автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Эффективный гидроизоляционный обмазочный материал для защиты подземных сооружений с механоактивированной силикат-глыбой

На правах рукописи

005058226

Ж

БЕЗУГЛОВА Екатерина Александровна

Эффективный гидроизоляционный обмазочный материал для защиты подземных сооружений с механоактивированной силикат-глыбой

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 2013

005058226

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет».

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Ляпидевская Ольга Борисовна

Официальные оппоненты - Соловьев Виталий Николаевич

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», профессор кафедры «Строительство ядерных установок»

- Бессонов Игорь Вячеславович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ФГБУ «Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук», заведующий лабораторией «Стройфизика- тест»

Ведущая организация - ГУН «НИИМ ос строй»

Защита состоится «27» мая 2013 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д.212.138.02 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское ш., д. 26, телестудия «Открытая сеть образования в строительстве», ауд. № 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет».

Автореферат разослан <у?3» апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Алимов Лев Алексеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время для устройства защиты подземных частей зданий и сооружений широкое распространение получили гидроизоляционные обмазочные материалы на минеральной основе. Однако обмазочные составы отечественного производства обладают рядом недостатков: низкой водонепроницаемостью при действии подземных напорных вод; недостаточной адгезией для применения при негативном давлении воды; невысокой коррозионной стойкостью, вследствие чего их применение ограничено в условиях агрессивных сред. Составы обмазочных смесей зарубежного производства известны не в полной мере, кроме того, они значительно превосходят в цене отечественные материалы.

Решением обозначенной проблемы является разработка эффективного гидроизоляционного обмазочного материала, получаемого путем введения в цементно-песчаную композицию механоактивированной натриевой силикат-глыбы и микрокремнезема в комплексе с пластифицирующей и водоудержи-вающей добавками.

Работа выполнена в соответствии с НИР ФГБОУ ВПО МГСУ, Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2013 гт.» (мероприятие 5.2).

Цель и задачи работы

Целью диссертационной работы явилась разработка эффективного гидроизоляционного обмазочного материала на минеральной основе с улучшенными физико-механическими и гидрофизическими характеристиками и повышенной стойкостью к действию агрессивных сред для защиты подземных частей зданий и сооружений.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

• теоретического обоснования возможности получения эффективного гидроизоляционного обмазочного материала на цементной основе с заданными свойствами;

• разработки и изготовления тестовых составов и исследования их основных физико - механических и гидрофизических характеристик;

• установления математических зависимостей физико-механических и гидрофизических характеристик разработанного материала от содержания основных компонентов;

• оптимизации разработанного состава;

• определения состава кристаллической фазы продуктов гидратации системы «портландцемент - микрокремнезем - силикат-глыба»;

• опытного исследования коррозионной стойкости разработанного материала в условиях воздействия агрессивных сред;

• разработки технологии применения гидроизоляционного обмазочного материала на цементной основе;

• внедрения разработанного материала при устройстве гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений;

• проведения испытаний по сравнительной оценке гидрофизических и механических характеристик разработанного материала и существующих аналогов;

• оценки экономической эффективности применения нового гидроизоляционного обмазочного материала на цементной основе для защиты подземных частей зданий и сооружений.

Научная новизна работы

• обоснована возможность получения эффективного гидроизоляционного обмазочного материала на цементной основе для защиты подземных частей зданий и сооружений за счет применения механоактивированной силикат-глыбы и микрокремнезема в комплексе с пластифицирующей и водо-удерживающей добавками; высокие показатели физико-механических и гидрофизических характеристик материала, а также стойкость к действию агрессивных сред достигаются в результате образования низкоосновных гидросиликатов кальция С-Б-Н, уплотняющих структуру цементного камня; образования водородных связей между ортокремниевой кислотой (выделяющейся при диссоциации силикат-глыбы) и гидроксильными группами продуктов гидратации цементного камня, что обеспечивает высокие адгезионные свойства; организации особо плотной упаковки частиц за счет введения микрокремнезема и мелких фракций кварцевого песка;

• определен качественный и количественный состав кристаллических фаз продуктов взаимодействия компонентов системы «портландцемент-микрокремнезем-силикат-глыба» в процессе гидратации: методом рентгено-фазового анализа установлено снижение содержания портландита в 3,4 раза, а этгрингита - в 3,75 раз по сравнению с контрольными образцами;

