112 СТРОИТЕЛЬСТВО И ТЕХНОГЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ УДК:691.328.4:666.972.124 Ôåäîðêèí Ñ.È., ä.ò.í. ïðîôåññîð, Êîãàé Ý.À., àñïèðàíò Íàöèîíàëüíàÿ àêàäåìèÿ ïðèðîäîîõðàííîãî è êóðîðòíîãî ñòðîèòåëüñòâà Âëèÿíèå ùåëî÷íîé ñðåäû ïîðòëàíäöåìåíòà íà ñòîéêîñòü íåîðãàíè÷åñêèõ âîëîêîí â áåòîííîé ìàòðèöå íà êàðáîíàòíûõ çàïîëíèòåëÿõ Èññëåäîâàíà ñòîéêîñòü áàçàëüòîâûõ, óãëåðîäíûõ è àñáåñòîâûõ âîëîêîí â äèñïåðñíî-àðìèðîâàííîì ìåëêîçåðíèñòîì áåòîíå íà êàðáîíàòíûõ çàïîëíèòåëÿõ. Ïîêàçàíî, ÷òî ùåëî÷íàÿ ñðåäà ãèäðàòèðóþùåãîñÿ ïîðòëàíäöåìåíòà â áåòîíå íà êàðáîíàòíûõ çàïîëíèòåëÿõ íå îêàçûâàåò âëèÿíèÿ íà ñòîéêîñòü íåîðãàíè÷åñêèõ âîëîêîí Äèñïåðñíî-àðìèðîâàííûé áåòîí, ïîðòëàíäöåìåíò, ùåëî÷íàÿ ñðåäà, áàçàëüò, óãëåðîä, àñáåñò, âîëîêíà Ââåäåíèå. Àíàëèç ïóáëèêàöèé. Êàê èçâåñòíî ñîâðåìåííûé áåòîí – ñëîæíûé êîìïîçèöèîííûé ìàòåðèàë, ìîäèôèöèðîâàííûé ðàçëè÷íûìè äîáàâêàìè òîé èëè èíîé ñòåïåíè âëèÿþùèõ íà åãî ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà. Áîëüøóþ ðîëü â ïðèäàíèè ñïåöèàëüíûõ ñâîéñòâ áåòîíó èãðàåò äèñïåðñíîå àðìèðîâàíèå, áàçàëüòîâûìè, óãëåðîäíûìè, àñáåñòîâûìè è äð. âîëîêíàìè. Ââåäåíèå àðìèðóþùèõ âîëîêîí çíà÷èòåëüíî óñëîæíÿåò ñòðóêòóðó áåòîííîé ìàòðèöû, òàê êàê óâåëè÷èâàåòñÿ ïîâåðõíîñòü ðàçäåëà, òî åñòü, êðîìå ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà ìåæäó êîìïîíåíòàìè ìàòðèöû äîáàâëÿþòñÿ ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà ìåæäó âîëîêíàìè è ìàòðèöåé, è åё ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü êàê çîíó, â êîòîðîé ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå ñâîéñòâ îò ìàòðèöû ê âîëîêíó.  ñëó÷àå ðàçðóøåíèÿ ïîâåðõíîñòè âîëîêîí â ùåëî÷íîé ñðåäå òâåðäåþùåãî ïîðòëàíäöåìåíòà èçìåíÿòñÿ è ñâîéñòâà ìàòåðèàëà, ÷òî ïðèâåäåò ê ñíèæåíèþ ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ êîìïîçèöè. 