автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Радиационная стойкость портландцементного камня с химическими и минеральными добавками



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО Я1АМЕШ ШШ3Н0-СТР0И1Щ1ШЩ ИНСТИТУТ Ш .В.В.ШШЫШЕВА

На правах руаошстт

SPS0B ВИТАЛИЙ ЮРЬЕВИЧ

ЩШЩЗОНПАЯ СТОЙКОСТЬ ПОРТЛАДЦЦЭ^ЕНТНОГО КАМНЯ С ЖИПЕСШШ И ШНШЛЬНЫШ ДОБАВКА'"!

D5.23.G5 - Строительные маторншшп издольл

АВТОРЕФЕРАТ

дзооэртсцпа па оолояшшо ученой стопогт кандидата тогшпосккх паук

ttoo¿tBS,~l922

Работа выполнена в Ьйсковскоы шшшерЕа-строательком институте' ом. В.В.Куй(5шпева

Научный руководитель - профессор,' доктор тохшчеокнх наук

В.'Б.ДуброЕокнА •

Офгщнальныэ ошопепти - профессор, доктор талшчеоких наук

Дуков В.В,

доцвш, кандидат тоишчооках наук Попов К.Н.

Ведущая организация - Институт Сргэнергоотрой

^ ¡Зздйта диссортйцаи состоится 1992г. ;

в /Г. часов на заседании опоцаалвзпровашого бовета К.053.11.02 в ШСИ им».В.В.Куйбышева по одре су г г. Москва, 113114, Шлюзовая наб.»

д.8, .руд. 307 ;

О дассортадЕвЗ можно ознакомиться в <Знблаотеке института. Просим Вао принять участие в защите п направить отзыв о<3 шзторефорато Цр адресу: 128337, г.1!оск£д* Ярославское воосв, д.26, ЖСК км. В.В.Куйбшова, Учешй совет.

