Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние вопроса 12
1.1 Анализ современных технологий ремонта 12
1.2 Анализ выполненных ранее исследований свойств бетонов модифицированных водными дисперсиями или эмульсиями полимеров 15
1.3 Постановка задач исследования 27
1.4 Выводы по главе 28
2 Материалы и методики исследования 29
2.1 Характеристика материалов 29
2.2 Методики исследования
2.2.1 Технологические свойства 31
2.2.2 Изготовление образцов 31
2.2.3 Физико-механические свойства 32
2.2.4 Методики контроля технического состояния причальных сооружений 33
3 Обоснование необходимости создания замкнутого изоляционного контура и определение его параметров 33
3.1 Конструктивное исполнение причальных сооружений и анализ их технического состояния 33
3.2 Анализ агрессивных воздействий и определение степени их влияния на состояние конструктивных элементов причалов
3.2.1 Определение основных агрессивных воздействий 36
3.2.2 Оценка уровня агрессивности морской воды в Цемесской бухте...37
3.2.3 Оценка волнового воздействия 40
3.2.4 Оценка деструктивных процессов, связанных с образованием наледей на поверхности причалов
3.3 Пути увеличения межремонтных сроков 48
3.4 Выводы по главе 49
4 Исследование влияния акрилового латекса на свойства бетона 51
4.1 Физико-механические и технологические свойства модифицированных бетонов 51
4.1.1 Прочность з
4.1.2 Проницаемость 63
4.1.3 Исследование свойств составов с содержанием акрилового латекса в количестве 2-ь6% массы цемента 74
4.2 Разработка комплексной технологии ремонтно-восстановительных работ 76
4.2.1 Технология ремонта 76
4.2.2 Исследование свойств составов торкретбетона 78
4.3 Выводы по главе 80
5 Исследование технологии торкретбетона с использованием акрилового латекса в качестве модификатора 81
5.1 Изучение технологии торкретирования модифицированными составами 81
5.2 Изучение физико-механических свойств замкнутого изоляционного контура. 87
5.3 Исследование поровой структуры торкретбетона, уложенного на конструкцию 103
5.4 Выводы по главе 108
6 Экономическое обоснование применения акрилового латекса в качестве модификатора торкретбетона и опыт внедрения
6.1 Технико-экономическое обоснование ПО
6.2 Результаты внедрения 114
6.3 Выводы по главе 115
Заключение 117
Список использованных источников
- Анализ выполненных ранее исследований свойств бетонов модифицированных водными дисперсиями или эмульсиями полимеров
- Изготовление образцов
- Анализ агрессивных воздействий и определение степени их влияния на состояние конструктивных элементов причалов
- Исследование свойств составов с содержанием акрилового латекса в количестве 2-ь6% массы цемента
Введение к работе
Актуальность диссертационного исследования обусловлена важностью задач обеспечения безопасного функционирования морских портов в составе транспортного комплекса России. Порты представляют сложный комплекс зданий и сооружений различной конструкции и назначения, среди которых особое место занимают причалы.
Эксплуатируемые в настоящее время причальные сооружения были построены в основном в середине прошлого века, когда к их строительству был подключен весь потенциал СССР. К моменту, когда возникла необходимость ремонтно-восстановительных работ, страна вступила в эпоху экономических и политических реформ, что привело к значительному снижению темпов гидротехнического строительства. Большинство уникальных предприятий строительной индустрии были закрыты, прекратился промышленный выпуск сборных несущих причальных элементов.
Анализ современного состояния морских портовых гидротехнических сооружений (ГТС) свидетельствует о значительном снижении ресурса конструкций, наличии большого числа дефектов и повреждений, о недостаточной эффективности выполняемых ремонтов. Ряд сооружений из-за технического состояния подлежит выводу из эксплуатации, а строительство новых ведется в ограниченном объеме.
Рост экспортно-импортных операций при отсутствии экономической базы для строительства новых портовых комплексов определил необходимость ремонта существующих ГТС. Таким образом, исследование и внедрение передовых способов восстановления эксплуатационных характеристик портовых ГТС является весьма актуальным.
Целью диссертационной работы является разработка эффективной технологии ремонта причальных сооружений на основе бетонов, модифицированных акриловым латексом.
