Иваново, Ивановская область, Россия
УДК 620.193.4 Химическая коррозия. Воздействие различных агрессивных сред
Связь между структурой цементного камня и механикой его разрушения устанавливается посредством изучения структурно-фазовых изменений в цементном камне под воздействием сильноагрессивной хлоридсодержащей среды. Для обеспечения объемной гидрофобизации цементного камня бетона предложено вводить в цементную смесь на стадии изготовления стеарат кальция в количестве 0.5 и 0.7 % мас. Изменение физико-механических характеристик образцов цементного камня фиксировали после 6 месяцев воздействия на них двухпроцентного раствора MgCl 2 . Из структурных составляющих исследованной марки портландцемента ЦЕМ I 42,5 Н низкоосновные гидросиликаты кальция, портландит и эттрингит быстрее поддаются разложению при коррозии бетона в жидких хлоридсодержащих средах, что оказывает основное влияние на изменение прочностных характеристик бетона. В результате воздействия жидких хлоридсодержащих сред происходит снижение на 35% прочности на сжатие цементного камня бетона. Введение в цементную смесь гидрофобизатора стеарата кальция приводит к формированию высоко кристаллической структуры при твердении цементного камня бетона. В структуре гидрофобизированного цементного камня повышено содержание гидросиликатов кальция и эттрингита, вследствие чего возрастает его прочность. При воздействии агрессивной хлоридсодержащей среды происходит незначительное снижение интенсивности кальцийсодержащих фаз, количество портландита в структуре цементного камня остается прежним. В результате хлоридной коррозии прочность гидрофобизиорованного бетона понижается на 8%.
объемная гидрофобизация, гидрофобизированный бетон, хлоридная коррозия, рентгеноструктурный анализ, прочность бетона, структурно-фазовый состав, коррозия бетона
1. Степанова В.Ф. Долговечность бетона. М.: Изд-во АСВ. 2014. 126 с.
2. Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: Изд-во АСВ. 2011. 524 с.
3. Шулдяков К.В., Трофимов Б.Я., Крамар Л.Я. Структурный фактор долговечности бетона // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2020. Т. 20, № 1. С. 46-51. DOIhttps://doi.org/10.14529/build200105.
4. Леонович С.Н., Прасол А.В. Железобетон в условиях хлоридной коррозии: деформирование и разрушение // Строительные материалы. 2013. № 5. С. 94-95.
5. Strokova V.V., Zhernovsky I.V., Nelyubova V.V., Rykunova M.D. Structural Transformations of Cement Stone in Conditions of Development of the Biocenosis of a Poultry Enterprise // Materials Science Forum. 2019. Vol. 945. P. 269-275. DOI:https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.945.269.
6. Blikharskyy Y., Selejdak J., Kopiika N., Vashkevych R. Study of Concrete under Combined Action of Aggressive Environment and Long-Term Loading // Materials. 2021. Vol. 14. P. 6612. DOI:https://doi.org/10.3390/ma14216612.
7. Shcherban’ E.M., Stel’makh S.A., Beskopylny A., Mailyan L.R., Meskhi B. Increasing the Corrosion Resistance and Durability of Geopolymer Concrete Structures of Agricultural Buildings Operating in Specific Conditions of Aggressive Environments of Livestock Buildings // Applied Sciences. 2022. Vol. 12, no. 3. P. 1655. DOI:https://doi.org/10.3390/app12031655.
8. de Gutiérrez R.M. Effect of supplementary cementing materials on the concrete corrosion control // Revista de Metalurgia. 2003. Vol. 39. P. 250-255.
9. Розенталь Н.К., Степанова В.Ф., Чехний Г.В. О максимально допустимом содержании хлоридов в бетоне // Строительные материалы. 2017. № 1-2. С. 82-85.
10. Смоляго Г.А., Крючков А.А., Дрокин С.В., Дронов А.В. Исследование аспектов хлоридной коррозии железобетонных конструкций // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2014. № 2. С. 22-24.
11. Москвин В.М. Коррозия бетона. М.: Госстройиздат. 1952. 342 с.
12. Sun W., Liu J., Yan J., Dai Y. Study on the Influence of Chloride Ions Content on the Sea Sand Concrete Performance // American Journal of Civil Engineering. 2016. Vol. 4, no. 2. P. 50-54. DOI:https://doi.org/10.11648/j.ajce.20160402.12
13. Neville A. Chloride attack of reinforced concrete: an overview // Materials and Structures. 1995. V. 28. P. 63. DOIhttps://doi.org/10.1007/BF02473172
14. Zhu X., Meng Z., Liu Y., Xu L., Chen Z. Entire Process Simulation of Corrosion due to the Ingress of Chloride Ions and CO2 in Concrete // Advances in Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 2018. Article ID 9254865. DOI:https://doi.org/10.1155/2018/9254865.
