Н. Б. УРЬЕВ, И. С. ДУБИНИН
КОЛЛОИДНЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ РАСТВОРЫ
Стройиздат, Ленинградское отделение 1980
ББК 38.32
У 73
УДК 691.56:666.94—404.8
Урьев Н. Б., Дубинин И. С.
У73 Коллоидные цементные растворы.— Л.: Стройиздат, Л е-нингр. отд-пие, 1980.— 192 с., ил.
Приводятся сведения о новом гидроизоляционном материале — коллоидном цементном растворе (КЦР), разработанном ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева в содружестве с Институтом физической химии АН СССР. Сообщаются результаты исследований сидроизоляционных и физико-механических свойств КЦР, позволившие рекомендовать применение штукатурной гидроизоляции из КЦР не объектах, эксплуатируемых в суровых условиях. Подробно рассматривается механизированная технология приготовления и нанесения КЦР ив изолируемые бетонные поверхности. Даются примеры устройства гидроизоляции из КЦР и результаты ее эксплуатации на гидротехнических, промышленных и жилых сооружениях Сибири, Урала, Дальнего Востока и Крайнего Севера.
Рассчитана на научных работников, проектировщиков и строителей.
30209—020 у—----------- 247—80. 3203000000
047(01)—80
ББК 38.32 6СЗ
Наум Борисович Урьев
Игорь Сергеевич Дубинин
КОЛЛОИДНЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ РАСТВОРЫ
Редактор В, А. Ануфриева
Оформление обложки художника Н- Г. Всесветского
Техническим редактор Г. С. Слауцитайс
Корректор Ю. М. Зислии
ИБ Н? 2079
Сдано в набор 29.05.80. Подписано в печать 21.10.80. М-33449. Формат 60X90’/ie- Бумага типографская № 1. Гарнитура литературная. Печать высокая, Усл. печ. л. 12,0. Уч.-изд. л. 13,01. Тираж 2500 экз. Изд. № 2027Л. Заказ № 1177. Цена 2 р. 10 к-
Стройиздат, Ленинградское отделение, 191011, Ленинград, пл. Островского, д. 6.
Ленинградская типография № 4 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 191126, Ленинград, Социалистическая ул., 14.
© Стройиздат, Ленинградское отделение, 1980
ПРЕДИСЛОВИЕ
При проектировании и строительстве современных гидротехнических и промышленных сооружений большое внимание уделяется надежности работы сооружений, конструкции которых непосредственно соприкасаются с грунтовыми или поверхностными водами. Защита этих конструкций от длительного воздействия воды осуществляется гидроизоляцией, которая подразделяется но видам используемых материалов и способам нх нанесения па изолируемые поверхности.
Наиболее широкое распространение в настоящее время получили изоляционные материалы на основе нефтяных битумов, разделяемые по способу их устройства на окрасочные, штукатурные, оклеенные и литые. При этом окрасочные и штукатурные виды асфальтовой гидроизоляции могут быть нанесены в горячем пли холодном состоянии. Имеющийся огромный опыт применения материалов показал нх надежность при строительстве и эксплуатации различных сооружений. Однако, обладая невысокой механической прочностью, большинство асфальтовых материалов при строительстве подземных сооружений требует защиты от повреждений, что значительно увеличивает трудозатраты на устройство гидроизоляции из этих материалов.
Дальнейшее развитие химической отрасли промышленности все более расширяет ассортимент полимерных материалов, применяемых в качестве окрасочных, оклеечных или штукатурных гидроизоляций, надежно обеспечивающих достаточно длительный срок эксплуатации сооружения. Однако широкое применение этого вида гидроизоляции в настоящее время ограничивается дефицитностью выпускаемых материалов, недостаточной изученностью их свойств в течение длительного периода и сложностью использования некоторых из этих материалов в условиях строительства
Получение гидроизоляции на основе цемента было продиктовано не только его повсеместной распространенностью на стройках, но и возможностью получения гидроизоляционного цементного покрытия с высокой механической прочностью, хорошей адгезией к изолируемым бетонным конструкциям и возможностью нанесения этих материалов на влажные поверхности. Приготовление и нанесение гидроизоляционных цементных композиций легко поддается механизации, причем требования
3
к технике безопасности при устройстве цементной штукатурной гидроизоляции существенно менее жесткие, чем в случаях применения битумных или полимерных материалов. При создании цементной гидроизоляции нет необходимости осуществлять процесс при высоких температурах, а токсичность незначительного количества используемых добавок ниже, чем при использовании окрасочных и штукатурных полимерных композиций.
Цементная штукатурная гидроизоляция по существующей классификации относится к классу минеральных гидроизоляций и представляет собой жесткое водонепроницаемое покрытие, выполняемое нанесением одного или нескольких паметов цементного раствора на изолируемую бетонную поверхность.
Пористость гидроизоляционных материалов на основе цементного вяжущего является их специфической особенностью и в большой степени зависит от структуры цементного камня. Существующие в настоящее время взгляды на процесс гидратации цемента, развитые в работах [1—7], позволяют получить представление о процессе формирования структуры цементного камня, что весьма существенно для создания гидроизоляционных материалов на основе цементного вяжущего.
Рассматривая структуру затвердевших цементных растворов как совокупность твердой фазы и порового пространства, некоторые исследователи установили, что эффект водонепроницаемости пористых материалов достигается либо введением уплотняющих добавок, обеспечивающих кольматацию пор, либо сочетанием физико-химического и механического (вибрационного) воздействий на начальных стадиях процесса коагуляционно-кристаллизационного структурообразования для уменьшения размеров пор.
Водонепроницаемость гидроизоляционных цементных покрытий обеспечивается не только структурой самого материала, но и сплошностью покрытия. Нарушение сплошности покрытия в результате усадки цементных композиций, относительно высокий модуль упругости и низкая деформативная способность, а также пониженная стойкость в сульфатных и кислых агрессивных средах в некоторой степени ограничивают применение этого вида гидроизоляции.
Современные представления в области физико-химии дисперсных систем — коллоидной химии и ее раздела физико-химической механики дисперсных систем [8—10], развитые академиком П. А. Ребиндером и его школой, открывают новые пути для более глубокого изучения цементных растворов, целенаправленного регулирования их свойств и создания новых видов гидроизоляционных материалов с требуемым комплексом свойств. В развитие этого направления в разработке путей н методов совершенствования свойств цементной гидроизоляции и повышения ее надежности во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева совместно с ИФХ АН СССР получен новый гидронзоля-
4
цпонный материал — коллоидный цементный раствор (КЦР). Технологии получения этого вида гидроизоляционного материала, разработанного па основе коллоидного цементного клея КПК [11], его свойствам и примерам применения КЦР посвящена данная монография.
Во В11ИИГ им. Б. Е. Веденеева разработан принципиально новый способ применения штукатурной гидроизоляции в условиях отрывающего гидростатического напора, что открыло новые пути ее использования, особенно важные при ремонте сооружений. В монографии рассмотрены также особенности работы гидроизоляционных покрытий «на отрыв» н правила их проектирования.
Вместе с тем разработку основ технологии, а также методов применения коллоидных цементных растворов для получения гидроизоляционных и антикавитационных покрытий следует рассматривать как пример создания дисперсного композиционного материала с заданными свойствами и структурой.
Авторы выражают признательность проф., д-ру техн, наук С. Н. Попчепко за помощь в проведении исследований, проф., д-ру хим. наук В. Б. Ратинову за ценные замечания, а также М. Л. Макарьеву за помощь в подготовке рукописи в печать.
Г л а в a I
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ
СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕМ КЦР
§ 1.	Структура цементных растворов
как основной фактор, определяющий их свойства
Основные свойства затвердевшего цементного раствора зависят от характера его структуры. В общем случае чем плотнее и однороднее структура дисперсного материала, тем выше его прочность, водонепроницаемое!ь, морозостойкость, износостойкость, коррозионная стойкость.
Свойства затвердевшего цементного раствора, являющегося типичным дисперсным композиционным материалом с сильно развитой межфазной поверхностью, в основном зависят от его поровой структуры и структуры твердой фазы. Естественно, что характер поровой структуры наиболее наглядно проявляется при испытании образцов на водонепроницаемость и морозостойкость [12].
При испытании на морозостойкость, заключающемся в насыщении водой образцов из затвердевшего раствора и последующем попеременном замораживании и оттаивании, мнкро-капилляры насыщаются водой не полностью. Поэтому они служат как бы резервными емкостями, куда под действием сил расширяющейся при замораживании в мпкрокапиллярах воды (с давлением до 200 МПа при увеличении объема до 9%) происходит ее перемещение.
Немаловажную роль играет когезионная прочность в контактах кристаллов новообразования цементного камня как между собой, так и с заполнителем. Когезионная прочность цементного раствора характеризуется способностью цементного покрытия сопротивляться различным механическим воздействиям (сжатию, изгибу, удару, истиранию).
Существенное значение для изоляционного цементного штукатурного покрытия имеет адгезия (сцепление) этого покрытия к изолируемому основанию. В свежеуложенном растворе, нанесенном на затвердевшее основание, в процессе твердения раствора развиваются внутренние усадочные напряжения, величина которых может значительно превосходить силы адгезии, приводить при этом к понижению величины адгезии и, как следствие, к отслоению покрытия от изолируемого основания.
6
При этом в самом покрытии могут возникать трещины, являющиеся результатом превышения величины внутренних усадочных напряжении над когезионными силами за твердевшего цементного раствора, что является часто также причиной понижения водонепроницаемости, морозостойкости и коррозионной стойкое,тн покрытия из-за концентрации напряжений в тунике трещины.