В рамках поставленной цели были решены следующие задачи:
- на основании анализа и систематизации причин разрушений
железобетонных элементов причалов определены свойства, которыми
должен обладать ремонтный материал;
исследованы свойства бетонов, модифицированных акриловым латексом;
разработана технология изготовления и укладки модифицированного бетона.
При разработке технологии ремонта особое внимание уделялось использованию уже имеющихся строительных материалов и механизмов. Научная новизна работы состоит в следующем:
на основании исследований физико-механических и строительно-технических свойств бетонов, модифицированных акриловым латексом, выявлены особенности формирования их структуры и свойств;
установлены ведущие факторы, влияющие на коррозионную стойкость причальных морских сооружений, сформулирована концепция обеспечения их длительной эксплуатации.
Практическая ценность работы.
Применение разработанного модифицированного торкретбетона для создания замкнутого изоляционного контура железобетонных конструктивных элементов, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивной морской среды, позволило решить проблему эффективного ремонта существующих портовых сооружений.
Материалы диссертации включены в состав проектной документации научно-исследовательских и проектно-изыскательских организаций (ОАО «Новоморниипроект», ГУЛ «Черноморниипроект», ООО «Морпроект»).
Степень обоснованности и достоверности полученных результатов подтверждена фактическими данными обследований и испытаний
отремонтированных причальных сооружений, выполненных независимой организацией-контролером ФГУП «Союзморниипроект».
Методы исследования. В процессе проведения исследования использовались:
1) стандартные методы определения свойств материалов для бетонов и
бетонов, в том числе: по цементам (ГОСТ 310.1-310.4; ГОСТ 30744; ГОСТ
5382); по добавкам (ГОСТ 30459); на заполнители (ГОСТ 8269.0-8269.1;
ГОСТ 8735); для бетонов (ГОСТ 10180; ГОСТ 17624; ГОСТ 28570; ГОСТ
10060.0-10060.3; ГОСТ 12730.0-12730.5; ГОСТ 22690; ГОСТ 28574);
2) нестандартные авторские методики: определение адгезии
модифицированного бетона с основанием; колориметрический метод
определения проницаемости модифицированного бетона ионами хлора;
методы определения фактического состава уложенного торкретбетона.
В качестве информационной базы исследования использовались труды отечественных и зарубежных ученых, специализирующихся в области материаловедения, а также законодательные и нормативные документы РФ. Выполнение исследований базировалось на таких материалах, как отчетные и статистические данные ФГУП «Союзморниипроект», отчетные документы, организаций, аккредитованных в системе Минтранса России как организации-контролеры и занимающихся освидетельствованием технического состояния ГТС.
Апробация. Основные положения и результаты исследований доложены на научно-технических конференциях и совещаниях, в том числе: V совещание специалистов морского транспорта по проблемам технической эксплуатации портовых гидротехнических сооружений (г. Москва, 2002 г.); межрегиональная конференция творческой молодежи «Новые идеи развития бетона и железобетонных конструкций» (г. Москва, 2002 г.); V Международная научно-практическая конференция «Инновационные
технологии жизненного цикла объектов жилищно-гражданского, промышленного и транспортного назначения» (г. Ялта, 2006 г.).
Внедрение. Результаты работы использовались при восстановлении эксплуатационных характеристик 32 причалов, в том числе: ОАО «Новороссийский морской торговый порт», ОАО «Новорослесэкспорт», ОАО «Новороссийский судоремонтный завод», ООО «Директория - новый торговый порт». Общая площадь ремонта с использованием разработанного покрытия составляет около 45 тыс. м .
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из списка терминов, определений и принятых сокращений, введения, шести глав, заключения, библиографического списка использованных источников, включающего 133 наименования. Общий объем работы составляет 159 стр., в том числе основной текст 126 стр. и приложения 23 стр. В работе имеются 53 таблицы, 77 рисунков, из них 45 графиков.
Анализ выполненных ранее исследований свойств бетонов модифицированных водными дисперсиями или эмульсиями полимеров
Эффективность ремонта заключается в правильном выборе комплекса материалов и способа их применения, что в совокупности и является технологией ремонта.
В современной практике ремонтных работ в нашей стране и за рубежом определены два способа восстановления ж/б элементов, расположенных выше уреза воды: торкретирование и бетонирование поврежденных участков [76].