; 'Автореферат разослан

" £ " а;¿¿'Та, i992i'. nj(i5Q-~1Tli

Учонн£. састэтарь опоцаоЕЕзйровЕННого совета

Б.А.Ефшбв

■'••Ь .1 I

i

■ iijj ОЩ'Л ХАРАК1ЕР1Ю ШКА РАКШ

■ т;;зл j ссергдциЯ j

~~~ До настоящего времени для бетонирования

залез обетешшх юрпуоов защита 'ядоряшс реакторов запрещаюсь арп'спята ботоигао омеоп о взшяенпом хлмшосяпх добавок, а .«гакае цемент, содержащие иагде-лкбо маяералькна добавил. Сдоршшатеда фактором являлсоь полное 'отсутствие данных о радяглноипоЗ стойгаотп батонов о химическими добавками п бе-топов, нрпгохоглонпых на цементах о минеральными добавками. Бетонирование запштеш: конструкций со слоингап гонфигурацией п' пргдеровакйем яеетютга смесями составляло затруднительный про~ цчсо. Еесгаэсет» смесей обусловлена необходимостью особого ка-чеоява защитных бетонов. Мсаду тем лриавшюе оф$о::иготс: хвдл-ч ее кис добавок г'огло Си обеспечить необходимую удобоукладнвае-:,:ооть смеооЗ к повисать при этом качество бетонов. Кроме того, при приготовлении сносен для бетонирования защитных корпусов возапгля? проблем, онязаннно с большой ограниченностью использования при атом гяяугапх, допускаемий к применения только гдпнкерпнЗ портландцемент без шшораяьных добавок составляет менее 1055 от общего объема производства цемента,'что создает его дефгщн? п трудности о поставками. В связи о этим целесообразно возникает вопрос об исследовании радиационной стойкоотп бетонов о хялшеокмп добавка',«! а бетогоз, приготовленных на цементах о шшераяьшаш добавками. Хгашчеохпй л мякэральныч добавил в бетоне влиязт в саковпом на свойства цементного аш-ня, подток is плелплэ окаг.стал, в первую очередь, на радияцп-онной отойкооти цс:.-'ентгаго ккшя, а уже через нее на радиационной .отойкоотп б стопа. ГТспгс:^ язученпо поставленного вопроса црэдетавяяетол наиболее актуальна?! путегл нсоладовашш радиационной х^гойг.остп пшшшшшмйашо^а 1ШЖЯ о хиыстеокша я ¡лине -ральнюлв добазкап. Портландцемент является наиболее рсопро-страавша н эконоютнш вяяудпм, а портландцемепгпыД камень достаточно рэдшцаояпсотоПкк.5 материалом. Результату таких ко-олодоваяаа "огут бп?а дестоворпо псрзнгсегм па бетона лгонх года штаг Ьзхпологяооеях ооотагэв пра пошив яопалА'говалад аналшпеокцх зпелое.-оотой радиационных изменений бетона от редпацпоппнх изменения его соотавлякзпх: цементного петляя в

заполнителей.

Цели диссертация:

1. Иоследование плеяиея специально выбранных химических и минеральных добавок на радиационную и температурную отойкооть портланйцементного камня.-

2. По результатам цроведенши: доследований выявить адекватность моэду радиационными и температурными изменениями ойойстб, структуры и фазового состава портландцеыеитного камня и на ее базе разработать ускоренный способ определения влияния различных добавок на радиационную и тешшратурнуи стойкость портландцементшго камня, основанный только на температурных испытаниях.

Для реализации указанных целей бшш поотаЕлены следующие задачи:' .

1, Создать методику исследований влияния Еыбраннвх'химических и минеральных добавок на радиационную стойкость портлапд-цемеатного камня.

2, Получить экоперилеаталыше дашае о результатах радиационных воздействий на мехшияеокпе свойства, структуру в (разовой состав портлапдцементного хсздня с химзяескши и упнерапьншлд добавками.'

3, Установить значения тешератур1шх воздействий, при которых происходят изменения подобные радиационным ворукоигам фазового состава и структуры. Экспериментально получить результа-*тп влияния? данных температурных воздействий на изменения механических свойств исследуемых материалов и установить таким образом относительную адекватность между влиянием радиации п температуры на портландцеызмтный камень. ■

А; На базе установленной адекватности разработать определенный вэд .температурных испытаний портлаедцоментгаго камня, позволяющий оцащтать его всевозможные тэмяературные и радиационные изменения,'.-как основу ускоренного ссоооба.

I.'-Впервые цдашюш '/,; еяеяипо некоторых химических добавок, в т'.ч.-наиболее, распространенных отечественных суперпластифика-торог; па радиационные и температурные изменения сеойств, структуры и фазового оостава портлаядцоментного камня и, в конечном итоге, на его радиационную и температурную стойкость. .

2. Впервые : аиирлз/ю . елглппо нанболво типичных мапораль-нис добавог. па радлациоякнэ к температурные изменения свойств, структуры и фазопого состава портландце'лвнтпого камня, и, п гочочлеч итоге, яа его радиацмпяуи и температурную стойкость.

3, Устзновлопа гдеюатяооть мозду рпдпстуюяяы'гя п теглпера-■гуртглп агуэявнпямп CEoiíora, структуры п фазового состава портлапдцетсаткого еечяя,походя г.з положений ico то рой разработка уонореппай способ рлродслояпя радпацпокпой и темаературвой отопрет портлаздцсмеятяого камня о раалкчнкнп добавками, осиозанпий толгяо па температурных испытаниях.

Ошдодоа&дездша».