§ 2.	Понятие о дефектах структуры
и критерии оптимальной структуры цементных растворов
Самые разнообразные композиционные дисперсные материалы, в том числе п затвердевшие цементные растворы, по механическим характеристикам и, главным образом, по прочности и упруго-вязко-пластичным свойствам с позиции физики твердого тела [13J являются реальными твердыми телами.
В отличие от идеальных бездефектных твердых тел, прочность которых соответствует прочности межатомных связей (14], а разрушение при критическом напряжении сопровождается необратимой диссоциацией, в реальных твердых телах дефекты и неоднородности структуры определяют иной характер разрушения с разделением тела на части (блоки) при напряжениях, на несколько порядков меньших теоретической прочности идеального тела.
Однако, пока и поскольку в современной технике и технологии применяются материалы, характеризуемые свойствами реального твердого тела, основной задачей современного материаловедения является всесторонняя оптимизация структуры и свойств реальных дисперсных материалов. Это означает, что в первую очередь необходимо устранить такие виды дефектов и неоднородностей структуры материала, которые являются непосредственными источниками понижения прочности, разрушения или ухудшения других его свойств.
Анализ многочисленных работ в области теории прочности и разрушения твердых тел [15—23] позволяет предположить классификацию наиболее распространенных видов дефектов и неоднородностей реальных композиционных дисперсных материалов.
В основе этой классификации лежит разделение дефектов и неоднородностей по трем признакам (табл. 1): масштабу (размеру), виду (в физико-химическом смысле) и природе (происхождению).
В соответствии с представлениями физнко-хнмни дисперсных систем и ее раздела физико-химической механики дисперсных структур н твердых тел [22] общая основа оптимизации структуры и свойств дисперсных материалов состоит в устранении наиболее крупных по размеру дефектов и неоднородностей 1 рода, независимо от их вида и природы, поскольку
7
именно они являются непосредственным источником разрушения и физико-химической неустойчивости, неоднородности материала.
Для реальных композиционных материалов предельный уровень оптимизации структуры — уменьшение всех видов дефектов и неоднородностей до размеров, соответствующих блоку мозаики структуры твердого тела [1| (10 7 10'8 м), т. е. до уровня неоднородностей и дефектов Ill рода (см. табл. 1).
Таблица 1
Обобщенная классификация основных типов дефектов и неоднородностей реальных композиционных дисперсных материалов
Но масштабу	По виду	По «происхождению»
1. Неоднородности и	!. Физическая неоднород-	1. Неоднородности и дефекты.
дефекты [ рода (круп-	иость образующих структу-	связанные с механизмом обра-
иые поры)» 6 > |0—5 м	ру дисперсных фаз по размеру, форме н распределению в объеме структуры	зевания структуры и ее природой (наличие контракцнонных пор в кристаллизационных структурах 1идрарационного твердения как следствие механизма гидратации или дефектов в полимерных покрытиях, связанных с механизмом выделения новой полимерной фазы и отверждением при удалении растворителя)
2. Неоднородности и	2. Физико-химическая не-	2. Неоднородности и дефекты.
дефекты II рода (микро-	однородность	(тор модп на-	возникающие в результате иесо-
трещины). б = Ю—5 ч-10 ~ 7 м	мическая неустойчивость	вершенсгна технологического
	фазовых контактов)	процесса
3. Неоднородности и	3. Неоднородность в хи-	3. Наиболее крупные пеодно-
дефекты III рода (ульт-	мичсском составе дисперс-	роди ости и дефекты (I рода).
рамикропоры, дислока-	ных фаз и участков поверх-	возникающие как следствие гру-
ции в кристаллах), б =	пости частиц, их лиофнль-	бого нарушения принятой тех-
=10~7 -? IO-10 м	но-лнофобная мозаичность;	пологи и (отсутствие ухода в пер-
	неоднородность напряженного состояния в объеме структуры	вые сутки твердения бетона или раствора, наличие на поверхности заполнителя глинистых пленок и загрязнений, нарушение режимов термообработки и т. д.)
При реализации этого условия необходимо исходить из того, что в большинстве своем композиционные дисперсные материалы, и в том числе на цементной основе, образуются в результате распределения различных твердых дисперсных фаз между собой в сочетании с жидкой средой с последующим отверждением структуры в результате фазовых превращений. Обычно такие материалы содержат также и некоторое количество нор, являющихся важным элементом их структуры.
Из изложенного вытекает, что для уменьшения размера неоднородностей н дефектов, как основного условия оптимизации структуры н свойств дисперсных материалов, необходимо [22]:
повысить дисперсность твердой фазы исходных компонентов, уменьшив соответственно размер частиц до 10 7—10-8 м;
8
уменьшить юлщнн) прослойки, склеивающей эгн частицы (т. е. дисперсионной среды па начальных стадиях), до 10 1— 10 к м, что достигается увеличением объемного содержания твердой фалы в дисперсионной среде;
снизить до минимума пли исключить полностью пористость, переведя оставшиеся норы в микро- и ультрамикропоры.
