автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Исследование свойств и коррозионной стойкости серных бетонов в условиях эксплуатации калийных производств



ХАРЬКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 666.97.058 : 666.972—036

ОРЛОВСКАЯ Екатерина Владимировна

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ СЕРНЫХ БЕТОНОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАЛИЙНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

05.23.05 — Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков — 1991

/

У ) '-л / С / ^

Работа выполнена в научно-исследоватсльской лаборатории кафедры организации и экономики строительства инженерно-экономического факультета Львовского политехнического института, в лаборатории технологии изготовления строительных материалов и изделий Львовского отделения УкрстромНИИпроект и в лаборатории полимербетонов научно-исследовательского, проектно-конструкторского и технологического института бетона и железобетона (НИИЖБ) Госстроя СССР, г. Москва.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор ПАТУРОЕВ В. В.

Официальные оппоненты —- доктор технических наук, профессор ЧЕРНЯВСКИП В. Л., кандидат технических наук, старший научный сотрудник МОКР! 1ЦКНЙ К. И.

Ведущая организация — Калушскпн филиал ВНИИгалургии.

Защита состоится 24 декабри 1991 г. в .... часов на заседании специализированного совета Д.068.33.01 в Харьковском инженерно-строительном институте по адресу: г. Харьков, ул. Сумская, д. 40, ХИСИ, аудитория .....

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » ноября 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук

А. В. УШЕРОВ-МАРШАК

ОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность -работа. Одной из важнейших отраслей народного хо-

■■'■<■• • 5

яйотва страны является калийная промышленность. Высокая солевая

/Г'Д!'.Й 1

грессти на предприятиях по производству минеральных удобрений ста-ит задачи применения при строительстве зданий и сооружений высокоактивных коррозионноетонких строительных материалов.

В последнее врёия в качестве таких материалов предложены поиси-эрбетонн. Однако их высокая токсичность при изготовления, стонмо-гь и дефицитность связующего, сложность технология препятствуй' ярокоиу применению в практике строительства.

• Интенсивный рост производства серы за счет вторичных источня-эв сырья привлек внимание исследователей к изучении возможности г использования в качестве связушего для изготовления коррозяон-эстойкого бетона с высокими фвзико-механичеейши свойствами.

Применение сери в качестве связущего позволяет расширить сы-ьевую базу производства строительных материалов, разработать новый щ бетона - полямерсерннй с высокими эксплуатационными н антикор-ззионными свойствами, создать новую технологии безотходного и ро-пелируемого производства, расширить номенклатуру и повысить технн->-эконоштческие характеристики конструкционных материалов.

Тема настоящего исследования - составная часть комплекса работ, эедусмотренннх "Координационный планом научно-исследовательских ра-)Т и опытно-промышленного внедрения серных бетонов и бетонов, прощаниях серой на 1985 г. и 1986-1990 гг.", утвержденном Госстроем !СР 13.05.1985 г.Й15-683.

Цель работы состоит в разработке оптимальных составов фного бетона стойкого к воздействию агрессивных сред, характерных и предприятий калийной промышленности на основе комплексных иссде->ваний технологических параметров изготовления, изучения физияо-ианических свойств, химической, биологической стойкости ь провер-

ке его в производственных условиях с сценкой технико-эконоькческой еф^эитпвностп в натурных изделиях.

Автор защищает:

- состава серною 'Зетоиа стойкие в солевых средах;

- экспериментальные данные о влиянии наполнителей различной тон кости пошла а пластификатора на формирование структуры и физико-механические своЗства серной мастики;

- результаты исследований %знко-механических свойств, влияние глинистых прикэсей в различной концентрации растворов на солестойкое' серного бетона;

- опытные данные по стойкости серного бетона в агрессивных свел; характерных для предприятий калийной промышленности;

- опытные данные по стойкости серного бетона в условиях биологи' сяой коррсззз и рексьгандсцип по ее повышению;

- модель солевой коррозии серного бетона;

- расчета опгвианьяыг составов серного бетона;

- рал чети сроков слуиЗн серного бетона в условиях его эксплуатаг на предприятиях калийнсй прогшшлеяности;

- результаты коррозионной стойкости опытных изделий из серного с тона б производственных условиях и технико-еконодаческие расчеты поте циального экономического эффекта от повышения долговечности изделий.

Наутага ноеязнт шботн составляет;

- разработанные и оптимизированные составы серного бетона стойки воздействию содей;

- далшэ по физико-ыаханическиы свойствам, вынужденный и собстве шлк температурный и усадочный деформациям серного бетона;

- данные о влиянии ыикроиаполнителя ж глинистых примесей на соле стойкость серого бетона;

- зависимость коэМжциента химической стойкости серного бетона' о его состава и концентрации солевых растворов;

- данные о стойкости серного бетона в солевых растворах раз-игшых концентраций при воздействии тионовнх бажтерй;

- модель коррозии серного бетона в условиях солевой агрессии.

Практическое значение работа:

- предложены рациональные технологические решая- изготовления солестойкого серного бетона;

- разработаны технологические регламенты для органгаафв ооп-ю-промышленного производства изделий на основе серного бетона в агрофирме колхоза "Заря" Городокского района ЛьвовскЛ области, Иворовского производственного объединения "Сера", колхоза "Путь Ильича" Яворовского района Львовской области, Управлении автокаг»-зтралей БССР;

- разработаны временные технические условия на пдитн серойе-гоннне сборные / ВТУ 21 УССР 03-87 /;

- разработаны временные инструкции по технологан изготовления эерного бетона, утвержденные Минстроем СССР / РД 65.80-85 / в ВВ5 г Минпрометройиатвриалов УССР в 1987 гг.