• установлены математические зависимости водонепроницаемости, . прочности при сжатии, прочности сцепления с бетонным основанием и водостойкости от расхода микрокремнезема, силикат-глыбы и водотвердого отношения с целью прогнозирования свойств материала;

• установлены зависимости величины объема воды, профильтрованной через покрытие, от давления воды для определения степени повышения водонепроницаемости бетона с гидроизоляционным покрытием;

• установлены зависимости интенсивности коррозии покрытия, протекающей при действии растворов соляной и серной кислот, от времени для оценки коррозионной стойкости покрытия.

Практическая значимость

• разработан эффективный гидроизоляционный обмазочный материал на цементной основе «МИНСЛАШ-12» для защиты подземных частей зданий и сооружений с улучшенными физико-механическими и гидрофизическими характеристиками: прочностью при сжатии 54,5 МПа, прочностью сцепления с бетонным основанием 1,7 МПа, водонепроницаемостью\У20, водостойкостью Кр=0,97; а также стойкостью к действию агрессивных сред;

• разработан и введен в действие Технологический регламент на приготовление и применение обмазочных гидроизоляционных составов на минеральной основе группы МИНСЛАШ, Москва, 2012 г.

Внедрение

Гидроизоляционный обмазочный материал на цементной основе «МИНСЛАШ-12» применен при производстве работ по гидроизоляции следующих объектов:

• фундамента стенда «Горизонтальная огневая печь» площадью 186 м2 в здании корпуса ЖБК, расположенного по адресу: Московская область, г. Мытищи, пр-т Олимпийский, д.50., корп.19; экономический эффект составил 164 руб. на 1 м2(в ценах 2012 г.);

• фундамента дома коттеджного типа площадью 620 м2, расположенного по адресу: Московская область, пос. Летний отдых, ул. Пушкинская, д.11; экономический эффект составил 69 руб. на 1 м2 (в ценах 2013 г.).

Новизна разработок подтверждена положительным решением по заявке на выдачу патента № 2012149798/03.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: 13-й, 14-й, 15-й Международных межвузовских научно-практических конференциях молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство -формирование среды жизнедеятельности» (Москва, МГСУ, 2010, 2011, 2012 г.); Научных чтениях, посвященных памяти Горчакова Г.И. и 75-летию кафедры «Строительные материалы» (Москва, МГСУ, 2009 г.); IX Международной научной конференции молодых ученых, аспирантов, студентов «Здания и конструкции с применением новых материалов и технологий» (Макеевка, ДонНАСА, Украина, 2010 г.); I Международной конференции по экологическим материалам и технологиям (Веленье, Словения, 2011 г.); I Международной научной конференции "Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании" (Москва, МГСУ, 2012 г.); Международной научной конференции «Промышленное и гражданское строительство в современных условиях» (Москва, МГСУ, 2012 г.).

На защиту выносятся

• теоретическое обоснование возможности получения гидроизоляционного обмазочного материала на цементной основе за счет применения меха-

ноактивированной силикат-глыбы и микрокремнезема в комплексе с пластифицирующей и водоудерживающей добавками для защиты подземных частей зданий и сооружений;

• математические зависимости прочности при сжатии, прочности сцепления с бетонным основанием, водонепроницаемости и коэффициента размягчения материала от содержания силикат-глыбы, микрокремнезема и водо-твердого отношения;

• результаты анализа данных, полученных в ходе рентгенофазового исследования кристаллической фазы продуктов гидратации компонентов систем «портландцемент-микрокремнезем», «портландцемент -силикат-глыба», «портландцемент-микрокремнезем-силикат-глыба»;

• результаты анализа данных, полученных в ходе экспериментальных испытаний по определению физико-механических и гидрофизических характеристик разработанного гидроизоляционного обмазочного материала;

• результаты анализа данных, полученных в ходе экспериментальных испытаний по определению коррозионной стойкости в условиях действия растворов соляной и серной кислот;

• результаты внедрения эффективного гидроизоляционного обмазочного материала на цементной основе «МИНСЛАШ-12» для защиты подземных частей зданий и сооружений.

Объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 147 наименований, и 4 приложений. Работа изложена на 173 страницах текста, содержит 44 рисунка, 42 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Для получения гидроизоляционных обмазочных материалов с высокими характеристиками прочности и водонепроницаемости в цементно-песчаную композицию рекомендуется вводить микрокремнезем. При взаимодействии диоксида кремния и гидроксида кальция происходит образование низкоосновных гидросиликатов кальция С-8-Н (I) , что значительно повышает прочность цементного камня. Добавление микрокремнезема не влияет на общую пористость цементного камня, но значительно изменяет дифференциальную. Установлено, что количество капиллярных пор уменьшается при одновременном увеличении количества гелевых пор, что приводит к значительному снижению проницаемости материала. Одним из факторов, который необходимо учитывать при введении микрокремнезема, является его высокая дисперсность, которая значительно увеличивает водопотребность смеси, что ведет к снижению прочности раствора. Поэтому микрокремнезем рекомендуется применять совместно с водоредуцирующими добавками.

В качестве водоредуцирующей добавки были использованы поликар-боксилаты, которые представляют собой органические водорастворимые соединения углерода, содержащие поликарбоксильные звенья и этиленоксид-ные полимерные звенья в качестве боковых цепей. В основе действия поли-карбоксилатов лежит механизм стерического отталкивания боковых цепей адсорбированных макромолекул. Стерическое отталкивание возникает в результате повышения локальной концентрации длинных молекул полимера в зоне пересечения адсорбционных слоев.

При нанесении цементно - песчаного раствора на бетонное основание происходит поглощение бетоном воды из смеси, что приводит к появлению усадочных трещин. Процесс твердения минеральных вяжущих веществ сопровождается химическим связыванием воды, поэтому оттягивание воды из смеси приводит к низкой степени гидратации портландцемента и ухудшению всех физико-механических и гидрофизических характеристик покрытия, поэтому целесообразным является применение водоудерживающей добавки. В настоящее время в качестве водоудерживающих добавок широко применяются эфиры целлюлозы. В тонком слое цементно-песчаная смесь обеспечивает водоудержание до 75-80%, применение модифицированных эфиров целлюлозы увеличивает этот показатель до 97-98%. Этот эффект сохраняется в течение всего периода времени, необходимого для завершения ранних процессов гидратации вяжущего.

Для повышения адгезионных свойств гидроизоляционных материалов долгие годы применялось растворимое стекло Ма20п8Ю2, что обусловлено высокими клеящими свойствами данного материала. Однако введение жидкого стекла в цементную систему имеет свои недостатки: снижение прочности цементно-песчаной композиции (при добавлении жидкого стекла в количестве 5% прочность в возрасте 28 сут. снижается на 25-30 %), резкое сокращение сроков схватывания композиции (менее 20 мин). В основу настоящего исследования легла идея применения механоактивированной силикат-глыбы, измельченной до удельной поверхности не менее 4500 см2/г, в качестве минеральной добавки к вяжущему. Применение силикат-глыбы не оказывает значительного влияния на сроки схватывания смеси и на прочность материала, при этом повышает адгезионные свойства покрытия. При затворении водой КагО'пБЮг диссоциирует на гидроксид натрия ЫаОН и ортокремниевую кислоту 31(ОН)4. Ортокремниевая кислота образует водородные связи с гид-роксильными группами продуктов гидратации цементно-песчаной композиции и цементным камнем бетонного основания (подложки), что обеспечивает высокую прочность сцепления.

После анализа научной литературы была выдвинута научная гипотеза. Совместное применение в цементно-песчаной композиции механоактивированной силикат-глыбы и микрокремнезема в комплексе с пластифицирующей и водоудерживающей добавками позволит получить эффективный гидроизоляционный материал с улучшенными физико-механическими и гидрофизическими характеристиками, а также повышенной стойкостью к дей-

ствию агрессивных сред. Этот эффект достигается в результате образования низкоосновных гидросиликатов кальция C-S-H, уплотняющих структуру цементного камня; образования водородных связей между ортокремниевой кислотой (выделяющейся при диссоциации силикат-глыбы) и гидроксильны-ми группами продуктов гидратации цементного камня, что обеспечивает высокие адгезионные свойства; организации особо плотной упаковки частиц за счет введения микрокремнезема и мелких фракций кварцевого песка.