X. Разработаны практгяоош) рсасиоидоцпп. по пршенеяит) в 'защитных батонсх х::.!1лЬог.П2 дсбагок - о я е р пл а о т п^п к а т ор о в С-3 а С-4, вротьвоморозяой добавки- нптрнта патршт, a tqi~o композиций витрпта натра». о супаршшстпфаглторош С-3 а С-4 и до'бзЕкой-зпнедлйтолсм тг.зрдонгл НТ-з (нптрплотрхметшсяфзсфэяовал ?. "слота).

2. Разработана практляеонпо рекоиеядапии по прпмзпсшш в ващп-иж о'отопах' таких гкяоргльпюс добавок, как доменный грзпу-лпровашшй план, гисэт- п пгзЕокальцяоЕыв полы, тонно:;о!отяй кмрц» •

3. Прсдло.зэн уокорэяпий способ ояродоленги злилнля на ррдяа-цаоняув а температурную стойкость иориткдпеуонтного кглня еоопозмояяне добавок.

С пк-оцьз получении* в работо результатов бетона о добпкюма получили щшенение пра отроателг— отвэ И блока г. 1У бяогл КЬяо-Укракясаой АЭС п 17 блока Смо-лепокой АЭС. Объом икздрояг.! - 1410 ¡л3 особо тяжелого бетояа о ^еттоокьмя добавками. Экономя металла- I7G0 тоня. Годагоü эиопэкпчсЬкпй r-í^wtT па одгя блок составил 200 rao .рублей.

.ШйОйЙОЩ 'Диссертационная работа состоят из введения, Чстарта глав, общих гавэдоа я прахтяяеахяй рекомендаций, двуз: üpiwor.aimjt, еппзка попользованных еоточппх:эз пз 122 пакмопо-иапЕЙ/Иэлогвяя на 185 отранпдаг., гглхиаизах 30 таблиц и 56 рпоукков.

ПеЙДЛШУДл По van дпооортацги опуОлш.пг.ано 5 работ.

Адро0дщ1д рцботц. Основные положенгл диссертационной работы были доложены п одобрены на Х1УП научпо-технкчеокой конференция в МИСИ иы.В.В.Куйбшева.

1. Результаты экспериментальных исследований влияния реакторного облучения я температурных воздействий на ыеханпчеокие овойства, отруктуру, фазовый состав в, в конечно?.! итоге, на радиационную и температурную отойкооть псртлавдцемелтгого камня с рядом химических и минеральных добаЕок.

2. Установленная адекватность иедцу радиационными к температурами изменениями свойств, структуры и фазового состава портландцементного камня п созданный на ео основе ускоренный опоооб определения радиационной и температуркой отойкостн портландцементного камня с различными добавками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ЦйШШйЛУШЕа поовяцена обзору литературных данных по влиянию реакторного облучения на сгойотвэ, структуру п фазовый состав портландцементного каглня, обзору применяемых в наотоя-щоо время химических и минеральных 'добавок с их 2;дасспфпкацпл-ми, вопрооу выбора добавок дая исследований, а такае разработке рабочей гипотезы и псотановко целей и задач исследований.

Отмечено,. что в результате радиационных и температурных Воздействий портландцеМонтный камень претерпевает усадочные деформация^ понижается его упругость и прочность. Его происходит в результате нарушений его фазового состава и структуры, о именно: удаления свободной, глпьллярной п адсорбционной влаги, дегидратации л разложения гццроалкмияага п гидроферрата кальция, сублгЦЦфокристаллш ее кого геля, оттриягито ; портлонди-та п др. Причем; в втом моменте каблвдается одинаковый' характер изменений свойств, структуры и фазового состава портландцементного камня при радиационных, и температурных* воздействиях. . Приведен обзор''применяемых в, нестоящее время химических и мянерачьных добавок в соответствии с принятыми их классификациями.' Согласно глаосяфккацци химгнеских добавок они подразделяются па 4 етвсса.

I кяаос - электролиты, изменяющие растхэримооть вяжущего.

П клаоо -.вещества, реагирующие о вяяущш о образованием труднораотворимкх дли ыалорастворимых со единений.

И пяаоо - яркоталлаческио зауравка (готовае центры гристал-ЛИзацВВ).

ТУ глас о - поверхпоотао-актазнь'э вещеотвэ (ПАВ), в т.ч. ОуПСрР.ЕйОТ!"3|ЯГДТОрЦ (СП).

Добавки I я П классов прамонязтоя главным образом о цольэ сосорзепотпозаная процесса гидратации'цэглоатов,. а та где могут гмоть и дпугое назначение,напргыэр, г.опользованло в качестве противоморозш-гх до баш и.

Добавки Ш класса облегчает выделение новой среды из-пересиненных раствэров, поэтому пх введение целесообразно, когда . окорооть процесса катализацпи новообразований определяет сколос ть твердения идущего. Однако при гидратации бетонов на портлаидцомонто они не могут заметно ускорить процесс твердения, либо, ускоряя его, снижают прочность. Поэтому в работа представителей этого класса было рассматривать нецелесообразно.

•Добавки 1У класса, и особенно СП, способствуют значительной пластификации портландцемеятного камня (бетона), повышая при этом его качество, либо дозволяют получать л и та о бетонные сце-оп.

В свете актуальности тега наибольшая интерес предотавляли химические добавки 1У класса, й прэвде гсего руперплаотлфака-торы. Поэтому для исследований были приняты два наиболее распространенных отечественных оуперплаоткфикатора С-3 и С-4.

