Підвищення стійкості бетону шпал до утворення запізнілого і вторинного еттрінгіту, реакції луг-кремнієва кислота та електрокорозії
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185613Ключові слова:
реакція «луг-кремнієва кислота», запізнілий еттрингіт, вторинний еттрінгіт, електричний опір, метакаолін, зола виносу, мікрокремнезем, пластифікаторАнотація
Представлено результати дослідження впливу добавок модифікаторів на корозійну стійкість бетону для залізобетонних шпал за критеріями електричного опору, стійкості до лужної корозії та корозії внаслідок кристалізації запізнілого та вторинного еттрингіту. Наведені дослідження буловиконано в рамках вирішення проблеми передчасного руйнування залізобетонних шпал, внаслідок прогресуючого тріщиноутворення на стадії термообробки та подальшої експлуатації. Встановлено, що введення до складу бетону шпал пуцоланових добавок, що містять в своєму складі активний Al2O3, дозволяє мінімізувати ризик корозії, що обумовлена реакцією кремнезему заповнювачів з лугами та корозії внаслідок кристалізації запізнілого та вторинного еттрингіту. Висока ефективність щодо названих видів корозії пуцоланових добавок, які вміщують активний Al2O3, пояснюється зв’язуванням лугів в нерозчинні лужні гідроалюмосилікати, що сприяють ущільненню системи зі зниженням вмісту іонів Na+/К+в розчині. Зниження вмісту в поровому розчині лугів обумовлює блокування реакції «луг-кремнієва кислота» та підвищення температури стабільності еттрінгіту до більш високих значень. Це знижує потенційну кількість циклів утворення вторинного еттрінгіту та імовірність утворення запізнілого еттрінгіту. Альтернативний механізм дії активного Al2O3 пуцолан полягає у зв’язуванні іонів та Ca2+ з порового розчину у низкосульфатні форми гідросульфоалюмінатів кальцію, що виключає кристалізацію запізнілого та вторинного еттрінгіту.
Зниження витрати цементу та води за рахунок використання добавок-пластифікаторів дозволяє підвищити питомий електричний опір модифікованого бетону шпал вище рівня контрольного складу без добавок. Одержані результати надають можливість забезпечення проектної довговічності бетону залізобетонних шпал шляхом їх комплексної модифікації пластифікаторами та активними мінеральними добавками, що містять активний Al2O3Посилання
- Stark,, J., Wicht, B. (2001). Dauerhaftigkeit von Beton. BauPraxis, 340.
- Petrova, T. M., Sorvacheva, Yu. A. (2012). Vnutrennyaya korroziya betona kak faktor snizheniya dolgovechnosti obektov transportnogo stroitel'stva. Nauka i transport. Transportnoe stroitel'stvo, 4, 56–60.
- Plugin, A. N., Skorik, A. A., Plugin, A. A. et. al. (2004). Elektrokorroziya zhelezobetonnyh mostov i drugih iskusstvennyh sooruzheniy. Zaliznychnyi transport Ukrainy, 1, 11–13.
- Celik, K., Meral, C., Petek Gursel, A., Mehta, P. K., Horvath, A., Monteiro, P. J. M. (2015). Mechanical properties, durability, and life-cycle assessment of self-consolidating concrete mixtures made with blended portland cements containing fly ash and limestone powder. Cement and Concrete Composites, 56, 59–72. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2014.11.003
- Temuujin, J., van Riessen, A., MacKenzie, K. J. D. (2010). Preparation and characterisation of fly ash based geopolymer mortars. Construction and Building Materials, 24 (10), 1906–1910. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.04.012
- Rivera, F., Martínez, P., Castro, J., López, M. (2015). Massive volume fly-ash concrete: A more sustainable material with fly ash replacing cement and aggregates. Cement and Concrete Composites, 63, 104–112. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2015.08.001
- Collepardi, M., Collepardi, S., Ogoumah, J. J., Tpoli, R. (2007). Beneficiated Fly Ash Versus Normal Fly Ash or Silica Fume. The 9th CANMET/ACI Intern. Conf. on Fly Ash, Silica Fume, Slag and natural Pozzolans in Concrete: Proc. Warshaw, 1–8.
