Морозостойкость, прочность сцепления и морозостойкость контактной зоны растворов из сухих строительных смесей на цементном вяжущем

Во введении сформулированы цели и задачи исследования, изложена
актуальность темы, научная новизна и практическая значимость работы.
В первой главе приведен анализ публикаций, посвященных совершенствованию свойств ССС, в т.ч. клеевых смесей на цементном вяжущем. Исследованиям в этой области посвящены работы Безбородова В.А., Дергунова С.А., Загороднюк Л.Х., Козлова В.В., Кудякова А.И., Лесовика В.С., Лесовика Р.В., Логаниной В.И., Парута В.А. и др. Исследования посвящены вопросам влияния на свойства ССС посредством введения в их состав комплексных модифицирующих добавок, в т.ч. органо-минеральных. Поскольку для декоративно-защитных растворов, в т.ч. клеевых, наряду с обеспечением требуемых прочностных и деформационных свойств важным является обеспечение прочности сцепления с основанием, в т.ч. при циклическом замораживании-оттаивании, а этот вопрос, судя по обзору, исследован недостаточно, основное направление исследований в данной работе направлено на изучении эффективности совместного применения РПП и НМВ с целью повышения морозостойкости контактной зоны, полученных из ССС строительных растворов различного назначения и выявление основных закономерности изменения прочности сцепления от рецептурных факторов.
Во второй главе приведены характеристики использованных в экспериментальных исследованиях материалов и описаны методики исследований. Основные исследования проведены на 36 составах ССС, отличающихся видом ПЦ, видом и дозировкой РПП, наличием и типом НМВ. Использованы три портландцемента: ПЦ-1 – ЦЕМ I 42,5 Н производителя АО «Евроцементгрупп» Воронежский филиал (Подгоренский), ПЦ-2 – ЦЕМ I 52,5 Н, производителя ЗАО «Осколцемент»,ПЦ-3 – ЦЕМ I 42,5 Н СС, производителя АО «Подольск-цемент». В качестве модифицирующих добавок использовались РПП с дозировкой от 0 до 3% от массы сухой смеси:РП-3 –VINAVILЕ06 РА иРП-4 – VINAVIL SL11P производителя «VinavilS.p. A.» (Италия), РП-5 –
VINNAPAS 4042 H производителя«Wacker Chemie AG» (Германия). Выбор РПП основан на результатах предварительных исследований. В качестве НМВ использовались: воздухововлекающая добавка (ВВ)Esapon 1214производителя«Lamberti» (Италия),зольные микросферы (МС) Новочеркасской ГРЭС.
Свойства полученных из ССС строительных растворов изучались с использованием в основном методов испытаний по ГОСТ 310.4, ГОСТ 31356, ГОСТ 31357, ГОСТ 10060, ГОСТ 12730.3, ГОСТ 12730.4. Испытания проводились на поверенном оборудовании: гидравлический пресс СИ-2-100- УХЛ4.2,прибор ОНИКС-АП No133, приборе ПУЛЬСАР-2.2, электронные весы, морозильная камера и др.
В третьей главе работы приведены результаты исследования влияния дозировки РПП и типа НМВ на свойства полученных из ССС строительных растворов
На первом этапе исследования изучено влияние дозировки РПП на свойства строительного раствора после 28 суток твердения в НУ. Выявлено, что введение в состав модифицированного раствора РПП в количестве до 3% от массы сухой смеси приводит к снижению предела прочности на растяжение при изгибе до 15%, начального модуля упругости до 26%, росту сцепления модифицированного состава с бетонным основанием до 37%. Подтверждено наличие однозначной зависимости между начальным модулем упругости строительных растворов и пределом прочности на сжатие. Не выявлено явной зависимости между пределом прочности на растяжение при изгибе и прочностью сцепления с бетонным основанием. Отмечено некоторое снижения сцепления с бетонным основанием при росте показателей прочности и модуля упругости. Введение НМВ совместно с РПП приводит к снижению предела прочности на изгиб до 25%,начального модуля упругости до 40%.
Влияние дозировки РПП на прочность сцепления с бетонным основанием зависит от вида цемента, повышение сцепления составляет до 33%, а при совместном введении НМВ и РПП до 49% относительно бездобавочного эталона.
В качестве показателя, характеризующего прочность сцепления в процессе эксплуатации с бетонным основанием, предложен показатель условного относительного уровня напряжений:
u (σ) , (1)
где Δε – разность деформаций раствора и основания, обусловленная различием величин коэффициентов линейного температурного расширения при наличии температурного градиента;
E0 – начальный модуль упругости раствора;
Rt – предел прочности раствора на растяжение; φ – коэффициент ползучести раствора.
после 28 суток твердения в НУ и после 75 циклов замораживания-
оттаивания.
6

На рис. 1 представлены значения u(σ)по ф.(1)при φ = 0 в зависимости от дозировки РПП и НМВ. Снижение величины u(σ)может составлять до21%.
1,1 1,05 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7
ПЦ1 ПЦ1+ВВ ПЦ1+МС ПЦ2 ПЦ2+ВВ ПЦ2+МС ПЦ3 ПЦ3+ВВ ПЦ3+МС
0123
Содержание РПП, %
Рисунок 1 – Зависимость показателя условного относительного уровня напряжений по ф. (1) от вида цемента, дозировки РПП и НМВ;
ПЦ1, (2; 3) – виды цементов; ВВ, МС – типы НМВ
Высказано предположение о том, что величина u(σ) может являться показателем, характеризующим повышение морозостойкости контактной зоны строительного раствора. Установлено, что при введении РПП до 3% от массы сухой смеси происходит снижение предела прочности на растяжение при изгибе до 23%,начального модуля упругости до 32%, при этом75 циклов замораживания-оттаивания не повреждают структуру строительных растворов. Зафиксирован рост значений величины сцепления с бетонным основанием после 75 циклов замораживания-оттаивания до 49%по сравнению с контрольными образцами. Выявлено, что независимо от вида цемента повышение дозировки РПП до 3% не оказывает отрицательного влияния на величину прочности сцепления с бетонным основанием после 75 циклов замораживания-оттаивания.
Установлено, что при совместном введении НМВ и РПП повышается прочность при изгибе после циклического замораживания-оттаивания. Лучшие показатели зафиксированы в составах ПЦ-2 с добавкой МС при дозировке РПП 2%.Выявлено преимущество МС по сравнению с ВВ в качестве добавки, повышающей морозостойкость состава. Зависимость между начальным модулем упругости и пределом прочности на сжатие для растворов без НМВ и с МС практически не изменяется, что доказывает утверждение о сохранности структуры растворов после 75 циклов замораживания-оттаивания. Повышение
Относительны показатель уровня напряжений

предела прочности сцепления после 75 циклов замораживания-оттаивания по сравнению нормальными условиями твердения составило в составах с ВВ от 7 до 82%, в составах с МС от 14 до 62%. Все испытанные составы вне зависимости от наличия НМВ после 75 циклов замораживания-оттаивания относятся к классу сцепления С-1, т.е. обеспечивают прочность сцепления не менее 0,5 МПа. Составы, содержащие РПП в дозировке 1 – 2% в сочетании с НМВ после 75 циклов замораживания-оттаивания относятся к классу сцепления С-2, т.е. обеспечивают прочность сцепления не менее 1,0 МПа.
В четвертой главе приведены результаты исследования влияния рецептурных факторов на показатели поровой структуры и морозостойкость полученных из ССС строительных растворов. Изучено влияние модификаторов на изменение общей, открытой и условно-закрытой пористости и проанализировано влияние изменения пористости в результате изменения рецептуры на строительно-технические свойства полученных из ССС строительных растворов. Установлено, что в зависимости от дозировки РПП при введении в состав МС возможно как увеличение общей пористости до 10%, так и уменьшается до 25%. При введении ВВ в зависимости от вида цемента и дозировки РПП возможно как повышение общей пористости до 13%, так и снижения до 18%, что связано с влиянием РПП на способность смеси удерживать вовлеченный воздух в зависимости от изменения вязкости смеси.
