной по адресу:Республика Таджикистан, г.

Рогун, ул. Сохтмончиѐн 40 и дано технико-экономическоеобоснование применения комплексной добавки в бетоне густоармированных железобетонныхконструкций стен и свода гидротехнического строительного туннеля СТ-3, расположенного направом берегу Рогунского гидроузла. Объѐм опытно-промышленной партии бетона составляет50 м3. Экономический эффект применения комплексной добавки составил 418 рублей на 1 м3бетонной смеси (итого за 50 м3: 20900 рублей).- Разработанакомплекснадобавка,сочетающийвсвоѐмсоставеактивныеминеральные и химические добавки.Методы исследования.Основой методологии исследования при выполнении диссертационной работыпослужилиосновыстроительногоиспытание,обработкуматериаловедения,экспериментальныхданных,опирающиесяматематическоенаоптимизацию,моделированиеииспользование системного подхода.

Исследования проведены по действующим нормативнымдокументам с применением современных методов анализа, таких как: спектрометрия,рентгенофазовый анализ, электронная микроскопия.Положения, выносимые на защиту:1. Результаты обследований коррозионного состояния бетона в железобетонныхконструкциях гидротехнических сооружений.2. Принципы получения комплексной добавки, позволяющие, как регулироватьреакционнуюспособностьзаполнителейбетона,такиспособствоватьповышениюсульфатостойкости бетона;3.