Підвищення стійкості бетону шпал до утворення запізнілого і вторинного еттрінгіту, реакції луг-кремнієва кислота та електрокорозії

Автор(и)

  • Vyacheslav Troyan Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0002-0362-7541
  • Nadiia Sova ПрАТ "ВЕНТС" вул. Соборності, 36, м. Боярка, Україна, 08150, Україна https://orcid.org/0000-0002-7223-6974

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185613

Ключові слова:

реакція «луг-кремнієва кислота», запізнілий еттрингіт, вторинний еттрінгіт, електричний опір, метакаолін, зола виносу, мікрокремнезем, пластифікатор

Анотація

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++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 Al2O3

Біографії авторів

Vyacheslav Troyan, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, Київ, Україна, 03037

Доктор технічних наук

Кафедра технології будівельних конструкцій і виробів

Nadiia Sova, ПрАТ "ВЕНТС" вул. Соборності, 36, м. Боярка, Україна, 08150

Старший інженер

Відділ технічного контролю

Посилання

  1. Stark,, J., Wicht, B. (2001). Dauerhaftigkeit von Beton. BauPraxis, 340.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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.
  8. Troian, V. V. (2010). Dobavky dlia betoniv i budivelnykh rozchyniv. Nizhyn: TOV «Vydavnytstvo «Aspekt-Polihraf», 228.
  9. Kostuch, J. A., Walters, G. V., Jones, T. R. (1993). High performance concrete incorporating metakaolin – a review. Concrete 2000, University of Dundee, 1799–1811.
  10. Dvorkin, L. Y., Lushnikova, N. V., Runova, R. F., Troian, V. V. (2007). Metakaolin v budivelnykh rozchynakh i betonakh. Kyiv: Vyd-vo KNUBA, 216.
  11. Stark, J. (2008). Alkali-Kieselsäure-Reaktion. Weimar.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. 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

2019-12-02

Як цитувати

Troyan, V., & Sova, N. (2019). Підвищення стійкості бетону шпал до утворення запізнілого і вторинного еттрінгіту, реакції луг-кремнієва кислота та електрокорозії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(6 (102), 13–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185613

Номер

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин