Диссертация (1141542), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Их положительное влияние на свойствабетонаотмеченовработах[16].УчёныеизКанады[67]изучилисульфатостойкость образцов цементных строительных растворов, содержащихвысококальциевуюприменялсяинизкокальциевуюпортландцементобщегозолы-уноса.назначения,Приисследованиивысококальциеваяинизкокальциевая золы-уноса, шлак и микрокремнезем. Увеличение объёмаизмерялось в возрасте 6 мес, 1; 1,5; 2; 2,5 года хранения образцов из раствора сдобавками. Образцы из растворов, содержавших 20% и 40% высококальциевойзолы-уноса, разрушались до истечения 6 месяцев, 1,5 и 2 лет испытаний.
Хорошиерезультатыдалииспытанияобразцовизрастворов,содержавших40%низкокальциевой золы-уноса. Также выявлено, что образцы из растворов,содержавших рассмотренные добавки, отличались пониженным содержаниемгидроксида кальция по сравнению с образцами из бездобавочных растворов.Таким образом, связывание кальция является одним из механизмов, за счёткоторых добавки придают сульфатостойкость растворам или бетонам.Активныеминеральныепуццолановыедобавкицеленаправленноиспользуются уже многие десятилетия для модификации составов на основепортландцемента для повышения прочности, долговечности, непроницаемости ихимической стойкости получаемых материалов и конструкций.
Одним изнаиболее активных и широко применяемых пуццолановых модификаторовявляется ультрадисперсный микрокремнезем (МК) – отход производствакремний содержащих сплавов, состоящий из сферических частиц размером 0,01–0,1 мкм и содержащий до 95% чистого аморфного кремнезёма, способногоактивно реагировать с известью, выделяемой портландцементом при егогидратации, с образованием нерастворимых в воде вяжущих. При всех своихположительных качествах, МК обладает и некоторыми недостатками – являясьотходом производства, характеризуется нестабильностью своих свойств, включаяцвет, поэтому производители материалов с применением МК должны быть35готовы к колебаниям его активности, скорости реакции, водопотребности идругих свойств, так же к тому, что стабильный цвет изделий получить будетсложно.Ультрадисперсный размер частиц МК обусловливает его высокуюводопотребность и загущающую способность в цементных растворах и бетонах.Поэтому при применении МК требуется введение большого количествасуперпластификаторов для компенсации загущающего эффекта.
Более того,применение пластификаторов необходимо для надёжного диспергированияультрадисперсных частиц, склонных к агрегации и без них МК теряет своюэффективность.Влияние микрокремнезёма может стать как позитивным, так и негативнымфактором стойкости бетона при взаимодействии щелочей и растворимымкремнеземомзаполнителя.Микрокремнезёмможетигратьрольреакционноспособного наполнителя. Это происходит в том случае, когда онавводится в сухом виде.
Её агломераты величиной 100-800мкм являются причинойдеформаций бетона. Однако, когда мелкодисперсный микрокремнезём вводится ввиде водной суспензии, её диспергированные зерна величиной 0,1 мкм, крометого, что вступают в реакцию с гидроксидом кальция и уплотняют бетон,одновременно связывают избыток щелочей. Реакция взаимодействия щелочей скремнезёмом протекает, но размер частиц геля настолько мал, что не разрушает,а, наоборот, дополнительно уплотняет бетон [20, 23-27].В последние годы в качестве высокоэффективной пуццолановой добавкивсе большую популярность в мире получает высокоактивный метакаолин(ВМК). Это искусственный экологически чистый материал, производимый изчистых каолинитов. ВМК представляет собой порошок от белого до сероватобежевого или розового цветов со средним размером частиц 1–5 мкм. По своейхимической природе ВМК существенно отличается от МК, представляя собойсмесь аморфного кремнезема и глинозема практически в равных количествах.Частицы ВМК имеют пластинчатую форму, что обусловливает при указанномразмере частиц высокую удельную поверхность, достигающую 30 м2/г.
Растущая36популярность ВМК обусловлена не модой на новинки, а объективнымипреимуществами этого материала. Несмотря на то, что ВМК, как материал,производимый целевым образом, обладает более высокой стоимостью, егоприменение взамен МК в большинстве случаев экономически целесообразно попричине того, что активность ВМК (количество извести, нейтрализуемой 1 гВМК) составляет более 1000 мг, а для МК это значение обычно – 340–450 мг.Соответственно, без ухудшения свойств получаемого материала, дозировка ВМКможет быть в 2–2,5 раза ниже, чем дозировка МК, что приводит к реальнойэкономии в 25–35% на стоимости модификатора. В частности, для значительногоповышения водонепроницаемости цементных составов достаточно введения 1,5–2%ВМКотмассыпортландцемента.Длякомпенсацииповышенияводопотребности цементных составов при введении ВМК требуется добавлениезначительно меньшего количества пластификаторов.