При сооружении зепугашх конструкций ядерных реакторов возникает необходимость и* бетонирования в зимний период, В втой связи полезным било исследование влияния на радиационную) стойкость распространенной противоморозиой добавка - нитрита натрия. Ко воему прочему нитрит натрия как электролит является добавкой I класса, а как вещество,вотупавдее в реакции обмена о вяяущим, является одновременно представителем добавок П клас-оа.

К исследования!.! были приняты также 2 комплексные добавки. Первая - но основе С-3, нитрита натрия я незначительного включения добавки-замедлителя НТО, вторая - на основа С-4, нитрита натрия я НТО.

В целях экономии вяздих цементной промышленностью в настоящее время выпускается более 90$ цементов о различными минеральными добавками, которые подразделятся на 4 штоса4

I класо - активные искусственные гдцравлтескяе добавки.

П клаос -'высокзактивные пуццоланы

Ш класс — нормальные пуццоланы 1У класс - слабые пуццоланы

Из минеральных добавок были выбраны слодуюзще: доменный • гранулированный- шлак и выаококалыщевая зола (представители I класса), аморфный кремнезем (иаиболэе характерный представитель П класса), низкокапьццевая зола и трепел (добавки Ш класса) и тонкомолотый кварц (в качестве основы добавок 1У.класса).

Бша сформулирована рабочая гипотеза, заключающаяся в следующем!

1. Все выбранные химические добавки должны повисать радиационную и термическую стойкость портландцемонткого камня.

2. Такие минеральные добавки, как искусственные активные гидравлические и нормальные .пуццоланы иоприродного цроисхохде-кия не доллны отрицательно сказаться на радиационной и термической стойкости портлаядцементного камня.

3. Остальные выбранные минеральные добавки могут сказаться негативно на радиационной и температурной стойкости порт-ландцементпого камня.

4. Додана существовать адекватность ыезду радиационными и температурными изменениями портлацццеаентного камня, на базе которой ыоано создать ускоренный способ определения радиационной и температурной стойкости портлацдцементного камня о раз-, личными добавками, основанный только на температурных испытаниях. :

Первые три положения гипотезы основываются на ток,что:

1) выбранные химические добавки пластифицируют материал я повышают его качеотво; •

2) минеральные добавка - гидравлические и нормальные пуццоланы (неприродные, например, пизкокальциовая зола) не приводят к повышению В/Ц и обладают вяяупцаш свойствами;

3) остальные минеральные добавки облачают некоторыми негативными качествами (аморфный крсмназем - большой площадью удельной поверхности, кварц - кристаллической структурой и практически не реагирует о водой и клинкером, трепел - рыхлой и слабосцоментцровашюй структурой, причем аморфный кремнезем и кварц приводят к значительному повышению водопотребностп материала).

Последнее положение ооновнваотоя на оточенном в работах некоторых иослодогетолой одинаковом характере радиационных а температурных изменений портландцоментного камня.

Для исследования положений рабочей гипотезы былисформулированы указанные выпе цели и задачи диссертации.

Вторая.иГЛЗДД псссяцена методике и материалам исследований, а такяа условиям облучения образцов исследуемых материалов.

За остову матодика б:дла принята существующая мотодика ио~ оледовааш: радиационной стойкости строительных материалов о учетом коррективов,вносила долями я задачами данной работы, НзслодоЕзапя проводились па трех партиях образцов: облученной, тсяератур^З п контрольной.

Спределякдямп параметрами радиационной отойкоотн портланд-цоыейтяого камня явалюь радиационные деформации, радиационные изменения упругости и прочности. В оекзн о этим иоследовались деформация, измаявши упругости и прочности облученных образцов в специальных защитных камерах,оборудованных оредстЕШла дистанционного управления. Деформация определялись с помощью мшфо-метра,изменение упругости - о помопью скорости ультразвука -характеристики, прямо пропорциональной модулю упругооти,которую намеряли с помощью дефектоскопа УКБ-1?<5, изменение прочпости па ояатио - с помсп^ю специального преоса 900ЧУ-500 о дпотапцнон-яш чиоловым управлением.

Радиационные изменения структуры и фазового соотавз портланд-дементного камня, неразрывно связанные о определявшими параметрами радиационной отойпоотп, исследовались о помощью диффэроп-циадьЕо-торлпсопого анализа (ДТА), выполняемого на дпфракто-ызтре ДРОП-З'Л о глшьоторной обработкой информация. Радиационные изменения, фиксировались о пемещьп исследований отруктуры и фазогого состава образцов облученной я контрольной партий. Значения температурных воздействий,при которых происходили такие лэ структурные и фазоьыа гзмоаенгл, как и при радиационных на-, грузках, тязаз фиксировались с помощью ДТА. Затем яри полученных тзке'5 образом значениях температурных воздействий, на образцах температурной партии последовачиоь терлическяа деформации, изменения упругости и прочности. Такой подход был предназначен для доказательства существования едекпатнооти мшзду радиационными и температурными изменениями портландцементного камня. Поело доказательства был разработан п апробирован специальный