Не выявлено явной зависимости между прочностью сцепления с основание и прочностью на изгиб от характера пористости. В качестве возможных критериев морозостойкости рассматривались открытая пористость и соотношение условно-закрытой и открытой пористости. В составах без НМВ не выявлено взаимосвязи между изменением предела прочности при изгибе после циклического замораживания-оттаивания и открытой пористостью. В составах с НМВ и РПП отмечено отсутствие снижения предела прочности на растяжение при изгибе с ростом открытой пористости. В составах без НМВ и в составах с МС не выявлена взаимосвязь между открытой пористостью и величиной прочности сцепления с основанием после циклического замораживания- оттаивания. В составах с ВВ с увеличением открытой пористости не отмечено снижение прочности сцепления с основанием после циклического замораживания-оттаивания. Выявленные закономерности, противоречащие, на первый взгляд известным положениям о влиянии открытой пористости на морозостойкость, объясняются отсутствием явно выраженных деструктивных процессов на базе измерения морозостойкости в 75 циклов. Морозостойкость исследованных растворов выше 75 циклов. Также не выявлено явной зависимости изменения прочности сцепления и прочности на растяжение при изгибе после 75 циклов замораживания-оттаивания от критерия «условно- закрытая пористость / открытая пористость».
Поскольку ГОСТ 10060-2012 при определении коэффициента морозостойкости предписывает определять значения прочности контрольных и основных образцов с учетом внутрисерийного коэффициента вариации, а ГОСТ 58277-2018 не учитывает внутрисерийный коэффициент вариации при
определении морозостойкости растворов и морозостойкости контактной зоны, а в литературе практически отсутствуют данные о соотношении результатов, полученных с учетом и без учета внутрисерийного коэффициента вариации, этот вопрос рассмотрен применительно к морозостойкости раствора по критерию прочности и морозостойкости контактной зоны, т.е. по критерию прочности сцепления с основанием.
В соответствии с ГОСТ 10060 значение коэффициента морозостойкости с учетом внутрисерийного коэффициента вариации прочности после N циклов замораживания-оттаивания представлено в виде:
. (2)
где КF,R – значения коэффициентов морозостойкости исследуемых составов без учета внутрисерийного коэффициента вариации прочности;
KF, ГОСТ – с учетом внутрисерийного коэффициента вариации прочности (по ГОСТ 10060-2012);
– функция, учитывающая влияние внутрисерийного коэффициента вариации прочности;
d – изменение внутрисерийного коэффициента вариации прочности, вследствие замораживания-оттаивания.
В табл. 1 представлены средние значения коэффициентов морозостойкости исследуемых составов, определенные с учетом и без учета внутрисерийного коэффициента вариации прочности по всем исследованным сериям.
Таблица 1 – Среднее значение коэффициентов морозостойкости
Коэффициент морозостойкости
КF, R
KF, ГОСТ KF, ГОСТ / КF, R
ПЦ 1,012 1,185 1,17
Составы ПЦ+МС 1,044 1,062 1,02
ПЦ+ВВ 1,068 1,103 1,03
Очевидно, что учет внутрисерийного коэффициента вариации прочности обеспечивает повышенные значения коэффициента морозостойкости при отсутствии НМВ, в составах с НМВ различие незначительно. Анализ влияния вида цемента, наличия и дозировки РПП и НМВ не выявил явной закономерности влияния указанных факторов на изменение величины внутрисерийного коэффициента вариации предела прочности контрольных и основных образцов. Отмечено некоторое снижение внутрисерийного коэффициента вариации прочности на сжатие после 75 циклов замораживания-
оттаивания относительно контрольных только в составах на ПЦ-3 (сульфатостойкий цемент).
Анализ влияния на функцию значений d, v0 представлен на рис.2. В исследованиях отмечен рост функции в отдельных составах до 50%.