Более того, в некоторыхсоставахприоптимальныхдозировкахВМК способендаже проявлятьпластифицирующий эффект на цементные растворы. Этот эффект можнообъяснить тем, что гранулометрия метакаолина дополняет гранулометриюцемента [68, 69].Таким образом, из проведённого анализа литературных данных, можнозаключить о том, что применение активных минеральных добавок положительновлияет на коррозионную стойкость цементных систем, а также нужно отметить,что при правильном выборе и точном расчёте их дозировки можно добитьсяповышения физико-технических характеристик бетона, тем самым обеспечивдолговечность железобетонных конструкций в гидротехнических сооружениях.1.5Улучшение реологических свойств бетонной смеси и физико-технических характеристик бетона путём применения поликарбоксилатныхгиперпластификаторовИзвестно [30, 31, 45, 59, 65, 66], что коррозионная стойкость бетона идолговечность железобетонных конструкций прямо пропорционально зависит от37качественных реологических свойств (удобоукладываемость, сохраняемость,однородность, количество вовлечённого воздуха) приготовленной бетонной смесии физико-технических характеристик бетона (прочность, водонепроницаемость,истираемость, морозостойкость).
Как правило, инфраструктура гидротехническихсооруженийсостоитизмножествагустоармированныхжелезобетонныхконструкций, куда невозможно вручную подавать, укладывать и уплотнятьбетонную смесь. В связи с этим, в таких густоармированных железобетонныхконструкциях имеет смысл подавать самоуплотняющиеся бетонные смеси сприменением соответствующих современных химических добавок.В конце ХХ века были разработаны суперпластифицирующие добавкинового типа, основанные на поликарбоксилатных эфирах, которые сильнееразжижали бетонную смесь и снижали её расслаиваемость, нежели ранееизвестные добавки. По этой причине в настоящее время поликарбоксилатныедобавки вытесняют добавки на основе меламина и нафталина.
Молекулаполикарбоксилата состоит из одной главной полимерной цепочки с боковымиответвлениями карбоксильных и эфирных групп. Карбоксильные группы играютважнуюрольприадсорбцииполикарбоксилатовначастицахцемента.Пластифицирующий эффект добавки происходит не из-за электростатическогоотталкивания частиц, как при использовании меламиновых и нафталиновыхдобавок, а в первую очередь из-за пространственного отталкивания, связанного сдлиннымибоковымиполикарбоксилатныхэфирнымиполимеровнацепочками.Механизмводоцементныесистемыдействияобусловлен«стерическими затруднениями» в процессе коагуляции продуктов гидратациицемента.
Добавки указанного типа на протяжении последнего десятилетиясистематически исследуются и находят практическое применение. Следуетотметить, что высокоэффективные суперпластификаторы изготавливают наоснове поликарбоксилатов. Сильное разжижающее действие поликарбоксилатов,достигаемое при низких водоцементных отношениях, приводит к повышениюранней прочности бетона, а также изготовлению самоуплотняющихся бетонов[70].Такжеважното,чтосильноеразжижающеедействиедобавок38поликарбоксилатов проявляется при значительно более низких дозировках посравнению с традиционными суперпластификаторами.
В работах [71, 72] былиисследованы влияния поликарбоксилатов на механические, минералогические,микроструктурные и реологические свойства цементного раствора. Быловыявлено, что введение поликарбоксилата замедляет гидратацию цемента вранние сроки твердения, что может быть компенсировано диффузией воды вболее поздние сроки. Также введение поликарбоксилата привело к изменениям вструктуре и составе сформированного С-S-H геля. Поликарбоксилатная добавкаинициировала микроструктурные изменения в цементном растворе, которыевыразились в небольшом снижении пористости.Следовательно,поликарбоксилатныегиперпластификаторыпредпочтительны из-за их способности улучшать такие свойства бетонных смесейибетона,какудобоукладываемость,прочность,водонепроницаемость,истираемость, в связи со снижением водоцементного соотношения (В/Ц) иповышения плотности, положительно влияющее как на коррозионную стойкостьбетона, так и на обеспечения долговечности сооружений.Из проведённого анализа литературных данных можно заключить, что насегодняотсутствуетоднозначноерешениепроблемыпоприменениюреакционноспособных заполнителей для бетонов гидротехнических сооружений исуществует только ограничение в нормативно-технической документации посодержанию растворимого кремнезёма в заполнителях и щёлочей в цементе.
Прирешении данной проблемы необходимо учитывать одновременное воздействиеагрессивной сульфатной среды, знакопеременных температур и гидроабразивнойистираемостиответственностинажелезобетонныепроектированияконструкции.Кромегидротехническихтого,класссооруженийпредусматривается на длительный срок эксплуатации, как правило свыше 100 лет.39ГЛАВА 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
