CC BY
17
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ^МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ
691.327:666.97+ 69.057.4:691.327
Н.М. Морозов, О.В. Хохряков, Н.Н. Морозова, В.Г. Хозин
МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ БЕТОН ДЛЯ РЕМОНТА БЕТОННЫХ ОСНОВАНИЙ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ СТАНЦИЙ
В процессе эксплуатации бетонные покрытия нефтеперегонных и нефтеперерабатывающих станций постоянно подвергаются совместному воздействию жидких агрессивных сред в виде жирных кислот, водных растворов различных солей и температурновлажностных факторов, вызывающих интенсивную коррозию бетона. При длительном воздействии минеральных нефтяных масел и солей прочность бетона постепенно снижается, что объясняется снижением сцепления контактов срастания новообразований цементного камня, отсутствием воды в пропитанном маслом бетоне, которое исключает гидратацию клинкера и самозалечивание трещин, а также наличием в маслах кислот и поверхностноактивных веществ.
Необходимым условием долговечности конструкций, подвергающихся постоянным агрессивным воздействиям, является применение бетонов повышенной плотности и непроницаемости. Получение бетонов с высокой относительной плотностью достигается применением следующих материалов [1, 2]:
- заполнителей с минимальной пустотностью;
- расширяющихся цементов с эффектом самоуплотнения;
- добавок с пластифицирующим эффектом, уменьшающих капиллярную пористость затвердевшего бетона.
На кафедре ТСМИК для устройства бетонных покрытий разработан состав мелкозернистого бетона с повышенными технологическими и физикомеханическими характеристиками.
В качестве вяжущего для бетона использовали напрягающий цемент (НЦ), который, как известно, отличается высокой степенью самоуплотнения за счет интенсивного взаимодействия алюмо- и сульфосодержащих фаз с образованием эттрингита -сложного минерала, имеющего абсолютный объем, в несколько раз превышающий объем исходных веществ. НЦ относится к быстротвердеющим и
быстросхватывающимся вяжущим, имеющим повышенные характеристики по прочности на сжатие, изгиб и растяжение. В работе использовали НЦ Пашийского металлургическо-цементного завода, имеющий следующие характеристики: начало схватывания 15 мин, конец схватывания 20 мин, линейное расширение в пределах 1-1,2 % и нормальную густоту 25%. С целью удлинения технологического интервала укладки мелкозернистой бетонной смеси напрягающий цемент модифицировали замедлителем схватывания, который позволил увеличить время начала схватывания до 40 мин, а конец - до 60 мин.
Остовом мелкозернистого бетона является песок. Крупность, качество поверхности, прочность зерен, гранулометрический состав и водопоглощение в известной степени определяют плотность и прочность
Таблица
Физико-технические свойства песков
№ Содержание фракций. % Плотность, кг/м"1 Пустотность, % Мо- дуль круп- ности Удельная поверхНОСТЬ но формуле Лалинского
5- 1,25 1*25- 0,315 0315 ^ 0,14 НАСЫП" ная уплот- нение вибриро- ванием насып- ная уплот- нение инбриро- №НИСМ
! Песок предприятия «Мерудматчериалы» 36 44 20 1605 1775 39,4 33 2,75 23,1
2 Песок «Гравзавода» («старая карта») 36 55.3 8,7 1625 1790 38,7 32,5 3,03 18,4
3 П>;сок «Грашаиода» («новая карта») 16.8 66,5 16,7 1575 1745 40,6 34,2 2,35 25,9
4 Песок оптимальной гранулометрии 60 20 20 1680 ] КАП 36,6 29,Я 3,35 [8,33
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ
я
о
5
I-
я
£
о
я
X
.й
н
и
о
X
У
о
70
60
50
40
30
20
10
<
1 |Г ■
/ # л 6* ' я у— — ~
//
Г
0 7 14 21 28
Время, сут
состав на песке №2 —■ - состав на песке №3 —*— состав на песке №4
Рис. Кинетика твердения мелкозернистого бетона
упаковки зерен песка, сцепление между ними и цементным камнем и, следовательно, свойства мелкозернистого бетона [3]. Анализ песков (табл.), производимых основными предприятиями Республики Татарстан, показал, что их фракционный состав не обеспечивает максимальную упаковку зерен и минимальную удельную поверхность.
Меньшая удельная поверхность песка приводит к снижению водопотребности мелкозернистой бетонной смеси, что в результате сокращает капиллярную пористость затвердевшего бетона и способствует увеличению его прочности и долговечности.
Другим способом снижения водопотребности бетонной смеси является применение водоредуцирующих добавок, среди которых наиболее эффективными являются суперпластификаторы, которые помимо регулирования водопотребности позволяют получать высокоподвижные мелкозернистые смеси с низким водоцементным отношением.
Мелкозернистый бетон на основе напрягающего цемента, модифицированного химическими добавками, и песка оптимального фракционного состава обладает следующими технологическими и физико-механическими показателями. Водоцементное отношение в полученных составах составило менее 0,4, что удовлетворяет требованиям по долговечности, предъявляемым к бетонным покрытиям. Подвижность бетонной смеси по расплыву конуса составляла 185190 мм, ее жизнеспособность находилась в пределах 25-30 мин.
Сравнение прочности бетона на сжатие в возрасте 3, 7 и 28 суток (рис.) на песках .№2, 3, 4 показало, что мелкозернистый бетон на песке №4 имеет более высокую прочность. Его прочность при изгибе составила 6 и 8,5 МПа в возрасте 3 и 28 суток, соответственно. Водопоглощение не превышало 4%, что соответствует требованиям, предъявляемым к дорожным покрытиям (не более 5%).
Комплексное применение указанных материалов позволило получить высокопрочный и быстротвердеющий мелкозернистый бетон, который отличается высокой ранней (40 МПа на 3сутки) и конечной прочностью (50-60 МПа на 28 сутки) при обеспечении соответствующих технологических характеристик смеси (расплыв конуса 180-190 мм, жизнеспособность до 20-30 мин). Разработанный состав мелкозернистого бетона был применен при устройстве бетонного покрытия добывающей нефтяной станции (ДНС-30) в г. Альметьевске.
Литература
1. Алексеев С.Н., Иванов Ф.Н., Модры С., Шиссль П. Долговечность бетона в агрессивных средах. - М.: Стройиздат, 1990. - 320 с.
2. Баженов Ю.М. Технология бетона. - М.: Изд-во АСВ,
2002. - 500 с.
3. Баженов Ю.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для армоцементных конструкций. - М.: Госстройиздат, 1963. - 128 с.
0