Распространенным способом ремонта является бетонирование поврежденных участков конструкций при помощи товарного бетона. Авторы [83,89] отмечают, что важной проблемой при использовании данного способа является обеспечение совместной работы основания и вновь укладываемого бетона. Данная проблема решается путем установки дополнительных арматурных анкеров или устройством выпусков существующей арматуры. При этом надежность данного решения обеспечивается укладкой бетона горизонтально основанию. В случае расположения границы контакта основания и нового бетона вертикально велика вероятность образования трещин в зоне контакта. В связи с тем, что изложенная в настоящей работе технология предназначена для восстановления нижних и боковых граней плит ростверка, применение бетонирования как способа ремонта не обеспечивает должного качества производства работ.
Характерной особенностью ремонта и реконструкции причальных сооружений является стесненность условий работ, большое количество вертикальных и потолочных поверхностей и ограниченное количество рабочего времени, обусловленное швартовкой судов и перегрузочными работами [68,72]. Территории морских портов не предназначены для развертывания полевых строительных баз. В этих условиях технически целесообразно и экономически эффективно использование безопалубочного метода бетонирования 13 торкретирования. В [7] отмечается, что сущность торкретбетона заключается в следующем: заранее подготовленная бетонная смесь загружается в специальную машину, откуда с помощью сжатого воздуха её транспортируют по трубопроводам к соплу, где она под давлением выбрасывается на подготовленную бетонируемую поверхность, образуя плотный бетон. Принципиальное отличие торкретбетона от товарного бетона состоит в том, что для предотвращения оплывания со стены торкретбетон должен иметь заданную удобоукладываемость.
Благодаря высокой скорости выхода бетонная смесь создает на поверхности конструкции плотный, прочный, водонепроницаемый защитный слой. Разработанная технология позволяет рассматривать торкретбетон не только как защитное покрытие на поверхности старой, но и как новую конструкцию.
Однако торкретирование с использованием традиционных материалов в данных условиях не дает требуемых результатов, о чем свидетельствует опыт применения торкретбетона при ремонте причала № 9 ОАО «Новороссийский морской торговый порт» в 1991 г. [38], когда вяжущим для торкретбетона использовали сульфатостойкий портландцемент. Ремонтные работы проводили без введения в торкретбетон каких-либо добавок или модификаторов. Обычный цементный торкретбетон не оказал защитного действия на арматуру вследствие высокой проницаемости для ионов СГ, плохого сцепления с подложкой и низкой трещиностойкости. Аналогичный отрицательный опыт был получен при ремонте причалов № 4, 5 ОАО «Новорослесэкспорт» в период с 1995 по 1999 гг.
Известны случаи, когда усовершенствование технологии торкретирования происходило путем использования активированного повторным помолом портландцемента и использования в качестве мелкого заполнителя тонкомолотого песка [10]. Такой способ, кроме уменьшения сроков схватывания, положительных результатов не дал. Напротив, было зафиксировано значительное увеличение водопотребности смеси. Наиболее распространенным способом улучшения качества торкретбетона является применение ускорителей схватывания. Однако их использование сопряжено с целым рядом ограничений [5]. Во-первых, при введении активных ускорителей схватывания в смесь нельзя превышать допустимую дозировку, так как это влечет за собой резкое снижение прочности торкретбетона. В [15] отмечено, что при введении ускорителей схватывания в количестве 4% массы цемента возможно снижение прочности бетона в проектном возрасте на 25%. Применение ускорителей схватывания в малых количествах совместно с сульфатостойким портландцементом не дает требуемого эффекта [25]. Кроме того, использование ускорителей схватывания, содержащих хлориды, не допускается в связи с возможностью возникновения коррозии арматуры.
Известны предложения по модификации бетона добавкой микрокремнезема [5,7]. Введение в состав бетона микрокремнезема обеспечивает повышение плотности структуры и прочности бетона, его морозостойкости, водонепроницаемости. Однако на отечественных бетонных заводах отсутствуют дозаторы для микрокремнезема, не отработана технология хранения и приготовления бетона с этой добавкой, что сдерживает ее применение. В ФГУП НИИЖБ разработана добавка МБ 10-01, содержащая в своем составе микрокремнезем, однако у нас отсутствует информация об опыте ее применения для торкретбетона.
