Влияние минеральных добавок на эффективность воздухововлекающих веществ в материалах на основе портландцемента тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.11, кандидат наук Кудла, Юлия Мирчевна

• Кудла, Юлия Мирчевна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Кудла, Юлия Мирчевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ВОЗДУХОВОВЛЕЧЕНИЕ В СОВРЕМЕННЫХ ЦЕМЕНТНЫХ

РАСТВОРАХ И БЕТОНАХ

1.1Значение вовлеченного воздуха для морозоустойчивости растворов и

бетонов

1.2 Воздухововлекающие добавки

1.3 Влияние компонентов бетонной смеси на эффективность воздухововлечения

1.3.1 Влияние цемента, заполнителей и воды на эффективность воздухововлечения

1.3.2 Влияние минеральных добавок на воздухововлечение

1.3.2.1 Золы уноса

1.3.2.2 Молотый гранулированный доменный шлак

1.3.2.3 Микрокремнезем

1.3.2.4 Метакаолин

1.3.3 Пластифицирующие добавки

Выводы по Главе 1

Глава 2 ЦЕЛЬ РАБОТЫ, ПРЕДМЕТЫ И ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Цели и задачи работы

2.2 Предметы исследования

Глава 3 ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ВОЗДУХОВОВЛЕКАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

3.1 Установление оптимального содержания минеральных добавок в цементных составов

3.1.1 Влияние минеральных и воздухововлекающих добавок на прочность цементно-песчаных растворов

3.1.2 Влияние минеральных и воздухововлекающих добавок на подвижность растворных смесей

3.2 Воздухововлечение в цементных композициях с минеральными и воздухововлекающими добавками

3.3 Природа активных центров на поверхности частиц минеральных добавок

3.4 Влияние крупности заполнителя на воздухововлечение в цементно-песчаных

растворных смесях

Выводы по главе 3

Глава4 СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ И ХИМИЧЕСКИХ ДОБАВОК

НА СОДЕРЖАНИЕ ВОВЛЕЧЕННОГО ВОЗДУХА В РАСТВОРНЫХ СМЕСЯХ

Выводы по главе 4

Глава 5 СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ И ВОЗДУХОВОЛЕКАЮЩИХ ДОБАВОК НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ

5.1 Морозостойкость цементных растворов с минеральными и воздухововлекаю-щими добавками

5.2 Влияние минеральных и воздухововлекающих добавок на щелоче-кремнезем -ные реакции с участием реакционноспособного заполнителя

5.3 Влияние минеральных и воздухововлекающих добавок на деформации при

твердении цементного раствора

Выводы по главе 5

Глава 6 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОВМЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ И ВОЗДУХОВОЛЕКАЮЩИХ ДОБАВОК В СОСТАВЕ

ЦЕМЕНТНЫХ РЕМОНТНЫХ СМЕСЕЙ

Выводы по главе 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложение А. Технические условия

Приложение Б. Акт о выпуске опытной партии

Приложение В. Акт об использовании ремонтного состава

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние минеральных добавок на эффективность воздухововлекающих веществ в материалах на основе портландцемента»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Воздухововлечение - контролируемый процесс образования в бетонной или растворной смеси стабилизированных и равномерно распределенных воздушных микросфер, содержание которых назначается в зависимости от требуемой степени морозостойкости раствора или бетона и определяется концентрацией воздухововлекающей добавки, далее ВВД, и ее эффективностью. Воздухововлечение является существенным фактором повышения морозостойкости раствора или бетона при его попеременном замораживании и оттаивании.

В реальных практических задачах, где находят применение сложные многокомпонентные цементные композиции, необходимо учитывать совместное влияние на воздухововлекающую эффективность ВВД со стороны многих компонентов - заполнителей, минеральных, пластифицирующих и других добавок. Это влияние может заключаться в дополнительном увеличении объема вовлеченного воздуха, в его сокращении, в изменении стабильности системы из воздушных пузырьков и их размеров; все это может иметь положительные или отрицательные последствия для морозостойкости растворов и бетонов на практике.

Степень разработанности темы. Сведения о влиянии на эффективность ВВД высокодисперсных минеральных добавок, за исключением зол уноса, в литературе довольно ограниченны и противоречивы, особенно об их совместном влиянии с функциональными добавками других типов.

Цель работы. Исследовать влияние минеральных добавок различного состава и дисперсности на эффективность ионогенных и неионогенных воздухововлекающих поверхностно-активных веществ в цементных составах.

Задачи работы: 1) Исследовать влияние минеральных добавок различной природы и дисперсности (микрокремнезема, метакаолина, каолина, волластонита, микрокальцита) на эффективность воздухововлекающих поверхностно-активных веществ ионогенной и неионогенной природы методами компрессионной

компенсации давления воздуха и электронной микроскопии; 2) Исследовать распределение активных центров на поверхности частиц минеральных добавок методом адсорбции кислотно-основных индикаторов и установить характер активных центров, обеспечивающих сорбцию молекул ВВД; 3) Исследовать влияние высокоактивных минеральных добавок на эффективность анионогенного воздуховолекающего поверхностно-активного вещества, далее ПАВ, в присутствии пластифицирующих добавок различных типов; 4) изучить физико-механические показатели цементных растворов с минеральными, воздухововлекающими и пластифицирующими добавками.

Научная новизна.

1 Методами компрессионной компенсации давления воздуха и электронной микроскопии установлено, что высокодисперсные минеральные добавки -микрокремнезем, метакаолин и каолин - обеспечивают значительное (в 2-3 раза) увеличение объема воздуха, вовлекаемого ионогенными и неионогенными ВВД в цементное тесто и в растворные смеси.

2 Исследование распределения активных центров на поверхности частиц минеральных добавок методом адсорбции кислотно-основных индикаторов позволяет сделать вывод, что дополнительная стабилизация вовлеченного воздуха в виде воздушных сфер диаметром (50-100) мкм в присутствии микрокремнезема, метакаолина и каолина может быть обусловлена сорбцией молекул ВВД на частицах этих добавок при участии специфических активных центров (льюисовских основных центров).

3 Пластифицирующие добавки конкурируют с ВВД в процессе их сорбции на зернах цемента и минеральных добавок, и на границе раздела «жидкость-воздух», в результате чего активность ВВД снижается при совместном введении с пластифицирующими добавками в растворную смесь. В случае поликарбоксилатного пластификатора, в присутствии микрокремнезема или метакаолина, снижение активности ВВД компенсируется воздухововлекающим эффектом поликарбоксилатной добавки, который проявляется в присутствии указанных добавок.

Теоретическая и практическая значимость.

1 Анионогенная ВВД на основе олефинсульфоната натрия обеспечивает большее содержание вовлеченного воздуха по сравнению с ВВД на основе лаурилсульфата; дозировка неионогенной ВВД, обеспечивающая сопоставимый с ионогенными ВВД объем вовлеченного воздуха, в 5 раз превышает расход ионогенной добавки.

2 Частичное замещение цемента микрокремнеземом или метакаолином в цементно-песчаных растворных смесях, содержащих пластификатор, или комбинацию пластификатора и ВВД, способствует повышению морозостойкости на 300-400 циклов.

3 Минеральные добавки усиливают ингибирующий эффект, оказываемый ВВД на деструктивные процессы, обусловленные взаимодействием реакционноспособных заполнителей со щелочной средой в порах цементных растворов.

4 Разработан ремонтный состав класса морозостойкости F1000 для объектов транспортной инфраструктуры, содержащий комплекс из минеральной, воздухововлекающей и пластифицирующей добавок. Разработаны технические условия на данный ремонтный состав. Опытная партия ремонтного состава объемом 10000 кг использована при строительстве скоростной автомобильной трассы «Москва-Санкт-Петербург».

Методология и методы исследования. Содержание вовлеченного воздуха в цементном тесте и растворных смесях контролировали методом компрессионной компенсации давления воздуха на приборе для определения объема воздухововлечения фирмы Testing (по DIN EN 413-2:2005 «Цемент кладочный. Часть 2. Методы испытаний»). Распределение центров адсорбции на поверхности исследуемых минеральных добавок изучали методом адсорбции кислотно-основных индикаторов. Электронно-микроскопические исследования цементного камня исследовали на электронном микроскопе VEGA3 TESCAN (30 кВ). Испытания морозостойкости цементно-песчаных растворов с добавками

проводили по ГОСТ 10060-2012 «Бетоны. Методы определения морозостойкости» третьим ускоренным методом в климатической камере СМ-60/100-120 ТХ.

