автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Бетоны с добавкой коллоидной парафиновой пасты для транспортного строительства

мпс российской федерации московский государственный университет путей сообщения (минт)

Р Г Б ОД

с 4 АПР 19С5

На правах рукописи УДК 693.5:666.972.16:625 ПОПОВ Олег Русланович

БЕТОНЫ С ДОБАВКОЙ КОЛЛОИДНОЙ ПАРАФИНОВОЙ ПАСТЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

05.23.05 — Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1995 —

Работа выполнена в Ростовском государственном университете путей сообщения.

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент П. Н. КУРОЧКА;

Официальные оппоненты — академик, доктор технических

наук, профессор В. И. СОЛО-МАТОВ, кандидат технических наук, доцент Г. А. ТКАЧЕНКО.

Ведущая организация — Ростовский ПромстронНИИ-

проект.

Защита состоится « а » . . . М % ■ . . 1995 г. в . \5.гъ. час. на заседании специализированного совета Д 114.05.08 при Московском государственном университете путей сообщения по адресу: . ^

101475, ГСП, г. Москва, А-55, ул. Образцова, 15, ауд. .'1x4 V

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «/2 ». .аи^е-АЯ. 1995 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направить по адресу университета.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

В. И. Клюкнн.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Анализ состояния инженерных сооружений железнодорожного ранспорта показываемо что бетон плит мощения откосов железно-орожной насыпи» берегоукрепительных стен, водопропускных труб лотков, тротуаров подвержен быстрому коррозионному износу.

Из практики транспортного строительства йэевстр.о, что прн тсутствяи эффективной защиты расходы на восстановление повреж-енкых бетонных конструкций з течение 2 ... 10 лет когут прев-ойти их первоначальную стоимость. Однако, при правильном выбо-в способа защиты бетона можно достичь значительной экономии ма-ериалькых ресурсов и трудозатрат.

Наибольшую опасность для бетонных конструкций транспортных ооружениА представляют собой воздействия окружающей среда - мор-ких, речных и грунтовых вод, атмосферных осадков, аэрозолей, огласно современным научным представлениям одним из наиболее ффективяых способов снижения проницаемости бетона для водных ра-творов является его гидрофобнзапия.

Существующие способы гидрофобизации бетонов являются в нас-оящее время недостаточно технологичными и экономически обосно-анными. Однако, практический опыт показывает, что имеются пред-осылки для получения новой полифункииональной добавки-модпфика-ора в бетон с иельв его объемной гкцрофобизааии.

Цель работы. Научное и экспериментальное обоснование высокоактивного и экономичного способа улучшения структуры бетона, ниясения его водопоглощения и водопронипаемости путем введения в етоннуо скесь новой полифункциональной добавки гвдрофобно-пластп-ицирующего действия.

Для достижения поставленной пэлп сдолано следующее: - проанализированы существующие способы гвдрофобизоцип бето-

нов;

- разработан оптимизированный состав коллоидной парафиновой пасты, рекомендуемой в качестве полифункциональной добавки для бетонных смесей;

- теоретически и экспериментально исследованы строэние пред' л еженной коллоидной системы ш ее свойства;

- разработана эффективная технология приготовления парафиновой пасты;

- исследовано влияние новой добавки на реологические свойства цементного теста и бетонных смесей;

- экспериментально установлено оптимальное содержание добавки и изучено ее влияние на прочностные,,гидрофизические свойства бетонов, а также их морозостойкость, истираемость и коррозионную стойкость;

- разработаны предложения по применению добавки в строительстве.

Научная новизна работы:

- состав новой полифункциональной добавки для бетонов гидро-фобно-пластифицирующего действия на основе парафина и поверхностно-активного вещества - моноэтаноламцца СЯК

- теоретическое и экспериментальное обоснование физико-химического строения коллоидной парафиновой паста;

- эффективная технология приготовления парафиновой пасты акустическим методом с применением роторного аппарата;

- данные о физико-химических, реологических свойствах и технологических параметрах парафиновой пасты;

- результаты исследования влияния парафиновой пасты на процессы структурообразования цементного теста и реологические свойства бетонных смесей;

- диапазон оптимального содержания добавки в бетоне, при отором сохраняется заданная прочность и обеспечивается макси-альная объемная гидрофобизация бетона;

- результаты исследования физико-механических и эксплуата-ионных свойств бетонов, модифицированных парафиновой пастой;

- данные о стойкости бетона с добавкой парафиновой пасты ри попеременном увлажнении-высушивании и в растворах сульфатов.