О применении кольматирующих добавок при приготовлении торкретбетона для ремонта конструкций информация также отсутствует.
Широко применяются воздухововлекающие добавки, в основном для повышения морозостойкости. При разработке технологии ремонта данному вопросу было уделено особое внимание.
Известны только отдельные случаи применения добавок, повышающих коррозионную стойкость арматуры в бетоне. В частности, это связано и с тем, что эти добавки повышают электропроводность бетона, что при наличии значительных блуждающих токов на причалах является негативным фактором [122].
Проведенный нами анализ применения добавок и модификаторов торкретбетона показал, что они не позволяют получить ремонтный материал, применимый для конструкций морских причальных сооружений, что вызвало необходимость поиска других решений.
В мировой практике известен опыт применения бетона, модифицированного дисперсией полимера (БМДП) для ремонта ж/б конструкций, работающих в агрессивной среде [117, 131]. БМДП представляют собой цементные бетоны, в процессе приготовления которых в смесь вводят водные дисперсии полимеров или водорастворимые смолы. В бетонах такого типа в качестве вяжущего выступает цемент, а полимер лишь улучшает ряд строительно-технических свойств бетона. Такого рода бетонам посвящено большое количество литературы, однако использование их в технологии торкретирования для ремонта конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивного воздействия морской среды, исследовано недостаточно.
Изготовление образцов
В [120] рассматриваются эксперименты по определению проницаемости для ионов СГ мелкозернистых бетонов, модифицированных акриловым латексом. Образцы подвергались одностороннему воздействию NaCl после чего были проанализированы на содержание ионов СГ. Глубина проникновения ионов СГ в модифицированный бетон уменьшилась на 30% по сравнению с бетоном без латекса. Концентрация ионов СГ на одинаковой глубине в бетоне без латекса была в 5 раз больше, чем в бетоне, модифицированном акриловым латексом. В указанном источнике отсутствуют данные, характеризующие влияние концентрации акрилового латекса на проницаемость модифицированного бетона для ионов СГ. Разработанная технология предназначена для использования в условиях агрессивного воздействия морской воды, насыщенной различными солями, в том числе и хлоридами. Вопросу проницаемости модифицированных бетонов в работе будет посвящено специальное исследование.
Важным свойством, обуславливающим применение модифицированных бетонов при производстве ремонтно-восстановительных работ, является высокая прочность сцепления с основанием. Увеличение прочности сцепления с поверхностью определяется проникновением в поры и капилляры основания гидрофильного полимера. Поры и капилляры заполняются гидратными новообразованиями, армированными полимерами, что увеличивает механическое сцепление. По данным [92], прочность сцепления БМДП с обычным бетоном в семисуточном возрасте составляла 4 МПа. Отмечается также увеличение сцепления с металлической арматурой.
Введение СБЛ в бетон увеличило прочность сцепления с арматурой на 40%. Данный показатель, как показано в [107, 114, 128, 129, 130, 131], исследовался тремя методами: сдвиг, срез, отрыв. Были получены следующие результаты: 3,4 МПа; 3,8 МПа; 3,6 МПа на 90 сутки и 2-КЗ,2 МПа на 28 сутки.
По данным [120], бетоны с акриловым латексом имеют большую прочность сцепления с бетонным основанием, чем бетоны с СБЛ. При этом они характеризуются ростом прочности сцепления в начальный период твердения. Так в 14-суточном возрасте прочность сцепления составляет 2,3 МПа, а в 28-суточном возрасте - 3,5 МПа.
Полученные результаты свидетельствуют, что прочность сцепления с бетонным основанием у БМДП является достаточно высокой, тогда как для обычного цементного раствора она не превышает 0,7 МПа.
Благодаря высокой скорости выхода торкретбетон с силой ударяется о бетонное основание, что отражается на прочности сцепления с основанием. Изменение прочности сцепления бетона, модифицированного акриловой дисперсией, применительно к технологии торкретирования будет нами исследовано в настоящей работе.