вид температурных испытаний, как основа способа ускоренного определения радиационной а температурной стойкости портлавдцо-ментного камня о различными добавками без применения облучения. В качеотве критерия радиационной стойкооти составов портлаид- • цементного камня с химическими и минеральными добавками был принят сравнительный критерий со значениями опроделяищих параметров образцов портландцементного камня без каких-либо добавок, лвляэдегооя до необходимого предела радиационност.ойш.1 материалом. В связи с этим в равных условиях исследовались образцы с добавками и без добавок.

Б качестве базисных вяяуцих были приняты три вдда портландцемента: клинкерный портландцемент М500 Волковнсского завода "Победа", товарный портландцемент M5Ô0 того же завода с включением .10$ гранулированного шлака и 5% трепела и клинкерный портландцемент М400 Амвросиевского комбината УССР. На данных вяжущих были изготовлены образцы с хнмнчеокими и минеральными • добавками, образцы без добавок, а такко образца комбинированных ооставов, вглкапзде химические и искусственные гидравлические минеральные добавки.

Исходя из геометрических возможностей устройства облучатель-ского канала реактора образцы изготовлялись в виКе цилиндриков о диаметром около 10 км и высотой огало 20 мм. Облучение образцов производилось в облучатеяьском канале водяного замедлителя импульсного быстрого реактора ИЕР-2 ( Объединений институт ядерных исследований, г.Дубна) потоками быстрых нейтронов с анергией более 1,4 МэВ. В зависимости от расположения в облучательоком канале и времени облучения ( в течение одно-пли двухгодичного цикла работы реактора) образца облучались при пяти флвенсах нейтроюв: ^Ю^.З.Ю^.бЛО23, I.I024 п I.4.I024 н/м2. Сопутствующая облучении температура при всех флвеноах:составляла Еоего. 30-40°С, что позволило наблюдать чисто радиационные деструкции материалов, т.к. первые наблюдаемые деструкции в портландцементном камне начинают проявляться только от 60°0. Образцы о химическими и искусственными гидравлическими минеральными добавками облучались при всех флю-енсах, образцу с остальными минеральными добавили облучались только при флюенсе 6.10*^ я/м^, как представляющем наибольший практический интерес. На каэдом фявеноо облучалось по 5-7 образцов каждого состава. Всего в облучательоком канале облуча-

лгоь 3 загрузка.' дво по годичному цвету п одна по двухгодичному цлглу. Общий* cdxoît уагруэок оосташи 360 облучввпнх образцов» Кроне того, попытнезлооь оотло 1000 образцов контрольной яартда а оголо 2000 образцов температурной партпп. продотавлвяи!

1) Зпачоняя радлацаскикх деформаций облученных образцов •;оех псследусж составов.

2) Зночопля рядпсилоппгк изменений упругости образцов.

'3) Здачояяя радпащюшшх псмснеяпй црочяоотя образцов.

4) Анализ влйяяпл выбранных яшичеокпх и минеральных добавок на радиационные изменения указанных механических осойотв порт-лакдцсмептпого кгмня»

5)_ РадссцпсппЕО азиеясяня структура и фазового состава испытываемых материалов, 'определенные при помощи дпфферекциашю-торютеокого и рентгеео-структурного анализов.

6) Анализ влияния вкбранных добавок на радиационные изменения структуры п разового сЪе'тава портландцементпого камня.

7) Волпчины температурных воздействий,'выявленные с помогцьэ ДТА, при которых происходят те se структурные и фазовые измене-пия материалов, что п при указанных выше радиационных нагрузках.

. 8) Анализ, влияния рассматриваемых хгаичёских и минеральных добавок на радиационную стойкость портлацдцементного камня при воех указанных флгоенсах нейтронов, а такзе доказательство трех первых положений рабочей гипотезы. V

Независимо от разновидности портландцемента зафиксировано следующее.

1. Bog выбранные хгоотеокпе добавка способотвупт уменьшении родйационгах усадочных деформаций, уменьшении . поикавши прочности и упругости портландцементпого камня при фнээпсах пейт«.'' ронов до 1,4.10*^ п/м^.

2. Такие 'минеральные добавки глк покусотвэяные гпцравличес-кно и высококальцповая зола и нормальный пуццолан - низкокальциевая зала но оказывает зсметного влияния па значения ргдигщи»-о иных уосдочных деррмацяП и понижений упругости п прочности . ' портландцементпого камня.

3. Добавг.а тонксмолотого кварца вшивает значительное радиационное расппрвяио'нортландцементтго камня, что, однако, npost-тпчеоки не сказывается на радиационных- изменениях лго упругости п Прочности.

r¿

4, Добавка трепела при большом количестве ее введения нескол ысо уваличивает значения радиационные усадочных деформаций и снижений упругости и прочности материала при флювнее 6.I023 н/м2, небольшое количество ее введения (не белее Ъ%) не влияет на изменение этих сьойотв,

