Вплив сульфат-іонних середовищ на фізико-механічну довговічність цементних виробів, модифікованих ефірами целюлози

Автор(и)

  • Yurii Kovalenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-0714-3816
  • Anatoliy Klymenko Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, вул. Каземира Малевича, 11, м. Київ, Україна, 03680, Україна https://orcid.org/0000-0001-9148-8221
  • Vladimir Tokarchuk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-8620-954X
  • Valentyn Sviderskyi Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-5956-6987

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.218410

Ключові слова:

сухі будівельні суміші, метилгідроксиетилцелюлоза, нормальна густина, строки тужавлення, водовідділення, агресивне середовище

Анотація

Об’єктом дослідження є органічні добавки метилгідроксиетилцелюлози середньої та високої в’язкості, а саме їх характер впливу на фізико-механічну довговічність під руйнуючою дією різних сульфат-іонних середовищ. Необхідність вивчення характеру впливу даної добавки на стійкість до впливу агресивних середовищ також пов’язана здебільшого через розширення асортименту будівельних сумішей для створення конкурентоспроможної продукції без втрати якості продукції та для поліпшення механіко-реологічних властивостей.

У ході дослідження використовувалися ефіри целюлози середньої (17000–23000 мПа∙с) та високої (20000–30000 мПа∙с) в’язкості. Добавки вводилися в цемент в кількості 0,25, 0,5 та 0,75 мас. %. Встановлено, що введення ефіру целюлози в цемент призводить до збільшення нормальної густоти тіста та подовження строків тужавлення розчинів, що у свою чергу впливає на процес набору міцності останніх, в порівнянні до контрольних зразків без добавки. При введенні добавки також значно зменшується показник водовідділення сумішей, що свідчить про водоутримувальну здатність добавки. Для концентрації добавок у кількості 0,25 мас. % це зменшення складає в 2 рази менше, ніж для контрольних зразків. Для концентрації 0,5–0,75 мас. % водовідділення зменшується в 3 рази, в порівнянні із зразками без добавки. Суттєві зміни відбуваються і під час набору ранньої міцності зразків при збільшенні концентрації добавки. Руйнуючий вплив агресивного сульфатного середовища визначався по зміні міцності на стиск. При довготривалому впливі агресивного середовища на контрольні та дослідні зразки відмічається, що введення даної добавки органічного походження негативно впливає на характеристики міцності цементних сумішей з ефірами целюлози при зростанні вмісту добавки. Наведені результати вказують на доцільність використовування ефірів целюлози середньої в’язкості в сухих будівельних сумішах як таких, що забезпечать необхідні строки зберігання рухливості розчину та достатню міцність кінцевого матеріалу.

Біографії авторів

Yurii Kovalenko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Асистент

Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів

Anatoliy Klymenko, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, вул. Каземира Малевича, 11, м. Київ, Україна, 03680

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Відділ № 28 «Зварювання газонафтопровідних труб»

