ЛУЖНЕ АЛЮМОСИЛІКАТНЕ ПОКРИТТЯ ДЛЯ ЗАХИСТУ БЕТОНУ ВІД ТРАНСПОРТУ CL--ІОНІВ ПРИ ПЕРІОДИЧНИХ ЦИКЛАХ ЗВОЛОЖУВАННЯ І ВИСУШУВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2023-5-69-78Ключові слова:
лужне алюмосилікатне зв’язуюче, захисне покриття, сталева арматура, транспорт іонів.Анотація
Забезпечення довговічності конструкцій є актуальною світовою тенденцією будівельної галузі. Відомо, що найбільший ризик корозії сталевої арматури в залізобетонних конструкціях викликає періодичний вплив хлор-вміщуючого водного середовища і карбонізація під дією вуглекислоти повітря. Розвиток процесу карбонізації призводить до вивільнення зв’язаних Cl--іонів, які були зв’язані продуктами гідратації. Підвищений транспорт Cl--іонів обумовлює корозію сталевої арматури. Таким чином, актуальним для досліджень є засіб запобігання транспорту агресивних іонів у бетон, який функціонує в умовах впливу агресивного середовища з комбінацією класів XD3 та XC4. Покриття на основі лужних алюмосилікатних зв’язуючих запропоновані для захисту залізобетону від проникнення агресивних іонів, що обумовлено здатністю їх зв’язування цеолітоподібними фазами.
Метою роботи було визначення ефективності покриття на основі лужного алюмосилікатного в’яжучого складу (0,2K2O+0,8Na2O)·4,5SiO2·Al2O3·nH2O як захисту залізобетону від транспорту Cl-, CO32--іонів при періодичних циклах зволожування і висушування. За авторською методикою здійснено оцінку захисних властивостей запропонованого покриття в реальних умовах експлуатації при періодичних циклах зволожування і висушування в хлор-вміщуючому водному середовищі.
Повний захист бетону після 90 циклів зволожування в 5 % розчині NaCl і висушування за відсутності слідів транспорту Cl--іонів забезпечується при нанесенні покриття товщиною 3 мм. Високі захисні властивості покриття підтверджено збереженням його адгезивних властивостей, а також високою корозійною стійкістю захищеного бетону при дії агресивного середовища з комбінацією класів XD3 та XC4. Високі захисні властивості покриття обумовлені зв’язуванням іонів Cl- і CO32- водостійкими цеолітоподібними матрицями.
Посилання
1. Hu J.Y., Zhang S.S., Chen E., Li W.G. A review on corrosion detection and protection of existing reinforced concrete (RC) structures. Construction and Building Materials. 2022. Vol. 325. 126718. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126718.
2. Li J., Wu Z., Shi C., Yuan Q., Zhang Z. Durability of ultra-high performance concrete – A review. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 255. 119296. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119296.
3. Qiu Q. A state-of-the-art review on the carbonation process in cementitious materials: Fundamentals and characterization techniques. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 247. 118503. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118503.
4. Zhu X., Zi G., Cao Z., Cheng X. Combined effect of carbonation and chloride ingress in concrete. Construction and Building Materials. 2016. Vol. 110. pp. 369-380. dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.034.
5. ДСТУ Б В.2.7-176:2008. Будівельні матеріали. Суміші бетонні та бетон. Загальні технічні умови. [Чинний з 2010-04-01]. К.: Мінрегіонбуд України, 2010. 109 с.
6. Fuhaid A.F.A., Niaz A. Carbonation and corrosion problems in reinforced concrete structures. Buildings. 2022. Vol. 12. 586. doi.org/10.3390/buildings12050586.
7. Krishna B.M., Asrith P.S., Tezeswi T.P. Creep, chloride, carbonation and sulphate attack on concrete. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 982. 012002. doi.org/10.1088/1755-1315/982/1/012002.
8. Xu L., Zhang Y., Zhang S., Fan S., Chang H. Effect of carbonation on chloride maximum phenomena of concrete subjected to cyclic wetting–drying conditions: a numerical and experimental study. 2022. Materials. Vol. 15. 2874. doi.org/10.3390/ma15082874.
9. Malheiro R., Camões A., Meira G., Amorim M.T., Castro-Gomes J. Interaction of carbonation and chloride ions ingress in concrete. RILEM Technical Letters. 2020. Vol. 5. pp. 56-62. doi.org/10.21809/rilemtechlett.2020.126.
10. Chang H.L., Feng P., Lyu K., Liu J. A novel method for assessing C-S-H chloride adsorption in cement pastes. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 225. pp. 324-331. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.212.