В 1983 г. на опытной установке Львовского филиала НИШИ на Зтрыйском гравийно-дробильно-сортировочнси заводе треста Облагрб-цорсгрой выпущена опытная партия плит пода, которая ухожена в rote производства калийных удобрений на Стебяиковохсм каяжйняГза-воде. В 1987 г. на этом хе заводе была изготовлена вторая нации плит и сточных лотков из серного бетона, которые уложен* на Кажув-ском калийном комбинате и Стебниковскои калийной завода.

В 1988 г. на Городокскои заводе "Полиэфир" Львовского врой»-водственного объединения "Пдастмаоофурнитура" была введена а вж>-плуатацио опытно-промышленная установка по производству изделий из серных бетонов и изготовлена по заказу Одесского дшшм|штч> завода "Большевик" партия плит для хнмическнстойких полов.

Результаты исследований были использованы при строительства

в 1990 г. на обогатительной фабрике Яворовского производственного объединения "Сера" Ассоциации "Агрохии" цеха по производству строительных изделий из серного бетона производительностью 10 тыс.ы3 в год и разработке технических условий на связупцее для серных бетонов / ТУ-23-86-31-89 /.

Технико-економические расчеты показали, что потенциальный экономический аффект от замены цементного бетона и полимербетона сер-еш иозог быть получен как в сфере производства, так и в сфере эксплуатации изделий за счет снижения энергоемкости i. трудоемкости производства, использования техногенных отходов основных производств и повышения долговечности зданий и сооружений.

Апробация работ н. По материалам диссертации опуб-лшсоваяо Ifl печатных работ. Результаты исследований докладывались на ХП БсесовзноЗ научно-технической конференции в Ростове-на-Дону,1983; отраслевой научно-техническом семинаре в Калуше, проведенном БНИИга-лургси в Ш34 г.; научно-технических конференциях Криворожского ордена Трудового Красного Знамени горнорудного института, 1985 и 1986 гг, республиканском семинаре "З&гико-химическая механика композиционных материалов", Киев,1985 г.; на технических совещаниях лаборатории ло-дшлербетонов НИИЖБ Госстроя СССР, 1985 и 1987 гг.; Всесоюзном семинаре Чодя6шсе,1587 г.; Всесоюзной конференции "Ноше Форш,виды,модификации серы и серной продукции",Львов,1988 г.; Всесоюзной конференции " Применение эффективных П-бетопов в машиностроении и строительстве", Валъетю.ШЗЭ г.; Г Всесоюзной конференции "Применение серы и сэросо-дершшшх отходов в строительной индустрии", Львов,1990 г.

Объем работы.' Диссертация содеркит 172 стр. машинописного текста; 43 рисунка и фотографий, 30 таблиц, состоит из введения, пяти глав, обоих выводов и рекомендаций, списка литературы и прилохег

Диссертационная работа выполнялась в 1983...1988 гг. в территорг авьнаЭ научно-нсслвдовательской лаборатории каг!>едри организации и экс

мики строительства инженерно-экономического факультета Львов-:ого ордена Ленина псиртехничесного института, в лаборатории тех-1Логии изготовления строительных материалов и изделий Львовского угнала научно-исследовательского института строительных иатериа->в и изделий Минпромстройматериалов УССР / НИИСМИ /ив лаборато-ш полимербетонов научно-исследовательского,'проектно-конструктор-сого л технологического института бетона и зелезобетона /ШКБ/ юстроя СССР.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность науч->му консультанту, к.т.н., старшему научному сотруднику Ю.И.Орлов-сому за ценные советы и постоянное внимание к работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обследование состояния бетона и железобетонных конструкций на эедприятиях калийной промышленности показало, что сроки эксплуата-га зданий и сооружений намного меньше нормативных.

Исследованию причин и механизма коррозии цементного камня бе-эка в солевых средах калийных предприятий посвящены работы Беяена-а В.П.,1^зеева Е.А.,Лыса С.Н.,Минаса А.И..Москвина В.М. и др.7ста-овлено, что коррозию вызывают соли в присутствии воды, т.е.раство-ы. Твердые соли инертны по отношению к бетону. Коррозионные провесы определяют 3 условия работы конструкций: полное погружение, остоянное частичное погружение и периодическое насыщение солевая астворами и высушивание.

Анализ исследований солестойкости цементных и полимерных бето-ов позволяет предположить, что коррозионностойкими будут бетоны, твечалцие следующим требованиям: они должны быть химически инерт-ыми к растворам солей; иметь плотную структуру, исгиаэтащую еоз-;ояность образования и роста в порах бетона кристаллов солеЭ; одя-аково хорошо должны работать в условиях полного погружения, капвд-.ярного подсоса, частичного и циклического воздействия растворов.

Сера кап связувдее вещество известно с середины 19 в. До 7*

годоз sa рубеаоа и 80-х в нашей стране, применение серы для изг!

товдення бетона носило частный характер из-за ее дефицитности и

отсутстеля пшрокпх исследований свойств, химической стойкости и

доягозэчяоста серного бетона. Анализ работ Ереминой В.А.,Мацарш

Е.Г. .Никитина А.Е. .Орловского В.И. ,0сПановой М.Ш.»Патуроева В.В,

Пажуроева Ы.В. и зарубежных ученых v.c Bee v/.c.,Vroom а.н., Loov а .В., Sullivan T.A.,iîisukaai К. ж др. показывает г что серный бет<

является наиболее эффективным солестойким видом бетона.