1,4
1,2
0,8
0,3 0,8 1,3 2,25 1,1
0,6
0,04 0,06 0,08
0,14
0,1 0,12 Коэффициент вариации прочности
Рисунок 2 – Взаимосвязь между функцией , внутрисерийным коэффициентом вариации прочности контрольных образцов и величиной d;
0,3; 0,8; 1,1; 1,3; 2,25 – соответствующие значения d
Определена корреляция коэффициентов морозостойкости модифицированных составов по критерию предела прочности на сжатие по предыдущей и действующей редакции ГОСТ 10060, которая представляет линейную функцию. Результаты, полученные в настоящем исследовании, хорошо коррелируют с немногочисленными данными других исследователей (рис. 3).
В табл. 2 представлены функции соотношения коэффициентов морозостойкости с учетом и без учета внутрисерийного коэффициента вариации прочности.
Соотношение между коэффициентами морозостойкости с учетом и без учета внутрисерийного коэффициента вариации прочности в случае применения НМВ в виде ВВ с достаточной для практических целей точностью определяются однозначно. В составах без НМВ и с МС сильное влияние на соотношение других факторов.
Наличие некоторой зависимости между коэффициентом морозостойкости и внутрисерийным коэффициентом вариации прочности основных образцов (рис. 4) связано с закономерностью сохранения однородности структуры при циклическом замораживании-оттаивании. Низкие значения внутрисерийного коэффициента вариации прочности свидетельствуют, в т.ч., о высокой однородности структуры. При снижении однородности, связанной с деструктивными процессами при циклическом замораживании-оттаивании,
Коэффициент kv

закономерно будет возрастать внутрисерийный коэффициент вариации прочности и снижаться коэффициент морозостойкости бетона. Таким образом, внутрисерийный коэффициент вариации прочности основных образцов может рассматриваться как дополнительный критерий морозостойкости.
1,8 1,6 1,4 1,2
1 0,8 0,6
ПЦ МС ВВ
Э
Я M Я-1
y = 1,7395x – 0,6343 R2 = 0,5807
y = 1,3073x – 0,3023 R2 = 0,6628
y = 1,2217x – 0,2016 R2 = 0,8383
y = 1,2526x – 0,2099 R2 = 0,6554
y = 1,4032x – 0,3489 R2 = 0,891
0,8 1
1,2 1,4
RF / Ro
Рисунок 3 – Соотношение коэффициентов морозостойкости строительного раствора по ф.(2) и по ф.(ГОСТ 10060); ПЦ – раствор без НМВ, МС и ВВ – раствор с НМВ в виде
зольной микросферы и вовлеченного воздуха; Я – Ярмолинская Н.И., Э – Эккель С.В., М – Мирский К.В., Я-1 – Ярмолинский В.А.
Таблица 2 – Функции соотношения коэффициентов морозостойкости с учетом и без учета внутрисерийного коэффициента вариации прочности
Составы
Функция
Величина R2
Без НМВ
МС
ВВ
Все исследованные составы
Все составы
ВВ + «по данным Несветаева Г.В.»
KF, ГОСТ = 1,7395ˑ KF, ГОСТ = 1,3073ˑ KF, ГОСТ = 1,2217ˑ KF, ГОСТ = 1,2526ˑ
KF, ГОСТ = 1,2565ˑ
KF, ГОСТ = 1,2041ˑ КF, R – 0,176 0,85
КF, R – 0,6343 0,58 КF, R – 0,3023 0,66 КF, R – 0,2016 0,84 КF, R – 0,2099 0,66
По данным Ярмолинской Н.И., Эккеля С.В., Мирского К.В., Ярмолинского В.А.
KF, ГОСТ = 1,4032ˑ КF, R – 0,3489
0,89
КF, R – 0,3489 0,68
11
Коэффициент морозостойкости по ГОСТ

1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1
1 0,9 0,8 0,7
1
3 0-MC 1-MC 2-MC 3-MC 0-BB 1-BB 2-BB 3-BB предел
Э10
Э20
Я37
Я8
Я-1 M
y = -3,4305x + 1,2956 R2 = 0,2484
0 0,04 0,08 0,12 0,16 Коэффициент вариации прочности
Рисунок 4 – Взаимосвязь между коэффициентом морозостойкости строительного раствора по ф.(2) и внутрисерийным коэффициентом вариации прочности основных
образцов, при различных комбинациях цемента, дозировки РПП и типа НМВ; 0,1,2,3 – дозировка РПП, %; МС, ВВ – тип НМВ; маркеры: синий – ПЦ-1, зеленый –
ПЦ-2, красный – ПЦ-3; Я8, Я37– [Ярмолинская Н.И.], Э10, Э20– [Эккель С.В.], М– [Мирский К.В.], Я – [Ярмолинский В.А.]
Пятая глава посвящена изучению влияния различных факторов на прочность сцепления и морозостойкость контактной зоны затвердевшего строительного раствора. Для выявления влияния модификаторов на указанные показатели использовано понятие «дополнительная пористость»
, (3)
где ρi – средняя плотность состава, включающего НМВ и (или) РПП, ρэ – средняя плотность состава, не включающего НМВ и РПП.
Влияние рецептурных факторов на прочность и морозостойкость полученного из ССС раствора, прочность сцепления и морозостойкость контактной зоны анализировалось в зависимости от дополнительной пористости. Представленные на рис. 5 данные показывают, что с ростом дополнительной пористости закономерно снижается прочность раствора на сжатие, при этом в составах с МС снижение происходит несколько медленнее в сравнении с составами, содержащими ВВ или без НМВ. В составах без НМВ зависимость между пределом прочности на сжатие и дополнительной пористостью практически совпадает с известной зависимостью прочности от
пористости [Несветаев Г.В.].
Коэффициент морозостойкости

1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
0,4
-0,02 0
ПЦ
МС
ВВ
T
y = e-3,949x
R2 = 0,3195 МС
y = e-4,779x
R2 = 0,6015 ВВ
0,02 0,04 0,06 Дополнительная пористость
0,12 0,14
0,08 0,1
y = e-5,134x
R2 = 0,7297 ПЦ
Рисунок 5 – Изменение предела прочности строительного раствора на сжатие при взаимосвязи с дополнительной пористостью после 28 суток твердения в НУ;
Т – по данным Несветаев Г.В.
В рассматриваемом диапазоне предельное расхождение
среднестатистических величин не превышает5%. В составах с ВВ
зависимость полностью соответствует приведенной выше формуле. В составах с МС при повышении дополнительной пористости до 0,17 расхождение
среднестатистических значений достигает 16%.
После 75 циклов замораживания – оттаивания в составах без НМВ зависимость изменения прочности от дополнительной пористости также
соответствует формуле , в рассматриваемом диапазоне
предельное расхождение среднестатистических величин не превышает 9%. В составах с МС при повышении дополнительной пористости до 0,17 расхождение среднестатистических значений достигает 25%. В составах с
ВВ зависимость имеет качественное и численное различие. Для более полного анализа влияния дополнительной пористости на морозостойкость изучаемых модифицированных растворов введено понятие «организованный объем НМВ», численно равный разнице двух видов дополнительной пористости, полученных при включении в состав смеси НМВ совместно с РПП и только РПП. Представленная на рис. 6 зависимость свидетельствует о закономерном повышении коэффициента морозостойкости растворов с ростом организованного объема НМВ и может быть использована для обоснования требуемого организованного объема НМВ для обеспечения требуемого значения коэффициента морозостойкости.
Относительная прочность

2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5
MC
BB lim
-2 0 2 4 6 8 10 12 Организованный объем НМВ
y = 0,0199x + 0,9928 R2 = 0,0776
MC
y = 0,0908x + 0,8582 R2 = 0,7624
BB
Рисунок 6 – Взаимосвязь между относительной прочностью строительного раствора после 75 циклов замораживания-оттаивания и организованным объемом НМВ;
lim – допустимое по ГОСТ 10060 снижение предела прочности
В составах с ВВ на зависимость коэффициента морозостойкости от организованного объема НМВ другие факторы оказывают меньшее воздействие в сравнении с МС. Величина коэффициента морозостойкости после 75 циклов замораживания – оттаивания, вне зависимости от типа НМВ, при величине организованного объема НМВ более 2,5%, выше допустимого предела 0,95. Поскольку для растворов коэффициент морозостойкости по некоторым стандартам может составлять 0,75 или 0,8, очевидно, что значение организованного объема НМВ в этом случае может быть ниже, порядка 2%.