На защиту выносятся;

- результаты теоретических и экспериментальных исследова-ий по разработхз и оптимизации состава новой полифункциональной обавки для бетонов;

- данные о физико-химическом строении и свойствах разрабо-анной коллоидной парафиновой пасты;

- технологические параметры получения коллоидной парафино-ой пасты акустическим методом;

- результаты исследования влияния полифункциональной добав-и на реологические свойства цементного теста и бетонных (раст-орных) смесей;

- результаты исследования влияния полифункциональной добав-и на физико-механические свойства бетона* прочность, водопогло-ение, водопроницаемость, истираемость, морозостойкость к корро-ионную стойкость.

Практическая ценность и реализация работы.

Практическая ценность работы заюгочается в создании нового ехнологичного способа повышения долговечности бетона транспортах сооружений путем улучшения его реологических, физико-механи-еских и эксплуатационных своййтв за счет введения в бетонную кесь полифункциональной добавки - коллоидной парафиновой пасты.

Разработана эффективная технология приготовления парафиновой

пасты акустическим методом в виде продукта, готового к применении.

Разработанная коллоидная парафиновая паста внедрена на Ба-тайском заводе строительных конструкций в качестве гидрофобно-ппастифицирувдей добавки для бетона тротуарных шит. Опыт эксплуатации изделий в Батайской дистанции пути подтвердил экономическую эффективность парафиновое пасты как добавки для бетонов транспортник сооружений.

Апробация исследований. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Восьмой Всесоюзной научно-практической конференции "Коррозия и защита строительных конструкций производственных зданий и сооружений", Донецк, 1990 г.; межвузовских научно-технических конференциях РГАС (РИСИ), Ростов-на-Дону, 1991 -1994 гг.

Публикации. По материала» диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов,)списка литературы (103 наименования) и приложений; изложена на 220 с. машинописного текста, содержит 40 рис., 30 таблиц.

СОДЕРЯАНИЕ РАБОТУ

В первой главе приведены результаты литературного обзора существующих способов гвдрофобизации бетонов химическими соединениями, дано теоретическое обоснование возможности повышения долговечности бетонов новой полифункциональной добавкой, определены задачи исследований.

Анализ работ С.Н.Алексеева, D.M. Баженова, В.Г. Батракова, Г.Г. Добролюбова, В.Ы. Москвина, В.Б. Ратинова, H.A. Мощанского,

- б -

Шейнина, БвВ« Чеховского и др., а также практический опыт свидетельствует, что наибольшее распространение в строительстве получили следующие направления гедрофобизедии бетона:

- пропитка готоеыя изделий реагентами и составами, изменяющими физико-механические и строительно-технические свойства батона;

- введение в состав бетонной смеси специальных химических добавок, наяравленно влияющих на процессы формирования порового пространства бетона с целью достижения его объемной гидрофобк-зааии.

Обзор литературных данных позволил сделать вывод, что кок

'л

поверхностная, так и глубинная гидрофобиэацня бетона пропиткой различными веществами и композициями требует слоаного технологического оборудования и вызывает большие технико-экономические трудности.

Анализ различных видов химических добавок в батон с целью тридания ему водоотталкивающих свойств показывает, что наиболее аирокое распространение получили вещества из продуктов нефтехими-?еского синтеза (шла, жирные или нафтеновые кислоты и др.), а -атаке созданные на основе природного сырья (парафины, битумы, юски). Наиболее экономично, эффективно и технологично использо-¡ать парафины и битумы в качестве основы для разработки пояифунк-[ионаяьных гидрофобно-пластифицируэдих композиций.

Анализ факторов, сдерживавших широкое применение комплекс-ых химических добавок, показал, что разработка индивидуальных ,обавок полифункционального действия в виде готового продукта яв-яется актуальной задачей. Наиболее технологичной будет добавка, редставлятацая собой химическое соединение в виде водного раство-а или пасты, разбавляемой в воде.