На основании анализа выполненных исследований и опыта прим нашш сэраого бетона за рубеком, базируясь на глубоких ксследовг каях коррозионных процессов, протекающих в цементных бетонах, А: Еордога КД!. .Баженова D.M.,Бабушкина В.И. .Барташевича A.A.,Гузо-ова ЕД. ,ЕлЕзна ИЛ1. .Иванова ФЛ. ,Ыинаса АЛ. .Москвина В.М. .Патз розва В .В. »Угинчуса ЛЛ. и др. ,и исходя из конкретных задач, ст< сих перед эксплуатационными службами предприятий калийной промш; леаностп страны, автором для достижения цели поставлены следумщ задача: разработать составы серного бетона на основе техническо{ серн технологически простые и экономически обоснованные; изучитз фззЕЕо-ызханические свойства, вннудценные и собственные температурные, я усадочные деформации; изучить коррозионную стойкость с тона в рабочих растворах солей / щелоках / калийных предприятий "Прзпсаршакадхв"; изучить влияние вида и качества наполнителей i ашгслнвтелв! на содестойкость бетона; исследовать возможность 6i логической коррозии серного бетона в присутствии солей; разработать модель солевой коррозии серного бетона и рекомендации по ое предупреждению; внедрить в строительство изделия из серного бете на стойске к солевой агрессии г. оценить их экономическую :>?>■',oktv иость на примере конкретного производства.

В «сследованкях в качестве связушего пшшешш: технич'скут

ару Роздольского ПО "Сера", соответствующую ГОСТ 127-7Бй п золу от-гоя-ссросодерягиций отход, образующийся при подземной вшыавке серн а Яворовском ПО "С^ра", соответствуй^ требованиям ТУ 113-23-01-16. зрэднешшЛ хт'.чесгой состав золы отстоя, мае.!»: сера элементарная— 5;3102-2,2; а12оуо,19; Яъ^уО,!1}-, СаО-22,8; 15г0-0,02; С02-1б,5! э2-о,8. Сера по своей природе-хрупкий материал. С целы) устранения того недостатка, снижения температуры плавления, замедления продзс— а кристаллизации в расплав вводят мастифийирущие добавки. В каче-тве пластификатора серн и получения биостойкого серного бетона еспс-ьзовался нафталин / ГОСТ 16106-82 /. Зибор нафталина был обусловлен ем, что это вещество наряду с пластхфицярущнш свойства!«!! обладает Еойотвами антисептика. Применение золы отстоя даш изготовления серпо-о бетона в качестве связующего, значительно снижает его стоимость,по-кольку стоимость технической серы составляет 63, а золы - 14 руб/т.

В качестве наполнителя при изготовлении ошггннг образцов ггрпкз-ялась кварцевая мука, приготовленная путей поиола в иаровоЯ иальшщз итого песка Яспнецкого карьера Львовской области. Регулируя врс-^'я омола в пределах 3...7 ч была получена 1.711а с удельной поворхностьэ: 075, 5100 и 6500 см2/т.

В качестве заполнителей применялись: мелкого- песок кварцевый,ов-ажннй и Вольский стандартный песок; крупяого-гранитныЯ цебенъ Вйров-кого месторождения., При изучении влляния глинистых прратесей на соло-ойкость бетона, в овратагай песок вводилось дополнительное количество ■липы или вымывалось из него. Содержание глинистых и илистых частиц оставляло: 0,46; 2,7; 6,6; 10,2 и 23,1 %, При расчете оптпиадьннг со-тавов бетона использовался песок искусственно отсеянный трех «зкулоа крупности: 1,4;Г,85 и 2,3. Для сравнительных доследований пртаегмлись юставы серного бетона, изготовленного с применением Вольского стспиртного песка / ГОСТ 6139-78 /.

Опытные образцы для лабораторных исследований изготавливались по

следуетей технологии: сушка и прогрев при 140...Г50 °С наполнит ля и заполнителе! в сушильном пкафу; плавление серы /золы отсто и перемешивание о пластификатором или без, и наполнителем в обо греваеиоы лабораторном смесителе, обеспечивавшим температуру 14 ...150 °С; сиепшвание серной мастики с горячими заполнителями;у ладка смеси в металлические форин, нагретые в сушильном шкафу д теьшературн не менее 120 °С; уплотнение смеси на виброплощадке ■ пригрузои или без до появления на поверхности изделия жидкой фа и прекращения интенсивного выделения воздуха из смеси.

Определение характеристик структуры серной мастики и бетон / плотности .влажности,водопоглощенил / проводилось в соответств: с деЯствупщш ГОСТами; прочностные и деформативные характерист: ки при кратковременном нагружении устанавливались в соответствк с "Руководством по методам испытаний полимербетонов" и ГОСТ.

Испытание приам на осевое сжатие проводилось с автоматичес: записью деформаций и одновременной обработкой результатов на ЭВ по специально разработанной программе "Призма" с построением да rpasi "напряяения-дефоркации".

Прочностные и деформативные характеристики бетона при осев» растязенкк устанавливались по результатам испытаний призм и цшп дров размером 10x10x40 и 40x12 си.

Исследование деформаций усадки и набухания проводилось на < ргзцах размером 4x4x16 см с замером деформаций компаратором.

Исследование температурных деформаций проводилось на спвциг льно2 установке на образцах 4x4x16 см в интервале температур +2( ... +80 °С.