Для проведения исследований использовались следующие материалы. В качестве вяжущего применялся портландцемент с минеральными добавками до 5% производства ОАО «Щуровский цемент», г. Коломна Московской области. Класс В42,4 Н.

Для проверки соответствия физико-механических характеристик цемента стандарту проводили его испытания в соответствии с ГОСТ 307442001. Насыпная плотность составила 1060 кг/м3, удельная поверхность - 3400 см2/г, нормальная густота - 27%, начало схватывания - 2 ч 50 мин, конец схватывания — 4 ч 05 мин, прочность при сжатии в возрасте 28 сут. - 45 МПа.

В качестве мелкого заполнителя применялся мелкий кварцевый песок Богаевского песчано-гравийного карьера (Московская обл.) фракций 0,16 -0,63. Основные характеристики песка определялись в соответствии с ГОСТ 8735-88. Модуль крупности Мк=1,93, содержание пылевидных и глинистых частиц - 0,9%. Зерновой состав соответствует требованиям ГОСТ 26633 - 91.

В качестве активной минеральной добавки применяли микрокремнезем марки МК 85 (ООО «Завод Пенобетон», г. Липецк). Индекс активности К = 97%, содержание Si02— 90%, удельная поверхность - 18 000 см2/г.

В качестве минеральной добавки применялась силикат-глыба производства ОАО «Скопинский стекольный завод» (г. Скопин Рязанской обл.). Силикатный модуль Si02/Na20 = 2,6, удельная поверхность = 4500 см2/г.

В качестве пластифицирующей добавки применялся суперпластификатор - поликарбоксилат Melflux 2561 F (BASF, Германия).

В качестве водоудерживающей добавки применялась метилцеллюлоза Tylose Н300Р2 (Tylose, Германия).

Основные физико-механические и гидрофизические характеристики гидроизоляционного обмазочного материала определялись в соответствии с действующей нормативной документацией.

Проведение рентгенофазового анализа образцов проводилось на ди-фрактометре ARL X'tra. Для качественного фазового анализа использовали базу данных ICDD PDF-2. Анализ проводили с использованием ПО Oxford Crystallographica. Бесстандартный количественный рентгенофазовый анализ проводили по методу Ритвельда с использованием программного обеспечения Siroquant Sietronics Pty Ltd.

Механоактивация силикат-глыбы производилась посредством ее дробления в конусной дробилке и последующего помола частиц в стержневом виброистирателе. Величина удельной поверхности определялась на приборе Блейна.

На основании данных, полученных при изучении научно-методической литературы, для проведения исследований были выбраны следующие диапазоны процентного содержания компонентов в разрабатываемом материале (от массы цемента): микрокремнезем (МК) 5-15%, силикат-глыба (СГ) 3-7%.

Были выполнены исследования по определению основных физико-механических и гидрофизических характеристик материала в зависимости от содержания МК, СГ и водотвердого отношения (В/Т). Учитывая взаимное влияние нескольких факторов, исследования проводились с применением математических методов планирования эксперимента. Был реализован трехфак-торный эксперимент. В качестве независимых переменных были приняты: X] - содержание микрокремнезема, х2 - содержание силикат - глыбы, х3 - водо-твердое отношение. Параметрами оптимизации являлись: у! - водонепроницаемость (объем профильтрованной воды Ув), у2-прочность при сжатии в возрасте 28 сут. (Ям), уз-водостойкостъ (Кр), у^-прочность сцепления с бетонным основанием (А). В качестве постоянных были приняты следующие параметры: расход пластифицирующей (0,3%) и водоудерживающей (0,2 %) добавок, содержание песка (40%), температура твердения (+ 19°С), влажность среды (98-100 %).