Однако ли условия являются необходимыми, по еще недо-С1аючнымп для получения дисперсных материалов с оптимальной структурой. Дело в том, что необходимое для реализации этих условий увеличение дисперсности S и объемного содержания ip твердой фазы в дисперсионной среде резко увеличивает агрегпруемость систем, т. е. приводит к повышению вероятности возникновения физической неоднородности и дефектности структуры (см. табл 1.) в тем большей степени, чем выше S и ф. Поэтому задача технологии получения дисперсных материалов состоит в том, чтобы при оптимальной дисперсности S()I)I п объемном содержании твердой фазы <pOpt свести к минимуму пли исключить полностью отрицательную роль «природных» дефектов и неоднородностей, возникающих вследствие несовершенства технологического процесса или нарушения заданных параметров технологии.
Вместе с тем необходимо также свести к минимуму физикохимическую неоднородность и неустойчивость структуры и снизить уровень напряжении II рода [17].
Отсюда следует, что при получении дисперсных материалов основной непосредственной задачей технологии является предельная однородность распределения высокодисперсной твердой фазы при оптимальном содержании ее в дисперсионной среде на начальных стадиях технологии и сохранение достигнутой однородности и высокой дисперсности после завершения фазовых превращений, т. е. после образования прочной (отвержденной) структуры материала.
§ 3.	Пути управления структурой и структурообразованием цементных растворов
В ряду современных композиционных материалов наиболее значительное место по разнообразию и объему применения занимают высоконаполненныс твердой фазой дисперсные материалы, образованные из дисперсных систем в результате осуществления в них химических и фазовых превращений.
Цементные растворы являются типичным примером композиционных дисперсных материалов этого вида. Отличительная особенность этих наполненных твердой фазой дисперсных материалов состоит в гом, что на начальной стадии их получения из дисперсных систем вследствие сильно развитой межфазной поверхности и высокой концентрации дисперсных фаз в жидкой дисперсионной среде самопроизвольно возникают термодн-
9
иамнческп устойчивые нросчраистпенные структуры (п i частиц твердых фаз с обратимо разрушающимися коагуляционными контактами между этими частицами [10]). Затем по мере осуществления химических и фазовых превращении (кристаллизации из пересыщенных растворов) па фоне структур с обратимыми контактами возникают и становятся преобладающими структуры с прочными истинными фазовыми необратимо разрушающимися контактами, которые и определяют структурно-механические свойства цементных растворов.
Таким образом, средн многообразия дисперсных систем, в которых частицы твердой фазы образуют трехмерные нро-
а)
Фазовые и химические превращения
е
Fc »10 Н
//томные („точечные") 6 бысокодисперсных порошках
-7	~9
ГС=Ю 10 н
Полимеризация и кристаллизация из пересыщенных раст-боробuj^j расп
__ Наполненные полимеры, ла-( УЛ ) ни, краски, це-ментные бе -
,тоны,
Коагуляционные б пастах и суспензиях
Fc-Ю a-10'2H
Спекание, пластическая деформация Удаление дисперсионной среды (жидкой 1 или газовой)
материалы J
Волокнистые материалы
и
Рис. I. Типы контактов между частицами дисперсных фаз в высококонцентрированных дисперсных системах (а) и дисперсных материалах (б)
странственные решетки, можно выделить три основных типа структур в соответствии с типами контактов между частицами.
Первому типу контактов соответствуют коагуляционные структуры, образуемые частицами твердой фазы, разделенными равновесными прослойками жидкой дисперсионной среды. Второй тип структур образуется непосредственными точечными «сухими» атомными контактами между частицами. Структуры с коагуляционными и атомными контактами преобладают на начальных стадиях технологии получения большинства дисперсных материалов в процессах дозирования компонентов, их перемешивания, нанесения готовых смесей, формования изделий или уплотнения. Наиболее прочные пространственные кристаллизационно-конденсационные структуры образуются истинными фазовыми контактами третьего типа, характерными для отвержденных структур дисперсных материалов (рис. 1).
10
Ко;и уляцпонныс cipyixiypi»! один n.i основных ninon структур — отличаются сравнительно слабыми ио силе взаимодействия контактами между частицами. Прочность этих контактов определяется ван-дер-ваальеонымп молекулярными силами сцепления но лиофобным участкам макромозапчнон поверхности частиц через тончайшие прослойки дисперсионной среды, фиксированная толщина которых соответствует минимальной величине свободной поверхностной энергии системы [9—10].	.
По данным теоретических расчетов и экспериментальных исследований, сила взаимодействия частиц дисперсной фазы в коагуляционных структурах составляет в среднем 10~9— IO-'2 11 на контакт.
Одпако истинная прочность контакта в значительной степени зависит от условий его образования, определяющих фиксированную равновесную толщину прослойки жидкой фазы между частицами. В процессе сближения частиц в поле действия ван-дер-ваальсовых сил они преодолевают энергетический барьер в структурированной жидкости или электростатические силы отталкивания, возникающие вследствие образования двойных адсорбционных слоев.