- б -

Использование теоретических положений ученых, данных литературного обзора, а также применение накопленного опыта в строительстве позволило сформулировать следующую рабочую гипотезу.

В качестве химической основы полифункциональной добавки -•гидрофобизагора порового пространства бетона можно использовать насыщенные предельные углеводороды - парафины. С химической точки зрения парафин является чистым материалом, обладающим минимальным побочным действием. Учитывая, что краевой угол смачивания воды на поверхности парафина составляет 110°, ыонослои0 создаваемые на поверхности пор парафиновыми пленками, обеспечивают значительный гидрофобный эффект.

На основании ввдвинутой гипотезы определены задачи исследований.

Во второй главе изложены свойства исходных сырьевых материалов для добавки, приведены результаты теоретических исследований физико-химических факторов, влияющих на процесс образования устойчивой системы "парафин - вода".

Установлено, что для создания устойчивых во времени мелкодисперсных систем типа "парафин - вода" необходимо направленное диспергирование компонентов в присутствии ПАВ (при нагревании) и определенном механическом воздействии на смеси.

На основе требований, предъявляемых к стабилизаторам систем подобного типа, а также в результате анализа физико-химических свойств и эколого-экономических показателей предложено неионоген-ное ыаслорастворимое ПАВ - моноэтаноламид синтетических вирных кислот (С8К) фракции С^-С^.

Для оптимизации системы "парафин - моноэтаноламид - вода":

- определен минимальный расход ПАВ, необходимый для обеспечения наиболее эффективного действия;

- установлено оптимальнее соотношение органической и водной фаз в системе, обеспечивающее как ее физико-химическую устойчивость, так и высокую распределяемость в жидкой среде цзуаа-рно-водной суспензии;

- выбран способ перемешивания и введения ПАВ, для которого изучены кинетические и температурные факторы.

Б результате разработаны методика испытаний и лабораторная технология приготовления исходных составов в скоростной лопастей мешалке.

Критериями оптимизации коллоидной системы являлись физико-шмические показатели (агрегагивкая устойчивость, наличие несвязанной воды) и технологические (пластичность, распределяемость в зодной среде).

Исходя из опытных исследований и последующего анализа порченных результатов установлено оптимальное соотношение кото-шктов в системе (в % по массе) 2

парафин - 24,4 - 30;

моноэтаноламвд (Ж ~ ~ 3,0;

вода - остальное.

Данный состав, названный коллоидной парафиновой пастой, ха-зактаризуется достаточной стабильностью, отсутствием несвязанной зоды, высокой распределяемость» в водкой среде при перемешивании.

Исследованиями структуры коллоидной парафиновой пасты методам ИК - спектрографического, рентгеноструктурного, оптического шализов, последующими теоретическими расчетами количественного ¡оотношения молекул компонентов в частицах коллоидной системы установлено:

- коллоидная парафиновая паста состоит из микрочастиц парадна, окуунзкных иолекулакн коноэтамодаияда и сольв&г.шуи обо^оч-

- а -

ками воды, удерживаемых водородными связями и вандерваальсовьши силами (рис. I);

о

- размер коллоидных частиц парафина составляет 200 - 4000А;

- высокая распределяемость в водной среде обеспечивается достаточно легким разрывом вандерваальсовых связей (энергия взаимодействия от 0,5 до 5 ккал/моль) при механическом воздействии на систему.

/ - микрокристсшичрст частица псрадзиш

2. - монотетярный слой Щ-моноэ/паноламида СЖК Сц-С^

J - сольба/пше оёолочхи доды

Рио. I. Строение коллоидной парафиновой частицы

С цельо промышленного применения коллоидной парафиновой пасты разработана эффективная технология ее приготовления, изучены основные физико-химические, реологические и технологические свойства, а также данные по экологической безопасности.

Предлагаемая технология предусматривает приготовление парафиновой пасты акустическим методом с применением роторного аппарата (РА).

Установлено, что устойчивая коллоидная система образуется после одного цикла обработки исходной смеси в РА, т.е. через 20 сек. Эффективность приготовления парафиновой пасты в РА, определенная по величине относительной энергоемкости смесителей, в семь раз выше по сравнение с лопастной мешалкой.