В рассмотренных источниках отсутствует информация об исследовании прочности сцепления с основанием после многократного замораживания и оттаивания. Данное свойство имеет большое практическое значение, так как зона контакта лежит на глубине промерзания. ;
Анализ имеющихся данных, например, [93], показывает многократное увеличение износостойкости полимерцементных бетонов. По мере увеличения срока твердения возрастает износостойкость. Данный факт отмечен и после 28 суток. Износостойкость увеличивается также при увеличении полимерцементного отношения. Разброс абсолютных показателей по имеющимся данным при этом очень велик - от 1,5 до 20 раз.
Имеются данные [120], что для бетонов с акриловым латексом износостойкость увеличивается в 4,5 при введении латекса в количестве 10% от массы цемента, дальнейшее увеличение расхода латекса до 20% не дает значительного прироста износостойкости. Характеристики деформативности БМДП зависят от полимерцементного отношения. С увеличением полимерцементного отношения уменьшается модуль упругости бетона. Имеются данные [72, 106, 107, 120], свидетельствующие, что латексные бетоны характеризуются модулем упругости в диапазоне 18-22 х 10" МПа. Отмечено, что указанный диапазон характерен для различных видов латексных бетонов.
В [108] показано, что для широкого спектра бетонов с латексами коэффициент ползучести и деформации ползучести в два раза ниже, чем у обычных бетонов, при этом характер самой зависимости описывается выражением: єс = t / (A+Bt). !
В [101] отмечается, что на деформативные свойства БМДП существенное влияние оказывает режим твердения. Наблюдается быстрое нарастание деформативных свойств в течение 28 дней в случае выдерживания при относительной влажности воздуха не более 50%, после чего медленный, но непрерывный рост в течение года. Если после сухого выдерживания в течение 28 дней образцы погрузить в воду, то наблюдается резкое увеличение значения модуля упругости. В том же источнике имеются сведения о соотношении модуля упругости и модуля сдвига, а также приведены значения коэффициента Пуассона.
Введение в бетоны различных водных дисперсий полимеров приводит к повышению прочности бетона на растяжение [78]. Так, введение дисперсии ПВА позволило повысить прочность на растяжение в 1,7-2 раза, прочность на сжатие при этом составила всего 30% от прочности бетона без добавок.
Для бетонов с акриловым латексом отмечается, что они имеют большую прочность на растяжение при изгибе, чем бетоны с другими водными эмульсиями или дисперсиями [120].
В [1, 82, 89, 93] указывается, что сама структура БМДП определяет его морозостойкость. Однако не показано, какое минимальное количество латекса необходимо для получения морозостойкой структуры модифицированного бетона. Данный вопрос будет рассмотрен в работе. За последние двадцать пять лет широкое распространение получили акриловые латексы, которые приобретают все возрастающее значение в различных областях техники в связи с универсальностью их свойств. В нашей стране активное применение акриловых латексов наблюдается в последние восемь лет, в связи с чем имеется ограниченная информация об их свойствах как о модификаторах бетона. Согласно прогнозам, эти латексы вытеснят СБЛ в технологии бетона.
Анализ агрессивных воздействий и определение степени их влияния на состояние конструктивных элементов причалов
Морские причальные сооружения в ходе эксплуатации подвергаются различным воздействиям: силовым (боковое давление грунта; складирование грузов; навал судов; крановые нагрузки; ветровые, волновые и сейсмические нагрузки), температурным химически агрессивных сред (морская вода, солевой туман, сахарная патока и песок, нефтепродукты и др.). Перечисленные воздействия можно разделить на воздействия от деятельности человека (факторы первого вида) и природно-климатические (факторы второго вида).
В настоящей работе анализируются факторы второго вида, так как ограничить их влияние на железобетонные элементы гораздо сложнее, чем факторов первого вида, и в ряде случаев вообще невозможно.
Анализ выполнен путем обобщения результатов обследований [22, 24, 25, 30- 44,53- -66] технического состояния причальных сооружений Азово-Черноморского бассейна (обследования) за многолетний срок их эксплуатации. В ряде проведенных обследований автор принимал непосредственное участие. Обследованные гидротехнические сооружения Новороссийского порта расположены в акватории Цемесской бухты. В соответствии с принятой классификацией [77] гидрометеорологические условия эксплуатации причальных сооружений относятся к категории «средние».