11. Geng J., Easterbrook D., Liu Q.F., Li L.Y. Effect of carbonation on release of bound chlorides in chloride contaminated concrete. Magazine of Concrete Research. 2016. Vol. 68. pp. 353-363. doi.org/10.1680/jmacr.15.00234.
12. Goyal A., Pouya H.S., Ganjian E., Claisse P. A review of corrosion and protection of steel in concrete. Arabian Journal for Science and Engineering. 2018. Vol. 43. pp. 5035-5055. doi.org/10.1007/s13369-018-3303-2.
13. Pan X., Shi Z., Shi C., Ling T.-C., Li N. A review on concrete surface treatment Part I: Types and mechanisms. Construction and Building Materials. 2017. Vol. 132. pp. 578-590. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.025.
14. Wang H., Feng P., Lv Y., Geng Z., Liu Q., Liu X. A comparative study on UV degradation of organic coatings for concrete: Structure, adhesion, and protection performance. Progress in Organic Coatings. 2020. Vol. 149. 105892. doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.105892.
15. Krivenko P.V., Guziy S.G., Kyrychok V.I. Geocement-based coatings for repair and protection of concrete subjected to exposure to ammonium sulfate. Advanced Materials Research. 2014. Vol. 923. pp. 121–124. doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.923.121.
16. Sikora S., Gapys E., Michalowski B., Horbanowicz T., Hynowski M. Geopolymer coating as a protection of concrete against chemical attack and corrosion. 2018. E3S Web of Conferences. Vol. 49. 00101. doi.org/10.1051/e3sconf/20184900101.
17. Jiang С., Wang А., Bao X., Chen Z., Ni T., Wang Z. Protective geopolymer coatings containing multi-componential precursors: Preparation and basic properties characterization. Materials. 2020. Vol. 13. 3448. doi.org/10.3390/MA13163448.
18. Duan P., Yan C., Zhou W. A novel water permeable geopolymer with high strength and high permeability coefficient derived from fly ash, slag and metakaolin. Advanced Powder Technology. 2017. Vol. 28(5). pp. 1430-1434. doi.org/10.1016/j.apt.2017.03.009.
19. Zhang Z., Yao X., Zhu H. Potential application of geopolymers as protection coatings for marine concrete, I. Basic properties. Applied Clay Science. 2010. Vol. 49(1-2). pp. 1-6. doi.org/10.1016/j.clay.2016.10.029.
20. Krivenko P.V. Why alkaline activation – 60 years of the theory and practice of alkali-activated materials. Journal of ceramic science and technology. 2017. Vol. 8. pp. 323-334. doi.org/10.4416/JCST2017-00042.
21. Krivenko P., Kyrychok V., Advances in geopolymer-zeolite composites – synthesis and characterization: Monograph, in: P. Vizureanu, P. Krivenko (Eds.), IntechOpen, London, 2021. doi.org/10.5772/intechopen.93360.
22. Kryvenko P., Kyrychok V., Guzii S. Influence of the ratio of oxides and temperature on the structure formation of alkaline hydro-aluminosilicates. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 5(5 (83). pp. 40-48. doi.org/10.15587/1729-4061.2016.79605.
23. Kyrychok V., Kryvenko P., Guzii S. Influence of the СaО-containing modifiers on the properties of alkaline alyumosilicate binders. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 2(6 (98). pp. 36-42. doi.org/10.15587/1729-4061.2019.161758.
24. Pang X.R.W., Yu J., Huo Q., Chen J. Chemistry of zeolites and related porous materials: synthesis and structure, John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd. 2007.
25. Киричок В.І. Лужні алюмосилікатні зв’язуючі з підвищеною сульфатостійкістю та покриття на їх основі для захисту бетону. – На правах рукопису: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.05. Київ, 2018. 22 с.
26. Kryvenko P., Guzii S., Kovalchuk O., Kyrychok V. Sulfate Resistance of Alkali Activated Cements. Materials Science Forum. 2016. Vol. 865. pp. 95-106. doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.865.95.
27. Jun Y., Yoon S., Oh J.E. A Comparison Study for Chloride-Binding Capacity between Alkali-Activated Fly Ash and Slag in the Use of Seawater. Appl. Sci. 2017. Vol. 7. 971. doi.org/10.3390/app7100971.
28. Indira V., Abhitha K. A review on recent developments in Zeolite A synthesis for improved carbon dioxide capture: Implications for the water-energy nexus. Energy Nexus. 2022. Vol. 7. 100095. doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100095.
29. Stark J., Wicht B. Dauerhaftigkeit von Beton: der Baustoff als Werkstoff (Birkhäuser, Berlin, Deutschland, 2001), p. 293
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