Ср&внитэдьзсгэ.исследования физико-химических и реологических свойств коллоэдной парафиновой пасти показали, что введение в ее состав отходов минеральных масел в количестве 3$ (состав 2 по табл. 3) шннзает коллоидную стабильность пасты, а также улучшает реологлческие показатели. Эффективная вязкость модифицированного состава йасгы снижается на 25$е что способствует лучшее распределении п бетонной смеси.

Таблица I

Физико-хиюиеские и реологический показателя парафиновой паста

йспа- ¡Коллоед-ряе- кая ста-

моеть» бильность, %■ %

Температура каплепадения,

для Для

водной масля-

фазы ной

фазы

Пенст-

рация

при

25°С.

Эффективная вязкость при

25°С»Па«о

Однородная белая

50,5 5,0

30

50 500

11,2

Однородная сероватая

49,2

3^8

32

52 600

8,6

I

2

Модифицированный состав парафиновой пасты предложен для исследования в качестве добавки для бетонных смесей.

При исследовании устойчивости пасти к воздействия температур в интервале от -20°С до 30°С и вибрируощих нагрузок установлено, что парафиновая паста сохраняет своя физико-химические и реологические овойства.

Парафиновая паста мокет храниться в нормальных условиях длительный срок (не менее I года) без ухудшения свойств, что подтверждается результатами испытаний на производстве при внедрении.

В третьей глава изложены результаты иссяадования влияния разработанной добавки на реологические и технологические свойства цементных систем. Тан как физико-химические процессы, протекающие при гидратации, существенно влияют на реологические свойства бетонных смесей, предварительно исследовалось влияние пара-, финовой пасты на процессы егрукгурообразовання цементного теста при гидратации.

Кинетика роста пластической прочности цементного теста с добавкой пасты изучалась на коническом пластометре МГУ-Ы.

Исследовались составы цементного теста нормальной густоты, которая закономерно снижалась с ростом содержания добавки (табл.21,

Таблица 2 . Нормальная густота цементного теста с добавкой

Состав Содержание парафиновой пасты, % Нормальная густота, %

I 0 27,5

2 0,5 27,0

3 1.0 26,5

4 2,0 26,0

5 3,0 25,25

6 4,0 24,75

7 6,0 24,5

Примечание. Дозировки добавок даны в процентах от массы цемента

Анализ пояучеиких пластограш показывает, что введение парафиновой пасты:

- увеличивает продолжительность периода структурообразова-ния цементного теста на I - 2,5 часа при содержании добавки в количестве I - 5%;

- способствует болез равномерному протеканию процесса формирования структуры»

Данные факторы способствуют как повышению жизнестойкости бетонных смесей9 так и улучшении качества затвердевшего цементного камня в батонах.

При определении пласизфицирувдих свойств парафиновой пасты практический интерес представляет зависимость пластифицирующего действия добавки от ее дозировки.

Сравнительные данные по водопотребности цеыентно-песчашх смесей с различным количеством добавки относительно контролышх были получеш на равноподвижных (расплыв конуса 105 * НО мм) растворных смесях составов Ц : П = 1:2; 1:2,5; 1:3,

Анализ полученных результатов (табл. 3) показывает, что во-допотребность растворных смесей с увеличением расхода добавки снижается на 35 - 45%, т.е. пластифицирующий эффект прямо пропорционален концентрации парафиновой пасты в смеси. Эффект снижения водопотребности составов умекьиается с ростом удельного содержания цемента, т.е. разность мевду снижением В/Ц у составов Ц : П а I • 3 и Ц : П ■ I : 2 составляет в среднем 6-8%.

Пластифицирующее действие парафиновой пасты оценивалось по ее влиянию на технологические свойства бетонных смесей - удобо-укладываемость и расслаиваемость.