30, 2010 . Раздел 3. Строительные материалы и изделия 113 îííîãî ìàòåðèàëà â öåëîì. Øèðîêîå âíåäðåíèå êîìïîçèöèîííûõ äèñïåðñíî-àðìèðîâàííûõ ìàòåðèàëîâ ïðè ïðîèçâîäñòâå ñòðîèòåëüíûõ èçäåëèé ñâÿçàíî ñ èçó÷åíèåì èõ ñòîéêîñòè â àãðåññèâíûõ ñðåäàõ. Ñòîéêîñòü àðìèðóþùåãî âîëîêíà â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ çàâèñèò ñ îäíîé ñòîðîíû îò âèäà, âðåìåíè âîçäåéñòâèÿ, òåìïåðàòóðû è êîíöåíòðàöèè àãðåññèâíîãî êîìïîíåíòà, à ñ äðóãîé ñòîðîíû îò ìàòåðèàëà ÷àñòèö [2].  äèñïåðñíî-àðìèðîâàííûõ ìàòåðèàëàõ ïðîòåêàþò ôèçèêîìåõàíè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå ïðîöåññû, âëèÿþùèå íà äîëãîâå÷íîñòü èçäåëèÿ[3,4,5]. Ê òîìó æå ïðè âçàèìîäåéñòâèè áåòîííîé ìàòðèöû ñ âîëîêíîì, ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå ïîâåðõíîñòè âîëîêîí è â çîíå êîíòàêòà îáðàçóåòñÿ ïîâåðõíîñòü â âèäå ñëîÿ íîâîîáðàçîâàíèé. Ìåòîäèêà èññëåäîâàíèÿ.  íàñòîÿùåé ðàáîòå áûëî èññëåäîâàíî âëèÿíèå ùåëî÷íîé ñðåäû ïîðòëàíäöåìåíòà íà ñòîéêîñòü áàçàëüòîâûõ, óãëåðîäíûõ è àñáåñòîâûõ âîëîêîí.  êà÷åñòâå ñûðüåâûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé íàìè èñïîëüçîâàíû áàçàëüòîâûå óãëåðîäíûå è àñáåñòîâûå âîëîêíà. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè âîëîêîí ïðèâåäåíû â òàáë. 1.  êà÷åñòâå âÿæóùåãî ïðèìåíÿëè ïîðòëàíäöåìåíò Ì400, Áàõ÷èñàðàéñêîãî öåìåíòíîãî çàâîäà, â êà÷åñòâå çàïîëíèòåëÿ - çàïîðîæñêèé êâàðöåâûé ïåñîê è êàðáîíàòíûå îòõîäû êàìíåïèëåíèÿ Áåøòåðåêñêîãî ìåñòîðîæäåíèÿ (ã. Ñèìôåðîïîëü). Òàáëèöà 1 Ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà âîëîêîí [6,7] ÄèàÂîëîêíî ìåòð, ìêì Áàçàëüòîâîå Óãëåðîäíûå Àñáåñò Ïðî÷Äëè Ïëîò- íîñòü ïðè íà, íîñòü, ðàñòÿæåíèè ìì ã/ñì3 ÌÏà*103 8,015 1,14 12,0 0,0055-20 2,00 0,01 0,002 5-20 2,6-3,0 2,02-2,5 2 0,3-1 . ÓäÌîÒåðìà ëèíå äóëü ñòîéóïðó- íèå, êîñòü, ãîñòè, 0Ñ % ÌÏà (9,30,5 300 1,0)*104 4004*105 0,5 1500 15*104 2-3 1500 30, 2010 . 114 СТРОИТЕЛЬСТВО И ТЕХНОГЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà îáðàçöàõ-áàëî÷êàõ ðàçìåðîì 40õ40õ160 ìì, èçãîòîâëåííûõ èç ìåëêîçåðíèñòîãî áåòîíà ñîñòàâà Ö : Ï=1:3 (ïî ìàññå). Èçâåñòíî, ÷òî ïîðòëàíäöåìåíòíûé êëèíêåð, êðîìå îñíîâíûõ ñîñòàâëÿþùèõ: àëèòà, áåëèòà, ïîëèìèíåðàëüíîé ôàçû, ñîñòîÿùåé èç àëþìèíàòîâ è àëþìîôåððèòîâ, êëèíêåðíîãî ñòåêëà, ñîäåðæèò ùåëî÷è Ê2Î è Na2O â êîëè÷åñòâå îò 0,5 äî 1,3%.  