Уровни варьирования независимых переменных при проведении эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Уровни варьирования независимых переменных

Факторы Уровни варьирования Интервал варьирования

В натуральном виде В варьированном виде - 1 + 1

Расход МК XI 5 15 10

Расход СГ х2 3 7 4

В/Т х3 0,3 0,5 0,2

Были установлены следующие математические зависимости водонепроницаемости, прочности при сжатии, водостойкости и прочности сцепления с бетонным основанием разработанного гидроизоляционного материала от соотношения компонентов х^хг, х3:

\я= 641,625 - 10,6х, - 5,875х2 +58,75х3 +0,3х,х2 + 3,5Х)х3 + 8,75х2х3 -0,5х1х2х3

1*г8 = 47,825 + 1,03x1 + 1,45x2 - 9,25х3 - 0,105x^2 - 0,9Х]х3 - 6,5х2х3 + 0,25х!х2х3

Кр = 0,85875+ 0,00975x1 -0,00625х3 - 0,2625х3 - 0,0025х1х3 + 0,0375х2х3 -0,0025х1х2х3

А= 1,06375-0,01825x1+ 0,07625х2 - 0,85х3 + 0,00225х1х2+ 0,11х,х3 + 0,025х2х3 -0,015х!х2х3

Определение значимости коэффициентов регрессии осуществлялось по критерию Стьюдента, проверка адекватности моделей - по критерию Фишера.

На рисунках 1-4 представлены графики зависимости VB, R28, Кр, А от содержания МК (хО и СГ (х2) при постоянном В/Т (х3).

Рисунок 3 - Зависимость водостойкости Кр от содержания МК и СГ при постоянном В/Т

Рисунок 4 - Зависимость прочности сцепления с бетонным основанием А от содержания МК и СГ при постоянном В/Т

Рисунок 1 - Зависимость объема профильтрованной воды Ув от содержания МК и СГ при постоянном В/Т

Рисунок 2 - Зависимость прочности при сжатии Я28 от содержания МК и СГ при постоянном В/Т

Xl-0,4

Хт-О.Э Xi-0,5

Анализ полученных данных позволил определить оптимальный состав гидроизоляционного обмазочного материала на цементной основе «МИН-СЛАШ-12» (таблица 2).

Таблица 2 - Состав гидроизоляционного обмазочного материала

«МИНСЛАШ -12»

Компонент Содержание (% от массы цемента) Содержание (% от общей массы)

Портландцемент - 63

Микрокремнезем 10 6,8

Кварцевый песок 40 25,1

Силикат-глыба 5 4,7

Суперпластификатор -поликарбоксилат 0,3 0,23

Водоудерживающая добавка -метилцеллюлоза 0,2 0,17

Водотвердое отношение 0,3

Были проведены исследования по определению основных гидрофизических, физико-механических и технологических свойств состава «МИН-СЛАШ-12» (таблица 3).

Таблица 3 - Характеристики гидроизоляционного обмазочного _материала «МИНСЛАШ -12» _

Показатель Единица измерения Значение

Влажность, по массе % 0,2

Насыпная плотность кг/м3 1200

Средняя плотность готовой смеси кг/м3 1990

Средняя плотность затвердевшего раствора кг/м3 1800

Подвижность (по расплыву кольца) мм 10,5

Сохраняемость первоначальной подвижности мин 30

Водоудерживающая способность % 95

Сроки схватывания: начало, не ранее конец, не позднее мин 45 110

Прочность при сжатии: в возрасте 28 сут. в возрасте 7 сут. МПа МПа 54,5 30,1

Прочность сцепления с бетонным основанием МПа 1,7

Водопоглощение по массе % 2

Коэффициент размягчения - 0,97

Марка по водонепроницаемости материала \У20

При нанесении покрытия на бетонное основание марка по водонепро-

ницаемости бетона повышается с \У2 до

С целью определения состава кристаллической фазы и изучения взаимного влияния компонентов на состав кристаллической фазы продуктов гидратации системы «портландцемент - микрокремнезем - силикат-глыба» был выполнен качественный и количественный рентгенофазовый анализ образцов с различным сочетанием исходных компонентов (таблица 4).

Качественный анализ полученных рентгенограмм гидратированного цементного камня показал, что наименьшая интенсивность пиков портланди-та наблюдается в образцах с добавлением МК. Это позволяет предположить, что Са(ОН)2, образовавшийся при гидратации ЗСаОБЮг и 2Са08Ю2, соединился с высокоактивными частицами микрокремнезема, в результате чего сформировались низкоосновные гидросиликаты кальция.