Положения, выносимые на защиту:

1 Влияние минеральных добавок различной химической природы и дисперсности на эффективность ионогенных и неионогенных воздухововлекающих ПАВ в цементных составах;

2 Роль активных центров на поверхности частиц минеральных добавок в обеспечении дополнительной стабилизации вовлеченного воздуха;

3 Совместное влияние минеральных, воздухововлекающих и пластифицирующих добавок на содержание вовлеченного воздуха в цементно-песчаной растворной смеси;

4 Физико-механические свойства цементных растворов с воздухововлекающими и высокоактивными минеральными добавками.

Степень достоверности и апробация результатов. Результаты диссертационной работы представлены в виде устных докладов на конференциях:

- научные конференции, посвященные 187-й, 188-й и 189-й годовщинам образования Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) (Санкт-Петербург, 2015, 2016, 2017 гг.);

- научно-технические конференции Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) «Неделя науки» (Санкт-Петербург, 2015, 2016, 2017, 2018 гг.);

Основные результаты работы изложены в 9 публикациях, из них 2 в журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

Глава 1 ВОЗДУХОВОВЛЕЧЕНИЕ В СОВРЕМЕННЫХ ЦЕМЕНТНЫХ

РАСТВОРАХ И БЕТОНАХ

1.1 Значение вовлеченного воздуха для морозоустойчивости

растворов и бетонов

В зависимости от влажности окружающей среды, поровое пространство цементного камня (бетона) может частично или полностью быть заполненным водой. В крупных капиллярных порах и пустотах вода проявляет свойства физически свободной, однако заполнение этого пространства водой становится возможным лишь при погружении цементного камня или бетона в воду. В условиях обычной влажности крупные пустоты свободны от воды, которая удерживается в более мелких порах капиллярными силами [1-5].

При отрицательных температурах вода в порах кристаллизуется. Исключение составляет вода в микропорах бетона, которая не переходит в лед даже при очень низких температурах (до -70 °С). Согласно современным представлениям, в основе разрушения насыщенных водой цементных растворов и бетонов при циклическом воздействии на них положительных и отрицательных температур лежит процесс кристаллизации воды в капиллярных порах [6-8]. Пример, иллюстрирующий такой вид разрушения бетонных конструкций, представлен на рисунке 1.

Интенсивная миграция воды в капиллярных порах, инициируемая процессом ее кристаллизации, обуславливает ряд физико-химических явлений, природа которых до сих пор не установлена во всех деталях и поэтому постулируется в виде ряда гипотез, основанных на определенных предположениях и, тем не менее, имеющих важное значение в практических задачах [9,10]. К числу основных гипотез относятся: постулирование величины гидравлического давления в поровой структуре, термодинамически неравновесное состояние воды в гелевых и капиллярных порах, перемещение

жидкости из гелевых пор в капиллярные из-за образования градиента концентрации.

Рисунок 1 - Пример разрушения бетонной стены вследствие многократных

В практических задачах повышения морозостойкости цементных растворов и бетонов ключевое значение приобрела гипотеза о гидравлическом давлении, получившая развитие из попытки объяснить тот факт, что присутствие в бетоне определенного объема воздуха в виде мельчайших равномерно распределенных сферических пустот повышает его морозостойкость. В настоящее время создание в теле бетона устойчивой системы из воздушных микропузырьков введением в бетонную смесь определенных поверхностно-активных веществ (чаще известных как воздухововлекающие добавки) является основным способом повышения устойчивости бетонных сооружений к многократным циклам замораживания и оттаивания, рисунок 2.

Гипотезой о гидравлическом давлении постулируется, что разрушение внутренней структуры бетона вызывает не сам процесс кристаллизации воды, а то давление, которое развивается в капиллярах при движении по ним воды, вытесняемой льдом (поскольку кристаллизация воды происходит с увеличением

циклов замерзания и оттаивания [11]

объема). Величина этого давления зависит от проницаемости бетона и от длины проходимого водой пути в капиллярной поре, рисунок 3.

а б

Рисунок 2 - Вовлеченный воздух портландцементном бетоне (а) [12]; образцы бетона (в отсутствие и в присутствии вовлеченного воздуха) после 300

циклов замерзания и оттаивания (б) [13]

Гидравлическое давление, оказываемое водой на стенки пор, тем выше, чем выше пройденный ею путь, так что в какой-то момент оно может достичь критического значения, соответствующего прочности бетона при растяжении [10]. Этого не случиться, если на пути перемещающейся воды окажется сравнительно крупная полость (в масштабах капиллярных пор сфера диаметром порядка 100 мкм уже представляет собой макрообъект), в которой произойдет сброс гидравлического давления. Таким образом, система из таких примерно одинаковых по размеру воздушных микросфер, присутствующих в таком количестве, чтобы среднее расстояние между соседними микросферами (называемое также фактором пространства Ь) не превышало удвоенного критического пути Ькр для данного вида бетона, рисунок 4, должна обеспечить его устойчивость к циклам замерзания и оттаивания. В случае рядового бетона критическое значение фактора пространства составляет порядка 250 мкм. Следовательно, среднее расстояние между двумя соседними воздушными

микросферами не должно превышать 500 мкм; чем меньше фактор пространства, тем выше устойчивость бетона к циклам замораживания-оттаивания.

а б

Рисунок 3 - Схематичное изображение перемещения воды в поровой структуре при образовании льда (а) [2] и кристаллы льда в воздушной поре (электронно-микроскопический снимок, б) [14]

Рисунок 4 - Фактор пространства Ь и его критическое значение Ькр [15]

1.2 Воздухововлекающие добавки

Дополнительное вовлечение воздуха в бетонную смесь в виде воздушных микросфер примерно одинакового размера обеспечивается при помощи воздухововлекающих добавок (ВВД) [13,16,17]. Некоторый захват воздуха происходит при перемешивании бетонной смеси и в отсутствие ВВД, но этот процесс имеет ограниченное значение, так как при этом образуются довольно крупные пустоты, слишком удаленные друг от друга. В отсутствие воздухововлекающих добавок (ВВД) общий объем захваченного в бетонную смесь воздуха в процессе ее приготовления обычно не превышает (1-3) %. При добавлении подходящего поверхностно-активного вещества вовлекается дополнительный воздух и образуется стабильная пена, которая сохраняется в твердеющей массе в форме близко расположенных сферических пор. Вовлечение воздуха также улучшает удобоукладываемость, уменьшает расслаиваемость. Размер воздушных пузырьков обычно составляет (10-250) мкм, а фактор порового пространства - порядка 200 мкм. Общий объем воздуха в бетонной смеси в присутствии ВВД может варьироваться в пределах (4-10) %. Содержание воздуха в растворных смесях может достигать (8-20) % и более.

Воздухововлекающие агенты обычно представляют собой длинноцепочечные молекулы с длинным углеводородным радикалом («хвостом») и полярной (или ионогенной) гидрофильной группой на конце («головой») [16,17]. Благодаря своему строению они концентрируются на поверхности раздела воздух-жидкость, как показано на рисунке 5. Наличие полярной или ионогенной группы придает ВВД растворимость в воде и способность адсорбироваться на частицах цемента.

В отсутствие ВВД захваченный в процессе приготовления бетонной смеси воздух не сохраняется в ней в виде системы равномерно распределенных пузырьков из-за высокого поверхностного натяжения воды. Молекулы ВВД, сконцентрированные на границе раздела фаз, снижают поверхностное натяжение воды и таким образом стабилизируют захваченный воздух в виде системы

воздушных пузырьков. Как правило, расход ВВД составляет порядка тысячных долей % от массы цемента.