Изучения закономерности изменения прочности сцепления с бетонным основанием (где As,F – сцепление с основанием после 75 циклов
замораживания-оттаивания, As,НУ – сцепление с основанием после 28 суток твердения в НУ) от дополнительной пористости (рис.7) и организованного объема НМВ (рис.8) показало, что коэффициент морозостойкости контактной зоны существенно зависит, помимо дополнительной пористости (рис. 7) и организованного объема НМВ (рис. 8), от других рецептурных факторов, при этом практически все исследованные растворы на базе 75 циклов замораживания-оттаивания показали значение коэффициента морозостойкости по критерию прочности сцепления с бетонным основанием не ниже требуемого значения 0,8.
Выявлено, среднестатистическая зависимость изменения сцепления с основанием от дополнительной пористости не обусловлена типом НМВ, но величина сцепления зависит от характера дополнительной пористости, от вида цемента и РПП, его дозировки.
Относительная прочность – коэффициент морозостойкости

2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
ПЦ
ВВ
МС
0,8 ССПЦ 0% РПП 3% РПП
0 0,02
0,04 0,06
Дополнительная пористость
0,12 0,14
0,08 0,1
y = 3,2977x + 1 R2 = 0,0239 ПЦ
y = 2,1928x + 1 R2 = -0,086 ВВ
y = 2,301x + 1 R2 = -0,035 МС
Рисунок 7 – Взаимосвязь между сцеплением строительного раствора с бетонным основанием после 75 циклов замораживания-оттаивания и дополнительной пористостью;
0,8 – критерий по ГОСТ 31356; ССПЦ – состав на сульфатостойком цементе; 0%, 3% РПП – дозировка РПП в смеси
3
2,5
1,5
0,5
-0,04 -0,02
ВВ
МС
0,8 ССПЦ 0% РПП 3% РПП
0 0,02
Организованный объем НМВ
0,04 0,06 0,08 0,1
y = -0,3784x + 1,2297 R2 = 0,0007
BB
y = -5,7924x + 1,3973 R2 = 0,0729
MC
Рисунок 8 – Взаимосвязь между сцеплением строительного раствора с бетонным основанием после 75 циклов замораживания-оттаивания и организованным объемом НМВ;
0,8 – критерий по ГОСТ 31356; ССПЦ – состав на сульфатостойком цементе; 0%, 3% РПП – дозировка РПП в смеси
Относительное сцепление
Коэффициент морозостойкости контактной зоны

На основании полученных результатов рекомендуемая дозировка МС составляет от 4 до 7% по объему для получения требуемых значений морозостойкости контактной зоны, количество ВВ целесообразно принимать не ниже 4% в растворах с содержанием РПП от 1 до 2%. Более высокая дозировка РПП требует проверки морозостойкости контактной зоны в зависимости от вида применяемого РПП.
При оценке внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления с бетонным основанием и зависимости коэффициента морозостойкости строительных растворов по критерию прочности сцепления от рецептурных факторов установлено, что в растворах с ВВ после 75 циклов замораживания-оттаивания наблюдается снижение средних значений внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления с основанием, а в составах с МС отмечено некоторое увеличение, при этом средние значения внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления с бетонным основанием от 0,19 до 0,286существенно превышают средние значения коэффициента вариации предела прочности на сжатие от 0,055 до 0,095. Вероятно, на величину внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления с бетонным основанием оказывает влияние не только и даже не столько изменение в структуре при замораживании-оттаивании, но и погрешности самой методики измерения прочности сцепления (обеспечение центрального осевого приложения усилия при отрыве), поскольку более высокие значения внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления в сравнении с прочностью на сжатие были получены как для основных, так и для контрольных образцов.
Значения коэффициентов морозостойкости по критерию прочности сцепления с бетонным основанием в соответствии с ГОСТ 31356 (без учета вгутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления) kF,Aи с учетом внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления kF,v определены по ф.(4) и представлены в табл.3.
