автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Коллоидные полимерцементные композиции для гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий по бетону

КАЗАХСКАЯ ГОСУДАРСТВйШАЯ АРХИТЫШ'ШО-СТРОИТЕПЬНАЯ АКАДЕМ И Я

На правах рукописи

ШТАНОВ ФУ АД АЙДКН ОПШ

УДК: 666.971:678.7

КОЛЛОВДШЕ ПОШЕРЦШЕШШЗ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ

гидроизоляционных и антикоррозионных покрытия

ПО БЕТОН/

Специальность 05.23.05 - Строительннэ материалы

и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой*степени кандидата технических наук

Алма-Ата - 1992

Работа выполнена в Азербайджанском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации

Научный руководитель Официальны« оппоненты

Водутая организация

- кандидат технических наук, БАЙРАМОЭ М.М.

- доктор технических наук, профессор КУАТБАЕВ К.К.

- кандидат технических наук; АВДЕЕВ. В.М.

- АоНИИСМ им.С.А.Дадашева

Залита состоится " ¿-С" 1992?. в / ч

часов на заседании регионального совета К.05Э.05.01 в Казахской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: 480123, Алма-Ата, ул.Обручева,28, ауд. 1? 240.

С диссертацией моано ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан п/У " сх 1992г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

улщ

К.С.Шшггомиров

М !••.••' .. .

ОБЩАЯ ХАРЛКТЕШОТШ. РАБОТЫ

■Актуальность работы. Водохозяйственные сооружения рабо-йращйф] условиях агрессии водных сред и требую? периодического ремонта, восстановления и профилактической защити, т.кг—ухуд-шение их технического состояния отрицательно отражается на функционально связанных с ними отраслях народного хозяйства и экологической обстанозке в регионе.,

В агропромышленном комплексе Азербайджана из-за низкого технического состояния гидромелиоративных каналов ежегодные потери воды достигли 4 млрд.м3, вследствие чего кратность полива и урожайность орошаемых земель сократилась з 1,5-2 раза. Фильтрация воды из каналов, помимо этого, вызывала засаливание и деградацию прилегающих к ним земельных участков.

В целом в Азербайджане необходимо проведение крупномасштабных работ по ремонту гидротехнических сооружений и повышению -их: долговечности, в том числе путем запиты антикоррозионны:.™ и гидроизоляционными покрытиями. Этому, однако, препятствует дефицит,- дороговизна однлх и низкая эффективность применения, особенно в условиях сухого жаркого климата, других материалов.

Таким образом, разработка новых материалов с высоким уровнем физико-технических и экономических показателей для -ремонта и защиты бетонных и железобетонных конструкций и сооружений водохозяйственного назначения, в т.ч. в условиях сухого жаркого климата, с целью повшения их долговечности является актуальной.

Целью диссертационной работы являлась разработка составов и способа приготовления коллоидных полимерцемантрых покрытий, обладающих высоки! уровнем технологических и эксплуатационные

г

характеристик, -в т.ч. в условиях сухсго жаркого климата,для гидроизоляции и антикоррозионной защиты батона.

Для доог.асения поставленной цел'/, было необходимо решить следующие задачи:

- исследовать,в т.ч. в условия* сухого каркого климата, влияние минеральной, полимерной и суперпластифицирушей доба-' век, а такав механо-химической обработки на основные свойства цементов и приготовленных на их основе коллоидных полимерце-ыентных композиций, предназначающихся для гидроизоляционных

и антикоррозионных покрытий по о'етону;

- разработать составы и способ приготовления гранулированного супзрпластификатора ГСП "40-СШн, специального полифункционального цемента СПФЦ, коллоидных полшерцементных композиций КЕ1Щ;

- произвести технико-экономическое обоснование эффективности защиты бетонов разработанными композициями;

- осуществить выпуск опытно-промыыленкой партии разработанного цемента и внедрить композиции, приготовленные на ее основе при защите бетонных и жэлезобетонных конструкций гидроизоляционным и антикоррозионными покрытиями.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработаны составы и способ приготовления .гранулированных суперпластификаторов ГСП "40-03М", специальных полифункциональных цементов СГЩ, коллоидных полимерцементных композиций КПЦК для антикоррозионных и гидроизоляционных покрытий по бетону;.

- предложена методика определения "контактной прочности" (липкости) разработанных покрытий с поверхностью бетона и методика определния.' их стойкости к кавитационно-химичэской

эрозии;

- установлена связь между "контактной прочностью" (липкостью ) коллоидных полимерцоментных композиций и конеодоЙ прочностью их адгезионного сцепления с бетонной поверхностью;

- установлен характер совместного действия минеральных, полимерной и супернластифицирумщей добавок, а также нехано-химической обработки на основные физико-технические свойства цементов, коллоидных полимерцементных композиций и покрытий на их основе, с учетом влияния условий сухого жаркого климата.