ïðîöåññå ãèäðîëèçà è ãèäðàòàöèè êëèíêåðíûõ ìèíåðàëîâ ïðè òâåðäåíèè ïîðòëàíäöåìåíòà æèäêàÿ ôàçà îáîãàùàåòñÿ ãèäðîñèëèêàòíîì êàëüöèÿ è äîñòèãàåò ñâîåãî ìàêñèìóìà ðÍ=13-14. Êðîìå òîãî, ùåëî÷íîñòü ñðåäû çàâèñèò è îò ìèíåðàëüíîãî ñîñòàâà êëèíêåðà è ñîäåðæàíèÿ ãèïñà, êîòîðûé ñíèæàåò ðÍ. æèäêîé ôàçû, òàê êàê ïðåïÿòñòâóåò ðàñòâîðåíèþ ùåëî÷íûõ ñóëüôàòîâ [9]. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ñòîéêîñòè îðãàíè÷åñêèõ âîëîêîí ïðîâîäèëè ïóòåì èñïûòàíèé ýòèõ îáðàçöîâ íà ðàñòÿæåíèå è óäàðíóþ âÿçêîñòü. Óðîâåíü ðàçðóøåíèÿ ïîâåðõíîñòè âîëîêîí îïðåäåëÿëè ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîííîãî ìèêðîñêîïà «Dgeol-25JS». Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé è èõ àíàëèç. Ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé äèñïåðñíî-àðìèðîâàííîãî ìåëêîçåðíèñòîãî áåòîíà íà óäàðíóþ âÿçêîñòü è ïðî÷íîñòü ïðè ðàñòÿæåíèè ïðèâåäåíû â òàáë.2 Ðàçíîñòü ïîêàçàòåëåé ïðî÷íîñòè íà ðàñòÿæåíèå îáúÿñíÿåòñÿ øåðîõîâàòîñòüþ ïîâåðõíîñòè êàðáîíàòíîãî ïåñêà ïî ñðàâíåíèþ ñ êâàðöåâûì ïåñêîì, àíàëîãè÷íî îáúÿñíÿåòñÿ è ðàçíîñòü ïîêàçàíèé óäàðíîé âÿçêîñòè. Èññëåäîâàíèÿ ïîâåðõíîñòè ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè «Dgeol-25JS» ïîêàçàëè ñòîéêîñòü âîëîêîí è ïðîäóêòîâ ãèäðàòàöèè - êðèñòàëëû ïîðòëàíäöåìåíòà, ïðî÷íî ñîåäèíåííûå ñ ïîâåðõíîñòüþ âîëîêîí. Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî âîëîêíà èìåþò äîñòàòî÷íóþ ñòîéêîñòü â ùåëî÷íîé ñðåäå öåìåíòíîãî êàìíÿ, òàê êàê ïîòåðè ìàññû ñîñòàâëÿþò íå áîëåå 1%. . 30, 2010 . Раздел 3. Строительные материалы и изделия 115 Òàáëèöà 2 Ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé îáðàçöîâ èç äèñïåðñíîàðìèðîâàííîãî ìåëêîçåðíèñòîãî áåòîíà íà óäàðíóþ âÿçêîñòü (Å, êÄæ/ì2) è ïðî÷íîñòü íà ðàñòÿæåíèå (σð, ÌÏà). Âðåìÿ âûäåðæêè, ñóò. Âèä âîëîêîí Âèä ïåñêà â 30 áåòîíå Å Áàçàëüòîâîå âîëîêíî 90 σð Å 180 σð Å 360 σð Å σð êàðáîíàòíûé 4,4 4,48 4,28 4,59 4,20 4,3 êâàðöåâûé 4,27 3,98 4,45 3,86 4,16 4,03 4,24 3,8 4,34 4,45 êàðáîíàòíûé 4,21 4,12 4,10 4,25 4,01 3,86 4,05 4,0 Óãëåðîäíîå êâàðöåâûé 3,74 3,86 3,7 4,06 3,56 3,7 3,69 3,78 êàðáîíàòíûé 3,10 3,31 2,98 3,35 2,88 3,29 3,01 3,16 Àñáåñòîâîå êâàðöåâûé 2,87 2,98 2,54 3,19 2,58 3,1 2,75 3,8 Âûâîäû 1.  