Таблица 3

Влияние парафиновой пасты на значение водоцеыентных отношений составов растворнж смесей

\Состав СодерХ какие \ добавки, Ц : П = -1 : 3 Ц : П = I : 2.5 Ц : П = I : 2

в/ц % снижения В/Ц в/ц % снижения В/Ц В/Ц | % сниже-| нил В/Ц

0 0,45 - 0,41 0,40 -

I 0,41 8,9 0,40 2,4 0,39 2,5

2 0,38 15,6 0,36 12,2 0,37 7,5

3 0,36 20,0 0,33 19,5 0,35 12,5

4 0,31 31,1 0,29 29,3 0,30 25,0

5 0,25 44,4 0,23 43 »9 0,26 35,0

Исследования удобоукладываеыости проводили на подвижных и жестких бетонных смесях состава 1:2,45:4,48; В/Ц = 0,55; 0,29. Получаемый бетон класса В 25 достаточно широко распространен в практике транспортного строительства и имеет сравнительно небольшой удельный расход цемента - 290 кг/м3.

Предварительные испытания способоз введения добавки в бетонную смесь показали, что наибольшее пластифицирующее действие оказывает вариант, при котором паста добавляется на втором этапе перемешивания р 1/3 воды затворения.

Из полученных экспериментальных данных (рис. 2) установлено:

- добавка парафиновой пасты в количестве I — в смеси равной водопогребности увеличивает осадку конуса на 4 - 12 см и снижает жесткость на 10-20 с относительно контрольного состава;

- снижение водопогребности смесей с добавкой в количестве 1-2% при работе с равноподвкжншм смесями составляет 30-45 д/м8, а со смесями равной жесткости - 6-12 л/м3.

Пластифицирующие эффекты объясняются тем, что колловдная (арафиновая паста, действует в качестве граничной смазки. Цементное тесто, модифицированное пастой, распределено тонким слоем 5ежду поверхностями частиц заполнителей, облегчая процесс их ¡кольаения относительно друг друга.

Анализ результатов'растворо- и водоотделения бетонных сме-:ей свидетельствует, что добавка парафиновой пасты повышает их «породность и снижает степень расслоения. При введении добавки i количестве 1-3% годоотделение бетонной смеси снижается на 50-а до 5% - практически отсутствует.

Водосодержание смеси,, д/м3

'ис. 2. Зависимость удобоукладываемости бетонных смесей от их

йодосодержания: I - без добавки; 2-1% добавки; 3-2%; 4 - 3%; 5 - 5%.

Снижение водоотделения бетонной смеси, модифицированной пастой, в состоянии покоя объясняется преобладанием коагуляцион-ных эффектов и силовых связей, обеспечивааэдих высокую устойчивость и связность бетонной смеси в целом.

Четвертая глава посвящена исследованию прочностных, гидрофизических и эксплуатационных свойств бетонов с добавкой парафиновой пасты. Поскольку степень разрушающего действия на бетон жидких агрессивных сред обуславливается особенностяш структуры цементного кадая, изучалось влияние добавка на поровую структуру бетона.

Исследования проводились на составах бетонов классов В20, Е25, БЗО с расходом цемента 230-370 кг/м3. Изготовление образцов производилось по стандартной лабораторной технологии. Введение добавки в бетонную смесь осуществляли с учетом опытных данных, полученных в ходе реологических испытаний. Поскольку парафиновая паста является пластификатором, равноподвинность бетонных смесей (0К = 0-1; 2-4) с разным количеством добавки поддерживалась корректировкой В/Ц.

Анализ полученных результатов показал, что введение в бетонную смесь коллоидной парафиновой цаеты в количестве до 2$ не приводит к снижению прочности бетона, а его однородность улучшается.

Дальнейшее увеличение содержания добавки приводит к ухудшению однородности и снижению прочности. При содержании добавки в количестве 0,5-1$ прочность бетона всех классов в возрасте 28 суток выше на 20-40$, чем у бетона без добавки, а коэффициент вариации прочности ниже в 2 раза.

Характер разрушения бетонных образцов и результаты прочност них испытаний подтверждает предположение о равномерном распреде-

гнии парафиновой пасты в объеме бетона.

Исследовалось влияние разработанной добавки на гидрофизи-зские свойства бетона. Гидрофобный эффект оценивался по показа-злям водопоглощения, капиллярной проницаемости и водонепрони-гемости. Кроме того, по кинетике водопоглощения определялись граметры поровой структуры бетона.

Исследования показали, что коллоидная парафиновая паста 5еспечивает объемную гццрофобизацию поровой поверхности бетона, ричем ее степень увеличивается с ростом содержания добавки, ш, у бетона класса В20 при введении в бетонную смесь 555 добав-I водопоглощение снижается более чем в 3 раза (табл. 4).