15. Гильмутдинов Т.З., Федоров П.А., Латыпов П.М. Результаты исследований по ускоренной карбонизации бетона и цементного камня во влажных условиях эксплуатации // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 1. С. 155-162.
16. Васильев А.А. Оценка карбонизации и развития ее параметров во времени по сечению бетонов для различных эксплуатационных условий // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2021. № 8. С. 43-52.
17. Ho D.W.S., Lewis R.K. Carbonation of concrete and its prediction // Cement and Concrete Research. 1987. Vol. 17, no. 3. P. 489-504. DOI:https://doi.org/10.1016/0008-8846(87)90012-3.
18. Singh N., Singh S.P. Reviewing the Carbonation Resistance of Concrete // Journal of materials and engineering structures. 2016. Vol. 3. P. 35-57.
19. Cho H.-C., Ju H., Oh J.-Y., Lee K.J., Hahm K.W., Kim K.S. Estimation of Concrete Carbonation Depth Considering Multiple Influencing Factors on the Deterioration of Durability for Reinforced Concrete Structures // Advances in Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 2016. Article ID 4814609. DOI:https://doi.org/10.1155/2016/4814609.
20. Zhang R., Liu P., Ma L., Yang Z., Chen H., Zhu H.X., Xiao H., Li J. Research on the Corrosion/Permeability/Frost Resistance of Concrete by Experimental and Microscopic Mechanisms Under Different Water–Binder Ratios // International Journal of Concrete Structures and Materials. 2020. Vol. 14. P. 10. DOI:https://doi.org/10.1186/s40069-019-0382-8.
21. Goncharova N.I. The Capillary Permeability of Concrete in Salt Media // ISJ Theoretical & Applied Science. 2021. Vol. 11, no. 103. P. 917-921. DOI:https://doi.org/10.15863/TAS.2021.11.103.107.
22. Bamforth P.B. The water permeability of concrete and its relationship with strength // Magazine of Concrete Research. 1991. Vol. 43, no. 157. P. 233-241. DOI:https://doi.org/10.1680/MACR.1991.43.157.233.
23. Li X., Xu Q., Chen S. An experimental and numerical study on water permeability of concrete // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 105. P. 503-510. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.184.
24. Zhang Y., Xu S., Fang Z., Zhang J., Mao C. Permeability of Concrete and Correlation with Microstructure Parameters Determined by 1H NMR // Advances in Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 2020. Article ID 4969680. DOI:https://doi.org/10.1155/2020%2F4969680.
25. Villar M.V., Martín P.L., Romero F.J., Gutiérrez-Rodrigo V., Barcala J.M. Gas and water permeability of concrete // Geological Society, London, Special Publications. 2015. Vol. 415. P. 59-73. DOI:https://doi.org/10.1144/SP415.6.
26. Хигерович М.И., Байер В.Е. Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов. М.: Стройиздат. 1979. 126 с.
27. Дергунов С.А., Рубцова В.Н., Орехов С.А. Гидрофобизация минеральных систем // CтройПРОФИль. 2009. № 6 (76). С. 17-20.
28. Массалимов И.А., Янахметов М.Р., Чуйкин А.Е., Массалимов Б.И., Уракаев Ф.Х., Уралбеков Б.М., Буркитбаев М.М. Гидрофобизация плотного и мелкозернистого бетонов полисульфидными растворами // Нанотехнологии в строительстве. 2016. Т. 8, № 5. С. 85-99. DOI:https://doi.org/10.15828/2075-8545- 2016-8-5-85-99.
29. Петров Н.А., Конесев Г.В., Давыдова И.Н. Отрицательные и положительные последствия обработки буровых растворов жидкостями гкж-10 (11, 11н) // Нефтегазовое дело. 2006. № 2. 7 c. URL: https://www.studmed.ru/neftegazovoe-delo-2006-01_2e771048ae6.html? ysclid=l7efqu2n64601291978
30. Cappellesso V.G., dos Santos Petry N., Dal Molin D.C.C., Masuero B. Use of crystalline waterproofing to reduce capillary porosity in concrete // Journal of Building Pathology and Rehabilitation. 2016. Vol. 1. P. 9. DOI:https://doi.org/10.1007/s41024-016-0012-7.