Водостойкость и химическая стойкость /солестойкость / onpej лкяксь по изменении массы, внешнего вида и механических характе] отек образцов пр? воздействия жидких агрессивных сред и воды ег ( ответствии с "Руководством по методам испытаний полимербетонов" образаяя-бадочнах 4x4x16 к кубах с размером грани 3 / серная маг

пка я сернпЗ песчаный бетон / л 10 см / серный бетон /.

Параллельно с изучением всестороннего воздействия сред.сбраз-,н испытывали в условиях попеременного насыщения раствора.® солеЯ : высушивания, а такяе в условиях капиллярного подсоса.

Морозостойкость определяли в соответствии с ГОСТ 10060-76,

Исследование износостойкости проводилось'методом истпрапшт по ?0СТ 13087-81,

Зизико—химические исследования фазового состава щж воздейст-зш солевых сред проводилась методом рентгено-фазового анализа с яо-иощью дифрактокетра "ДРОН-5".

Здектрогою-шгкроскопичесгсге исследования структуры материала л ее изменения проводились с помощью растрового скагспрущего гакросао-па "^-253" / Япония /. Термографические исследования проводили на цериватографе марки ^-150-Д.

На основании электронно-микроскопических, исследований установлю-!И особенности структуры серной мастаки л бетона на трох уровнях" сложности: атошо-молекулярноы, уровне первичных частпц-мпкрокрпстгшюз п уровне слсишх образований. Исходя из анализа роли структуры в^ор-розиояноЗ стойкости, было сделано предположение, что солестойки! будет такой бетон, который характеризуется максимальной плотпостьэ и >ст-нкмальной пористостью струнтуры. Проанализированы прлчлш возмсстшх дефектов структур и намечены пути их устранения.

Поры в мастике образуются по разным причинам н 'фиксируется пгл остыванип и твердегаш с гас п. В процессе переиишивачия горячо5? сческ происходит вовлечение воздуха, что приводит к образованию замкнула: пор различных размеров и единичных открытых пор, вкходяцп'С на хорерх-ность. Значительное количество сообщающихся к зажг/тнх пэр у.сго? образоваться в случае использования недосушенных инертных з результате парообразования, что приводит к разрыхлешяз структуры бстста. Езеде:г?о в мастику пластификатора такяе способствует асшяда» количества пер.

Хро^о пор, вря сстывалп! потуг образовываться трещины, появление пст-ср:ь" сбгс.-СЕггпэ ф-гзо-гз п алготрошхшл: преврозеякслг при сьсзлслгг к оогц£,а.-пз1 с:.:;сп п "старэнпем" сера во средою, а таг.-ло Есладсхп-з: недостаточного уплотнения сглссп.

На осиовшшх рснтгено-фазового к термографического анализов Б -5- 3102 з гор'одаиаютестотс расчетов показана пола-штель-ЕС2 роль ягаодоэтадз и пластс^кхатора в процессе структурообразова-1шя серкоП цастяки. гксперигентрльпые исследования роли наполнителя с рааагегоЗ удэхьнсй поверхностью и пластификатора в ффикрова-шзг стругяурн сераоЗ иастакз, позволило выбрать оптимальный состав для дальнейшее лссдедозаннЗ. Установлено, что оптимальным составом является сослав при соотношении сера:наполнитель= 1:2 при удельной повэрхностп кваргавоЛ цуяи 5 Л>0 с%?/т.

Установлено, ч?о по мере наполнения серы кварцевой мукой с увеличением ее удаль нсЯ поверхности деформация набухания мастики при водояасшденпз ^валичпвгазгея и составляли 10... 40x10""®, Введение в состав мастики пластафанатора-нЕфтааина в количестве 3 % на 80 .. .50 ? снижает деформации набухания.

Исследованиями установлено, что максимальная термоусадка чистой сера достигает 175...Х80х1СГ? Наполнение серы кварцевой мукой

с

приводит к снилешш усадкя до 55...85x10 . При снижении удельной поверхности наполнителя усадка также снижается.

Установлено, что модуль упругости серной мастики зависит от удельной поверхности наполнителя я с ее увеличением имеет тенден-ПШ> г сияяеннв. Экспериментально показано, что все прочностные и * дефорьатшныа хараэтеристили мастики зависят от содержания серы. Каасшгаяьныа значения модуля подучены при содержании серы по массе 80.. .35 *.

Ее следование коэффициента линейного температурного расширения показало, что по пере наполнения серы кварцевой мукой величина

коэффициента укеньпается пропорционально содегзссгэ сор* з для оптимального состава в даалпзоно +23...+46 °С сосгсзляст 2,14 1/°С.

На основании теореткчпскп: пргдпоспяок п окспорггкнгелкга исследований влягатя шд^сго " "рухшого зйдолпл?сгс- па форгзрсза-ние структуры серного бетона полутоны зависимости ддз пропгозпрсза-нг,я прочности при слагай.

Установлено, что увеличение модуля крушзостп щебня приводит н увеличению его содержания в емзеп л к егтойгзэ рг.схода серы. Прп правильно подобранном составе снеси р?хход сери состаздяот но болоо 10..;12 %.

На основании проведенных экспериментов выбраны оставило 5 факторов, влияпцне на прочностные характеристики серного бетона и па сотто-ве методов математического планирования экспериментов получены каго-¡.-атические модели прочности, адекватно списнвагслге выбранные фактору. Вычисление коэффициентов уравнений регрессии, их статистический шала и проверку адекватности полученных моделей 'проводили на ЗЕЛ по составленной программе "ЗШ".