Исходя из анализа результатов обследований мы определили, что к негативным факторам второго вида, влияющим на срок службы ж/б конструкций причалов, относятся: - периодическое смачивание поверхности сооружений морской водой; - волновое воздействие, характеризуемое волновым давлением на поверхность сооружения; - образование наледей морской воды на поверхности сооружений. Сопоставив полученные выводы с данными таблицы 3.1, рисунка 3.1 и
Приложения А, мьї выявили, что агрессивная среда воздействует на основные несущие элементы одновременно, однако степень этого воздействия различна. Несущие элементы в равной степени определяют срок эксплуатации всего сооружения, в случае если один из элементов выйдет из строя, причал в целом будет признан неработоспособным [72]. Таким образом, для увеличения срока службы отремонтированного сооружения необходимо создать на поверхности несущих элементов изоляционный контур, стойкий к агрессивным воздействиям. Для реализации защитных функций создаваемый контур должен быть нанесен на поверхности, подверженные агрессивному воздействию внешней среды. С целью определения свойств замкнутого изоляционного контура необходимо рассмотреть степень агрессивности факторов второго вида.
Согласно данным, приведенным в [85], солёность воды Черного моря на поверхности составляет 14,0 г/л, в глубине - 18,3 г/л. Среднее значение, принятое в литературе, составляет 17,5-17,8 г/л. Солёность воды Цемесской бухты имеет ярко выраженный годовой ход с максимумом 17,6-19,0%о в сентябре и минимумом в апреле, равным 15,4%о. Такое изменение солёности связано с паводком реки Цемесс и других мелких рек. Сравнительный анализ химического состава воды Цемесской бухты и воды Черного моря приведен в таблице 3.2. Таблица -3.2 Качественный состав морской воды
Местоотбора пробы Сппс ..-.../-.г. ліг l.i Суммарное содержание солей, мг/л Водородный показатель РН иДОрішіш WUII\JL , ЛІг_жв/л Na+ + К+ Са2+ Mg2+ S042" сг нсо3- Цемесская бухта 4906,0 213,3 200,4 10,0 492,4 40,5 679,9 14,1 8375,0 236,5 825,5 13,5 15400 7,8 Черное море 5617,0 244,2 225,0 11,25 674,056,2 1367.0 28,5 9560,0 269,3 181,0 3,0 17500 7,5 В соответствии с данными [85], показателями агрессивности для ж/б сооружений являются ионы Mg , SO4", СІ" и суммарное содержание солей. Анализ проектной и исполнительной документации причальных сооружений Новороссийского порта показал, что минимальной маркой бетона по водонепроницаемости для сборных ж/б несущих элементов причалов эстакадного типа является W8. При изготовлении указанных элементов использовался портландцемент с содержанием в клинкере: C3S - 64,0%; C2S -13,0%; С3А - 4,5-5,5%; C4AF - 13,5%. Из таблицы 3.2 и [85] следует: - для бетона с маркой по водонепроницаемости W8 морская вода с содержанием Mg2+ - 492,4 мг/л и суммарным содержанием солей 15400-17500 мг/л является неагрессивной; - морская вода с содержанием S04 " - 679,9 мг/л и иона НСОз" - 13,5 мг-экв/л по отношению к бетону на портландцементах, указанного выше состава является неагрессивной; - для ж/б конструкций жидкая среда при содержании хлоридов 8375-9560 мг/л является слабоагрессивной при постоянном погружении и сильноагрессивной при периодическом смачивании. Из сказанного следует, что опасным элементом, содержащимся в морской воде, являются ионы СГ.
В 2003 г. нами была выполнена работа по определению концентрации и распределению ионов СГ по толщине защитного слоя бетона причалов Новороссийского порта. Содержание ионов СГ в отобранных образцах-кернах определяли методом послойного химического анализа. Для анализа были отобраны образцы-керны из отслаивающегося бетона (отслоение на границе расположения ненапряженной арматуры) и из бетона без явных признаков разрушения.
Химическим анализом было установлено, что в пробах из отслаивающегося бетона содержание ионов СГ составляет 0,95-1,29% массы цемента, что превышает предельно допустимое значение 0,5% для ненапряженной арматуры в два и более раза. Концентрация ионов СГ по глубине проб изменялась не более чем на 0,04%.