(4)
Таблица 3 – Среднее значение коэффициентов морозостойкости по всем составам
Коэффициент морозостойкости
Составы ПЦ+МС 1,207 3,861
ПЦ+ВВ 1,58 6,289
ПЦ КF, А 1,143 KF, v 1,595
16

Очевидно, что средние значения коэффициента морозостойкости по критерию прочности сцепления с бетонным основанием без учета и с учетом внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления выше допустимого значения по ГОСТ 31356, причем последние существенно превышают допустимые значения.
Представленная на рис. 9 зависимость коэффициента морозостойкости по критерию прочности сцепления kF,A от изменения внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления после циклического
замораживания-оттаивания t= , несмотря на существенное влияние других факторов, свидетельствует о наличии тенденции роста коэффициента морозостойкости при уменьшении величины . В связи, с этим, во – первых,
для практических целей очевидно, что при < 1 будет обеспечен коэффициент морозостойкости по критерию сцепления выше требуемого. Во- вторых, целесообразно провести исследования с целью выделения в значении изменения коэффициента вариации прочности сцепления двух составляющих, а именно, изменение вследствие изменения структуры раствора в результате циклического замораживания-оттаивания и составляющую, обусловленную методикой испытаний на прочность сцепления. Целесообразно рассмотреть вопрос об учете внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления при определении морозостойкости контактной зоны. 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 ПЦ МС ВВ 0,8 y = 1,1089x-0,193 R2 = 0,2037 y = 1,1663x-0,295 R2 = 0,5883 y = 1,274x-0,077 R2 = 0,0167 01234 VFА / V28A Рисунок 9 – Взаимосвязь между коэффициентом морозостойкости по критерию прочности сцепления с бетонным основанием по ГОСТ 31356 (коэффициент морозостойкости контактной зоны) исследованных строительных растворов и изменением внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления после циклического замораживания-оттаивания; ПЦ – состав без НМВ, МС и ВВ – составы с НМВ; 0,8 – критерий по ГОСТ 31356 Коэффициент морозостойкости прочности сцепления Представленные на рис. 10 данные о частоте значений коэффициентов вариации прочности сцепления и прочности на сжатие свидетельствуют о значительном расхождение значений коэффициентов вариации прочности сцепления и прочности на сжатие при разных условиях выдерживания. 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 R A AF RF AF-25 B 0 0,1 0,2 0,3 Коэффициент вариации 0,6 0,7 0,4 0,5 Рисунок 10 – Частота расположения значений коэффициентов вариации при выдерживании 28 суток в НУ: R – предела прочности на сжатие; A– прочности сцепления; В – прочности сцепления по данным Бычковой О.А.; после 75 циклов замораживания-оттаивания: RF, AF; после 25 циклов замораживания-оттаивания - AF-25 Значения коэффициента вариации прочности сцепления могут до 3 раз превышать значения коэффициента вариации прочности на сжатие. Аналогичный результат получен в исследованиях Бычковой О.А. После 25 циклов замораживания-оттаивания наблюдается понижение коэффициента вариации прочности сцепления, что свидетельствуют о происходящих в структуре конструктивных процессах. После 75 циклов отмечается повышение коэффициента вариации прочности сцепления до значений, близких к значениям у контрольных образцов после 28 выдерживания в нормальных условиях. Вероятно, после 25 циклов начинают проявляться деструктивные процессы, но к 75 циклам структура раствора остается практически неизменной. Это подтверждают и данные о практически отсутствующем изменении коэффициента вариации прочности на сжатие. Очевидно существенное влияние методики испытаний, поскольку при определении прочности сцепления на результаты измерений влияет работа шарнира в приборах, т.е. «центральность» отрыва. Методика определения предела прочности сцепления нуждается в совершенствовании как с технической стороны, так и в вопросе обработки результатов. Частота значений ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Развиты научные представления об инвариантности к рецептурным факторам и условиям твердения зависимости между начальным модулем упругости и пределом прочности на сжатие строительных растворов, полученных из ССС на цементном вяжущем. Выявлены основные закономерности влияния и получены количественные зависимости строительно-технических свойств растворов, полученных из ССС на цементном вяжущем, от дозировки РПП, в т.