Анализ уравнений показал, что ыодуль хрупкости посг.а, пртг^пя;"»-го для изготовления бетона, не оказывает существенного влияния на. прочность. Для получения бетона с максимальной прочностью и плотностью рекомендовал состав С:Н:П:Щ=1:2:2:3 прп удельной поверхности пглояпгго.-л • 4500 с\?/т и модуле крупности песка равней 2,3. Прп глодуле крупности песка равном 1,4 оптимальный состав равнопрочного бетона - 1:2:1:3. Таким образом, при использовании песков с различный иодулен крупности могут быть получены равнопрочные бетоны.

С учетом местных строительных материалов и экспериыонтадышх доеных разработаны оптимальные составы мелкозернистого /песчаного/ п ггоуп— нозернкстото серных бетонов и изучены их основные характеристика.

С целья получения бетона повышенной плотности и прочнеетп нзучопо влияние прягруза в процессе уплотнения смеси. Установлено, что спипгзяь1

I'l

iïûsi величина npiirpysa составляет 500 т/cvr. При этом, прочност] б troua ца сгатие достигает 78,5 Lïïla. Применение щлггруза позволяет до кгшатш снизить расход серы,т.с.формовать .т.есткие снес Исследование температурных деформаций серного бетона пока: ло, что величина коэффициента линейного тешературного pacnmpei снимается при введении заполнителей и достигает значений conocí ътхих. с цекентншл бетонок. Установлено, что величина козффпцие! в диапазоне +23...+46 °С изменяется пропорцшпально содераашт

рп в сютсе.

Результаты испытаний на морозостойкость изучаемых составо: показали ВЕСОкузэ стойкость к попеременному замораживанию-оттам ига. Установлено, что ?горозостойкость серного бетона зависит с Г1эдпф2цпровааз1ого состояния серы и при правильном подборе coctj г нсдгчиг пластификатора морозостойкость серного бетона не hhs< чей равнопрочного цементного.

Экепергзгентально показано, что истираекость серного бетою злею цементного, а при введении в состав пластификатора износо< кость косот бить виио.

Солостойкость серной мастики и бетона исследовалась в дву: 1:з:дах рабочих щелоков Калужского калийного комбината и в искус< зх-гшк: раствора, характерном для евдьвииитовых фабрик. Хигачес! состав COJLCB'JZ сред приведен в табл.1. Kpoue щелоков агресспшп стсдаз служили 5 г; 15 % растворы трог солсй : Kaci, Еа2зо4 и

Температура растворов в которых экспонировались образцы ш .идаоь в пределах 18...36 °С, что обусловлено температурами прз ::оторнх эксплуатируются конструкция ц изделия на территории ка, í:í:x 1трсдпр:г.ят:гй.

Keu&tekq ЕЕ^ененгл коэффициента хиютескоЯ стойкости во в; ври OKcnosiaaai образцов в солевих средах изучалась на трех : r.as !¿OTcps:&£oii: серной мастике на колотой до удельной поверхно(

¡100 см^/г кварцевом песке с содержанием глинистых и илистых частиц 4 $ при соотношении С0р:наполнитель=1:2; серный бетон на ее основе состава,мае.час.: сера-1, наполнитель-0,9, песок-2,4, ще-5ень-5,7; при этом в наполнителе и песке отсутствовали глинистые I илистые частицы; цементно-песчанкй раствор / для сравнения / состава 1:2 с водоцементннм отношением 0,5, твердевший в нормапь-шх условиях.

Таблшха I

Химический состав солевых сред

Вид раствора С о с т а вг г/л

CaS04 1 MgSO^ СаС1? КС1 HsCLjligCl,' Р

Менлтовый пелок /маточный/ - 54,35 _ 34,56 159 76,23: 6,9

Карналлнтовнй щелок 0,6 324,5 - 5 Т 25 20,3 : 6,9

Искусственный раствор 2,4 - 4Д ХЗО 219 4,оз ; 7,1

Примечание Менитовый щелок характерен для фабрик перара-

боткн поликшералышх руд; карналлнтовнй - для галургическнх фабрик; искусственная раствор

таитирует среду сильвинитовых фабрик.

Время экспозиции образцов в солевых средах в течение которого контролировалось изменение массы и прочности на статно составляю 360 суток. Контрольные образцы оставались в средах до■конца исследований в течение 3-х лет.

Исследование солестойкости серной мастики в растворах цолоков показало, что снижение прочности, в основном, протекает в перьие 20 суток экспонирования, в последующей происходит стабилизация и на 260 сутки коэффициент химической стойкости составил 0,65. При этом, рентгено-фазовшл анализом никаких новообразований после 180 суток экспонирования в щелоках не обнаружено. Сличение прочности еле тики в начальный период осязало с аллотропными преврагцешшга серн, содержанием глинистых и илистых частгш и влиянием воды, со-

держащейся в растворах.

Коэффициент химической стойкости серного бетона исследуем состава не содсрзазегогдннксткх и илистых частиц оказался знач; телько выше и составлял 0,S3...0,97. Согласно требований ГОСТ 25881-83, такой бетон классифицируется как вксокосодестойккй с коэффициентом химической стойкости К^. 0,8.