- Troian, V. V. (2010). Dobavky dlia betoniv i budivelnykh rozchyniv. Nizhyn: TOV «Vydavnytstvo «Aspekt-Polihraf», 228.
- Kostuch, J. A., Walters, G. V., Jones, T. R. (1993). High performance concrete incorporating metakaolin – a review. Concrete 2000, University of Dundee, 1799–1811.
- Dvorkin, L. Y., Lushnikova, N. V., Runova, R. F., Troian, V. V. (2007). Metakaolin v budivelnykh rozchynakh i betonakh. Kyiv: Vyd-vo KNUBA, 216.
- Stark, J. (2008). Alkali-Kieselsäure-Reaktion. Weimar.
- Krivenko, P. V., Petropavlovskiy, O. N., Gelevera, A. G., Fedorenko, U. V. (2012). Durability of concrete with an active silica in the presence of high alkali content. Building materials and products, 43, 101–106.
- Walters, G. V., Jones, T. R. (1991). Effect of metakaolin on alkali-silica reaction (ASR) in concrete manufactured with reactive aggregates. Proc. 2nd Int. Conf. on Durability of Concrete. Vol. II. Montreal, 941–947.
- Thomas, M., Dunster, A., Nixon, P., Blackwell, B. (2011). Effect of fly ash on the expansion of concrete due to alkali-silica reaction – Exposure site studies. Cement and Concrete Composites, 33 (3), 359–367. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2010.11.006
- Feuze, S. (2019). The Influence of Thermal Cycles and Potassium on the Damage Mechanics of Delayed Ettringite Formation. Proceedings of the 10th International Conference on Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures. doi: https://doi.org/10.21012/fc10.233473
- Ahmed, D. A., Mohammed, M. R. (2011). Influence of some admixtures on the formation of primary and secondary ettringite. Advances in Cement Research, 23 (5), 227–232. doi: https://doi.org/10.1680/adcr.2011.23.5.227
- Shi, C., Zhang, G., He, T., Li, Y. (2016). Effects of superplasticizers on the stability and morphology of ettringite. Construction and Building Materials, 112, 261–266. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.198
- Leklou, N., Nguyen, V.-H., Mounanga, P. (2016). The effect of the partial cement substitution with fly ash on Delayed Ettringite Formation in heat-cured mortars. KSCE Journal of Civil Engineering, 21 (4), 1359–1366. doi: https://doi.org/10.1007/s12205-016-0778-9
- Ramlochan, T., Zacarias, P., Thomas, M. D. A., Hooton, R. D. (2003). The effect of pozzolans and slag on the expansion of mortars cured at elevated temperature. Cement and Concrete Research, 33 (6), 807–814. doi: https://doi.org/10.1016/s0008-8846(02)01066-9
- Ramlochan, T., Thomas, M. D. A., Hooton, R. D. (2004). The effect of pozzolans and slag on the expansion of mortars cured at elevated temperature. Cement and Concrete Research, 34 (8), 1341–1356. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2003.12.026
- Atahan, H. N., Dikme, D. (2011). Use of mineral admixtures for enhanced resistance against sulfate attack. Construction and Building Materials, 25 (8), 3450–3457. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.03.036
- Nguyen, V.-H., Leklou, N., Aubert, J.-E., Mounanga, P. (2013). The effect of natural pozzolan on delayed ettringite formation of the heat-cured mortars. Construction and Building Materials, 48, 479–484. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.07.016
- Plugin, D., Kasyanov, V., Konev, V., Nesterenko, S., Afanasiev, A. (2017). Research into the effectiveness of grounded screens of electroconductive silicate compositions for electrocorrosion protection. MATEC Web of Conferences, 116, 01012. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711601012
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Vyacheslav Troyan, Nadiia Sova, Nadiia Sova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.