В соответствии с этими представлениями частицы в коагуляционной структуре могут фиксироваться на расстояниях ближней (/i,nill « 10 9 м) или дальней (й2~ 10'7 м) коагуляции, что п определяет разницу почти на два порядка в энергии и силе связи между ними. Прочность и энергия связи коагуляционных контактов резко падают при покрытии поверхности частиц монослоям и поверхностно-активного вещества. В этом случае полярная группа молекулы ПАВ адсорбируется непосредственно поверхностью твердой фазы (если эта поверхность гидрофильна), а углеводородная цепь обращена наружу. Адсорбируясь, ПАВ раздвигают частицы по крайней мере на расстояние двух молекулярных слоев, одновременно экранируя наиболее энергетически активные участки макромозапчпой поверхности частиц.
Взаимодействие между частицами при этом осуществляется, например, по углеводородным метильным группам СН3 с минимальной прочностью связи. Обязательное условие образования пстшпю-коагуляциопных структур — наличие во всей совокупности твердых фаз частиц коллоидных размеров 6г-(10 9—J--н107) м [24, 25], способных совершать броуновское движение [26, 27].
В реальных системах обычно содержатся фракции анпзо-мегрпчпых частиц, средний размер которых может быть как больше, так и меньше указанного размера. Однако при наличии в системе даже небольшой доли частиц размером необходимо учитывать контактные взаимодействия между ними. Практически все виды двухфазных и трехфазных систем
II
содержат частицы твердой фазы с б<^6,. Эта доля высокоднс-персных частиц коллоидных размеров может составлять от общего числа частиц твердой фазы всего несколько процентов. Распределяясь в общем объеме дисперсии, они образуют в совокупности с более крупными частицами пространственный трехмерный каркас, состоящий из цепочек или агрегатов. Вероятность и скорость образования структур тем больше, чем выше их дисперсность (и, следовательно, способность участвовать в тепловом броуновском движении) и чем сильнее выражена анизометричность или лиофобно-лиофильная мозаичность [28].
Наличие прослоек дисперсионной среды между частицами коллоидных размеров определяет важнейшие особенности коагуляционных структур такого рода: способность к полному тиксотропному восстановлению во времени после разрушения [29, 30, 32] и наличие быстрой и замедленной упругости. Последнее свойство коагуляционных структур связано с ориентационными эффектами анизометричных частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде в направлении сдвигающей силы [31].
Коагуляционные структуры по сравнению с другими типами дисперсных структур имеют следующие особенности: фиксацию частиц твердой фазы в жидкой дисперсионной среде на расстояниях ближней или дальней коагуляции; тиксотропную обратимость вследствие наличия частиц, способных совершать броуновское движение; проявление быстрой и замедленной уп- * ругости, ползучести и малой вязкости. Вместе с тем коагуляционные структуры отличаются резко выраженной зависимостью структурно-механических характеристик от воздействия физико-химических и механических факторов. Примером исключительной чувствительности структурно-механических свойств двухфазных тиксотропных коагуляционных структур к механическим воздействиям в процессе массопереноса является зависимость равновесной эффективной вязкости т](Р) при непрерывном сдвиговом деформировании системы от скорости деформации e = r/e/d/ или напряжения сдвига Р. Уровень т](Р) отвечает вполне определенной степени разрушения трехмерного структурного каркаса в условиях деформации системы с заданной скоростью сдвига.
В тиксотропных коагуляционных двухфазных структурах диапазон изменения r](P)=f(e, Р) может достигать 9—11 десятичных порядков [33]. Поэтому полная реологическая кривая течения таких систем (рис. 2), выражающая функциональную зависимость между уровнем i](P) и скоростью сдвига е (напряжением сдвига Р), является важнейшей характеристикой коагуляционной структуры на начальных стадиях процесса получения дисперсных материалов и, в частности, цементных растворов и бетонов.
12
Полная реологическая кривая может быть получена в таких коагуляционных структурах, в которых сохранена способность к полному тиксотропному восстановлению после разрушения.
Однако полная тиксотропная обратимость сохраняется в коагуляционных структурах лишь до определенного в каждом конкретном случае сочетания значений объемного содержания <р и дисперсности частиц твердой фазы S в жидкой дпе-
Рис. 2. Характер зависимости степени разрушения структуры в дисперсных системах от удельной мощности (интенсивности /) механических воздействии
По — наибольшая вязкость практически неразрушенной структуры; П(/’) — эффективная вязкость, характеризующая степень разрушения структуры; цгп—наименьшая вязкость предельно разрушенной структуры

перепойной среде. При увеличении <р и S свыше этих значений вначале исчезает способность к тиксотропному восстановлению во всем объеме деформируемой системы, а по мере последующего относительного снижения содержания жидкой фазы в дисперсной системе она теряет высокоэластические, а затем и пластические свойства.