Автор защищает;

- составы и способ приготовления гранулированных суперпластификаторов ГСП "40-03М", специальных полифункциональных цементов СП5Ц, а таюв коллоидных полимерцементных композиций КПЩ для антикоррозионных и гидроизоляционных покрытий по бетону;

- результата экспериментов по определение характера действия минеральных, полимерной, суперпластифицирующэй добавок и механо-химической обработки на физико-технические свойства цементов, коллоидных полимерцементных композиций, а также антикоррозионных и гидроизоляционных покрытий по бетону на их основе;

- результаты промышленного производства опытной партии СПФЦ, внедрения и технико-экономического обоснования эффективности применения коллоидные полимерцементнюс покрытий.

Практическое значений и реализация работу;

- раэраОотани зЭДектйзныэ гидроизоляционные и антикоррозионные ПОКрТГГИЛ ДЛЯ ПОВШЭ1ГЛЯ догговгзпност;! .'! ПОДОН'ЭПОаИ'ЛЦП?)-нооти батона, п т.ч. в усяозиях сухого каркого климата}

- по результатам иосяодоганиЛ подготоплзнз твхгачэзкоя

документация на производство С11?Ц, ьриготов^оние и применение КПЦК для гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий по бетону;

- реэулк^а'-"': работы освоены в промышленных условиях при выпуске опытной партии СГй'4 на технологической линии помольного цеха Карадагского цементного завода Минпромстройматериалов . СССР и на Промкомбинате СЭО "АэсельхолводопроводстроЯ", а также при защите железобетонных изделий водохозяйственного назначения покрытиями на основе разработанных композиций на заводе ЖЕИ-8 ПО "СтроЯиндустрия" Главбакстроя.

Общий объем опытного внедрения при этом составил 30 тоня

п 2

цемента и 2000 ы заиищс-ншй поверхности с фактическим эффектом от выпуска защищенных изделий 6,62 тыс.рублей.

Расчетная экономическая эффективность применения КПЩ при В1пюлнении гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий составляет 3,31 руб./м .

Исследования проводились в составе хоздоговорных тем АзШЕ'.ГиМ с ВШО "Радуга" В 570/1 и Госконцорнсм "Водстрой" 3560.

Апробация работы. Основные положения исследований докладывались и обсуждались на секциях ученого совета АзНИИШ! и координационных совещаниях ВНПО "Радуга" и Госконцерна "Водстрой" .

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять научно-технических статей.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы из 155 наименований. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 16 таблиц и 5 приложений.

СОДйЙШМД РАБОТЫ

В первой глазе лредставлон анализ технического состояния некоторых объектов водохозяйственного назначения Азербайджана. Установлен обший характер повреждений и выявлены их причини.

К ним, в первую очередь, относятся химическая коррозия и гидроабразивный износ бетона.

Вольной вклад в исследования долговечности бетона внесли работы ученых В.И.Бабушкина, А.А.БаГ;кова, П.П.Будникова, 35.М.Иванова, В.В.Кинда, В.М.Колбасова, В.М.Москвина, А.'Л.Ми-ниса, Н.К. Розенталя, А.&Ыейкина, С.В.Шестоперова и др.

Одним из эффективных способов борьбы с коррозией бетона является его зашита гидроизоляционными и антикоррозионными покрытиши, выполняемыми в основном из битумов, латоксов и полимерных смол, применение которых однако ограничивается их высокой стоимостью, дефицитом или низкими техническими свойствами.

В этой связи оообого внимания заслуживает опыт разработки Н.В.Михайловым, Н.Б.Урьзвш н др. зааитшх поггрытяЯ на основе цементных материалов, а частности коллоидных цементных растворов.

Теории и практика вопросов улучшения $изш<п-т этнических свойств цементных материалов за счет пр:гш!зчип мимэр'ммпвс, полимэрных и суперпластифицируэдпх добппок связана о именами О.М.Важонойя, В.II.Батракова, Ю.М.Вутта, А.В.Валлонского, И.М.йтпина, Э.М.Ив'<норл, И.К.Касимова, К.К.Куатбасп.ч, 0.М. Москвина, П.А.Робиндсра, В.Б.Рдтинопа, В.И.Сотомчтояа, М.К.Та-хирова, В.В.Титлпга, М.И.Хиг^рошт, Г.В.ПлстоиэрП'.ц и др.