Химическая природа .солевых растворов и их концентрация ока: вает влияние на солестойкость серного бетона. Стойкость бетона растворах ИаС1 низе, чей в Ea2S04 и %304 ; в растворах низких концентраций ниже, чем в более высоких. Коэффициент химической стойкости бетона в 5 и 15 растворах Eí^sc^ и KgSO¿ состш

лял 0,80...О,92, что позволяет отнести его к материалу с высок; солестойкостью? в 5 и 15 $-ных растворах КаСЮ оставлял 0,68... 0,71, что характеризует,его как солестойкий.

С целью изучения влияния глинистых примесей в солевых pací ворах экспонировались образцы с содержанием глинистых и илвстю примесей 0,46...23,1 Установлено, что солестойкость серного бетона находится в прямопропорциональной зависимости от их сод< кания. Рекомендуется ограничивать содержание глинистых и илисп примесей до 3 %.

Серкнй бетон характеризуется отсутствием развитой капилляр пористой структуры. Характер пор замкнутый, они, в основной, ед ничнне, не сообщается друг с друтои. Такая пористость не способ ствует кристаллизации солей при создании условий капиллярного п coca. Снижение прочности серного бетона в условиях попеременног увлажнения раствором HaCl 10 $-ной концентрации и высушивания о ясняется физико-механическими процессами кристаллизации и перек сталдизации солей, расклинивающим действием воды и колебанием т пературы раствора.

Серные бетоны при определенных условиях могут являться ист

:зл энергии для тионовых бактерий рода гмоЪассНиз , создающих гссивную среду для коррозионных процессов. Целью лсследсвашгЗ ¡лось изучение биостойкости серного бетона в сродах, содержа— •

культуры тионовых бактерий, влияния добавок, подавлявших: 'ллзпо-гельность бактерий, влияния различных концентраций ГаС1 н , шзнедеятельность бактерий и выявление возможности их существо— ш на серной бетоне.

Ш&ат твоновых бактерий 3-х видов: ЗШоЪассИкя -НИоохХаапя, зЪасс!1из 1еггоох1<1апо, ТЫоЪассИиз 1;Ыорагвз били получены из опзной коллекции микроорганизмов при Московской институте фпзпо-ц и биохимии шкроорганззмов и выращивались на питательных сре-

Установлено, что серный бетон без специальных добавок быстро ергается биокоррозиз в присутствии тионовнх бактерий при соот-твуетдах температурно-влажностных условиях. Для псвшенпя бполо-скоЗ стойкости серного бетона необходимо вводить-добавки, ипгн-пцие рост тионовых бактерий.

Показано, что эффективной комплексной добавкой / биоцндной и тифи цирунцей / является нафталин, вводимый в состав смеси в ко-стве 1,5 % от массы серы.

Установлено, что соли ЕаС1и МдЗО^ ингибирута развтие бактерий и содержании вше 3 % практически их рост прекращается. Подавление изнедеятельности объясняется образованием гипотонического раство-олей под действием которого оболочки бактерий разрушаются и они байт. Поэтому среды с высоким содержанием солейг засоленные грун-рабочие щелока, аэрозоли и продукция калийных фабрик и комбинатов оздагт условий для жизнедеятельности тионовых бактерий, а следовав но, биологическая коррозия изделий и конструкций из серных бетонов ких условиях исключается.

Предложена Тшзико-химическая модель солестойкости серного, бетона асно которой коррозионные процессы в растворах солей классйфэдиде1- "

¿тся на 3 вида: I вид вызывается влиянием воды и связанным с ней адсорбционным снижением прочности. С повышением концентрации солей эти процессы saтухеэт.

Б вид протекает в результате выщелачивания серы в присутствии ионов щелочных металлов. Этот вид коррозии протекает более интенсивно в растворах низких концентраций.

' ш взд коррозии вызывается образованием кристаллов солей и их ростом в форме кристаллогидратов в дефектах структуры серного бетон; что вызывает значительное давление, однако характер структуры серно: бетона правильно подобранного состава, значительно снижает интенсив ность этих процессов.

Результаты исследований прошш опытную проверку в 1983...87 гг на опытной установке Львовского филиала НИИСМИ на Стрыйском гравийв дробильна-сортирсвочном заЕоде треста Облагродорстрой, где были вш щены опытные партии шшт для полов и сточных лотков, уложенных в це производства калийных удобрений п на территории Стебниковского каш ного завода и Кадушского калийного комбината в Ивано-Франковской о< ласти Украины.

В 1988 г. на Городокском заводе "Полиэфир" / Львовская облает. с.Братковцы / Львовского производственного объединения "Пластмассф нитура" бьгда введена в эксплуатацию опытно-промышленная установка производству мелкоразмерных изделий из серного бетона и изготовлен партия плит для устройства химически стойких полов в помещении зар ки аккумуляторов Одесского линодиумного завода "Большевик". Плиты готавдивалисъ на оборудовании разработанном и смонтированном Львое сюш инженерным центром "Строитель" при непосредственном участии г тора и доставлялись автотранспортом в г.Одессу.

Характеристика рабочих составов серного бетона, мас.%: состав I - сера - 12, кварцевая мука - 24, кварцевый песок -гранитный шйеиь - 36; составП - зола отстоя /серосодержащи: ход производства серы / - 25, кварцевый песок - 25, гранитный ц

ь- 50. Характеристика бетона-опытной партии шшт и требования Г приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Показатель един, измерен. ГОСТ Г7608 с 0 с т I а в П

;отность кг/и3 - 2300 2400

ючность на сжатие МПа не ниже 40 55,4 50,9

) же,на растяжение >и изгибе и не ниже 5 6,4 5,8

>розостойкость циклы не ниже 250 более 250 более 250

«еря в массе при 1игрвнзш г/си2 не более 0Г7 0,56 0,61

эдопоглощение % не выше 5 1,5 2,7

Результаты лабораторных испытаний показали, что .по всем пока-ателяы, установленным ТОСТ 17608-81 характеристики серного бетона беюс составов вшпе, а следовательно следует ожидать, что такие нэ-елия будут иметь высокие эксплуатационные характеристики.

