Противоморозная добавка в бетон

УДК 539.3.691.693

ПРОТИВОМОРОЗНАЯ ДОБАВКА В БЕТОН

Н. А. Сторожук, д.т.н., проф., Т. Н. Дехта, к.т.н., доц., Т. М. Павленко, асс.

Постановка проблемы. Одной из важнейших задач г. Днепропетровска по охране окружающей среды является проблема утилизации и переработки отходов, которые получают в технологическом процессе на металлоперерабатывающих предприятиях (ОАО "Днепрометиз", "Днепропетровский трубный завод", "Нижнеднепровский трубопрокатный завод" и др.). Такие отходы в большом количестве образуются при очистке металла от ржавчины и окалины растворами кислот (в травильном производстве).

На предприятиях для снижения вредности отработанных растворов кислот (серной или соляной) их нейтрализуют (обрабатывают известью). В результате этого получают суспензию (смесь жидкости с твердыми частицами), которую на специальных вакуумфильтрах разделяют на твердый остаток (кек) и жидкость. В таком виде эти отходы хранятся в специальных хранилищах. Со временем они, растворяясь, фильтруются в грунт и вместе с грунтовыми водами переносятся на большие расстояния, нанося огромный ущерб окружающей среде.

Периодически твердый остаток вывозят на городские и другие свалки, где он продолжает растворяться, фильтруется в почву, распространяется грунтовыми водами.

Основной материал. Ниже приведены результаты исследований бетонов и строительных растворов с добавкой на основе шлама (кека) ОАО "Днепрометиз". На этом предприятии в технологическом процессе используют соляную кислоту. Химический состав кека приведен в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав шлама (кека), мас. %

СаС12 Ре2(СЬ)3 РеСЬ Ре(ОН)2 Ре2(ОН)3 Са(ОН)2

28.36 23.33 24.32 2.3 2.3 5.9

Основные свойства этого кека приведены в работе [1]. Влияние составных частей кека (хлорида железа и кальция, гидрооксиды железа и кальция) (табл. 1) на свойства бетонных и растворных смесей, бетонов и строительных растворов приведены в работах [2; 3].

На основе кека с использованием СДБ разработана комплексная добавка при таком соотношении компонентов [4]:

- сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) - 10... 20%;

- кек травильного производства - 80. 90%.

Предлагаемую добавку целесообразно вводить в воду затворения бетонных и растворных смесей. При этом предварительно приготовляют концентрированный раствор добавки (10.20%), который и дозируют соответствующим дозатором. Контроль качества добавки ведут путем измерения плотности рабочего раствора.

При исследовании предложенной добавки как противоморозной для приготовления бетонных и растворных смесей использовали материалы:

- портландцемент М400 Балаклеевского завода (ГОСТ 310.11-79);

- песок днепровский речной (ДСТУ Б В.2.7 32-95);

- щебень Рыбальского карьера г. Днепропетровска фракции 20.40 мм (ДСТУ Б В.2.7 7598);

- вода водопроводная (ГОСТ 23732-79).

Комплексную добавку вводили в бетонную или растворную смеси в количестве 2% от расхода цемента.

Исследовали дорожные бетоны класса В25 и строительные растворы М100 для кладки конструкций из обычного или пустотелого кирпича. Составы бетонных и растворных смесей приведены в таблице 2.

Таблица 2

Состав бетонной и растворной смесей

Единица измерения Расход материалов

Материалы бетонная смесь растворная смесь

Цемент кг 335 261

Песок кг 585 1509

Щебень кг 1273 -

Вода л 190 266

Комплексная добавка кг 7,32 5,2

Плотность кг/м3 2390 2035

Соотношение Ц:П - - 1:6

Подвижность бетонной смеси характеризовалась ОК = 6.. .8 см, подвижность растворной смеси характеризовалась глубиной погружения эталонного конуса в смесь — 4.6 см.

Исследования проводили в зимний период с целью использования естественных (природных) условий при установившейся морозной погоде.