Vladimir Tokarchuk, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів

Valentyn Sviderskyi, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів

Посилання

  1. Rynok sukhykh budivelnykh sumishei: stan ta prohnozy (infohrafika) (2019). Budivelnyi portal No. 1. Available at: http://budport.com.ua/news/13193-rinok-suhih-budivelnih-sumishey-stan-ta-prognozi-infografika
  2. Dry Mix Mortar Market Share 2020-2026 (2019). Industry Statistics PDF Report. Available at: https://www.gminsights.com/industry-analysis/dry-mix-mortar-market
  3. Wan, I. R. (2002). Advanced Dry Mortar Technology for Construction Industry. Professional Services Development Assistance Scheme, 1–19.
  4. Rasheeduzzafar, Al‐Amoudi, O. S. B., Abduljauwad, S. N., Maslehuddin, M. (1994). Magnesium‐Sodium Sulfate Attack in Plain and Blended Cements. Journal of Materials in Civil Engineering, 6 (2), 201–222. doi: http://doi.org/10.1061/(asce)0899-1561(1994)6:2(201)
  5. Al-Amoudi, O. S. B., Maslehuddin, M., Saadi, M. M. (1955). Effect of magnesium sulfate sodium on the durability performance of plain and blended сements. ACI Materials Journal, 92 (1), 15–24. doi: http://doi.org/10.14359/1173
  6. Al-Amoudi, O. S. B. (1995). Performance of 15 reinforced concrete mixtures in magnesium-sodium sulphate environments. Construction and Building Materials, 9 (3), 149–158. doi: http://doi.org/10.1016/0950-0618(95)00007-3
  7. Al-Amoudi, O. S. B. (1998). Sulfate attack and reinforcement corrosion in plain and blended cements exposed to sulfate environments. Building and Environment, 33 (1), 53–61. doi: http://doi.org/10.1016/s0360-1323(97)00022-x
  8. Behr, M., Rosentritt, M., Loher, H., Kolbeck, C., Trempler, C., Stemplinger, B. et. al. (2008). Changes of cement properties caused by mixing errors: The therapeutic range of different cement types. Dental Materials, 24 (9), 1187–1193. doi: http://doi.org/10.1016/j.dental.2008.01.013
  9. Libos, I. L. S., Cui, L. (2020). Effects of curing time, cement content, and saturation state on mode-I fracture toughness of cemented paste backfill. Engineering Fracture Mechanics, 235, 107174. doi: http://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2020.107174
  10. Soja, W., Georget, F., Maraghechi, H., Scrivener, K. (2020). Evolution of microstructural changes in cement paste during environmental drying. Cement and Concrete Research, 134, 106093. doi: http://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.106093
  11. Balčiūnas, G., Pundienė, I., Boris, R., Kairytė, A., Žvironaitė, J., Gargasas, J. (2018). Long-term curing impact on properties, mineral composition and microstructure of hemp shive-cement composite. Construction and Building Materials, 188, 326–336. doi: http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.08.126
  12. John, V. M., Quattrone, M., Abrão, P. C. R. A., Cardoso, F. A. (2019). Rethinking cement standards: Opportunities for a better future. Cement and Concrete Research, 124, 105832. doi: http://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.105832
  13. Kovalenko, Y., Tokarchuk, V., Poliuha, V. (2020). The effect of methyl hydroxyethyl cellulose on the cement matrix properties. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (105)), 28–33. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.205347
  14. Omikrine Metalssi, O., Aït-Mokhtar, A., Ruot, B. (2014). Influence of cellulose ether on hydration and carbonation kinetics of mortars. Cement and Concrete Composites, 49, 20–25. doi: http://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2014.01.011
  15. Spychał, E. (2015). The Effect of Lime and Cellulose Ether on Selected Properties of Plastering Mortar. Procedia Engineering, 108, 324–331. doi: http://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.06.154
  16. Zhang, G., He, R., Zhao, G., Wang, Y., Wang, P. (2017). Effect of Hydroxyethyl Methyl Cellulose on the Morphology Characteristics of Ca(OH)2 in Portland Cement Paste. Jianzhu Cailiao Xuebao. Journal of Building Materials, 20 (4), 495–500.
  17. Ou, Z. H., Ma, B. G., Jian, S. W. (2012). Influence of cellulose ethers molecular parameters on hydration kinetics of Portland cement at early ages. Construction and Building Materials, 33, 78–83. doi: http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.01.007
  18. Ma, Y., Qian, J. (2018). Influence of alkali sulfates in clinker on the hydration and hardening of Portland cement. Construction and Building Materials, 180, 351–363. doi: http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.196
  19. Zhang, G., Wang, P. (2014). Study of hydration process of cement paste modified with hydroxyethyl methyl cellulose by AC impedance spectroscopy. Jianzhu Cailiao Xuebao/Journal of Building Materials, 17 (1), 9–14. doi: http://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9629.2014.01.002
  20. Wang, Z., Zhao, Y., Zhou, L., Xu, L., Diao, G., Liu, G. (2019). Effects of hydroxyethyl methyl cellulose ether on the hydration and compressive strength of calcium aluminate cement. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 140 (2), 545–553. doi: http://doi.org/10.1007/s10973-019-08820-6
  21. Ou, Z. H., Ma, B. G., Jian, S. W. (2013). Pore Structure of Cement Pastes Modified by Non-ionic Cellulose Ethers. Journal of Building Materials, 16 (1), 121–126. doi: http://doi.org/10.3969/j.issn.1007-9629.2013.01.023
  22. Djuric, M., Ranogajec, J., Omorjan, R., Miletic, S. (1996). Sulfate corrosion of portland cement-pure and blended with 30 % of fly ash. Cement and Concrete Research, 26 (9), 1295–1300. doi: http://doi.org/10.1016/0008-8846(96)00127-5
  23. Bérodier, E. M. J., Muller, A. C. A., Scrivener, K. L. (2020). Effect of sulfate on C-S-H at early age. Cement and Concrete Research, 138, 106248. doi: http://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.106248

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-30

Як цитувати

Kovalenko, Y., Klymenko, A., Tokarchuk, V., & Sviderskyi, V. (2020). Вплив сульфат-іонних середовищ на фізико-механічну довговічність цементних виробів, модифікованих ефірами целюлози. Technology Audit and Production Reserves, 6(1(56), 6–12. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.218410

Номер

Том 6 № 1(56) (2020): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Матеріалознавство: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Yurii Kovalenko, Anatoliy Klymenko, Vladimir Tokarchuk, Valentyn Sviderskyi

Creative Commons License

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.