Из зарубежных исследователей изоестны Т.Боккер, С.Бруна-уэр, 'З.Вавржин, К.Бонуа, ы.ДаГион, й.Ы.Ди, К.Р.Риксома, Д.М. Рой, И.Одлер, А.Одог.а, Т.Пауэр, В.Рамачандран, К.Хатори, Н.Яыото и др.

Особая роль в развитии технологии производства цементных материалов принадлежит новым способам их активации, что подт-. верждается разработами Ш.Т.Бабаена, Н.й.Баялыкова, Н.Н.Дол-гополова и др.ученых новых поколений цементов - ВНВ.

Анализ работ в данном направлении позволил сделать вывод, что применение многокомпонентных добавок и активации цемента позволяет целенаправленно осуществлять регулирование свойств цементных материалов.

В связи с изложенным в основу диссертации была положена рабочая гипотеза о целесообразности применения минеральных, полимерных, сулерпластифицируюших добавок и механо-хишческой активации цемента для разработки цементных гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий по бетону, обладающих в т.ч. в уоловиях оухого жаркого климата, высоким уровнем технических свойств.

Для реализации поставленной в работе цели, с учетом принятой рабочей гипотезы, была разработана последовательность выполнения исследовательских задач.

Во второй главе приведены характеристики использованных в работе материалов и агрессивных сред, выбор которых осуществлялся о учетом их распространения в регионе и исходя из условий получения сравнительных характеристик разрабатываемых композиций, о также опиоаны принятые методики исследований.

Для приготовления СПФЦ использовались клинкер и портланд-цоменты Карадлгского и Новорососийсхого цемзаводов.

В качества минеральных добавок применялись кварцевый песок мингечаурского месторождения, таузскип трасс и пропел, дясебраильский пепел, гозахский туф, алунятовмй плам гяндкин-ского глиноземного комбината.

Основной принятой в исследованиях минеральной добавкой был мингечаурский кварцевый песок.

В качество получерной добавки использовались кубовые оо-татки ректификации стирола КОРС по ТУ 38 30322-81, кроме того в работе применялся суперпластификатор СП "40-03-М" по ТУ 33 01-89 в виде водного раствора 40 Й-ной концентрации.

Для исследования технических свойств цементных паст и отвердевшего материала был приманен ряд стандартных и специально разработанных методик.

К числу последних относится методика определения "контактной прочности'' ("липкости") композиций к поверхности бетона и стойкости покрытий к гидроабразивно-химическому износу.

Особенности гидратации и структурообразования (в т.ч. в зоне контакта с поверхность» бетона) композиций изучали с использованием современных физико-химических методов анализа: рентгенофазового, петрографического, диффервнциально-тэрмичео-

кого, электронной микроскопии, ртутной поронетрии и др.

«

Оптимизацию составов композиций проводили с применением методов математического моделирования экспйриментА.

3 третьей главе представлены результаты разработки составов коллоидных полимерцемонтных композиций КП1Ц{, а тагаэ исследована их реология и структурообразованиэ, я т.п. а гояп-виях сухого жаркого климата ( £ « 40 £ 3 °С, V » 50 5 %),

При этом предварительно были разработаны оостлт» й способ приготовлении гранулирован*»!« оуперп.'ттифилпторо? ГШ

"40-0X1" и специальных полифункциональных цементов Ш5Ц.

ГСП "40-0Ж" готовились путем смешивания в оптимальных соотношения;: минеральных адсорбентов-алунитового шлама, туфа, песка и т.п. и с: иерпластификатора "40-03М" до получения вяз-нопластической массы, с последующей ее грануляцией и сушкой.

В основу предложенного вибропластического способа экстру-зионного'гранулирования были положены способы агломерирования органо-минаральных смесей, разработанные в МИСИ совместно с НИШБ и AACH М.М.Хигеровичем, Г.И.Горчаковым,В.Г.Батраковым, В.И.Соловьевым и др.

Как показали эксперименты, разработанная добавка ГСП "40-03.1" не уступает по эффекту интенсификации помола цемента, а также пластифицирования его при этом порошкообразным супер-пластификатораи.

Помол клинкера или доыол товарных портландцементоЕ совместно с ГСП "40-03W" в оптимальных соотношениях (3-4 % от массы вяжупего в перерасчете на сухое вещество (21) позволил получить гидрофобизированныэ вяжущие -специальные полифункцио-

п

нальныв цементы СПФЦ с удельной поверхностью 5000 см /г, нормальной густотой НГ * 18-20'$ и активностью 30+70 МПа в вависи мооти от вида и содержания минеральной добавки.

Определения степени гидрофобизированности СП5Ц показало, что вода, -налитая на поверхность цемента, остается в виде свободно передвигающихся каполь не менее 7 мин.

Низкая водопотребнооть СПФЦ позволяет утверждать, что по сравнения со опособом пластифицирования цементов водными растворами СП, механо-химическая обработка обладает повышенным в 1,5-2 раеа водоредуцирующим эффектом. При этом следует отметать, что оп*ймальный расход СП й 3-4 раза выше. '

Это объясняется качественными изменениями механизма воздействия СП (ГСП) на частицы цемента, при которых вместо избирательной хемосорбции и последующей пептизации, происходит механическое обволакивание минералов цемента и последующее внедрение СП в вакансии и микродефекты их кристаллической реиотки. При отом поверхность частиц цемента гидрэ^обиэируегся, а микродефекты кольматируются органическими соединениями, что и является причиной резкого снижения водопотребности.

Разработка непосредственно составов КПЦК была начата о определения их стойкости к расслоению.

Выло установлено, что суперпластификаторы в некоторой степени увеличивают расслоение цементных систем, однако наполнение цементов минеральными добавками до 50 % и выше, размол

и

их до удельной поверхности 5000 см /г и введение полимерной добавки КОРС свыше 3 % от массы цемента позволяет практически полностью устранить водоотделение композиций.

Исследование нормальной густоты КПЩ позволило уотаноэить, что введение ГСП "40-03.М" в оптимальных количествах компенсирует возрастание их водопотребности, связанное о повышением удельной поверхности цементов и введением полимерной добавки КОРС. При переходе от консистенций нормальной густоты к литым, эффект пластификации ГСП "40-03М" возрастает.

Исследования статического напряжения сдвиги цементных паст позволило установить, *гго хотя полимерная добавка КОРС и снижает их плгстичнасть, введение не позволяет продляпзть "жизнеспособность" КПЦК в условиях нормального и оухого варкого климата соответственно в 1,3 и 3 раз*.

Кромэ того бьпо установлено, ^о ввчдечияч Д1бчт<'то КОРС мояно в^лктирно ртулирорать гр^ки очйагнвпчия г набор пгсл-

тичэской прочности цементных систе.ч на основе Ш$Ц. особенно в условиях сухого жаркого климата.

При мои начало схватывания продливается с 3-5 мин до 1,5-2 часов, ютг;< с 10-15 мин до 2,5-3,2 часов, а продолжительность индукционного периода с 20-30 мин до 6-6,5 часов.

СПЗЦ обладают по сравнению с обычными портландцементами повышенной в 2 раза активностью и б 4 раза скоростью набора прочности, что позволяет цементным камням на их основе угсо в 7 суточном возрасте набирать до 95-100 % от конечной прочности.

Однако после 7 суток твердения, цементные каши на СГЩ снижают набранную прочность на 10-12 % в нормальных условиях твердения и 15-20 % в условиях-сухого жаркого климата, что по-видимому объясняется перекристаллизационными процессами.

Введение в цементные системы на СПЩ полимерной добавки КОРС замедляет скорость их твердения в начальные сроки, однако конечная прочность возрастает на 10-12 % в нормальных и 13-15 % сухих жарких условиях твердения. Потери прочности у КПЦК в какие-либо сроки твердения не наблюдаются.

Этот факт по нашему мнйнйю объясняется тем, что полимерная добавка КОРС образует в цементном тесте структурно-механический барьер в виде полимерных прослоек,снижающих, в т.ч. а условиях сухого яаркого климата, интенсивность испарения из цементного теста влаги,' скорость гидратации цементов, потори когззисняой прочности в розультато перекристаллизационных напряжений. Кроме того полимерная добавка блокирует гидратацию некоторой части цементных частичек и ооздавт тем самым клинкерный резерв, вклвчаюашйся в процессы структурообразозания в позд-нко сроки п аалочиваюиий микродефекты структуры.

Оптимизация составов композиций по условия обеспечения их максимальной подвижности по распливу конуса АзНИИ - РКд3щдо* адгезионной Я и когезионной прочности, проводилась

с помощью математического метода планирования эксперимента, для чего был реализован 4-х факторный план второго порядка.

В качестве переменных были выбраны следующие входные факторы: Х^- - коэффициент наполнения цемента минеральной добавкой, численно равный отношению по массе минеральной части цемента к клинкерной; Х<>- содержание ГСП "40-03!"' (в пересчете на СП "40-03М"); Хд- полимерцементное отношение; Х4- водоце-ментное отношение.

Состав КПЩ основного уровня был назначен на основании экспериментально накопленного материала.