Точные значения концентраций были определены в рамках бесстандартного количественного РФА, результаты которого представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Состав кристаллических фаз серий образцов после гидратации

№ серии образцов Исходный состав Содержание фазы (% от общей кристаллической фазы)

Портландит Этгрингит

1 ПЦ + МК (10%) + СГ(5%) 12,8 0,4

2 ПЦ + МК(10%) 16,9 1,7

3 ПЦ + СГ (5%) 42,1 1,6

4 ПЦ 43,0 1,5

Концентрация эпрингита в образцах серий 2-4 приблизительно одинакова. В образцах серии 1 наблюдается уменьшение его концентрации в 3,75 раза; это позволяет предположить, что совместное действие микрокремнезема и силикат-глыбы в цементной системе снижает интенсивность образования эттрингита.

Снижение содержания эттрингита объясняется следующим образом: при диссоциации силикат-глыбы образуются ортокремниевая кислота (81(ОН)4) и растворимый гидроксид натрия (ИаОН), который, в свою очередь, начинает взаимодействовать с гипсом, в результате чего ионы Са+ соединяются с группой ОН" и переходят в соединение Са(ОН)2, что затрудняет образование эттрингита ЗСа0-А120з-ЗСа804-32Н20.

Таким образом, совместное влияние микрокремнезема и силикат-глыбы в цементной системе приводит к протеканию следующих процессов:

- образованию низкоосновных гидросиликатов кальция С-Э-Н, уплотняющих структуру цементного камня;

- химическому связыванию свободного Са(ОН)2;

- снижению концентрации эттрингита в системе.

В ходе диссертационного исследования была определена стойкость обмазочного материала «МИНСЛАШ - 12» в условиях кислых агрессивных

сред. Наиболее разрушительным для конструкций является воздействие грунтовых вод, насыщенных в условиях городской среды хлоридами и сульфатами. Поэтому в качестве агрессивных сред были выбраны растворы 0,1н НС1 и 0,1н Н2804. Интенсивность протекания коррозии оценивалась по количеству СаО, перешедшего в раствор в течение 160 сут. На основании полученных результатов были построены графики, представленные на рисунках 5-6.

^ ! 00,00

I 90.00

О

в

Й 80,011 70,00

60,00

50,00

40,00

30,00

20,00

10,00

0,00

1 91,!« /. 1

7

^ 71

51.06

2

ззя

24,0 25,5! 31.У&

' и, 8,88 21.20 1

Время исяыташи,

1 - Контрольный образец 2 • Образец с: покрытием

Рисунок 5 - Графики кинетической зависимости коррозии образцов

70,00

в условиях 0,1н НС1

У&Я 1

48,81 ¿£>'5687

43,72 _»

38.С!/

1,39 6,56 18Л 2

13,79 9,14 10,80 -*г~1У0

5 ¿У 5.72 3,56 .59 4Л -»""Тп 2 9,89

10 12

1 - Контрольный образец 2 - Образа] с покрытем

Рисунок 6 - Графики кинетической зависимости коррозии образцов в условиях 0,1н Н2304

Анализ экспериментальных данных показал, что к моменту окончания испытания в условиях 0,1н НС1 количество перешедшего в раствор СаО составило 91,16 мг/см2 в контрольных образцах (без покрытия), а в образцах с покрытием - 38,82 мг/см2, что в 2,3 раза меньше, чем в контрольных образцах.

К моменту окончания испытания в условиях 0,1н Н2804 количество перешедшего в раствор СаО составило 60,26 мг/см2 в контрольных образцах (без покрытия), а в образцах с покрытием - 18,94 мг/см2, что в 3,2 раза меньше, чем в контрольных образцах.

Таким образом, гидроизоляционный обмазочный материал «МИН-СЛАШ-12» можно рекомендовать к применению в условиях действия агрессивных сред - растворов НС1 и Н2504.

Разработан и введен в действие Технологический регламент на приготовление и применение обмазочных гидроизоляционных составов на минеральной основе группы МИНСЛАШ, Москва, 2012 г.

Гидроизоляционный обмазочный материал «МИНСЛАШ-12» может применяться как при устройстве гидроизоляционной защиты новых конструкций, так и при ремонте и реконструкции старых сооружений. При ремонте и реконструкции старых сооружений необходима предварительная очистка защищаемой поверхности.