ч. при введении совместно с различными типами НМВ. 2. После 28 суток твердения в НУс увеличением дозировки РПП от 0 до 3% от массы сухой смеси фиксируется снижение предела прочности на растяжение при изгибе до 15%, снижение начального модуля упругости до 26%, повышение прочности сцепления с бетонным основанием до 37%.НМВпри совместном введении с РПП приводит к дополнительному снижению предела прочности на изгиб до 25%,снижению начального модуля упругости до 40%, повышению прочности сцепления с бетонным основанием до 49%. 3. Выявлена тенденция к снижению до21% с повышением дозировки РПП до 3%, в т.ч. при совместном введении с НМВ, величины предложенного в работе показателя условного относительного уровня напряжений u(σ), что предопределяет повышение и обеспечение сохранности прочности сцепления строительного раствора с бетонным основанием при циклических температурных воздействиях. 4. В растворах с РПП при совместном введении с НМВ после 75 циклов замораживания-оттаивания повышается предел прочности при изгибе, повышение прочности сцепления с бетонным основанием достигает 62%. В растворах только с РПП, а также в растворах без модификаторов, после 75 циклов замораживания-оттаивания возможно снижение предела прочности на растяжение при изгибе до 23%,снижение начального модуля упругости до 32%.Повышениепрочности сцепления с бетонным основанием в растворах с РПП составляет до 49%. 5. Выявлено некоторое снижение внутрисерийного коэффициента вариации предела прочности на сжатие после 75 циклов замораживания- оттаивания по сравнению со значениями после 28 суток твердения в НУ, что показывает на преобладание конструктивных процессов в структуре раствора. Снижение внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления с бетонным основанием после циклического замораживания-оттаивания более выражено и в большей степени характерно для ВВ. Средние значения внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления с основанием составили от 0,19 до 0,286, что существенно выше средних значений внутрисерийного коэффициента вариации предела прочности на сжатие от 0,055 до 0,095. после 28 суток твердения в НУ и после 75 циклов замораживания- оттаивания 19 6. Получена зависимость коэффициента морозостойкости строительных растворов по критерию предела прочности на сжатие с учетом изменения внутрисерийного коэффициента вариации прочности и произведено сравнение численных значений коэффициентов морозостойкости на базе 75 циклов без учета внутрисерийного коэффициента вариации прочности (предыдущая редакция ГОСТ 10060) и с учетом внутрисериного коэффициента вариации (ГОСТ 10060-2012), которые составили в среднем («без учета» / «с учетом») в растворах без НМВ1,012 / 1,185, в растворах с МС1,044 / 1,062, в растворах с ВВ 1,068 / 1,103. 7. Впервые получена зависимость коэффициента морозостойкости растворов по критерию прочности сцепления с бетонным основанием с учетом внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления и произведено сравнения значений коэффициентов морозостойкости на базе 75 циклов, определенных по ГОСТ 31356 и с учетом внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления, которые составили в среднем («без учета» / «с учетом») в растворах без НМВ 1,143 / 1,595, в растворах с МС 1,207 / 3,861, в растворах с ВВ 1,58 / 6,289. Сформулировано предложение о целесообразности рассмотрения вопроса об учете внутрисерийного коэффициента вариации прочности сцепления при определении морозостойкости контактной зоны. 8. Откорректированы (разработаны) рецептуры при производстве на предприятии ООО «Инсула» (Ростовская область) клеевых и штукатурных ССС с рациональными дозировками НМВ и РПП. Экономический эффект в результате корректировки рецептур составил до 1780 руб/т ССС. Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы. Требует продолжения исследований оценка целесообразности применения сульфатостойкого портландцемента для обеспечения морозостойкости контактной зоны ССС, в т.ч. клеевых, совершенствование методики определения прочности сцепления с основанием и оценки морозостойкости контактной зоны.