Зерно цемента

Рисунок 5 - Схематичное изображение принципа стабилизации воздушных микросфер в цементном тесте с помощью ВВД [13]

В качестве ВВД, применяемых в бетонных технологиях, используются продукты природного и синтетического происхождения. Традиционными природными источниками для ВВД являются некоторые виды древесных смол, содержащие производные абиетиновой кислоты. В качестве синтетических ВВД используются ПАВ анионогенной и неиногенной природы. Наиболее важные представители ВВД, применяемые в составах на основе портландцемента, представлены на рисунке 6.

Среди анионогенных ПАВ, применяемых в цементных системах, можно выделить соли алкиларилсульфоновых кислот (сульфонаты) и алкилсульфаты. Щелочные соли жирных карбоновых кислот (традиционные мыла) в качестве ВВД для цементных систем не имеют в настоящее время широкого распространения, поскольку образуют нерастворимые в воде соли с двух- и трехвалентными ионами металлов.

Лаурилсульфат натрия

СН3(СН2)1{)СН2

Додецилбензоат натрия

Абиетиновая кислота

а-олефинсульфонаты натрия

Рисунок 6 - Структура ряда воздухововлекающих ПАВ [17]

В молекулах алкиларилсульфоновых кислот атом серы непосредственно присоединен к атому углерода алкильной или арильной группы. Это придает им устойчивость к гидролизу в щелочных средах (что является их преимуществом по сравнению с сульфатами). Примером ВВД этого типа является додецилбензолсульфонат натрия

Соли алкилсульфатов представляют собой синтетические анионные поверхностно-активные вещества, которые получают взаимодействием спиртов с серной кислотой и которые, следовательно, являются эфирами серной кислоты. Алкилсульфаты щелочных металлов имеют хорошую растворимость в воде, но, как правило, чувствительны к присутствию электролитов. Важным представителем этой группы ВВД являются додецилсульфат и лаурилсульфат натрия.

Неионогенные поверхностно-активные вещества в основном представляют собой этоксилаты спиртов, алкилированных фенолов, жирных кислот, аминов. Общая формула этоксилатов имеет вид R(OC2H4)nOH, где Я может быть представлен алкильным, арильным или каким-либо более сложным радикалом, определяющим тип этоксилата.

Неионогенные поверхностно-активные вещества хорошо совместимы с другими типами ПАВ. Молекулы неионогенных ПАВ не проявляют сильной адсорбции на заряженных поверхностях минеральных частиц и в большей степени сосредоточены на границе «жидкость-газ», вследствие чего для обеспечения заданного объема вовлеченного воздуха требуется меньший расход такого типа добавки по сравнению с анионогенными ВВД. С другой стороны, неионогенные ПАВ не обладают долговременным стабилизирующим действием на систему воздушных пузырьков; в их присутствии образуются более крупные воздушные сферы по сравнению с ионногенными ВВД. Вследствие этого неионогенные ВВД нередко используются в сочетании с анионогенными ПАВ. Например, их вводят в качестве «жертвенной» добавки в цементные композиции, содержащие золу уноса; углеродистые включения золы лучше сорбируют молекулы неионогенной добавки (избирательная сорбция), благодаря чему повышается эффективность анионогенной ВВД на границе «жидкость-воздух».

1.3 Влияние компонентов бетонной смеси на эффективность

воздухововлечения

1.3.1 Влияние цемента, заполнителей и воды на эффективность

воздухововлечения

Поскольку ВВД действуют в условиях водной среды, их эффективность в составе жестких бетонных и растворных смесей, имеющих низкую водопотребность, соответственно ниже по сравнению со смесями с большей водопотребностью [7].

Крупный заполнитель - его природа и форма частиц - как правило, не влияет на эффективность ВВД. С увеличением содержания мелкого заполнителя в бетонной смеси, возрастает объем вовлеченного воздуха при одном и том же расходе ВВД, рисунок 7. В среднем, увеличение содержания песка на 5 % приводит к увеличению объема воздуха в бетонной смеси на (1,0-1,5) % [13]. Особое влияние при этом оказывают частицы размером (300-600) мкм. С увеличением их содержания в мелком заполнителе, даже при постоянном его расходе, объем вовлеченного воздуха увеличивается (рисунок 8). Напротив, присутствие в песке в значительном количестве частиц мелких фракций уменьшает объем вовлеченного воздуха [17,18].

На эффективность ВВД оказывает влияние гранулометрический состав цемента, таблица 1.

Таблица 1 - Зависимость количества ВВД, обеспечивающего заданный объем вовлеченного воздуха, от удельной поверхности цемента [13]

Цемент Удельная поверхность, см2/г Содержание добавки (мл/м3), требующееся для вовлечения 4% воздуха

А 2750 6,5

Б 3750 10,0

В 4750 14,0

Чем выше дисперсность, тем выше дозировка ВВД, необходимая для вовлечения в бетонную смесь заданного объема воздуха [13]. При увеличении содержания щелочей в цементе более 0.8% масс. возрастает объем вовлеченного воздуха [7,18].

Рисунок 7 - Влияние содержания мелкого заполнителя (песка) и его модуля крупности на объем вовлеченного воздуха при двух различных дозировках ВВД

[13]

Рисунок 8 - Влияние содержания в заполнителе зерен песка размером (300600) мкм на объем вовлеченного воздуха при различных значениях расхода песка

[13]

1.3.2 Влияние минеральных добавок на воздухововлечение

Тенденции, направленные на интенсивное применение минеральных добавок в составе цементных растворов и бетонов [19-30], требуют изучения их совместимости с другими функциональными добавками. В частности, в настоящее время недостаточно хорошо исследовано влияние минеральных добавок на эффективность воздухововлекающих добавок (ВВД) - поверхностно-активных веществ, вводимых в бетонные смеси для повышения долговечности бетона [31].

Различают активные и инертные минеральные добавки. Первые могут в водном растворе реагировать с Са(ОН)2 (портландитом) при нормальной температуре, при этом образуются вяжущие соединения (гель С-Б-И). Внедряясь в бетон, они реагируют с Са(ОН)2, который образуется при гидратации портландцемента. Некоторые активные добавки, например, молотые гранулированные доменные шлаки, могут твердеть самостоятельно; для этого необходим только инициатор гидратации (Са(ОН)2, портландцемент, соединения щелочных металлов). Зерновой состав минеральных добавок определяет их удельную поверхность и реакционную способность, а также возможность создания плотных структур бетона.

Минеральные добавки оказывают влияние на реологию пластичного бетона, состав бетона, прочность и проницаемость цементного камня, степень гидратации цемента, уменьшение образования трещин и щелочного воздействия на активные формы БЮ2, а также на сопротивление при сульфатной агрессии. Таким образом, введение активных минеральных добавок способствует повышению долговечности цементных растворов и бетонов.

Применение в составе высокотехнологичных бетонов ультрадисперсных активных минеральных добавок с высоким содержанием диоксида кремния в некристаллическом состоянии позволяет производить и успешно эксплуатировать

материалы сверхвысокой прочности, низкой проницаемости, повышенной коррозионной стойкости.

Среди минеральных добавок искуственного и техногенного происхождения, в наибольшей степени востребованных в составе растворов и бетонов, следует отметить золы уноса, молотый гранулированный доменный шлак, микрокремнезем, метакаолин.

1.3.2.1 Золы уноса

Из минеральных добавок в отношении влияния на эффективность ВВД в наибольшей степени изучено действие зол-уноса [13,15, 21, 23, 32-36].

Золы-уноса образуются в процессе сжигания порошкообразного угля на электростанциях в высокотемпературных топках. Примеси, содержащиеся в угле, - такие как глины, кварц, шпат - расплавляются и быстро транспортируются в низкотемпературные зоны, где образуются сферические частицы. Большинство частиц улетает с потоком отходящих газов, охлаждается, улавливается в фильтрах и, собственно, образует золу уноса. По химическому составу золы-унос в соответствии с [37] подразделяются на кислые, содержащие СаО не более 10 мас. %, и основные, содержащие СаО более 10 мас. %. Золы уноса первого типа (низкокальциевые золы) являются отходами от сжигания антрацита и каменного угля, второго типа (высококальциевые золы) - отходами от сжигания бурого угля. Низкокальциевая зола состоит в основном из алюмосиликатного стекла. При медленном и неравномерном охлаждении стеклофазы возможно образование кристаллических фаз - силлиманита А1203^Ю2 и муллита 3А1203^28Ю2 - в виде тонких игольчатых кристаллов внутри стеклянных сфер. Высококальциевые золы-унос отличаются более высоким содержанием кристаллических фаз - до (2545) %, основными среди них являются СаО, С3А, С2Б, СаБ04, М^О, Ка2Б04, Бе203, 3АЬ0з-23Ю2.