Область применения материала: подземные сооружения (автостоянки, подвалы, насосные станции, подземные переходы, торговые и складские помещения); производственные и бытовые помещения (цеха, прачечные, бани, санузлы, ванные); объекты водоканалов, канализационные системы, очистные сооружения, колодцы, резервуары; тоннели (инженерных коммуникаций, гидротехнические, транспортные, метрополитена и т.д.).

Выполнены испытания по сравнительной оценке механических и гидрофизических характеристик материала «МИНСЛАШ-12» (состав №1) и двух аналогов отечественного (состав №2) и зарубежного (состав № 3) производства.

Гидрофизические свойства оценивались по объему воды, поглощенному образцами под давлением, и водонепроницаемости материалов по методу «мокрого пятна». Для этого на бетонные образцы-кубы (марки по водонепроницаемости \У2) наносились покрытия из составов № 1-3 толщиной 3 мм.

Графики зависимости объема поглощенной образцами воды от подаваемого давления представлены на рисунке 7.

« 16Э

|l« n

> 120 100 80 60 40 20 0

i í 158 |

i I i ¿r j

Ш/ ¡

j J / 9s

Г ! VI 7S ^ »«

i /* .>■■>" í i ! /1 ; Жъ ! \

|

< i^f2 í j

üxr ! i j

«e 1 1

-СОСГ1Б

JM

■v3

0,6 0,8

Дылевве, ЛШа

Рисунок 7 - Графики зависимости объема поглощенной воды от давления воды

Из графиков видно, что бетонные образцы с нанесенными покрытиями из составов №1 и №3 практически не отличаются по показателю объема поглощенной воды. Образцы, покрытые составом №2, значительно уступают по этому показателю.

Водонепроницаемость бетона с нанесенными гидроизоляционными покрытиями определялась по методу «мокрого пятна». Результаты испытания состава №1 показали, что при давлении 0,8 МПа противоположная грань образца остается полностью сухой, фильтрация воды незначительна. При испытании состава №3 образцы так же выдержали давление воды 0,8 МПа. Состав №2 показал самый низкий результат: просачивание воды через противоположную грань образца началось yace в первые часы испытания под давлением 0,6 МПа.

Механические показатели оценивались прочностью составов на сжатие и прочностью сцепления покрытий с бетонным основанием.

Результаты сравнительных испытаний по оценке механических характеристик составов № 1-3 приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Механические характеристики составов №1-3

Состав Показатель

Прочность сцепления с бетонным основанием А, МПа Прочность при сжатии R28, МПа

№ 1 1,7 54,5

№2 1,10 36,8

№3 1,61 49,2

Таким образом, разработанный гидроизоляционный обмазочный материал для защиты подземных частей зданий и сооружений не уступает по гидрофизическим и механическим характеристикам аналогам зарубежного происхождения и значительно превосходит отечественные аналоги.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснована возможность получения эффективного гидроизоляционного обмазочного материала на цементной основе для защиты подземных частей зданий и сооружений за счет применения механоактивированной силикат-глыбы и микрокремнезема в комплексе с пластифицирующей и водо-удерживающей добавками. Высокие показатели физико-механических и гидрофизических характеристик материала, а также стойкость к действию агрессивных сред достигаются в результате образования низкоосновных гидросиликатов кальция С-Б-Н, уплотняющих структуру цементного камня; образования водородных связей между ортокремниевой кислотой (выделяющейся при диссоциации силикат-глыбы) и гидроксильными группами продуктов гидратации цементного камня, что обеспечивает высокие адгезионные свойства; организации особо плотной упаковки частиц за счет введения микрокремнезема и мелких фракций кварцевого песка.

2. Разработан и введен в действие Технологический регламент на приготовление и применение обмазочных гидроизоляционных составов на минеральной основе группы МИНСЛАШ, Москва, 2012 г.