31. Skutnik Z., Sobolewski M., Koda E. An Experimental Assessment of the Water Permeability of Concrete with a Superplasticizer and Admixtures // Materials. 2020. Vol. 13, no. 24. P. 5624. DOI:https://doi.org/10.3390/ma13245624.
32. Христофоров А.И., Христофорова И.А., Еропов О.Л. Бетонная смесь, модифицированная аэросилом и тетраэтоксисиланом // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2011. Т. 4, № 6. C. 704-710.
33. Рамачандран В.С. Добавки в бетон. М.: Стройиздат. 1988. 575 с.
34. Dai J.-G., Akira Y., Wittmann F., Yokota H., Zhang P. Water repellent surface impregnation for extension of service life of reinforced concrete structures in marine environments: The role of cracks // Cement and Concrete Composites. 2010. Vol. 32. P. 101-109. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.11.001.
35. Мороз М.Н., Петухов А.В., Калашников В.И. Мелкозернистые бетоны на карбонатно и глиношлаковых вяжущих, гидрофобизированных стеаратом цинка // Молодой ученый. 2014. № 13. С. 59-61.
36. Dong B., Wang F., Abadikhah H., Hao L.Y., Xu X., Khan S.A., Wang G., Agathopoulos S. Simple Fabrication of Concrete with Remarkable Self-Cleaning Ability, Robust Superhydrophobicity, Tailored Porosity, and Highly Thermal and Sound Insulation // ACS Applied Materials & Interfaces. 2019. Vol. 11. P. 42801-42807. DOI:https://doi.org/10.1021/acsami.9b14929.
37. Федосов С.В., Акулова М.В., Слизнева Т.Е., Кокшаров С.А., Ахмадулина А.С., Соколова Ю.А. Применение механомагнитоактивированных водных растворов жидкого стекла для модифицирования мелкозернистых композитов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2016. № 6 (366). С. 58-65.
38. Wong H.S., Barakat R., Al Hilali A., Saleh M., Cheeseman C.R. Hydrophobic concrete using waste paper sludge ash // Cement and Concrete Research. 2015. Vol. 70. P. 9-20. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.01.005.
39. Mora E., González G., Romero P., Castellón E. Control of water absorption in concrete materials by modification with hybrid hydrophobic silica particles // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 221. P. 210-218. DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.06.086.
40. Мороз М.Н., Калашников В.И., Петухов А.В. Морозостойкость гидрофобизированных бетонов // Молодой ученый. 2014. № 19. С. 222-225.
41. Zhu Y.-G., Kou S.-C., Poon C.-S., Dai J.-G., Li Q.-Y. Influence of silane-based water repellent on the durability properties of recycled aggregate concrete // Cement and Concrete Composites. 2013. Vol. 35, no 1. P. 32-38. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2012.08.008.
42. Трофимова И.А. Аналитический обзор исследований физико-механических свойств бетонов с объемной гидрофобизацией // Вiсник Приднiпровськоï державноï академiï будiвництва та архiеектури. 2017. № 4 (231-232). С. 77-82.
43. Несветаев Г.В., Козлов А.В., Филонов И.А. Влияние некоторых гидрофобизирующих добавок на изменение прочности цементного камня // Инженерный вестник Дона. 2013. № 2 (25). С. 134.
44. Al-Kheetan M.J., Rahman M.M., Chamberlain D.A. Development of hydrophobic concrete by adding dual-crystalline admixture at mixing stage // Structural Concrete. 2018. Vol. 19, no. 5. P. 1504-1511. DOI:https://doi.org/10.1002/suco.201700254.
45. Бутт Ю.М., Окороков С.Д., Сычев М.М., Тимашев В.В. Технология вяжущих веществ. М.: Высшая школа. 1965. 620 с.
46. Gjørv O.E. Durability of Concrete Structures // Arabian Journal for Science and Engineering. 2011. Vol. 36. P. 151-172. DOI:https://doi.org/10.1007/s13369-010-0033-5.
47. Iffat S. Relation Between Density and Compressive Strength of Hardened Concrete // Concrete Research Letters. 2015. Vol. 6, no. 4. P. 182-189.
48. Nie Q., Zhou C., Shu X., He Q., Huang B. Chemical, Mechanical, and Durability Properties of Concrete with Local Mineral Admixtures under Sulfate Environment in Northwest China // Materials. 2014. Vol. 7, no. 5. P. 3772-3785. DOI:https://doi.org/10.3390/ma7053772
49. Konovalova V.S. Influence of chloride-containing media on the protective properties of concrete // Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Vol. 95. P. 260-265. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-030-54652-6_39.