Применение золы-унос в бетоне повышает морозостойкойсть, устойчивость к сульфатной и щелочной коррозии и таким образом продлевает срок службы конструкций.

Частицы несгоревшего угля, содержащиеся в золах-уноса, оказывают отрицательное влияние на эффективность ВВД [9,23,32-35]. Основная часть углерода содержится в крупных фракциях золы (более 100 мкм), рисунок 9.

Воздухововлекающие добавки, являющиеся органическими по своей природе, сорбируются на поверхности углеродных зерен, имеющих развитую поверхность и обладающих высокой пористостью [13,34], что является причиной снижения их эффективности и требует повышения их расхода. При замещении (20-30) мас. % цемента золой-уноса дозировка ВВД может возрасти в 3-4 раза [13,33].

Рисунок 9 - Частицы несгоревшего угля в золе-унос [9]

Эффективность ВВД нейтрализуется в наибольшей степени в случае, когда несгоревшие мельчайшие углеродистые частицы распределяются на частицах золы в виде очень тонкого слоя сажи [17,32].

Рисунок 10 иллюстрирует довольно типичную зависимость между расходом ВВД, требуемым для достижения объема вовлеченного воздуха в бетоне 6,5 %, и содержанием в нем углерода, вносимого в бетонную смесь с добавкой золы уноса. Значения расхода ВВД приведены к значению расхода ВВД для бетона, не содержащего углерода (т.е. без добавки золы).

О ?-1-1-1-

0 5 10 15 20 Содержание углерода в бетоне, кг/м3

Рисунок 10 - Расход ВВД, требуемый для достижения объема вовлеченного воздуха 6,5 %, в зависимости от содержания углерода в бетоне, вносимого с

добавкой золы [23]

Адсорбционное взаимодействие между несгоревшим углеродом и ВВД определяется не только количеством и размером пор несгоревших углеродных частиц, но также типом и количеством функциональных групп на поверхности частиц [32]. Кроме того, адсорбция молекул ВВД на несгоревших углеродных частицах зависит от используемого ВВД, так как они имеют разные группы активных веществ, которые по-разному реагируют с химическим составом поверхности несгоревших углеродных частиц [35].

Косвенным показателем содержания несгоревшего угля в золах-унос являются потери при прокаливании (111111). При использовании золы-унос перерасход ВВД тем выше, чем выше ее ППП [15]. Отечественный стандарт [37] ограничивает содержание несгоревшего угля в золах. Например, для зол, образуемых при сжигании каменного угля и предназначенных для изготовления бетонных и железобетонных изделий и конструкций, работающих в особо тяжелых условиях (гидротехнические сооружения, дороги, аэродромы), значение ППП должно быть не более 5% мас. %.

Тем не менее, не всегда использование золы уноса с высокими значениями ППП сопровождается увеличением расхода ВВД [29]. Такая ситуация возникает в случае, когда частицы углерода покрываются стекловидной оболочкой, образуемой в процессе охлаждения частиц, уносимых топочными газами, и вследствие этого оказываются неспособными сорбировать молекулы ВВД.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кудла, Юлия Мирчевна, 2018 год

Список литературы

1 Тейлор, Х. Химия цемента. Пер. с англ./Х.Тейлор.- М.: Мир, 1996. - 560 с.

2 Mechta P., Concrete. Microstructure, Properties and Materials; 3th еd. / P. K. Mehta, P. J. M. Monteiro. - New York: McGraw-Hill, 2006. - 669 p.

3 Aitein, P.C. Binders for durable and sustainable concrete / P.C. Aitein -Abingdon: Taylor & Francis, 2008. - 529 p.

4 Mindess, S. Concrete; 2nd ed. / S. Mindess, J. Young, D. Darwin - Upper Saddle River: Pearson Education, 2003. - 644 p.

5 Брыков А.С. Процессы химической коррозии в портландцементных бетонах: учебное пособие / А.С. Брыков. - СПб .: СПбГТИ(ТУ), 2016. - 200 с.

6 Рамачандран, В. Добавки в бетон / В. Рамачандран, Р. Фельдман, К. Бодуэн. - М.: Стройиздат, 1988. - 575 с.

7 Newman, J. Advanced Concrete Technology 2: Concrete Properties / J. Newman [и др.]; под ред. J. Newman, B. Choo. - Oxford: Elsevier, 2003. - 352 p.

8 Брыков, А.С. Морозостойкость портландцементного бетона и способы ее повышения: учебное пособие. - СПб.:СПбГТИ(ТУ), 2017. - 38 с.

9 Kurdowski, W. Cement and Concrete Chemistry / W. Kurdowski. - Dordrecht: Springer, 2014. - 700 p.

10 Штарк, Й. Долговечность бетона/ Й. Штарк, Б. Вихт. Пер. с нем. - Киев: Оранта, 2004. - 295 с.

11 Pool, A. Concrete petrography. A handbook of investigative techniques/ A. Poole, I. Sims. - Boca Raton: CRC Press, 2016. - 750 p.

12 Kosmatka, S. H. Design and Control of Concrete Mixtures; 15th ed. / S. H. Kosmatka, B. Kerkhoff, M.L. Wilson. - Skokie: Portland Cement Association, 2011. -460 p.

13 Rixom, R. Chemical Admixtures for Concrete / R. Rixom, N. Mailvaganam. -London: E&FN Spon, 1999. - 446 p.

14 Corr, D. Investigating entrained air voids and Portland cement hydration with low-temperature scanning electron microscopy/ D.J. Corr, M.C. Juenger, P.J. Monteiro, J. Bastacky // Cement and Concrete Composites. - 2004. - V. 26. - P. 1007-1012.

15 Page, C. Durability of Concrete and Cement Composites / C. L. Page [и др.]; под ред. C. L. Page, M. M. Page. - New York: CRC Press, 2007. - 404 p.

16 Du, L. Mechanisms of air entrainment in concrete/ L. Du, K.J. Folliard// Cement and Concrete Research. - 2005. - V.35, N. 8. - P.1463-1471.

17 Aitein, P.C. Science and Technology of Concrete Admixtures / P.C. Aftcin [и др.]; под ред. P.C. Ai'tcin, R. J. Flatt. - Cambridge: Elsevier, 2016. - 668 p.

18 Neville, A.M. Concrete Technology; 2th ed./ A.M. Neville, J.J. Brooks. -Harlow: Pearson, 2010. - 442 p.

19 ГОСТ 24211. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия. - Введ. 2011-04-29. - М.: Стандартинформ, 2010. - 15 с.

20 Chandra, S. Waste materials used in concrete manufacturing / S Chandra. -Westwood: Noyes Publication, 1997. - 651 p.

21 Siddique, R. Supplementary Cementing Materials / R. Siddique, M. Khan. -Heidelberg: Springer, 2011. - 304 p.

22 Newman, J. Advanced Concrete Technology. Constituent Materials / J. Newman [и др.]; под ред. J. Newman, B.S. Choo. - Oxford: Elsevier, 2003. - 280 p.

23 Thomas, M. Supplementary Cementing Materials in Concrete/ M. Thomas. -Boca Raton: CRC Press, 2013. - 179 p.

24 Lothenbach, B. Supplementary cementitious materials / B. Lothenbach, K. Scrivener, R.D. Hooton // Cement and Concrete Research. - 2011. - V. 41, N. 12. - P. 1244-1256.

25 Khan, M.I. Utilization of silica fume in concrete: Review of durability properties / M.I. Khan, R. Siddique // Resources, Conservation and Recycling. - 2011. -V. 57. - P. 30-35.