Гидрофобизируя поровую поверхность бетона, парафиновая пас-1 сникает его капиллярную проницаемость, о чем свидетельствует «шипение показателя среднего размера пор (Л ) при увеличении ышчества добавки.

Таблица4

Водопоглощение и параметры поровой структуры бетонов классов ВЗО (состав I) и В20 (состав 2)

Состав бетона Содержание добавки, % В/Ц Водо-пог-лощение, % по массе Параметры поровой структуры

Показатель среднего размера пор А Показатель неоднородности размера пор а Показатель удельной поверхности пор. пр-ва

I 2 3 4 5 б 7

-I _ 0,53 3,88 1,04 0,56 б', 67

-2 0,5 0,49 3,45 0,88 0,51 8,12

-3 1,0 0,44 2,34 0,76 0,41 9,59

-4 1,5 0,43 2,31 0,74 0,40 10,90

-5 2,0 0,43 2,35 0,73 0,39 11,05

-б 3,0 0,40 2,01 0,70 0,39 10,05

-7 5,0 0,39 1,66 0,69 0,41 7,80

Продолжение табл. 4

I 2 3 1 4 5 6 7

2-1 0,60 5,91 1,80 0,76 4,14

2-2 0,5 0,55 5,05 • 1,83 0,74 3,38

2-3 1,0 0,51 4,72 1,76 0,61 4,20

2-4 1,5 0,48 4,01 1,49 0,59 5,41

2-5 2,0 0,44 3,76 1,47 0,57 4,88

2-6 3,0 0,40 2,45 1,20 0,55 3,92

2-7 5,0 0,39 1,94 1,16 0,49 3,69

Однако, совместный анализ результатов изменения прочности и водопоглощения бетонов с добавкой парафиновой пасты показал (рис. 3), что исходя из условия сохранения заданной прочности бетона и обеспечения минимального водопоглощения, оптимальное количество добавки, вводимой в бетонные смеси классов В20, В25 и ВЗО, составляет 0,5-2%. При этом водопоглощение бетона снижается на 30-40$~

И МИа

40 36 йс*32 28

§ N >

Ч/ уу/

0 12 : ) 4 5

%

№

Содержание добавки, ?

Рис. 3.Оптимальное содержание парафиновой пасты в бетонной смеси (состав I; ОК = 0-1) из условий максимальной прочности и минимального водопоглощения

На основании экспериментального исследования капиллярной проницаемости модельных образцов порового пространства бетона 1! последующих расчетов установлено, что в наибольшей степени транспорт жидких сред в толщу материала обеспечивают капиллярные поры с радиусами (0,75-1,5) В этой связи микроча-;тицы парафиновой пасты; имеющие размер 200-4000 Щ не могут эбеспечить колыаатацию наиболее проводящих' капилляров. Поэтому зсновную роль в снижении водопоглощения и капиллярной проница-змости играет объемная гвдрофобизация поверхности пор. батона гонкими слоями из микрочастиц парафина.

Водонепроницаемость бетонов проверяли ускоренным методом ia приборе АГАМА-2Р. Из полученных результатов очевидно, что до->авка парафиновой пасты увеличивает водонепроницаемость бетонов сласса В20 на 2 марки, а классов В25, ВЗО - на 3 марки.

Влияние парафиновой пасты на эксплуатационные свойства бе-•онов транспортных сооружений определялось по показателям моро-юстойкости и истираемости. Морозостойкость бетонов испытывалась огласно ГОСТ 10060-87 по основное методу. Анализ полученных езультатов показал, «то морозостойкость бетона класса ВЗО с до-авкой парафиновой пасты в количестве "0,5-1,5$ повышается на 0-35%. Данный эффект обеспечивается не только водоотталкивающим ейстпием парафиновых пленок, но и повышением объема условно зам-нутой пористости и снижением В/Ц.

Истираемость указанных составов бетонов, определенная по ОСТ 13087-81 на круге истирания ЛКИ-З, возрастает на 20-30$. го явление объясняется повышением однородности и плотности бето-1 с добавкой, а также уменьшением неровностей в области контахт-эй зоны между заполнителем и цементным камнем.