Рассмотрение в самом общем виде особенностей дисперсных систем с контактами коагуляционного типа показывает, что изменение их основных структурных параметров: дисперсности и объемного содержания дисперсной фазы в жидкой, среде, введение добавок поверхностно-активных веществ — позволяет в сильной степени (в пределе более чем на 10 порядков} изменять структурно-механические свойства коагуляционных структур. Эти изменения сопровождаются появлением
13
или исчезновением характерных только для коагуляционных структур особенностей: предела прочности (твердообразные структуры при его наличии, жндкообразные— при его отсутствии), тиксотропной обратимости свойств, пластичности и эластичности (34].
Снижение содержания жидкой дисперсионной среды в этих структурах сопровождается переходом от двухфазных к трехфазным системам с образованием капиллярных менисков и соответствующим изменением вследствие этого прочностных характеристик структуры [35].
Наконец, при полном удалении жидкой дисперсионной среды наблюдается переход к плотным и прочным структурам, в которых частицы связаны друг с другом прямыми точечными контактами с площадью, соизмеримой с размерами нескольких атомов или ячейки кристаллической решетки [36].
В рассмотренном ряду переходных коагуляционных структур структуры с точечными контактами ближе всего подходят к конденсационно-кристаллизационному типу с прочными фазовыми контактами между частицами. Превращение коагуляционных структур с точечными контактами в конденсационно-кристаллизационные с фазовыми контактами возможно в результате кристаллизации из пересыщенных растворов.
Главные признаки конденсационно-кристаллизационных структур: высокая ио сравнению с коагуляционными структурами прочность, определяемая высокой прочностью самих фа- i зовых контактов между частицами; необратимый характер разрушения — ярко выраженные упругость и хрупкость и весьма малая пластичность; наличие внутренних напряжений, возникающих в самом процессе образования фазовых контактов.
Среди различных типов конденсационно-кристаллизационных структур значительное место принадлежит кристаллизационным структурам гидратационного твердения.
Наряду с общими отмеченными выше признаками конденсационно-кристаллизационных структур кристаллизационные структуры гидратационного твердения имеют ряд специфических особенностей, связанных с самим механизмом образования кристаллического сростка в процессе гидратации высокодисперсной исходной фазы.
Образованию конденсационно-кристаллизационной структуры предшествует ряд переходных состояний в структурах промежуточного типа — коагуляционно-кристаллизационных. Например, в гидратирующейся цементно-водной системе первая начальная стадия структурообразования характеризуется преимущественно процессом растворения частиц исходной твердой фазы с уменьшением их размера и возникновением при поддержании высокой степени пересыщения огромного числа двухмерных зародышей новой фазы, в основном из гидроалюминатов или гидросульфоалюминатов, образующих нс-
14
прерывно меняющуюся коагуляциоипо-кристаллизационную структуру [2].
Проявление тиксотропных свойств после механического разрушения в этих системах обусловлено в основном наличием зародышей новой фазы, наиболее мелкими и быстро растворяющимися частицами первичной твердой фазы, обломками кристаллического сростка, размер которых соответствует размеру коллоидных частиц, способных совершать броуновское движение.
В связи с непрерывным изменением в соотношении между жидкой и твердой фазами и дисперсности твердой фазы тиксотропия эта относительна, так как восстанавливающаяся после разрушения структура не может быть равнозначна структуре до разрушения. Способность к проявлению такого рода псев-дотнксотропни сохраняется в течение всего индукционного периода структурообразованпя.
В коагуляционио-крнсталлизацпонных структурах всякое механическое воздействие на начальной стадии приводит не только к изменению однородности структуры и кинетики тиксотропного восстановления, но и к разнообразным необратимым изменениям, последствия которых не могут не сказываться на всех стадиях структурообразованпя, включая и свойства полностью сформировавшегося кристаллического сростка шспсрспого материала. При этом для формирования цементного камня оптимальной структуры необходимо отметить преобладающее значение коагуляционных структур па начальных стадиях структурообразоваиия.
Эго обстоятельство становится особенно важным для обоснования оптимальных параметров совместного воздействия физико-химических и механических факторов в процессе массо-исреноса фаз па начальной стадии структурообразоваиия при получении дисперсных материалов и, в частности, цементных растворов.
Следовательно, необходимым условием возникновения структур с фазовыми контактами на завершающих стадиях получения дисперсных материалов является образование в системах на начальных стадиях этого процесса структур с обратимыми по прочности коагуляционными контактами.
Важно поэтому определить, в свою очередь, каковы условия возникновения таких обратимых по прочности дисперсных структур. Эти условия в основном сводятся к определению, во-первых, критического размера частиц бс, начиная с которого силы сцепления между частицами соизмеряются с их весом, н, во-вторых, к определению критической концентрации q>cl дисперсной фазы в жидкой среде, начиная с которой в дисперсной системе могут возникнуть пространственные структуры.