26 Краснобаева, С. Влияние зол ТЭС и искусственных пуццолан на свойства цементных растворов / С.А. Краснобаева, И.Н. Медведева, В.И. Корнеев // Цемент и его применение. - 2014. - № 4. - С. 60-63.

27 Брыков, А.С. Метакаолин / А.С. Брыков // Цемент и его применение. -2012. - № 4. - С. 36-40.

28 Chandrasekhar, S. Processing, properties and applications of reactive silica from rice husk - an overview / S. Chandrasekhar // J. Mat. Sci. - 2003. - V. 38, N. 15. -P. 3159-3168.

29 Detwiller, R. Supplementary cementing materials for use in blended cements. Research and development bulletin/ R.J. Detwiller, J.I. Bhatty, S. Bhattacharja. -Skokie: Portland Cement Association, 1996. - 103 p.

30 Lawler, J. Guidelines for concrete mixtures containing supplementary cementitious materials to enhance durability of bridge decks/ J. Lawler. - Washngton: Transportation Research Board, 2007. - 119 p.

31 Richardson, M. Fundamentals of Durable Reinforced Concrete / M.G. Richardson. - Abingdon: Taylor & Francis e-Library, 2004. - 260 p.

32 Folliard, K. Effects of Texas Fly Ash on Air-Entrainment in Concrete. K. Folliard [и др.]; под ред. K. Folliard. - Austin: Center for Transportation Research, The University of Texas at Austin, 2007 - 578 p.

33 Zhang, D.S. Air entrainment in fresh concrete with PFA / D.S. Zhang // Cement and Concrete Composite. - 1996. - V. 18, N. 6. - P. 905-920.

34 Sporel, F. Investigations on the influence of fly ash on the formation and stability of artificially entrained air voids in concrete / F. Sporel, S. Uebachs, W. Brameshuber // Materials and Structures. - 2009. - V. 42. - P. 227-240.

35 Hachmann, L. Surfactant adsorptivity of solid products from pulverized coal combustion under controlled conditions/ L. Hachmann [и др.].// Symposium (International) on Combustion. - 1998. - V. 27, N. 2 - P. 2965-2971.

36 Hewlett, P. Lea's Chemistry of Cement and Concrete; 4th ed. / P. Hewlett [и др.]; под ред. P. Hewlett. - Oxford: Elsevier, 2003. - 1092 p.

37 ГОСТ 25818-91. Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия. - Введ. 2002-07-01. - М.: Издательство стандартов, 2003. -12 с.

38 Hollard, T. Silica Fume User's Manual / T. Hollard. - Lovettsville: Silica Fume Assotiation, 2005. - 195 p.

39 Брыков, А. Гидратация портландцементных систем с ультрадисперсными кремнеземами. Теория и практические применения. / А. Брыков, Р. Камалиев. - Saarbrucken: LAP Lambert Academic Publishing, 2011. - 112 c.

40 Popovics, S. Concrete materials. Properties, Specifications and Testing; 2th. еd. / S. Popovics. - Park Ridge: Noyes Publications, 1992. - 673 p.

41 Yang, J. Sulfate Attack Resistance of Air-entrained Silica Fume Concrete under Dry-Wet Cycle Condition / J. Yang, P. Wang, H. Li, X. Yang // Journal of Wuhan University of Technology. Mater. Sci. Ed. - 2016. - V. 31, N. 4. - P. 857- 864.

42 Badogiannis, E. Metakaolin as supplementary cementitious material. Optimization of kaolin to metakaolin conversion / E. Badogiannis, G. Kakali, S. Tsivilis // J. Therm. Anal. Calorim. - 2005. - V. 81, N 2. - P. 457- 462.

43. Aitcin, P. C. High-Performance Concrete / P. C. Aitcin - London: E&FN SPON, 2004. - 591 p.

44 Nawy, E.G. Concrete Construction Engineering Handbook; 2th. еd. / E.G. Nawy. - Boca Raton: CRC Press, 2008. - 1586 p.

45. Ding, J.T. Effects of metakaolin and silica fume on properties of concrete/ J.T. Ding, Z. Li // ACI Materials J. - 2002. -V. 99, N 4. - P. 393-398.

46 Rocha J. Solid-state NMR studies of the structure and reactivity of metakaolinite/ J. Rocha, J. Klinowski // Angewandte Chemie. Int. Edition in English. -1990. - V. -29, N 5. - P. 553-554.

47 Брыков, А.С. Влияние структуры метакаолина на его вяжущие свойства в условиях щелочной гидратации/ А.С. Брыков., А.С. Панфилов, М.В. Мокеев // ЖПХ. - 2012. - Т. 85, № 5. - С. 722-725.

48 Eckert, W.C. Guidelines for the proper use of superplasticizers in concrete for producing flowing concrete in hot weather / W.C. Eckert, R.L. Carrasquillo. - Austin: Center for transportation research the university of Texas at Austin, 1988.- 242 p.

49 Szwabowski, J. Air entrainment problem in self-compacting concrete / J. Szwabowski, B. Lazniewska-Piekarczyk // Journal of Civil Engineering and Management. - 2009. - V. 15, N. 2 - P. 137-147.

50 MacInnis, C. The effect of superplasticizers on the entrained air-void system in concrete/ C. MacInnis, D. Racic // Cement and Concrete Research. - 1986. - V.16. -P.345-352.

51 Lazniewska-Piekarczyka, B. Stability of air-content in the case of innovative air-entraining portland multicomponent cement / B. Lazniewska-Piekarczyka, J.Szwabowski // Procedia Engineering. - 2015. - V. 108. - P. 559- 567.

52 Витин, Н.И. Модификация литой бетонной смеси воздухововлекающей добавкой / Н.И. Витин, Ю.Г. Барабанщиков, М.В. Комаринский, С.И. Смирнов // Инженерно-строительный журнал. - 2015, №4. - С. 3-67.

53 Вовк, А.И. Upgrade добавок: чем может помочь химия?/ А.И. Вовк // Технологии бетонов. - 2014. - № 8. - С. 8-11.

54 Вовк, А.И. Адсорбция суперпластификаторов на продуктах гидратации минералов портландцементного клинкера. Закономерности процесса и строение

адсорбционных слоев / А.И. Вовк // Коллоидный журнал. -2000. - Т. 62, № 2. - С. 161-169.

55 Вовк, А.И Влияние конкурентной адсорбции на действие воздухововлекающих добавок в присутствии суперпластификаторов/ А.И. Вовк // Цемент и его применение. - 2014. - № 4. - С. 104-109.

56 ГОСТ 31108-2016. Цементы общестроительные. Технические условия. - Введ. 2002-01-01. - М.: Стандартинформ, 2016. - 12 с.

57 ГОСТ 8736 - 2014. Песок для строительных работ. Технические условия. - Введ. 2015-04-01. - М.: Стандартинформ, 2015. - 12 с.

58 ГОСТ 31356-2007. Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний. - Введ. 2009-01-01. - М.: Стандартинформ, 2008. - 14 с.

59 DIN EN 413-2:2005. Цемент кладочный. Часть 2. Методы испытаний. -Введ. 2005-08-01. - 2005. - 19 с.

60 Neville, A.M. Concrete technology, 2th ed /A.M. Neville, J.J. Brooks. -Pearson, 2010. - 460 p.

61 Shetty, M. Concrete Technology/ M.D. Shetty. - New Delhi: S.Chand, 2005. - 624 p.

62 Болотских, Е.Н. Европейские методы физико-механических испытаний цемента. - Харьков: Waitzinger, 2008. - 56 с.

63 Танабе К. Твердые кислоты и основания. - М.: Мир, 1973. - 183 с.

64 Материаловедение и технологии современных и перспективных материалов: лабораторный практикум / М.М.Сычев [и др.]. - СПб. : СПбГТИ(ТУ), 2013. - 161 с.

65 ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний. - Введ. 1986-07-01. - М.: Стандартинформ, 2010. - 14 с.

66 ГОСТ 11052-74. Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся. -Введ. 1976-01-01. - М.: Издательство стандартов, 1990. - 7 с.

67 ГОСТ 10060-2012. Бетоны. Методы определения морозостойкости. -Введ. 1986-07-01. - М.: Стандартинформ, 2010. - 19 с.