Расчет математической модели позволил получить аналитические выражения, характеризующие искомые свойства композиций в зависимости от принятых переменных:

РКАзНИИ" 132 - - 17,62Х2- 116,1X3- 762,71Х4-5,95Х1Х4-

-3,1Х2ХЗ+3,53Х|+2,35Х| + 1275х| + 1983,89Х| ; см

- -299,97-11,27Х1+ 23,52Х2- 152, 1Х3+3347,66X4*6,93X^3+ +53,81X^4- 8,67Х^- 2,94Х|+1368,75)|- 6Г?44,44Х^; МПа

^ «• -56,5-1,16Х1+ 6,03Х2+П8,75Х3+ 458,С7Х4+ 8,ЗЭХ1Х4+

+ 3,13X2X3 -5Х2Х4-0,73Х| - 0,76Х|-ЮбОХ^-1088,88Х4.МП а

На основании полученных аналитических зависимостей были построены рабочие номограммы для основного уровня варьирования эксперимента а виде поототтннх изолиний подтшгастн я иглоззм» нмх на них иаолиний протаостч сжатия п ецэплемгия.

Основт/е пар?мвтры оптикапьгпк составов композиций, рао-полагатоигоя в о^яети пврестачинля иаэлтптП эоотгетствусслх

максимальным значении их когезиониой и адгезионной прочности следувдис:

- степень наполнения цемента минеральной добавкой 0,431,5, что соотпетмвует маркам СПФЦ (обозначение которых принято по содержанию клинкера)- 70; 60; 50; 40;

- содержание ГСП Я40-03М" - 3-4 % (в пересчета на СП ■ ' "40-02.,'") массы вяжущего;

- пол:шервяжущее огнопение - 0,04-С,07;

- водовяжущее отношение - 0,2-0,22.

Дальнейшие наши исследования проводились на основе подобранных оптимальных составов.

Петрографический анализ позволил установить уменьшение зернистости структуры цементных камней На СПйЦ и КПЩС с 200300 мкм до 100-200 мкм и повышение ее однородности, а таксе отсутствие в камнях неизвестных гидратних 'новообразований.

Это было полностью подтверждено рентгенофазовым и дифференциально-термическим анализами. '

Исследования микрорельефа образцов на растровом электронном микроскопе показали, что структура образцов на Ш$Ц является по сравнению с контрольными соотавами более мелкокристаллической, при втом крупные поры в образце не наблюдаются. Введение полимерной добавки КОРС позволяет практически полностью устранить наличие в структуре микротрещин.

Исследований методами ртутной порометрии пориотости цементных камней на ОЩ и КПЩ позволили установить, что характер ее распределения сметен в сторону мелких накро (20-100 мкм) и ыикро (0,01-900 мкм) пор. При втом количество особо крупных макропор диаметром более 500 мкм снижается ка 25-30 %, а общая мккропориотостъ уменьшается на 30-40 %.

Разуплотняющее действие полимерной добавки КОРС, связанное с повышением водспотребности композиций, на преэыиает 10-15 %.

В четвертой главе приведены результаты исследований физико-технических свойств антикоррозионных и гидроизоляционных покрытий по бетону приготовленных на основе разработанных композиций.

Адгезия 1ШЩ к бетонной поверхности изучалась, начинал с момента их первого контакта, путем определения величины сцепления еие неотвердевшего покрытия.

При этом была установлена почти прямолинейная егязь между "контактной прочностью" {"липкостью"), и конечной прочностью адгезионного сцепления отвердевшего покрытия с бетонным ' основанием. В частности, в интервалах изменения "контактной прочности" от 2-ИГ%Па до13 .10"%?* ее прирост на каждые

приводил к увеличению адгезионной прочности ЯПЩ на •

1-1,5 Ша.

Помимо положительного влияния на адгезии КПЦП, величина "контактной прочности" крайне ваяна для фиксации покрытий на вертикальных поверхностях, при ©том, начиная о 4»10-3МПа ее величина оказывается практически достаточной для устранения "сползаний" покрытий о поверхности бетона*

В результата исследования влияния содержания полимеров на адгезию КПИР и бетонному основанию, были установлены оптимальные ее расхода по масса вякудего для различных условий твердения, а именно 5 % для нормальных и 7 % для условий сухого наркого климата.

При этом разработанные состава покрытий по сравнению о обычными цементными материалами характеризуются поаыяонной в 2-6 раз прочностью сцепления при различных видах отрыва. Так,

к возрасту 28 суток значения адгезии достигают при сдвиге 5-9,5 МГЬ, изгибе 2,5-7 Ша, нормальном отрыве 3-7,5 КПа.