Исследование внутренней структуры бетонов с новой полифунк-цаональной добавкой проводилось с помощью электронно-микроскопического и рентгеноструктурного анализов. Кроме гего, определялась степень объемной гадрофобизации мелкозернистых бетонов измерением краевого угла смачивания на поверхности раскола образцов методом проекций. В результате исследований выявлено:

- величина краевого угла смачивания воды на поверхности раскола образцов мелкозернистых бетонов составляет 60-90°;

- новообразования продуктов гидратации цемента с добавкой коллоидной парафиновой пасты имеют формы несколько отличные от контрольных образцов: наблюдается возрастание гомогенности структура и уменьшение сечения пор;

- на рентгенограммах модифицированного бетона отмечается наличие пиков интенсивности, характерных для кристаллической решетки парафина;

- наблюдается меньшая интенсивность пиков, характерных для кристаллов песка & 0£, что можно объяснить обволакиванием частиц песка пленками из органической фазы добавки.

В пятой главе приведены данные о коррозионной стойкости бетонов с добавкой парафиновой пасты при воздействии агрессивных сред.

Режимы испытаний выбирались с учетом реальных условий эксплуатации искусственных сооружений железных дорог Сустосв мостов, водопропускных труб, берегоукрепительных стен и др.) и позволяли получить конечные результаты в наиболее короткий срок. Были приняты два режима испытаний:

- попеременное насыщение образцов водой (48 ч.) и высушивание при температуре 73 °С;

- попеременно® выдерживание в 10$-м растворе сульфата натрия и высушивание при той же температуре.

Длительность одного цикла испытаний составила 4 суток. Для оценки сравнительной стойкости бетонов определялись: деформации образцов и предел прочности разрушением при изгибе. Измерения в течение первого месяца испытаний проводились после каждого цикла, а в дальнейшем - через калдые 3 цикла,, Опыты проводились на образцах-баяочках размером 2,5x2,5x20 см.

Исследования показали, что бетон с добавкой коллоидной парафиновой пасты обладает повышенной сульфатостойкостью и стойкостью к воздействию попеременного увлажнения и высушивания. После 90 циклов попеременного насыщения бетонных образцов раствором Л/О2 5 04 и высушивания линейные деформации не превышали 0,6 к?Ум (рис. 4), а прочность практически не изменилась. В то не время образцы без добавки практически разрушились.

I

р-

I

Рис.

Число циклов

4. Деформации бетонных образцов при циклическом испытании: в 10% растворе сульфата натрия (1,2); в воде (3,4); без добавки (1,3); 1,5^ добавки (2,4).

При попеременном насыщении модифицированных образцов водой и высушивании к 90 циклам испытаний их прочность уменьшилась лишь на 5-8$, в то же время прочность контрольных образцов снизилась на 15-20$. Последние имели деформации усадки несколько выше, чем образцы бетона с добавкой.

Повышение сульфатостойкости и водостойкости обусловлено снижением скорости растворения гидрооксида кальция вследствие объемной гидрофобизации бетона добавкой.

ОБЩЕ швода

1. Теоретически и экспериментально установлена возможность изготовления на основе парафина и моноэтаноламида СЖК (зд-С^ (ПАВ) системы, способной равномерно распределяться в воде и водных суспензиях.

2. Разработана новая полифункциональная добавка для бетонных смесей - коллоидная парафиновая паста. Установлено, что устойчивость коллоидной системы обеспечивается при следующем оптимальном соотношении компонентов (мае. %):

парафин - 24,4 - 30,0;

моноэтаноламвд (Ж ~ 2,4-3,0;

вода - остальное.

3. Коллоедная парафиновая паста представляет собой систему, в которой микрочастицы парафина окружены молекулярными слоями моноэтаноламида и полимолекулярными слоя™ воды, удерживаемые водородными связями и вандерваальсовыми силами.

. «

Размер колловдных частиц в пасте от 200А до 4000А.

4. Наиболее эффективной промышленной технологией приготовления парафиновой пасты является акустический метод с применением роторного аппарата.