Б. Добавка аморфного кромнезема приводит к радиационному разрушению образцов портландцач битного камня уже при флюеное 6.Ю23 н/м2.

С помощью диффбренцдально-тзрлЕЧвокого и рентгоноструктурно-го анализа били зафиксированы отепеяи структурных и фазовых изменений всех испытываемые ооотавов портландцемевтного кеыня. При ДТА были установлены значения температурных воздействий, при которых происходят отруктурные и фазовые изменения, ооот-Бзтотвуюпиа изменениям при воздействиях указанных флюенсов. Полученные данные показали, что флюеноу I.I023 н/м ооотвэтотвует вездейотвио температуры 80°0, фг"оеноу 3.I023 н/м2- 100°0, ■ 6.Ю23 н/м2- I50°C, I.I024 н/м - 1В0°С, 1,4,Ю24 н/м2- 250°С,

Б результате сделаны'следующие выводы:

1) При флюеное, нейтронов I.I023 н/м во всех соотавах была удалена только чаоть свободной воды, что проиоходит при воздействии температуры около 60°С. Никакие химические добавки не оказали влияния на этот процесс,

2) При флюеное 2.I023 н/ц2 во всех составах была удалена воя свободная вода, что происходит при 100°С; Химические добавки не оказала на вто влияния.

3) При флюсное G.I023 н/м2 цроиаошло удаление свободной, адсорбционной и капиллярной влаги, что происходит до температу-. ры 150°С. В составах о химическими добавками потери ыаооы наблюдались меньшими, чем в составах без добавок, а в ооставах • о минеральными, наоборот, большими. Особенно большие водопотерп зафиксированы в ооставох о трепелом п аморфным кремнеземом.

В результате больших водопотерь и наличия в данных составах большого количества негидратцрованных чаотиц о очень плотной компановкой соотавы о аморфным кремнеземом подверглись радиационному разрушению, а в составе о трепелом значения радиационных деформаций и понижений упругости и прочности превысили значения всех остальных ооотавов. В соотавах о тонкоыолотым кварцем било зафиксировано радиационное расширение кварца,

значительно превысившее радиационную усадку портланддемеятнрго камня.

4) При флюсное 1Л02^ п/м2 наблюдалось удаление свободной, адсорбционной н капиллярной влаги, а такие начало перекрпотал-лпзацпп оубмтфокркоталлпчоского галя я дегидратация гщроалимн-йата и гидроферрпта кальция, что происходит при воздействия томпсратурп 180°С, Потери иассп яаблщалиоь меньшими в составах о химическими добавками, чем в ооотаЕах без них.

ПА р

б) Воздействие фттенса 1,4.10 н/м вызвало такте полное удаление химически несвязанной влаги, чоотпчяуп дегидратацию гидроалшипата п гпдроферрита кальция я значительную -часть перекристаллизации геля, что может произойти в портландцемент-ном камно прл воздействия температура 250°С. Потеря масо олова ивблвдались мепьпшып в составах с химическими добавками. Других каких-либо влияний данных хгапчесппх добавок на радиационные деструкции материала завизировано но било.

•В заклшвннп проведении: исследований влияния вибрапних химических я минеральных добавок на радиационные изменения сеойотз,' структуры п фазового ¿Устава портландцементного камня били даны оледуюзда оценкя их влияния па радиационную стойкость.

1. Бое выбранные химические добавки - С-3, С-4, нитрит, натрия, а такие комплексные на пх основе, способствупт повышению радпа-пиопной стойкости портландцементного камня»

2. Такие минеральные добавки , как искусственные гидравлические - тлак л высококгльцпевая зола, я нормальный пуццолан-пизкокальцпевая зола не снижают радиационной отойксстя портландцементного хямнл.

3. Аморфный кремнезем приводит матерная к полной потере радиационной стойкости при флвэпое 6.1023 к/м2, трепал при этом ге ($:эепео приводит к понияеяпя его радиационной стойкости,

а применение тошхмолотого старца требует особой ооторокяоетя;

Эти сценки полностью доказывают трп первых положения рабочей гппоюза.

Установленные значения температурных воздействий явились необходимыми предпосылками для прасТупленпя к доказательству четвертого поло,7.оппя рабочей гипотезы:

ДЛ01Л2ДЗ:р.1.С-1йЕа представлено обооноваяпе едакватпостп мезду ррдпациояпымп и томпературпкш изменениями портлавдцемоятпого впмпя, приведена рЬйработка я апробация специфичного ступенчатого вяла температурных иопытаяяй как оопова ускоренного опособа определения радиационной п температурной отойкоотя материала,я,

кроме того, предотавлевы давние о температурных газоввделениях.