Сканографирование контактной зоны подтвердило высокое качество сцепления разработанных покрытий с бетонным основанием. При этом наблюдалось полное срастание кристаллов по всей контактной зоне материалов, и отсутствие в ней микродефектов.

Изучение деформаций усадки и трощиностойкости разработанных покрытий позволило установить, что хотя повышенная дисперсность вяжущих повышает усадку цементного камня на 20-50 %, разработанные композиции в силу низкой водопотребности и высокого наполнения минеральной добавкой обладают по сравнению с рядовыми портландцемептами сниженной в 5-6,5 раз усадкой, значения которой в зависимости от условий твердения уменьшаются до 0,25-0,75 ш/м и 1-1,25 мм/м, а критерий трещиностойкости увеличивается до 0,95-0,96 и 0,83-0,87.

Снижение усадки цементного камня в результате его разбавления минеральной добавкбй в соответствии с принятым мнением объясняется уменьшением объемов контракции твердеющей цемент-но-водной системы ва счет сокращения содержания клинкерного вещества.

При этом положительное действие полимерной добавки КОГС заключается в снижении интенсивности испарения влаги из твер-деюшпго материале, что обуславливает сокращение объемных деформаций от уеыхания в начальные сроки.

3 частности замеры влагопотврь свежеприготовленных цементных паст, твердеших в условиях нормального и сухого кар-кого климата, повволили установить, что введение добавки КОГС в ко."ичвогве б % иаосы цемента позволяет в первые 6-8 чаооп ик тв*т>дония учолмгить »рч и чину влвгопотво'- с;оотрг,т?тват'о

на 25-30 :t '70-60

Иэ:чение водозащитных свойств покрытий бн:.о начато с определения их собственного водспоглощения.

Было установлено, что сни по сравнению о сбмчтчли цементными материалами, обладают сниженным в Я,5-3 раза водопогло-лекием. Оптимальном при этом является введение добавки К'">?С в количестве 6-7 % кассы цементы, при этом значзнил «одопог-лощения достигают 1,2-1,3 % массы образца.

Исследованиями также бил. установлен уровень снк'..?н*.я ко-гезиокноЯ и адгезионной прочности разработанных: хомпсгшкй з результате их размягчения при водонасыщении. Сни, в частности, теряют по сравнению с контрольными составами в 4,5-9 раз .меньше адгезионной и б 12-20 раз меньше когезиснной прочностей, что соответстовует 2-4 % и 0,5-1 % ст прочностей ненасыщенных водой 1ШЦП.

Испытания образцов гидротехнического бетона стандартных -составов комплексной марки Б20 (М300), F 150, V б защищенных и незащищенных КПШ проводились для случаев, когда покрытие нанесено с торца бетонного образца, обращенного к напору воды и для обратного случая.

При этом было установлено, что применение КПЩ позволяет повысить водонепроницаемость бетона з 1,3-2 раза, если покрытие работает на "отрыв" и э 3-3,5 раза, если оно работает на "прижим", а значения водонепроницаемости защищенного покрытием бетона достигают соответственно 1,2 я 2,1 МПа. Показатели покрытий, нанесенных и твердевших в условиях сухого яаркого климата ухудшились всего па 5-8

Высокая водонепроницаемость разработанных покрытий объясняется повышенной плотностью их структуры, поры и микродефек-

ты которой колмиатированы полимерной добавкой.

Испытание на морозостойкость защищенных образцов бетона показали несколько меньшую эффективность по сравнении с повышением водонепроницаемости защитного действия покрытия. Так покрытые образцы выдеркали всего лишь в 1,1-1,3 раза больше циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Данное обстоятельство можно объяснить следующим образом. В первом случае покрытие выполняло роль барьера, препятствующего внешним воздействиям, "па. напору воды в момент испытаний; го втором случае - при воздействии на водонасьиенные образцы знакопеременных температур, покрытия таким барьером не становилось. '

Некоторое повышение морозостойкости образцов объясняется их меньшим влагосодержанием, которое было однако обеспечено только в начальный период испытаний. По мерз насыщения образцов водой в процессе их оттаивания при положительных темпера-тураъ до значений соответствующих значениям влагосодеркания незащищенных образцов процессы разрушения защищенных и незащищенных образцов проходили идентично.

Кроме того, знакопеременное действие температуры при циклическом замораживании и оттаивании приводило к усталостной потере сцепления покрытия с основанием, что, несомненнс, ускоряло водонасыщение образцов и в результате вше больше снижало эффективность защитного действия покрытий.

В этой связи были определены потери сцепления покрытий о образцами при циклическом их замораживании и оттгиваиии. При етом было установлено, что разработанные пакрытчп после 150170 циклов теряли 35-50 ?' от первпни'плыюй прочности оцопле-ниг. Полного отслоения покрытий н? нпбпдоюоь.