ðåçóëüòàòå èññëåäîâàíèÿ ñòîéêîñòè áàçàëüòîâûõ, óãëåðîäíûõ è àñáåñòîâûõ âîëîêîí â ùåëî÷íîé ñðåäå áåòîíà íà ïîðòëàíäöåìåíòå óñòàíîâëåíî, ÷òî ñðåäà òâåðäåíèÿ áåòîíà íå îêàçûâàåò âëèÿíèÿ íà êîððîçèîííóþ ñòîéêîñòü îðãàíè÷åñêèõ âîëîêîí. 2. Îñíîâíîå âëèÿíèå íà äëèòåëüíóþ ïðî÷íîñòü îêàçûâàåò êîíòàêòíûé ñëîé, êîòîðûé îïðåäåëÿåò ñòîéêîñòü âîëîêîí â àãðåññèâíîé ñðåäå. Ââåäåíèå äàííûõ âîëîêîí ïîçâîëèò ïîëó÷èòü êîìïîçèöèîííûé ìàòåðèàë, èìåþùèé îòíîñèòåëüíóþ äåôîðìàöèþ â 2-5 ðàç âûøå äåôîðìàöèè èñõîäíîãî ìàòåðèàëà. . 30, 2010 . 116 СТРОИТЕЛЬСТВО И ТЕХНОГЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Ëèòåðàòóðà 1. Ïîëÿêîâ Á.È. Êåðàìè÷åñêèå âîëîêíà. – Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1990.- 114ñ. 2. Mai Y.W. Strength and fracture properties of asbestos cement mortar composites. J. Of Mat. Siences, 1979. –P. 335. 3.Ñîëîìàòîâ Â.È. Ñåëÿåâ Â.Ï. Õèìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå êîìïîçèöèîííûõ ñòðîèòåëüíûõ ìàòåðèàëîâ. – Ì.: Ñòðîéèçäàò, 1987. -262ñ. 4. Ñïðàâî÷íèê õèìèêà /Ïîä ðåä. Á.Ï. Íèêîëüñêîãî – Ë.:1964. –Ò.1. 1005ñ.-Ò.3.1071ñ. 5. Ìèõàéëîâ Ê.Â. Äåñÿòûé êîíãðåññ ÔÈÏ // Áåòîí è æåëåçîáåòîí: - 1986. - №11. – Ñ.42-43. 6. Dobson A.M. Class Reinforced Plastics. Glass Fibre Forms. Brit. Plast, 1954, v.27, №3. – Ð. 103-105. 7. Äåðåâÿíêî Â.Í. Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ïîâûøåíèÿ ñòîéêîñòè è òåõíîëîãèÿ äèñïåðñíî-àðìèðîâàííûõ ïîêðûòèé: Äèñ. äîê. òåõ. íàóê: 05.23.05.- Äíåïðîïåòðîâñê, 2001.-335ñ. 8. Ðîÿê Ñ.Ì. Êóðáàòîâà È.È., Àáðàìêèíà Â.Ã. Âëèÿíèå ìèíåðàëîãè÷åñêîãî ñîñòàâà êëèíêåðà íà êèíåòèêó èçìåíåíèÿ ñîñòàâà æèäêîé ôàçû è êðèñòàëëèçàöèþ ãèäðîñóëüôîàëþìèíàòà êàëüöèÿ â öåìåíòíûõ ïàñòàõ // ÆÏÕ.-1974, Âûï. 2.ñ.267-272 . 30, 2010 .