Исследование свойств составов с содержанием акрилового латекса в количестве 2-ь6% массы цемента
Для реализации целей исследования был выполнен ряд экспериментов по определению диффузионной проницаемости различными методами.
В основу первого эксперимента лег колориметрический метод определения глубины проникновения ионов СГ. Были изготовлены две серии образцов из составов бетона, описанных в таблице Б.1 Приложение Б. Образцы первой серии представляли собой цилиндрические металлические формы, наполовину заполненные бетоном. Образцы второй серии были выполнены в виде куба с ребром 10,0 см. По прошествии 28 суток образцы первой серии заполнили водным 4% раствором NaCl, образцы второй серии установили на металлическую решетку в ванну и залили морской водой. В течение испытания поддерживалась постоянная концентрация растворов относительно СГ. Через 220 суток непрерывного воздействия агрессивной среды образцы извлекли и раскололи вдоль вертикальной оси. Образцы первой серии раскололи на две части, образцы второй серии раскололи на четыре части. Поверхность среза обработали азотнокислым серебром (AgNOs). Глубину проникновения ионов СГ определили путем измерения ширины темной полосы. На основании полученных данных произвели расчет объема и массы бетона, насыщенного раствором NaCl или морской водой. Используя данные о водопоглощении бетона, полученные на первом этапе исследования, произвели расчет содержания хлора в насыщенных слоях бетона.
Определение диффузионной проницаемости провели путем расчета коэффициента диффузии из выражения (4.10). При этом принимали: С (хЛ) - 0,59 -г 1,0 кг/м , С0 принимали по результатам эксперимента, плотность бетона принимали по результатам экспериментов, равную 2140 кг/м .
Сущность второго метода определения проницаемости бетонов для ионов СГ основана на аналогии между диффузионной проницаемостью и электропроводностью. Диффузионную проницаемость рассчитывали по результатам измерения электрического сопротивления насыщенного водой бетона, которое определяют методом 4 электродов, применяемого для оценки электропроводности грунта. При этом коэффициент диффузии определяли из уравнения (4.11).
Измерение электрического сопротивления производили на специально изготовленных образцах-призмах длиной 16,0 см и ребром 4,0 см. В момент формования в каждый образец были вставлены 4 металлических электрода диаметром 8,0 мм. Оси двух крайних электродов были расположены на расстоянии 1,0 см от торцевых граней призмы, оси центральных электродов совпадали с границами центральной трети длины призмы.
Третий метод изучения диффузионной проницаемости основан на выполнении химического анализа бетона на содержание ионов СГ. Для этой цели были изготовлены образцы-кубы с ребром 7,0 см из составов, описанных в таблице Б.6 Приложение Б с отношением Л/Ц=0; 0,06. После выдержки в течение 28 суток образцы покрыли водонепроницаемой эпоксидной мастикой таким образом, чтобы контакту с агрессивной средой была доступна только одна сторона образца. По прошествии срока, необходимого для полимеризации мастики, образцы погрузили в морскую воду. Через 240 суток образцы извлекли и разрезали на тонкие пластины, параллельные открытой стороне. В каждой пластине определяли содержание ионов СГ.
В процессе выполнения химического анализа бетона на глубине 4,5 см от поверхностного слоя были обнаружены хлориды, причем содержание их не зависело от вида бетона. После детального анализа составляющих бетонной смеси было обнаружено, что данные хлориды были занесены в бетонную смесь с песком, в составе которых присутствовали апатиты. При расчетах данное количество хлоридов было определено как фон. Коэффициенты диффузии были рассчитаны по выражению (4.10).
Результаты экспериментов по выявлению влияния акрилового латекса на водопоглощение и капиллярный подсос представлены на рисунках 4.14 - 4.17 и в таблице Б.7 и Б.8 Приложение Б.
Результаты химического анализа бетона на содержание хлоридов и результаты эксперимента по определению диффузионной проницаемости методом измерения электрического сопротивления представлены на рисунках 4.18 - 4.19 и в таблице Б.9 Приложение Б. Результаты исследования проницаемости бетона методом химического анализа представлены на рисунке 4.20 и в таблице Б. 10 Приложение Б. Расчеты коэффициента диффузии, определенного колориметрическим методом, приведены в приложении В.