3. Установлены математические зависимости водонепроницаемости, прочности при сжатии, прочности сцепления с бетонным основанием и водостойкости от расхода микрокремнезема, силикат-глыбы и водотвердого отношения с целью прогнозирования свойств материала. Определен оптимальный состав гидроизоляционного обмазочного материала «МИНСЛАШ-12»: портландцемент - 63 %, микрокремнезем - 6,8 %, силикат-глыба - 4,7 %, пластифицирующая добавка (поликарбоксилат) - 0,23 %, водоудерживающая добавка (метилцеллюлоза) - 0,17%, песок - 25,1%; водотвердое отношение составляет 0,3.

4. Определены основные физико-механические, гидрофизические и технологические характеристики материала: средняя плотность готовой смеси - 1990 кг/м 3, плотность цементного камня - 1800 кг/м 3, подвижность (по расплыву кольца) - 10,5 мм, прочность при сжатии в возрасте 28 сут. -54,5МПа, прочность сцепления с бетонным основанием - 1,7 МПа, коэффициент размягчения - 0,97, марка по водонепроницаемости - \У20.

5. Установлены зависимости величины объема воды, профильтрованной через покрытие, от давления воды для определения степени повышения водонепроницаемости бетона с гидроизоляционным покрытием. Опытным путем установлен факт повышения марки по водонепроницаемости бетонных конструкций с нанесенным гидроизоляционным обмазочным материалом «МИНСЛАШ-12»: с Ш до

6. Определен качественный и количественный состав кристаллических фаз продуктов взаимодействия компонентов системы «портландцемент-микрокремнезем-силикат-глыба» в процессе гидратации: методом рентгено-фазового анализа установлено снижение содержания портландита в 3,4 раза, а эттрингита - в 3,75 раз по сравнению с контрольными образцами.

7. Установлены зависимости интенсивности коррозии покрытия, протекающей при действии растворов соляной и серной кислот, для оценки стойкости покрытия в агрессивных средах. Установлена повышенная стойкость разработанного покрытия в условиях действия растворов соляной и серной кислот. Экспериментальным путем доказано, что в условиях действия раствора соляной кислоты интенсивность коррозии образцов с покрытием в 2,3 раза ниже, чем у контрольных образцов; в условиях действия раствора серной кислоты интенсивность коррозии образцов с покрытием в 3,2 раза ниже, чем у контрольных образцов.

8. Выполнены испытания по сравнительной оценке механических и гидрофизических характеристик разработанного гидроизоляционного обмазочного материала для защиты подземных частей зданий и сооружений «МИНСЛАШ-12» и аналогов отечественного и зарубежного производства. Экспериментальным путем доказано, что разработанный материал по гидрофизическим и механическим характеристикам не уступает аналогам зарубежного происхождения и значительно превосходит отечественные аналоги.

9. Обоснована экономическая целесообразность применения материала «МИНСЛАШ-12» для устройства гидроизоляционных покрытий подземных частей зданий и сооружений. Выполнено внедрение материала «МИНСЛАШ-12» при производстве работ по гидроизоляции фундаментов двух объектов.

Основные результаты диссертационного исследования изложены в следующих работах:

1. Ляпидевская, О.Б.. Эффективный обмазочный гидроизоляционный состав на минеральной основе для защиты подземных зданий и сооружений / О.Б. Ляпидевская, Е.А. Безуглова // Строительные материалы.-2013.-№1.-С.52-53.

2. Ляпидевская, О.Б. Оценка гидрофизических и механических характеристик нового гидроизоляционного обмазочного состава на минеральной основе / О.Б. Ляпидевская, Е.А. Безуглова // Вестник МГСУ.-2013.-№2.-Т.1.-С. 122-134.

3. Ляпидевская, О.Б. Новый гидроизоляционный материал на минеральной основе для защиты подземных сооружений от воздействия агрессивной среды / О.Б. Ляпидевская, Е.А. Безуглова // Вестник МГСУ.-2011 .-№ 1 .Т. 1.-С. 127-130.

4. Ляпидевская, О.Б. Повышение долговечности бетона подземных конструкций за счет применения пенетрирующих гидроизоляционных материалов / О.Б. Ляпидевская, Е.А. Безуглова // Вестник ДонНАСА,- 20Ю.-№4,-С.74-76.

КОПИ-ЦЕНТР св.: 77 007140227 Тираж 100 г. Москва, ул. Енисейская, д. 36. тел.: 8-499-185-79-54,8-906-787-70-86 www.kopirovka.ru