Исследования коррозионной стойкости проводились на рвот-.1 норных балочках, в которых в качестве вякушего использорялись разработанные цементы и композиции, а такяе на образцах гидротехнического бетона вышеупомянутой комплексной марки защищен- -кмх со всех сторон покрытиями.

Проведенные испытания стойкости образцоц к коррозии в морской воде, 2 и 5 'о водных растворах сульфатов магния и натрия, позволили установить, что раствори, приготовленные СмЦ, обладают по сравнению с обычными портландцементами большей стойкостью.

Так, если потери прочности при изгибе растворных балочвк контрольных составов в перечисленных средах к 12 месяцам составляли соответственно 10, 100 и 100 %, то рэстворнне ба-лочкя, приготовленные на СПЩ-70 продолжали набирать прочность в морской вода, а в остальных Средах образцы теряли соответственно около 30 и 15 %.

При введении же в составы растворов на СПФЦ полимерной добавки КОРС з количестве 5 % от массы вяжущего снижение прочности к 24 месяцам испытаний в морской воде не наблюдалось, а в магнезиальной и сульфатной средах оно составило соответственно 30 и 15 Й.

Высокая стойкость разработанных композиций к действию агрессивных водных сред позволила эффективно защитить ими бетоны.

Так, если незащищенный бетон уже после года нахождения в морской воде, магнезиальной и сульфатной среде терял соответственно 10, 20 и 20 % прочности, то запили иные КГЩП образцы бетона потерь прочности в рассмотренные сроки практически на

имели. ,

Причина столь редкого увеличения стойкости образцов при

введении полимера заключается в кольматации им пор цементного камня и затруднения доступа агрессивной среды внутрь материала, , . Для выявления стойкости разработанных материалов к воздействию мягких вод была определена величина выщелачивания извести в различные сроки пребывания образцов в дистиллированной воде.

Анализ результатов исследований позволил заключить, что использование разработанных составов СП'2Ц, в качестве вяжущего в цементно-песчанном растворе дакэ без нзфтеполимерной смолы, позволяет получить более стойкие к пыпелачил&нию растворные камни, что соответствует принятому мнению, что пуццолано-вые добавки особенно кремнеземы, связывая свободный гидроксид кальция в менее растворимые гидросиликаты кальция типа СЭН(В) приостанавливают процессы его выщелачивания.

Введение же КОРС в оптимальной дозировке еще больше повышает стойкость образцов к I виду коррозии. При этом количество вымытой извести сокращается в 2 раза.

Исследование потерь сцепления покрытий с бетонным основанием при различных видах коррозии позволило установить, что к двум годам они не превышают 25 и 35 75 соответственно для пребывания образцов в морской вода и растворах сульфата магния или натрия.

В ходе исследований стойкости разработанных покрытий к кавитяционной эрозии в гидродинамическом потоке воды было выяснено, что НПЦП позволяют продлить инкубационный период, т.е. время начала износа бетона в 2-2,5 раза.

При этом во время испытаний отколов покрытий от основания, появления крупных язв и райтрпскивмпй не происходило, а образец няиашивалгл равномерно по всчй площади, защищенной понерх-

кости.

Кроме того, был рассмотрен случай кавиташюнной эрозии о гидродинамическом потоке жидкости, обладающей химической агрессивностью по отношению к испытываемому материалу. В качестве такой кидкости был выбран 2 %-тй раствор соляной кислоты.

В результате испытаний было установлено, что стойкость цементных камней, выполненных из разработанных композиций, о которой также судили по длительности инкубационного периода, выше стойкости контрольных образцов в 2-4 раза.

В пятой главе приведен расчет технико-экономической эффективности применения разработанных покрытий и описан опнт-их промышленного оезоения на предприятиях Азербайджана.

Так, на Карадагском цементном заводе и Промкомбината СЭО "Азсельхозводопроводстрой" было выпупено в обшей слогпюсти 30 тонн СПЩ, на основе которого на заводе КБИ-8 ПО "Стройиндуст-рия" были приготовлены разработанные композиции и нанесены в . виде покрытий на поверхность железобетонных изделий водохозяйственного назначения - колец, канальных плит и лотков.

Хотя работы при этом выполнялись в условиях сухого жаркого климата, покрытия трещин и прочих нарушений сплошности не имели. Применение их позволило повысить водонепроницаемость изделий в 2-3 раза.

Накопленный производственный опыт лег в основу подготовленной технической документации на производство цемента п выполнение защиты железобетонных изделий: ТУ 33 01-91 "Специальные 'полифункциональные цементы о супврпластификаторами. Технические условия" и "Инструкции по запите гидротехнических и мелиоративных железобетонных конструкций покрытиями из коллоидных полимерцементных композиций".