Критический размер частиц <5С можно рассчитать, допустив, что воздействие внешних сил на образующие дисперсную
систему частицы в самом общем и простом случае с ускорением поля силы тяжести уравновешивается молекулярными силами сцепления между ними [37]:
(1)
где /'<• —сила сцепления в контакте.
Исходя из этого условия па основе теории молекулярных взаимодействий конденсированных фаз [38], можно определить критические размеры частиц бс для структур с непосредственными атомными (2) и коагуляционными контактами при фик-
Таблица 2
Значение критического размера частиц в зависимости от расстояния между ними
Радиус частицы, с которой осуществляется контакт г. м	Н = К)-10	Н =5IO-1U	11 = ю-9	Н = К)-8	Н = I0-7
10—7	9,5Х10-Б	3,26X10—5	2,05X10-6	9,8x10-°	0,98х10-в
10- «	2,05X10—4	7,1хЮ—5	4,43X10—6	2,1Х10-5	2,1X10-“
10—Б	4,43хЮ—4	1.5Х10-4	9,5X10—6	5,52x10-0	5,52х1О-о
ю-	9,5x10—*	7,1 ХЮ-4	2,05X10—4	9,8x10-0	9,8хЮ-«
сации частиц в структуре в положениях ближнего энергетического минимума (3) и дальней коагуляции (4) [39]. В последнем случае с учетом электромагнитного запаздывания дисперсионных спл, по Лифшицу-Дерягину [38], получим:
к _ ь я (£p/2r)'z‘ . ‘	(Р^	’
. k3 /яВг\'/з
(2)
О)
(4)
где р—-плотность контактирующих частиц; Е— модуль упругости; о — поверхностное натяжение твердого тела; г — радиус частицы, с которой осуществляется контакт; А — константа Гамакера; В— константа молекулярного взаимодействия конденсированных фаз с учетом электромагнитного запаздывания дисперсионных сил; kt, k2, k3 — безразмерные постоянные коэффициенты, учитывающие кривизну поверхностей контактирующих частиц.
16
1дХ
Рис. 3. Зависимость склонности к образованию пространственной структуры \gv. = FcIP от lgl/r
Абсолютные значения критических размеров 6С для рассмотренных случаев (па примере кварцевых частиц) представлены в табл. 2.
Обращает па себя внимание тот факт, что значение б,, на несколько порядков превышает размеры коллоидных частиц, достигая в ряде случаев десятков и даже сотен мкм. Это означает, что в дисперсной системе с такими достаточно крупными частицами становится возможным образование пространственной структуры. В то же время склонность к самопроизвольному образованию структуры, которую можно характеризовать величиной y. = F(JP (Р— частицы), быстро растет с уменьшением размера частиц (рис. 3), но крайней мере, в области 6,<6<6с (6г—размер коллоидных частиц). Определив в общем виде значения бс> оцепим, каковы значения критической концентрации струк-турообразования <pq.
Значение <рС] существенным образом зависит от формы частиц дисперсных фаз (степени анизометричности), природы их поверхности, условий взаимодействия частицы и среды и т. д. В самом деле, значение (рС1 может изменяться в весьма широких пределах: от сотых и десятых долей про-
цента для водных дисперсий V2O5, целлюлозного или асбестового волокон до нескольких процентов для водных дисперсий натриевого бентонита и десятка процентов для кальциевого бентонита [40]. В случае достаточно крупных (но все же удовлетворяющих условию 6<6С) изометричных частиц значение <pci может достигать нескольких десятков процентов, например для водных дисперсий цемента [41]. Уменьшение размера изометричных частиц, естественно, сопровождается существенным снижением <pq что характерно, например, для дисперсии «аэросила» в эпоксидном связующем [42].
Вместе с тем определение значения критической концентрации дисперсной фазы в жидкой или газовой среде возможно на основе теории прочности пористых структур [43]. Обнаружение предельного напряжения сдвига в дисперсной системе Р„»>0 можно рассматривать как начальную критическую кон-
17
центрацпю, соответствующую возникновению структурной сетки. Величина Рт по [43] определяется из соотношения (5)
Рт aF n1, aFc~^ ,	(5)
о1
где ц — коэффициент, учиаыщпощпй микрогеиметршо структуры (координационное число); п— число контактов в единице объема структуры; — функция, характеризующая зависимость прочности от объемной концентрации дисперсной фазы в среде; б— средний характерный размер частиц дисперсной фазы.