Пооле испытаний образцов всех соотавов при-температурах 80, 100,150,160 и -250°С в течение кратковременного 5-часового реви-ма И длительных 30 и 90-сугочных реаишв било получено следующее. Величины деформаций,изменений упругости и прочности образцов, испытанных при кратковременном 5-часовом температурном режиме, оказалось, практически соответствуют радиационным деформациям, изменениям урругости и прочности при соответствующих фпюоиоах нейтронов. Одинаковыми были такзе тевденцин влияния. почти воех добавок на радиационные и термические изменения материала, Таким образом было установлено соответствие изменений материала .при данных радиационных и щштковрёменных температурных Испытаниях. Результаты длительных попита ал]! имели значительные отличия от результатов радиационных испытаний. Исключением в данном соответствии явились составы с аморфным 1фем-неземом,образцы которых при тем! зратуре Х50°С ве разрушились, как в то произошло при соответствующем флгеное нейтронов б.Ю^н/м, и даае не обнаружили поверхностных тренда, а также образцы о тоыкомолотыы кварцем, испытывавшие цри 150°С усадочные деформации, а не расширение, как при облучении. Проведенные дополнительно кратковременные температурные испытания показали, что образцы о аморфным кремнезомем разрушаются только начиная от 400°С, а образцы с кварцем претерпевают усадку даже при 900°&, Учитывая установленное соответствие и иокавчения из него, бил выявлен механизм воздействия нейтронных потоков на структуру, фазовый состав и свойства пор тл а вдцем а и т но г о кшня. Данный механизм имеет одну природу о механизмом температурных воздействий, но при этом имеет и существенные различия. Репная природа соотоит в том, что почти вое основные изменения вызывает радиационный разогрев материала. Однако, в онлвчие от воздействий температуры, »тот разогрев действует не по во ему объему материала о одинаковая значением, а в небольших разрозненных температурных областях (пиках), обравувдихоя в местах большого количества столкновений нейтронных потоков о атомами материала. Кроме того, в зависимостч от количества столкновений, температура в втих пиках может быть совершенно различной, от ■ оравнитадьно невысокой вплоть до многих сотен градусов. Образовавшиеся высокотемпературные пики вызвали разрушение образцов соотаюв с аморфным кремнеземом из-за их особо плотной компо-

я опий, в, которой способны возникать сложные напряжения дата при незначительных по-воому объему высокотемпературных пиках. Та -Ю самая реакция произошла на высокотемпературные пики а а топкоколотсм кварце, вызвав его заметное расширение.

3 результата по установленного с'оответотвия между величинами радиационных и температурных изменений свойств, структуры, фазового состава яортландцементного камня при определенных значениях обоих воздействий и выявленной общей термической н основном природа этих воздействий на материал, вытекает сбосно-сание существования адекватности мезду радиационными и температурными изменениями' портландцаментпого камня, что и явилось доказательством четвертого положения рабочей гипотезы. С учетом установленной адекватности и механизма воздействия нейтронных потоков был разработан специфичный ступенчата! вид температур-нш испытаний портландцементяого камня. Смысл такого вида испытаний заплетался в том, чтобы получать возможность исследовать всэ лзмеиейия свойств Ьбртландцементного кшня в зависимости от катдой коящзетной ступени температурных изменений его структуры з.фазового состава, Необходимость такого подхода диктуется, о . одной стороны, тем обстоятельством, что при исследования материала о добавками влияние добавок колот сказываться па любой териодеотруктпвпой ступени материала, п соответственно по-раз-пому сказываться иа его температурной стойкости. С другой с торопи, при условли, что радиационные деструкции портлендцемей*-пого кемпя гизипастоя, а основном, радиационным разогревом,то, зпая вое кзизпелм 020?.стз материала о разлетглл"! добавками, в завлоглоотп от гггдой отупели томпорагурякх изменений ого " огрухстура, пав» определять такго влияние добавок на его радиационную стойкость при сравленпи о. полными изменения«! овойотх,-радиационноегойкого материала, т.о. норпяаютвмеагяого камня!:' без добавок. ..'.•. '■."'■.''

Таким образом, э случае успешного апробирования та::ой епц ;. температурных иопытшшА портландцемеятюго шша мог би язятзея соковой ускоренного способа определения его радиационной и Температурной стойкости с различными добавками. Осуг^отгллзтея дашшй вид температурных испытаний путем прогровааия образцов' портладццемеятпого 'ёашш о исследуемыми добавками л образцов без добавок (для оравненшг гдд образцоа радиавдонно- я темпера-туроотойкого материала) при температурах 150,350,000 и 900°С

в течение б часов. Время прогрева было цранято идентичным времени кратковременных температурных испытаний при 80,100,150.180 В 250°С, После воздействия цеядой температуры определявкгая изменения свойств материалов (изменения доформации.уиругоота п прочнооти образцов). При вычитании $ш полученных ".чкем образом характеристик образцов значений характеристик, получена ¡я вря предыдущих температурах (например, из еначений при 350°0 -значений при 150°С в т.д.), получаются данные об изменениях свойств материалов в температурных интервалах 20~150°С,150-350°С, 350-600°0, 600-900°0. Впервые сти интервалы были определены в данной работе при ди-Щбрегщиально-тбрмичесетм анализе образцов исследуемых материалов. 0ш как раз, в свою очередь, и охватаца« ют по отдапьиости вагнейшио отуденк температурных изменений ; структуры и фазового состава портландцеаорткого кзшщ. А Елейно2