Технико-экономическая эффективность разработанных покрытий расчитывались по цена« приведенным а СНиП 1У-2-82 с учетом сокращения материальных и трудовых затрат при выполнении покрытий и увеличения сроков их службы по сравнении с штукатурной , цементной гидроизоляцией, нанесенной методом торкретирования и

о

составила 331,58 руб. на каждые 1С0м защищенной бетонной поверхности.

ОЕЩ ВЫВОДИ

1. Анализ технического состояния некоторых водохозяйственных сооружений Азербайджана позволил выявить основные виды дефектов и повреждений бетонных и железобетонных конструкций, а также установить их причины. К ним в первую очередь относятся коррозия и гидроабразивный износ борона.

2. ЭффективныМспособом повышения долговечности железобетонных конструкций является их зашита гидроизоляционными и антикоррозионными покрытиями, из которых наибольшей технико-экономической эффективностью для водохозяйственного строительства обладают покрытия на основе портландоеменгов.

3. Разработанная добавка ГСП "40-03,1" по техническим свойствам нэ уступает, а по технологичности приготовления и применения при механо-химичеокой активации цемента превосходят порошкообразные суперпластификаторы.

Использование ее в оптимальных количествах позволяет ускорить процесс помола в 1,2-1,5 раза и получить гидрофобизиро-ваннне вяжуаие СПйЦ, обладающие по сравнению о обычными порт-л&ндцоментаыи сниженной на 35-40 % подопотребпостыо, повышенной в 1,5-2 раза активностью и скорости) твердения.

1. Предлагаемые органические и минеральны» добавки, а та км мчхаНО-ттческпя обработка цемента взаимно дополняя

а,р.уг друга и взаимно устраняя отдельные отрицательные аффекты, :пособстпучт всестороннему улучшению физико-технических свойств покрыт»!!, а именно, повышении их трещиностойяооти, когепи-энной и адгезионной прочности в 2-3 раза, понижению усадки я 5-6 раз, родопоглощения в 2,5-3 раза, потерь во штгонасицен-иом состоянии когезионной и адгезионной прочности соответственно в 5-10 и 10-20 раз.

5. йизико-химичзские анализы подтвердили отсутствие в цементных камнях на основе разработанных композиций неизвестных новообразований, позволили установить 30-40 снижение их обстой пористости, перераспределение размеров пор при отом в сторону мелких, отсутствие в структуре и в контактной зоне покрытий микротрзпин.

6. Высокие технические свойства покрытий позволяет им увеличивать водонепроницаемость защищенного бетона п 3-4,5 раза, морозостойкость в 1,1-1,3 раза, стойкость по отношению к действию химически агросявных сред, кавитагаошюй и навита-ционно-химической эрозии в 2-4 раза.

7. Опытное внедрение предложенной разработки п производство позволило определить наиболее рациональные области и технико-экономическую эффективность ее применения, а также подготовить на нее техническую документация.

Экономический эффект от разработки составил 3,31 руб. на 2

один м защищенной поверхности.

Основные положения и результата диссертации изложены в следующих публикациях:

I. Байрамов М.М, Султанов З.А. Формирование ранней структурной прочности коллоидных цементных растворов с полифун.чцио-налышми добапклмн П ■ Тс?'.об.н. тр."Азгоспроахт" - "Развитие

стр-ва и архитектуры на основе науч.тех.ирог. в Азарб.ССР".-Каку, 1989.

2. БаДрамов М.1.1, Султанов S.A. Некоторые физико-химические свойства цементных клеев и растворов с комплексными полифункциональными добавками// Тем.сб.тр.иАзгоспроект" - "Проблемы ресурсосбережения в строительном комплексе Азербайджана", -Баку, 1990,

3. Байрамов М.М., Султанов Ф.А. Опыт экспериментального промышленного производства специального полифункционального цемента Ш$Ц на Карадагском цемантном .заводе с применением гранулированного СП "40-03M" // Информационней листок № 133 АэНИЙШИ.- X99I.

4. Байрамов М.М., Султанов Ф.А. Коллоидные полимерцемонт-ные покрытия на основе специальных полифункциональных цементов для защиты бетона гидромелиоративных сооружений// Информационный листок № 173 АзНИИНТИ.- 1991.

5. Байрамов М.М., Султанов i.A., Зарбалиев М.С. Способ защиты бетона гидротехнических сооружений от гидропбрпзнвного износа// Вестник аграрной науки.- Баку.- 199I.

-1

с-ч