68 Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - М.: Химия, 1989.

- 448 с.

69 Кудла, Ю.М. Влияние минеральных добавок на эффективность воздухововлекающих поверхностно-активных веществ в материалах на основе портландцемента/ Ю.М. Кудла, А.С. Брыков, С.В. Мякин, Е.А. Михайлова // Цемент и его применение. - 2017. - Вып. 3. - С. 98-101.

70 Кудла, Ю.М. Влияние цементозамещающих материалов на эффективность воздухововлекающих добавок в составе цементного теста / Е.А. Михайлова, Ю.М. Кудла // Сборник тезисов VII Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «НЕДЕЛЯ НАУКИ-2017».

- СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2017 - С.140.

71 Кудла, Ю.М. Влияние цементозамещающих материалов на эффективность воздухововлекающих добавок в составе цементного раствора / Е.А. Михайлова, Ю.М. Кудла, М.В. Пульман, Е.А. Кузнецова // Материалы научной конференции «Традиции и инновации», посвященной 189-й годовщине образования СПбГТИ (ТУ). - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2017 - С. 100.

72 Кудла, Ю.М. Влияние термически активированного каолина в сочетании с воздухововлекающими добавками на прочность ремонтных составов / Е.А. Королева, Ю.М. Кудла, Е.А. Михайлова // Материалы научной конференции «Традиции и инновации», посвященной 188-й годовщине образования СПбГТИ (ТУ). - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2016 - С. 106.

73 Кудла, Ю.М. Влияние метакаолина в сочетании с воздухововлекающими добавками на прочность ремонтных составов на основе сухих строительных смесей/ А.Р. Хафизова, Ю.М. Кудла, Е.А. Михайлова // Сборник тезисов VI Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «НЕДЕЛЯ НАУКИ-2016». - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2016 - С.123.

74 Кудла, Ю.М. Совместимость воздухововлекающих добавок и метакаолина в ремонтных смесях на основе сухих строительных смесей / Ю.М. Кудла // Материалы научной конференции «Традиции и инновации», посвященной 187-й годовщине образования СПбГТИ (ТУ). - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2015 - С. 95.

75 Кудла, Ю.М. Совместное влияние минеральных и химических добавок на содержание вовлеченного воздуха в растворных смесях/ Ю.М. Кудла, Е.А. Михайлова, М.В. Пульман, А.С. Брыков // Цемент и его применение. - 2018.

- Вып. 1. - С. 194-199.

76 Кудла, Ю.М. Воздухововлечение в растворных с минеральными и химическими добавками / Ю.М. Кудла, Е.А. Михайлова, М.В. Пульман // Сборник тезисов VIII научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, в рамках мероприятий, посвященных 190-летию со дня основания Технологического института (с международным участием) «НЕДЕЛЯ НАУКИ-2018». - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2018 - С.139.

77 Брайтенбюхер, Р. Пшондзионо. Взаимодействие щелочей с кремнеземом в бетонных дорожных покрытиях// Цемент и его применение. -2015.

- № 4. - С. 95-101.

78 Розенталь А. Н., Любарская Г. В. Коррозия бетона при взаимодействии щелочей с диоксидом кремния заполнителя// Бетон и железобетон. - 2012. - № 1. - С. 50-60.

79 Триттхарт, Й. Образование таумасита в отделке туннеля в Австрии / Й. Триттхарт, Д. Кламмер, Ф. Миттермайр, А. Бруннштайнер. // Цемент и его применение. - 2014. - № 2. -С. 111-116.

80 Лагерблад, Б. Механизм карбонизации // Цемент и его применение. -2014. - № 1. - С. 177-181.

81 Хайнц, Д. Механизмы воздействия сульфатов на бетон: факторы химической и физической устойчивости / Д. Хайнц, В. Мюллауэр, Р.Е. Бедду. // Цемент и его применение. - 2013. - № 5. - С. 34-43.

82 Alexander, M. Performance of Cement-Based Materials in Aggressive Aqueous Environments / M. Alexander [и др.]; под ред. M. Alexander, A. Bertron, N. De Belie. -Springer, 2013. - 464 p.

83 ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний. - Введ. 1998-07-01. - М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 1998. - 98 с.

84 Брыкоа , А.С. Влияние сульфата алюминия на щелоче-кремнеземное расширение цементных композиций в растворах солей натрия / А.С. Брыков, Н.С. Парицкая. // Цемент и его применение. - 2017. -№ 5. - С. 72-76.

85 Ротштейн, Д. Петрография бетонов / Д. Ротштейн // Цемент и его применение. - 2015. - № 6. - С. 82-91.

86 Брыков, А.С.. Щелоче-кремнеземные реакции, щелочная коррозия портландцементных бетонов и пуццолановые добавки - ингибиторы коррозии / А.С. Брыков, М.Е. Воронков // Цемент и его применение. - 2014. -№ 5. - С. 87-94.

87 Попов, М.Ю. Щелоче-силикатная коррозия в легких бетонах на цементном вяжущем с пористым заполнителем на основе гранулированного пеностекла / М.Ю. Попов, Б.Г. Ким, В.Е. Ваганов, А.С. Брыков. // Цемент и его применение. - 2015. - № 4. - С. 89-93.

88 Р. Брайтенбюхер, Р. Взаимодействие щелочей с кремнеземом в бетонных дорожных покрытиях / Р. Брайтенбюхер, Р. Пшондзионо // Цемент и его применение. -2015. - № 4. - С. 95-101.

89 Баженов, Ю.М. Технология бетона; 2-е изд.,перераб. - М.: Высш. шк., 1987. - 415 с.

90 Райхель, В. Бетон. Ч.1. Свойства. Проектирование. Испытание. Пер. с нем./В. Райхель, Д. Конрад; под ред. В.Б. Ратинова. - М.: Стройиздат, 1979. -111с.

91 Толмачев, Д.С. Влияние усадки на структуру и прочность растворов Строительные материалы. - 2013.-№ 10. -С 62-65.

92 Миронов, С.А. Пластическая усадка бетона в условиях сухого жаркого климата / С.А. Миронов, А. Н. Невакшонов, Е. Н. Малинский // Бетон и железобетон. -1977. -№ 8. - С. 32-34.

93 Риффель, З. Быстротвердеющий бетон для ремонта дорожного полотна, объектов в аэропортах и на железных дорогах / З. Риффель // Цемент и его применение. - 2014. - № 5. - С. 26-30.

94 Шроутка, И. Применение быстротвердеющего бетона для проведения ремонтных работ в аэропортах / И. Шроутка, М. Сапик // Цемент и его применение. - 2015. - № 6. - С. 98-100.

95 Эккель, С.В. Некоторые вопросы строительства и ремонта цементобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов/ С.В. Эккель // Цемент и его применение. - 2017. - № 6. - С. 78-86.

96 Bertolini, L. Corrosion of Steel in Concrete/ L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri, R. Polder. - Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2004. -392 p.

97 Корнеев, В.И. Рецептурный справочник по сухим строительным смесям/ В.И. Корнеев, П.В. Зозуля, И.Н. Медведева, Н.И.Нуждина. - СПб: Квинтет, 2010. - 316 с.

98 ГОСТ Р 56378-2015 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к ремонтным смесям и адгезионным соединениям контактной зоны при восстановлении конструкций. - Введ. 2015-0901. - М.: Стандартинформ, 2015. - 30 с.

99 Кудла, Ю.М. Способы повышения долговечности цементных растворов/ Ю.М. Кудла, А.С. Брыков, И.Н. Медведева// Сборник тезисов V Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «НЕДЕЛЯ НАУКИ-2015». - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2015 - С.114.

Приложение A Технические условия

по СНиП 2.03.11-

Настоящие технические условия распространяются на смесь сухую строительную ремонтную торговой марки ««HARD BRIDGE «Riding-K»» (далее по тексту смесь или сухая смесь), предназначенные для объемно восстановительного конструкционного ремонта поверхностей (сколы, выбоины, трещины и т.п.) при ремонте объектов транспортной инфраструктуры.

Смеси могут использоваться для всех видов промышленного и гражданского строительства.