1-ая ступень. При 20-150°С удаляется овоббдная, адсорбционная п капиллярная'влага; . Ч " ' "

2-ая отупань. При Х50-350°С дегидратируются гедроадшинат 2 ггдроаяшофвррвг кальция', происходит перекристаллизация субмик-рохфисталлического геля .трросаликата кальция;

3-я ступень, При 350-600°С дегщфйтирусток гель гщросшщка-та кальция, портланднт н вттриигкт;

4-я отупань. При 600-9000С диссоципруотоя С0ОО3 на СаО и СО^,

Посла проведения сравнений результатов изменений свойств оо-

отавов портландцементного камни о добавками по данным интервалам о результатами образцов ооотава без добавок определяется радиационная и температурная отойкость иооледуемых составов о добавками.

Ступенчатый вид температурных испытаний был апробирован' на образцах всех иоследуемых составов. С его помощью исслёдовад;:оь также термические газоввделения воех составов. Кинетика газовыделений показала, чтр зо 5 часов воздействия данных температур происходит практически весь объем изменений материала, способный произойти при гфетковременйых термических воздействиях, и доказала тем оемым правомерность этого' параметра. Непосредствен-нал апробацпя и результаты газовыдедоний позволили, теперь уяе без иоклачений, сделать оовершешш аналогичные ваводи, что и радиационные испытания, Т.о. вто позволило денному виду испытаний явитьоя основой ускоренного способа определения рдцкациондой и термической стойкости матеркача о добавками, защищенному в

результата авторским овидетольотвом.

общие вывода' '

1, Р?;£)ряпп!!в тет^соио добавки С-З.С-4, нитрит натрия,

а также композиции па их ооновэ о включенном добавкп-зпмедлптр-ля 1IT5, повклаю? радиационную й температурную отойкость портлаядцемонтпого камня. ■

2. Такиз минеральные добавки как гранул!!ровашшй атак, выоококальциевая зола (искусственные гидравлические) и низкокальциевая зола (нормальный пуццолан непригодного происхождения) но оказывают отрицательного влияния на радиационнув стойкость портлапдцементного камня.

' 3. Добавка аморфного кремнезема приводит портлашцомзнтпнй камень к полной пот-эре радиационной стойкости,

4.* Добавка трепела значительно сипжабт радиационную и температурную стойкость портландцементкого камня, однако незначительное его содержание (на болео 5% от массу цемента) практически но сказывается.

■ В. Добавка тонкомолотого кварца требует особой оотороглооти применения в защитных материалах, т.к. ока хотя и но сказывается отрицательно па упругости я прочности портландцементного камня, но приводит его тем не менее к заметному радиационному расширению.

6. Проведенные исследования доказали . существование относительной адекваткоотп чезду раднацпонпкмп'л температурными изменениями свойств, структуры л фазового состава портландцементного камня. С учетом установленной единой термической природа : механизмов обоях воздействий на материал, а такта поксторых 'шеютхея раэлячий, был разработан ускоренней oncccd опредате-пия радиационной п температурной- Стойкости портлапдцемептпЬгй камня с различными добавками, основанный на ступенчатом вздч. кратковременных температурных испытаний,

7, Внедроппе результатов работы на ktebo-УкралпскоЯ я Смолено-кЛ'1 АЗС дало возможность годового акоясслпеокого эдикта

200 тыс.рублей па один faon по ценам до 1991г.

Основные положения диссертации излокены в рледувщах публша-

ЦКЯХ1 •

1. Ерсов В.Ю., ¿аликман' В.Р. ,Вес олова В.И., МузаяевокаВ Л.П. Поведение цементного камня о химичоскаш добавки в уоловзях кратковременного воздействия высоких температур// Вопросы атомной науки и техники. Сер. Проектирований и отроет^ ?.ьстео,1987, вш.1.

2. Б^шов В.Ю.,Дубровский В.Б,,КолернИ1ав Н.Л.,Музалево1иШ Л.П, Поведение цементного камня о химическими добавками в условиях длительного воздействия виооких тешератур// Вопросы атомной науки и техники. Сор. Проектирование и строительство,1988, вып.2,

3. Дениоов А.ВоДубровркий В,Б..Ершов В.Ю.,КоренеЕ0КИЙ В.В., Музааевокий Л.П..Сугак Е.Б. Радиацлоняо-температурные пзыоленяя овойот'в портландцемонтиого. камня бетона и зависимости для их прогнозирования// Вопросу атомной науки и техники. Сер, Проектирование и строительство,1909, вщ.2.

• 4. Бршов В.Ю. .Ыузаяевокий Л ЛЬ, Вавилов И.В., Федотов Н.Е. ^ Предварительные исследованы радиационной отойкооти портлапдце-ментного камня со вавмиЬидами шшералыш.; добавок // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Проектирование и отроитольотво, 1991,вып.2.

' ,5. Ершов В.Ю..Дубровокий В.Б.,Му8алеБСкийТ1,П. Способ определения радиационной отойкооти цементного камня. Авторское свидетельство М6410Б9.

Подписано в почать 2.03.92 йормат 60x64^/16 Печать сфе.• И-57 Объем I уч.-изд.л. Т.100 Заказ/¿^ Бесплотно

Ротвпринт МИШ им.В.ВЛ^йбдаспп