В 1989...90 гг. в производственном помещении агрофирмы колхоза Заря" Городокского района Львовской обл. была смонтирована первая ' СССР опытно-промышленная установка по производству мелкоразмерныг :зделий из серного бетона. Оборудование запроектировано, изготовлено [ смонтировано Львовским инженерным центром "Строитель" при участии штора. Технологический регламент и рабочий состав серного ¿етона ) аз работены на основании настоящих исследований.

Результаты исследований также были использованы при строительстве в 1990 г. на обогатительной фабрике Яворовского ПО "Сера" Ассоциа-пш "Агрохим" цеха по производству строительных изделий из серного бе-гона производительностью 10 тыс.м3/год.

Выполненный технико-экономический расчет эффективности производства шлически стойких плит пола размером 50x50x5 см на опытно-промьшлен-ной установке агрофирмы колхоза "Заря" позволили установить себестон-

мость и онтозо-отпускнув цену,соответственно 80,7 и 104,2 рубД Расчет экономической эффективности с учетом повышения качества долговечности шшт из серного бетона взамен аналогичных бетоннъ плит из цементного, бетона показал, что при увеличении межремонт

•а

них сроков вдвое,при годовом производстве 1000 м изделий, экои иический эффект составляет 13 тыс.руб.

Расчет экономической эффективности был выполнен согласно. "Руководства по определению экономической эффективности, повышек качества и долговечности строительных конструкций".Москва,Строй издат,1981 г» Исходными данными для расчета экономической эффев тивности от повышения долговечности плит, предназначенных для е плуатации в реальных условиях производств на Стебниковском кали ном заводе и Калушском калийном комбинате послугили: себестохшс цементнсьбетонннх плит - 53,3 руб., то же, плит из серного бете 80,7 руб. при годовом объеме производства 1000 и3. По данным эк плуатационной службы Стебниковского калийного завода межремонтн срок службы цементно-бетонных плит в цехах с солевой агрессией составляет 5 лет. По данным настоящих исследований срок службы плит из серного бетона может быть увеличен не менее, чем вдвое.

ОБЩЕЕ ВЫВОДЫ И ПВДЯОШШ

1. Разработаны оптимальные составы серных мастик и бетонот стойкие в солевых средах, характерных для предприятий калийной промшленност и.

2. Изучены основные физико-механические свойства серных ме тик и бетонов разработанных составов и показано влияние серы, к полнителя / кварцевой муки / и пластификатора /нафталина / на формирование структуры, на величину деформаций набухания, пропе термоусадки, изменение коэффициента линейного температурного рг ширения, на прочностные и дефориативнне свойства.

3. На основании изучения технологических свойств и экспери-знтальных данных были выбраны основные факторы, влияющие на проч-эстнне характеристики серного бетона. Используя методы математиче-кого планирования получены математические модели прочности, ■ адек-атно описывающие выбранные факторы.

4. Установлена высокая морозо- и износостойкость серного бето-а, зависящие от модифицированного состояния серы к назшчт пластя-икатора, сопоставимые с морозо-и износостойкостью цементного бетона.

5. Установлена высокая солестойкость серного бетона в рабочих елоках, характерных для калийных предприятий и в растворах солей' 1(31,11^30^,МйБО^ 5 и 15 $-ной концентрации.

Разработанный состав серного бетона, согласно ГОСТ 25881-83,ха-ттеризуется как высокосолестойкий в растворах щелоров и солей МвЭО^, а2зо4 / К^^ о,8 / и солестойкий в растворах ЕзС1 /о,5<Кх>0< 0,8/г

6. Установлено влияние глинистых и илистых примесей, снижающих олестойкость сер.чого бетона, в связи с чем рекомендутся ограничивать х содержание до 3

7. Показано, что с увеличением концентрации солей повышается со-естойкость серного бетона и наоборот, с понижением-снижается, что объ-сняотся адсорбционным понижением прочности.

8. Среды с высоким содержанием солей не создают условий для жнз-:едеятельности тионовнх бактерий для которых сера является источником 1нергии.

Введение нафталина в количестве 1,5 % от массн серы в серный бетон полностью ингибирует рост тионовых бактерий. Одновременно нафта-итн является эффективным пластификатором серобетонной смеси. ■

?. Предложена физико-химическая модель коррозии серного бетона в условиях солевой агрессии, согласно которой все возможные коррозионные 1роцессн вкзшпчлтся тремя вилами коррозии: выщелачиванием серы, адсорбционным снижением прочности и :изико-химической деструкцией, вызванной

Кристаллизацией и перекристаллизацией солей.

10. Результаты исследований прошли проверку на опытной устг новне Стрыйского гравийно-дробильно-сортировочного завода,опытнс промышленной установке Городокского завода "Полиэфир" и опытно-промышешой установке агрофирмы колхоза "Заря" Городокского pai она Львовской области.