Смеси могут применяться:

- по геологическим и геофизическим условиям - обычные условия строительства;

- по степени агрессивности наружной среды неагрессивная и слабоагрессивная.

Проведение строительных работ с использованием осуществляться при температуре окружающего воздуха от отсутствии воздействия атмосферных осадков.

Затвердевшие растворы, предназначенные для наружных работ, должны эксплуатироваться в интервале температур от -350С до +600С.

Настоящие ТУ разработаны в соответствии с ГОСТ 31357, ГОСТ 31358, ГОСТ Р 56378, ГОСТ 2.114.

Условное обозначение смесей при заказе должно состоять из сокращенного обозначения смеси и обозначения настоящих технических условий.

Пример условного обозначения: Смесь сухая ремонтная объемно-восстановительная конструкционная крупнозернистая Пк2, B 45, W 20, Б1000,ТУ 23.64.10-001- 89591643-2017

Перечень нормативных документов, на который даны ссылки в настоящих ТУ, приведен в ПРИЛОЖЕНИИ А.

смесей до

+50С

должно +350С и

Изм. Лист

№

Подпись

Дата

Разработал

Проверил

Норм.

СМЕСЬ СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РЕМОНТНАЯ

Лит.

О

Лист

2

Листов

13

1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Сухая смесь должна соответствовать требованиям настоящих технических условий и изготавливаться по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке предприятием-изготовителем.

1.1. Основные характеристики

По органолептическим, физико-механическим показателям сухая смесь, растворная смесь и раствор должны соответствовать характеристикам и нормам, указанным в таблице 1.

Значения, приведенные в таблице 1 соответствуют результатам испытаний, полученным при температуре окружающего воздуха (20±2)°С и относительной влажности воздуха (60±10)% (нормальные условия).

1.2. Требования к материалам для приготовления смесей.

1.2.1. Материалы, применяемые для приготовления растворных смесей, должны соответствовать требованиям стандартов (ГОСТ, ТУ, технические свидетельства вышестоящих организаций), утвержденных в установленном порядке и иметь сертификаты гигиенической и пожарной безопасности, предусмотренные действующим законодательством, оформленные в установленном порядке.

1.2.2. Для приготовления смесей в качестве вяжущего применяют портландцемент по ГОСТ 31108.

1.2.3. Воду для затворения сухих смесей применяют по ГОСТ 23732.

1.2.4. В качестве заполнителя в смесях применяется песок фракционированный для строительных работ по ГОСТ 8736.

1.2.5. В качестве минеральной добавки в смесях применяется микрокремнезем МКУ-85, метакаолин МКЖЛ по ТУ изготовителей.

1.2.6. Химические добавки должны соответствовать ГОСТ 24211.

Добавки вводятся в сухие растворные смеси в виде водорастворимого

порошка.

1.2.7 Выбор химических добавок и их количество производятся лабораторией в зависимости от требуемых проектных характеристик смесей в соответствии с ГОСТ 30459.

Изм. Лист

№

Подпись

Дата

Разработал

Проверил

Норм.

СМЕСЬ СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РЕМОНТНАЯ

Лит.

О

Лист

3

Листов

13

Таблица 1 - Технические характеристики ««HARD BRIDGE «Riding-K»»

Наименование показателей Характеристики и нормы Метод испытания

Влажность сухой смеси, не более масс. % 0,2 По п. 5.3

Остаток на сите 2,5 мм сухой смеси, %, не более 5,0 По п. 5.4

Насыпная плотность, кг/м3 1500 По п. 5.5

Марка по подвижности смеси при расходе воды (жидкости затворения) л/кг сухой смеси Пк 2 0,120 По п. 5.6

Сохраняемость подвижности смеси, мин., не менее 40 По п. 5.9

Водоудерживающая способность, %, не менее 95 По п. 5.10

Прочность при сжатии 28 сут.,МПа, не менее 45,0 По п. 5.11

Прочность сцепления с бетоном в возрасте 28 сут., Мпа, не менее 2,5 По п. 5.12

Марка по морозостойкости в возрасте 28 сут, не менее Б 1000 По п. 5.13

Деформации усадки, %, не более 0 По п. 5.14

Марка по водонепроницаемости в возрасте 28 сут., не менее W20 По п. 5.15

Изм. Лист

№

Подпись

Дата

Разработал

Проверил

Норм.

СМЕСЬ СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РЕМОНТНАЯ

Лит.

О

Лист

4

Листов

13

2 ТРЕБОВАНИЯ К БЕЗОПАСНОСТИ

Смеси сухие строительные являются негорючими, пожаро- и взрывобезопасными материалами, что обусловлено свойствами компонентов, входящих в ее состав.

Смеси малотоксичны.

По степени воздействия на организм человека сухие смеси относятся к III классу опасности - вещества умеренно опасные (не оказывающие на организм человека общетоксичного действия) по СП2.6.1758-99.

Удельная эффективная активность естественных радионуклидов Аэфф

смесей не должна превышать 370 Бк/кг, что соответствует первому классу по СП2.6.1758-99.

Вредные вещества, входящие в состав смеси, оказывают токсическое действие на кроветворные органы, нервную систему, кожу, слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

При изготовлении сухих строительных контроль воздуха необходимо осуществлять по содержанию диоксида кремния, цемента и известняка; при использовании (при подготовке рабочих смесей) - по диоксиду кремния (таблица 2).

Таблица 2 - Предельно допустимые концентрации веществ в воздухе

Кремний диоксид -5 ПДКр..з= 6/2 мг/м (для общей массы аэрозоля), аэрозоль, 3 класс опасности, фиброген (ГН 2.2.5.1313-03, п. 1125);;

Цемент ПДКр..з.= -/8 мг/м3, аэрозоль, 4 класс опасности, фиброген (ГН 2.2.5.1313-03, п. 1802); ПДКв.а.= 0,3/0,1 мг/м3, рез, 3 класс опасности, (ГН 2.2.5.1313-03 п. 443);

Известняк ПДКрз = -/6 мг/м3, аэрозоль, 4 класс опасности, фиброген (ГН 2.2.5.1313-03, п. 1008);

Работы по изготовлению сухих смесей должны проводиться согласно СН 1042 и ГОСТ 12.3.002

Производственные помещения, в которых ведутся работы по подготовке ингредиентов, приготовлению и расфасовке сухих смесей должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.

зм. Лист

№

Подпись

ата

Разработал

Прове рил

Норм.

СМЕСЬ СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РЕМОНТНАЯ

Лит.

О

Лист

5

Листов

13

При изготовлении сухих смесей следует:

- соблюдать установленные правила личной гигиены;

- не курить и не принимать пищу на рабочих местах;

- по окончании работы принимать душ;

- для защиты органов дыхания необходимо применять респираторы по ГОСТ 12.4.004;

- для защиты кожных покровов необходимо использовать специальную одежду: костюмы по ГОСТ 27574, ГОСТ 27575, халаты по ГОСТ 12.4.131, ГОСТ 12.4.132, рукавицы по ГОСТ 12.4.010;

- для защиты глаз необходимо использовать очки.

К работе по изготовлению сухих смесей допускаются лица не моложе 18 лет и прошедшие инструктаж по технике безопасности и медицинское освидетельствование.

Органолептический показатель готового покрытия (интенсивность запаха) не превышает 2 балла (МУ 2.1.2.1829-04).

Миграция вредных веществ согласно ГН 2.1.6.1338-03 и ГН 2.1.5.1315-03 из покрытия в воздушную среду указана в таблице 3.

Таблица 3 - Миграция вредных веществ из покрытия в воздушную среду

Наименование Показателя Значение и допуск показателя, обозначение и номер НТД

Формальдегид Не более 0,035/0,003 мг/м3 ГН 2.1.6.1338-03 Не более 0,05 мг/л ГН 2.1.5.1315-03

Винилацетат Не более 0,15/- мг/м3 ГН 2.1.6.1338-03 Не более 0,2 мг/л ГН 2.1.5.1315-03

Уксусная кислота Не более 0,2/0,06 мг/м3 ГН 2.1.6.1338-03 Не более 1,0 мг/л ГН 2.1.5.1315-03

Дибутилфталат Не более 0,1 мг/м3 ГН 2.1.6.1338-03 Не более 0,2 мг/л ГН 2.1.5.1315-03

Этилацетат Не более 0,1/- мг/м3 ГН 2.1.6.1338-03 Не более 0,2 мг/л ГН 2.1.5.1315-03

зм. Лист

№

Подпись

ата

Разработал

Прове рил

Норм.