При выполнении исследований формовали вибрационным способом из бетонных смесей образцы 10 х 10 х 10 см, а из растворных смесей - 7,07 х 7,07 х 7,07 см. Часть бетонных образцов и образцов из растворных смесей твердели в нормальных условиях, а часть в зимний период (январь-февраль месяцы), в естественных условиях при температуре -15оС... -10оС.

Результаты исследований приведены в таблице 3.

Таблица 3

Прочность бетонов и строительных растворов при твердении в нормальных условиях и на морозе

Прочность образцов при твердении Прочность образцов при твердении на

Возраст в нормальных условиях, МПа морозе, МПа

образцов, бетонные образцы бетонные образцы

сутки образцы строительных образцы строительных

растворов растворов

6,8 2,4

7 16,5 6,2 41 38

14 24,3 8,9 11,2 3,8

46 43

32,6 10,6

28 21,5 6,4

35,6 12,1 66 60

40

25,3 7,9

71 65

Примечание: числитель — прочность в МПа; знаменатель — прочность в процентах от прочности образцов, твердевших в нормальных условиях.

Бетонные образцы и образцы строительного раствора испытывали в возрасте 7, 14, 28, 40 суток. Перед испытанием замороженные образцы вносили в помещение, где происходило их оттаивание в течение суток.

Анализ результатов экспериментальных исследований позволил сделать следующее заключение.

Бетонные образцы и образцы строительных растворов с комплексной добавкой твердели на морозе и набирали прочность. Так, бетонные образцы в возрасте 14 суток набрали прочность -46%, а образцы из строительных растворов - 43% от прочности образцов, твердевших в нормальных условиях. В возрасте 28 суток эта прочность составила соответственно 66% и 60%. Наблюдается и дальнейший рост прочности указанных бетонов и растворов (табл. 3). Бетонные образцы и образцы из строительного раствора, в составе которых не было комплексной добавки, полностью разрушились в первый период испытаний. Таким образом доказана высокая эффективность предлагаемой добавки как противоморозной, которая за полученными показателями не уступает широко распространенным комплексным добавкам на основе хлористого кальция, хлористого натрия [3; 5—7].

Выводы. Предложена новая комплексная добавка на основе шлама (кека) металлоперерабатывающих предприятий в бетоны и строительные растворы. Показана высокая эффективность этой добавки как противоморозной.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Сторожук Н. А., Дехта Т. Н., Данильченко Е. Ю. Добавка в бетон на основе шламов металлоперерабатывающих предприятий // Вюник Придшпровсько! державно! академп будiвництва та архггектури. - Д.: ПДАБА, 2005. - № 3. - С. 58 - 61.

2. Сторожук Н. А., Дехта Т. Н., Соколов И. А., Данильченко Е. Ю. Эффективная добавка в строительные растворы // Вюник Придшпровсько! державно! академп будiвництва та архггектури. - Д.: ПДАБА, 2006. - № 10. - С. 32 - 38.

3. Ратинов Б. В., Розенберг Т. И. Добавки в бетон. - М.: Стройиздат, 1973. - 207 с.

4. Патент 61555 А (Укра!на). Споаб приготування бетонно! сум^ / Сторожук М. А., Ликова С. О., Дехта Т. М., Ефремов П. Л. - Опубл. в Бюл. 2003, № 11.

5. Миронов С. А., Малинина Л. А. Ускорение твердения бетонов. - М.: Стройиздат, 1964. -384 с.

6. Руководство по применению бетонов с противоморозными добавками. - М.: Стройиздат, 1978. - 81 с.

7. Кузьмин Е. Д. Бетоны с противоморозными добавками. - К.: Будiвельник, 1972. - 108 с.

УДК 539.3.691.693

Противоморозная добавка в бетон / Н.А. Сторожук, Т.Н. Дехта, Т.М. Павленко // Вкник ПридншровськоТ державноТ академп будiвництва та арх^ектури. - Д.: ПДАБА, 2008. - № . - С. . - табл. 3. - Бiблiогр.: (7 назв.).

Предложена новая комплексная добавка на основе шлама (кека) металлоперерабатывающих предприятий в бетоны и строительные растворы. Показана высокая эффективность этой добавки как противоморозной.