П. На основании экспериментальных: исследований и изготовл! нжя опытной партии солестойких изделий / коррозионностойкие пли1 для полов и сточные лотки / из серного бетона, разработанных со-тавов с использованием как технической серы, так и золы отстоя ли разработаны технологические регламенты производства и предаю на номенклатура изделий, предназначенных для эксплуатации в уел виях солевой агрессии на предприятиях калийных производств. Наи лее эффективными являются: шахтная крепь, коррозионно стойкие п лотки,, длиты,трубы,емкости для хранения щелоков.

12. Б условиях реального производства были изготовлены опь ные партии солестойких изделий из серного бетона, которые были уложены на предприятиях калийных производств-Стебниковском калт заводе и Калушском калийном комбинате, а также при устройстве f розиошо^стойких полов на Одесском линолиумном заводе "Болыпев!

33. Результаты исследований использованы при разработке в] менннх инструкций по технологии изготовления серных бетонов и ч нических условий на серное связующее и изделия на его основе.

14,- Технико-экономические расчеты показали, что экономиче! эффективность серного бетона может быть получена как на стадии готовлешш изделий, так и в сфере их эксплуатации в агрессивны средах за счет повышения долговечности и коррозионной стойкост: серного бетона.

При соотношении межремонтных сроков службы изделий и коне ций в условиях калийных предприятий из цементного и серного бе

, равном 0,5, экономический" годовой эффект ири объеме произ-ства 1000 м3 составляет 13 тыс.руб.

Основные положения и результаты диссертационной работы опуб-ованн в следующих работах:

1. Орловский Ю.И..Юрьева Е.В. Исследование возможности при-ения серы различных модификаций для повышения качества и дол-ечности бетона.// Защита металлических и железобетонных строи-ьных конструкций от коррозии:Тез.докл.Всесоюз.конф.20-22 сен-ря 1983. Ростов-на-Дону.П ч. - С.71-72.

2. Орловский Ю.И..Труш Л.Е..Юрьева Е.В. Исследование свойств ¿скицированных серных вянущих.//Строительство и архитектура.

15. И 4. - С.66-69.

3. Юрьева Е.В, Экономическая эффективность повышения долго- . мости железобетонных конструкций в условиях калийных производ-(.//Сб.науч.тр.ВНШЙС Госстроя СССР. Вап.2.1985.

4. Орловский Ю.И. .Пьяных В.В.,Юрьева Е.В. Экономическая эф-:тивность серных бетонов.//Передовой опыт в строительстве:Экспр. >.ЦБНТИ Минпромстроя СССР. -М.:1985. - С.1-2.

5. Юрьева Е.В. Коррозионностойкие модифицированные серой бе-[ы для конструкций предприятий калийных производств.//Вестник

! : Резервы прогресса в архитектуре и строительстве. № 203. [ьвов:Г986.- С.51-52.

6. Инструкция по технологии пропитки строительных материалов ¡плавом серн,- Ужгород:ППИ"Патент". 1986. -33 о,

7. Временная инструкция по технологии изготовления серных бе-юв. РД 65.80-85. -М. :Минпромстрой СССР. 1985. - 18 с.

8. Временная инструкция по технологии изготовления серных бе-юв. - Ужгород:ПШ1 "Патент".1987. - 24 с.

9. Юрьева Е.В. Влияние солевой агрессии на долговечность сер-' 'О бетона.//Сб.науч. тр. НИМБ Госстроя СССР. -М.: 1987. -С.54-61.

10. Орловский Ю.И.,Ливша Р.Я. .Юрьева Е.В. Экспериментально-теоретические основы расчета составов серных бетонов.//Сб.науч. Львовского филиала НЙИСМИ. -Киов:1988. - С.8-13.

П. Пагуроев В.В. .Юрьева Е.В. Коррозионная стойкость серны мастик и бетонов,//Сб.науч,тр.Львовского филиала НИКСЯЛИ. - Киев 1988. - С.ЗЗ-В8.

12. Юрьева Е.В. Структурообразование и прочность модкфицир ванного серного бетона.//Новые формы,виды, модификации серы и с< ной продукцш1:Тез.докл.Всесоюз.конф.22-24 ноября 1988.-Львов:Г9.

13. Юрьева Е.В. Роль наполнителя в структурообразовании и : достойкости серных мастик.//Применение эффективных П-бетонов в 1 щиностроении и строительстве:Тез.докл.Всесоюз.конф.октябрь 1989

- М.-Вильнюс. 1989. - С.131-132.

14. Орловский Ю.И.,Ивашкевич1 Б.П. /Юрьева Е.В. Биокоррозия серных бёгонов.//Бетон и железобетон. 1989. № 4. - С.45-46.

15. Лшьченко Е^В. .Юрьева Е.В. Влияние наполнителя на свой« материалов с применением серных мастик. //Сб .науч.тр. Криворожско: горнорудного института. - Киев: 1989. - С.81-85.

16. Орловский ЮЛ. .Юрьева Е.В, Структурообразование и проч! сть модифицированного серного бетона.//Применение серы и серосодержащих отходов в строительной индустрии:Тез.докл.1 Всесоюз.ко! 9-12 октября 1990. - Львов: 1990. - С.14-16.

17. Юрьева Е.В. Влияние структуры полимерсеробетонов на их коррозионную стойкость.//Применение серы и серосодержащих отходе в строительной индустрии:Тез.докл.I Всесо»з.конф.9-12 октября I!

- Львов: 1990. - С.23-24.

18. Орловский Ю.И. .Юрьева Е.В.,Бурачковский В.А. Серный бет | эффективный бесцементный материал.//Состояние и пути экономии це та в строительстве:Тез.докл.конф.7-9 июня 1990,-Ташкент:1990.-С,