СМЕСЬ СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РЕМОНТНАЯ

Лит.

О

Лист

6

Листов

13

3 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Для соблюдения установленных норм предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ в атмосферу предприятие должно быть оснащено пылеулавливающими и газоочистными сооружениями по ГОСТ 25757.

Допускается использование на предприятие и других видов пылеулавливающего и газоочистного оборудования по согласованию с местными санитарно-эпидемиологическими службами.

Должен проводиться контроль за соблюдением ПДВ, утвержденный в установленном порядке по ГОСТ 17.2.3.02.

Отходы формируются по ходу технологического процесса и сосредотачиваются на площадке, где собираются и помещаются в тару: третий класс в бумажные мешки;

четвертый класс собирается на промышленной площадке в виде конусообразной кучки, откуда автопогрузчиком перегружается в герметичный самосвальный автотранспорт и доставляется на полигон захоронения. Во избежание пыления сверху отходы закрываются полиэтиленовой пленкой.

Транспортировку отходов следует производить в специально оборудованном транспорте, исключающем возможность потерь по пути следования и загрязнения окружающей среды.

4 ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

о

ю >

Сухие смеси должны быть приняты техническим контролем предприятия-изготовителя. Смеси отпускают и принимают по массе.

Сухие смеси принимают партиями. За партию сухой смеси принимают количество смеси одного вида и состава, приготовленной из одних материалов по одной технологии. Объем партии сухой смеси устанавливают по согласованию с потребителем, но не менее одной сменной и не более одной суточной выработки смесителя.

Качество сухих смесей подтверждают приемочным контролем, включающим приемо-сдаточные и периодические испытания. Для проведения испытаний от каждой партии сухой смеси отбирают методом случайного отбора не менее пяти упаковочных единиц.

о

Изм. Лист

№

Подпись

Дата

Разработал

Проверил

Норм.

Руководил

СМЕСЬ СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РЕМОНТНАЯ

Лит.

О

Лист

7

Листов

13

При приемо-сдаточных испытаниях каждой партии сухой смеси определяют:

• для сухих смесей:

- влажность;

- наибольшую крупность зерен заполнителя;

- содержание зерен наибольшей крупности.

• для готовых к употреблению смесей:

- подвижность смесей;

- сохраняемость первоначальной подвижности;

- водопотребность.

• для затвердевших растворов:

- прочность на сжатие и прочность на растяжение при изгибе;

- прочность сцепления с основанием.

Партию сухой смеси принимают, если результаты приемо-сдаточных испытаний по всем показателям соответствуют требованиям настоящих технических условий.

Партию сухой смеси бракуют, если смесь хотя бы по одному показателю не соответствует требованиям настоящих технических условий.

При периодических испытаниях определяют:

- насыпную плотность сухой смеси, морозостойкость, водонепроницаемость, деформации усадки один раз в квартал.

Результаты периодических испытаний распространяются на все поставляемые партии сухих смесей до проведения следующих периодических испытаний.

Радиационно- и санитарно-гигиеническую оценку сухих смесей подтверждают наличием санитарно-эпидемиологического заключения уполномоченных органов государственного санитарного надзора, которое необходимо возобновлять по истечении срока его действия или при изменении качества исходных материалов и состава сухих смесей.

Радиационно-гигиеническую оценку сухих смесей допускается проводить на основании паспортных данных поставщиков исходных минеральных материалов. При отсутствии данных поставщика о содержании естественных радионуклидов в исходных материалах изготовитель сухих смесей не реже одного раза в год, а также при каждой смене поставщика определяет содержание естественных радионуклидов в материалах и/или смеси.

Потребитель имеет право проводить контрольную проверку качества смесей в соответствии с требованиями и методами, установленными в настоящих технических условиях.

Изм. Лист

№

Подпись

Дата

Разработал

Проверил

Норм.

СМЕСЬ СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РЕМОНТНАЯ

Лит.

О

Лист

8

Листов

13

Каждая партия поставляемой сухой смеси должна сопровождаться документом о качестве, в котором указывают:

• наименование предприятия-изготовителя;

• наименование и условное обозначение сухой смеси;

• номер партии;

• номер и дату выдачи документа о качестве;

• объем партии, кг (т);

• значения основных показателей качества смесей, определяющих область их применения;

• удельную эффективную активность естественных радионуклидов Аэфф;

• обозначение настоящих технических условий.

При экспортно-импортных операциях содержание документа о качестве уточняется в договоре на поставку сухой смеси.

5 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

о

ю >

5.1 Условия для испытаний

Нормальными условиями для испытаний являются температура (20-23)°С и относительная влажность (50-60)%.

Движение воздуха на рабочем месте не должно быть больше чем 0,2м/с.

5.2 Отбор проб

Отбор проб сухой смеси для проведения испытаний проводят в соответствии с ГОСТ 31356.

5.3 Определение влажности сухой смеси

Влажность сухих смесей определятся по ГОСТ 8736.

5.4 Определение крупности зерен заполнителя и содержания зерен наибольшей крупности

Наибольшую крупность зерен заполнителя и содержание зерен наибольшей крупности напольных смесей определяют по ГОСТ 8736.

5.5 Определение насыпной плотности

Насыпную плотность сухой смеси определяют по ГОСТ 8736.

5.6 Определение водопотребности сухих смесей

Водопотребность смесей характеризуют количеством воды, обеспечивающим подвижность готовых к применению смесей.

5.7 Приготовление готовых к применению смесей

Для проведения испытаний смесь готовят по ГОСТ31356.

5.8 Определение подвижности смесей

Подвижность смесей определяют по ГОСТ 5802.

о

зм. Лист

№

Подпись

ата

Разработал

Прове рил

Норм.

Руководил

СМЕСЬ СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РЕМОНТНАЯ

Лит.

О

Лист

9

Листов

13

5.9 Определение сохраняемости первоначальной подвижности готовых к применению смесей

Сохраняемость первоначальной подвижности смесей определяют по ГОСТ 31356 и ГОСТ 5802.

5.10 Определение водоудерживающей способности готовой к применению

смеси

Водоудерживающая способность смеси определяется по ГОСТ 5802.

5.11 Определение прочности на сжатие и растяжении при изгибе Прочность на сжатие и растяжение при изгибе затвердевших растворов

определяют на контрольных образцах-балочках 40х40х160 мм по ГОСТ 310.4.

5.12 Определение прочности сцепления с основанием

Прочность сцепления затвердевшего раствора с основанием для смесей определяют по ГОСТ 31356.

5.13 Определение морозостойкости

Морозостойкость затвердевших растворов определяют по ГОСТ 10060.

5.14 Определение линейных деформаций усадки/расширения Деформации усадки/расширения затвердевшего раствора определяют по

ГОСТ 24544 в сроки: 28 суток.

5.15 Определение водонепроницаемости

Водонепроницаемость затвердевших растворов определяют ГОСТ 31356. 6 ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

о

ю >

Транспортировка и хранение сухих смесей должно осуществляться в соответствии с требованиями ГОСТ 31357.

7 ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

Изготовитель гарантирует соответствие смеси требованиям настоящих ТУ при соблюдении правил транспортирования и хранения.

Гарантийный срок хранения сухих смесей - 3 месяца со дня изготовления.

По истечении срока хранения смесь должна быть проверена на соответствие требованиям настоящего стандарта. В случае соответствия смесь может быть использована по назначению.

8 УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

Все работы с приготовлением и использованием смесей должны проводится в соответствии с требованиями, изложенными в ГОСТ 31357 и инструкциями по их применению.

о

зм. Лист

№

Подпись

ата

Разработал

Прове рил

Норм.

Руководил

СМЕСЬ СУХАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ РЕМОНТНАЯ

Лит.

О

Лист

10

Листов

13