5. Основными физико-химическими, реологическими ц технологическими параметрами коллоидной парафиновой пасты, как добавки в бетонную смесь, являвтсяг

- высокая устойчивость с сохранением физико-химических свойств при вибрирующих нагрузках, попеременном замораживании п оттаивании, длительном ¿ранении;

- свободное и равномерное распределение при перемешивании в воде;

- экологическая безопасность.

6. При исследовании влияния добавки на реологические и тех--нологические свойства цементных систем установлено:

- водопотребность цементного теста снижается на 11$, а бе-тенных (растворных) смесей - на 30-45/5;

- период структурообразопания протекает более плавно и увеличивается на 1-2,5 часа;

- подвижность бетонных смесей с добавкой повышается на 4-12 см, а жесткость снижается на 10-20 с ;

- водоотделение бетонных смесей уменьшается на 50-60%, а раствороотделение на 60-75^.

7. Оптимальное содержание коллоидной парафиновой пасты в бетонной смеси составляет 0,5-2,0^ от массы цемента. При этом сохраняется заданная прочность бетона и обеспечивается его объемная гидрофобизация.

8. Разработанная коллоидная парафиновая паста является полифункциональной добавкой для бетонов: пластификатором бетонных :месей; гидрофобизатором порового пространства бетона,

9. В процессе твердения бетона с добавкой в условиях термо-ыажностной обработки на поверхности пор и капилляров формируется /стойчивая гидрофобная пленка. Величина краевого угла "смачивания

на поверхности раскола образцов мелкозернистых бетонов составляет 60-90°.

При объемной гидрофобизации.водопоглощение бетона снижается на 30-40$, а водонепроницаемость увеличивается на 3 марки.

10. Экспериментально установлено, что добавка парафиновой пасты приводит к улучшению физико-мехонических и строительно-технических свойств бетонов классов В20, В25, ВЗО, Прочность бетона с добавкой в количестве 0,5-1,0? возрастает на 20-40$, морозостойкость на 20-35$, истираемость снижается на 20-30$,

11. Бетон с добавкой коллоидной парафиновой пасты обладает высокой сульфатостойкостью и стойкостью к воздействию .попеременного увлажнения и высушивания.

12. Опытное промышленное внедрение коллоидной парафиновой пасты в качестве добавки для бетонных смесей показало ее экономическую эффективность, обусловленную повышением срока службы и снижением затрат на проведение текущих ремонтов изделий.

Содержание диссертации отражено в следующих печатных работах:

1. Манцевич Р.П., Попов O.P. Изучение коррозионного состояния железобетонных конструкций промышленных сооружений комбината "Новоросцемент" // Строительные конструкции и их защита от коррозии. Ростовский Проыстройниипроект. - Ростов-на-Дону, 1989. - С. 154-160.

2. Манцевич Р.П., Попов O.P., Каминский В.». Исследование влияния внешней среды на коррозию железобетонных конструкций промышленных сооружений южного приморского ¿региона на примере сооружений Новоросцемкомбината.// Коррозия и защита строительных конструкций производственных зданий и сооружений: Тез.докл.Всесоюзн.

научн.-практич.конф. - Донецк, 1990. - С. 20-21.

3. Курочка П.Н., Попов O.P. К вопросу капиллярной проницаемости пористых строительных материалов // Надежность пути и сооружений. - Межвуз.сб.научи.трудов. - Самара, 1991. - С. 23-31.

4. Курочка H.H., Попов O.P. Коллоидная парафиновая паста -полифункциональная добавка для бетонов // Совершенствование методов расчета и йсследование новых типов железобетонных конструкций. - Межвуз.тематич.сб.трудов / С.-П. госуд.арх.-строит, ун-т. - С.-, П., 1993. - С. 107—III.

5. Попов O.P. Физико-Механические свойства бетонов с добавкой парафиновой пасты.• Там же. - С. III—114.

6. Высокоэффективный способ приготовления парафиновой пасты - полифункциональной добавки для бетонов / Попов O.P., Попов Р.И., Курочка П.Н., Промтов H.A. // Трансп.стр-во, - 1994.

-1? I. - а.36-37,

7. Курочка П.Н., Попов O.P., Романенко Е.Ю., Думай Т.Д. *оллоццная парафиновая паста - пластификатор бетонных смесей U Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технически« науки. 1994. № 3-4 (в печати).

'I