Наталья Максимовна Толыпина — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46
Natalia M. Tolypina — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Construction Materials Science, Products and Structures
46 Kostyukova st., Belgorod, 308012
Шарк Матрасулович Рахимбаев — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46
РИНЦ AuthorID: 143757
Shark M. Rakhimbaev — Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Construction Materials Science, Products and Structures
46 Kostyukova st., Belgorod, 308012
RSCI AuthorID: 143757
Дмитрий Юрьевич Чашин — аспирант кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций
308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46
ResearcherID: HKN-4397-2023
Dmitriy Yu. Chashin — postgraduate student of the Department of Construction Materials Science, Products and Structures
46 Kostyukova st., Belgorod, 308012
ResearcherID: HKN-4397-2023
Введение. Термическая коррозия цементного камня (ЦК) представляет собой серьезную проблему на объектах коммунального хозяйства и других сооружениях, эксплуатируемых в условиях повышенной температуры и влажности. Этот вид коррозии достаточно хорошо исследован специалистами по тампонажным работам, однако слабо изучен в строительном материаловедении. В связи с тем, что технологии тампонажных и строительных работ имеют существенные различия, необходимы дальнейшие исследования в этой области.
Материалы и методы. Для исследований использовали золу уноса Смоленской ГЭС, доменный гранулированный шлак Новолипецкого металлургического комбината в дозировке 30 %, в качестве вяжущего — портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н ЗАО «Осколцемент» (ГОСТ 31108–2020). Предел прочности при сжатии и изгибе образцов определяли на гидравлическом прессе ПГМ-100МГ4. Для анализа продуктов гидратации использовали рентгенофлуоресцентный спектрометр ARL 9900 Work Station, синхронный термоанализатор STA 449 F1 Jupiter NETZSCH, микроструктуру ЦК изучали с помощью РЭМ Tescan Mira 3.
Результаты. Установлено, что активные минеральные добавки золы и шлака повышают коэффициент термической стойкости ЦК с 0,47 до 0,69 (шлак) и 0,72 (зола) к 12 мес. испытаний. При помощи комплексного применения методов рентгенофазового и дериватографического анализов с электронно-микроскопическими исследованиями выявлены значительные отличия между продуктами гидратации в нормальных и термовлажностных условиях. Структура камня при длительном твердении в термовлажностных условиях имеет сложный и неоднородный характер, наряду с тоберморитовым гелем происходит образование хорошо закристаллизованных гидросиликатов кальция различной основности.
Выводы. Добавление активных минеральных добавок золы и доменного гранулированного шлака способствует повышению термической стойкости ЦК. При повышенной температуре и влажности интенсифицируется образование низкоосновных гидросиликатов, что нивелирует разницу между растворимостью зон срастания и изолированных частиц и тем самым способствует повышению термической устойчивости системы.
Introduction. Thermal corrosion of cement stone is a serious issue in public utilities and other structures operated under conditions of elevated temperature and humidity. This type of corrosion is thoroughly studied by experts in plug-back work, but it is less researched in construction materials science. Due to the fact that technologies of plugging and construction works have significant differences, further research in this field is necessary.
Materials and methods. The study used fly ash from the Smolensk Hydroelectric Power Station and granulated blast furnace slag from the Novolipetsk Steel Plant in dosage of 30 %. Portland cement CEM I 42.5 N from CJSC “Oskolcement” (GOST 31108–2020) was used as the binder. The compressive and flexural strength of the specimens was determined using a PGM-100MG4 hydraulic press. Hydration products were analyzed using an ARL 9900 Work Station X-ray fluorescence spectrometer, an STA 449 F1 Jupiter NETZSCH synchro nous thermal analyzer, and the microstructure of the cement stone was examined using a Tescan Mira 3 scanning electron microscope.
Results. It was found that active mineral additives of fly ash and slag increase the thermal stability coefficient of the cement stone from 0.47 to 0.69 (slag) and 0.72 (fly ash) after 12 months of testing. Significant differences between hydration products under normal and thermal-humidy conditions were revealed through the combined use of X-ray phase and derivatographic analysis with electron microscopy studies. The stone structure under prolonged curing in thermal-humidy conditions is complex and heterogeneous, with well-crystallized calcium hydrosilicates of varying basicity forming alongside tobermorite gel.
Conclusions. The addition of active mineral additives, such as fly ash and granulated blast furnace slag, contributes to the increased thermal stability of cement stone. Under elevated temperature and humidity, the formation of low-basicity hydrosilicates is intensified, which mitigates the difference between the solubility of the contact zones and isolated particles, thereby enhancing the thermal stability of the system.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.