Графически соотношение (5) может быть представлено в виде зависимости Рт от <р (рис. 4). Важно заметить, что по мере роста фс>фс1Лп растет линейно до <рС[ ^фс2, а в узком диапазоне увеличения фС1>фс2 наблюдается резкий рост Рт-Величины tga, tg р, Р,п, <pCJ и фС2 могут рассматриваться как характеристики концентрационной зависимости Рт—гр дисперсной фазы в дисперсионной среде для данной системы. Важно подчеркнуть, что соотношение (5) справедливо для пористых структур как с «обратимыми» по прочности, так и необратимо разрушающимися фазовыми контактами. Следовательно, естественный путь увеличения основной характеристики дисперсных материалов, структура которых определяется фазовыми контактами между частицами, нх прочности, состоит в сочетании увеличения прочности контактов и нх числа п, т. е. числа частиц в единице объема. В свою очередь рост п достигается сочетанием увеличения дисперсности частиц твердой фазы S (соответствующего уменьшения 6) и их концентрации Ф, особенно с переходом в область ф^фС2.
Однако в той мере, в какой соотношение (5) отражает рост прочности структуры дисперсных материалов с ростом ф и S, это же соотношение, вместе с тем, отражает непрерывный рост прочности Рт, вязкости т] (особенно резкий в области ф>фс2), а значит, потерю текучести и легкоподвижиости дисперсных систем с «обратимыми» по прочности контактами, из которых возникают структуры дисперсных материалов с необратимо разрушающимися фазовыми контактами.
Соответственно из-за потери текучести и легкоподвижиости резко уменьшаются возможности регулирования структурно-реологических свойств дисперсных систем при осуществлении процессов перемешивания компонентов, формирования, уплотнения и т. п., т. е. всех тех массообменных технологических процессов, без которых получение дисперсных материалов с заданными свойствами и однородной структурой становится невозможным.
Поэтому реализация соотношения (5), т. е. увеличение прочности дисперсных материалов в области ф^фС2 в соответствии с этим соотношением возможно лишь в той мере.
18
в какой на начальных стадиях структурообразовання в период преобладания «обратимых» контактов между частицами в дисперсных системах достигается понижение прочности Р,а н вязкое in i|(/’) структуры при сохранении высоких значении (р н 5’.
Разрешение этого важного противоречия между необходимостью увеличения, с одной стороны, тр и S дисперсной фазы
для получения высокопрочных и высокоплотных материалов, а с другой - понижения прочности и вязкости дисперсных систем, из которых эти материалы образуются, составляет главную проблему современной технологии дисперсных материалов. Именно поэтому возможность
физико-химического управления процессами структурооб-разования и свойствами концентрированных дисперсных систем с обратимыми по прочности контактами, в свою очередь, определяет возможность эффективного осуществления массообменных процессов, составляющих основу технологии получения гидроизоляционных материалов на цементном вя-
Рнс. 4. Характер зависимости предельного напряжения сдвига Рт от концентрации дисперсной фазы ср в жидкой или газовой дисперсионной среде
жущем.
Главное условие такого физико-химического управления свойства мп концентрирова 11-ных дисперсных систем со-
стоит в максимальном пониже-
нии их эффективной вязкости и, вследствие этого, реализации их наибольшей текучести, формуемости, уплотняемостп при сохранении относительно малого содержания жидкой среды (для цементных растворов — воды). Это возможно в условиях до-
стижения и поддержания во времени объемного разрушения
этих структур, а значит, разрыва всех коагуляционных контактов между частицами цемента. Таким образом, важнейшая характеристика высококонцентрированных дисперсных систем, лежащих в основе получения дисперсных материалов, в том числе на цементном вяжущем, однородность их структуры может быть достигнута в условиях массообменных процессов, сопровождающихся предельным разрушением всех коагуляционных контактов, т. е. при максмальной текучести системы.
Это последнее условие в принципе реализуется при сдвиговом деформировании дисперсной системы со скоростью е^ето, достаточной для достижения наименьшего уровня ньютоновской вязкости цт, например, в процессе получения полных рео-
логических кривых течения пластично-вязких систем.
19
Однако в этих условиях удается предельно разрушить коагуляционную структуру в относительно малоконцентрпрован-ных дисперсиях. При переходе же к высококонцентрированным системам их деформация даже с весьма малой скоростью сдвига, как правило, сопровождается появлением локального, тиксотропно нс восстанавливающегося в потоке и поэтому необратимого разрыва сплошности, который исключает возможность достижения во всем объеме деформируемой системы предельного разрушения структуры [11]. Основной метод преодоления этого важнейшего препятствия на пути достижения наименьшего уровня вязкости и, следовательно, получения однородной структуры состоит в следующем.
Поскольку структурно-реологические свойства концентрированных дисперсных систем определяются соотношением между уровнем сил взаимодействия частиц и интенсивностью внешних механических воздействий на структуру, управление этими свойствами заключается в оптимальном изменении обоих факторов. При этом модифицирование поверхности частиц с целью ослабления сил сцепления между ними позволяет достигнуть минимальной ньютоновской вязкости при пониженной интенсивности механических воздействий.
Универсальной формой таких воздействий на концентрированные дисперсные системы являются механические колебания (вибрация), позволяющие создать и поддерживать регулируемое динамическое состояние дисперсных систем [44]. Последнее определяется уровнем изотропного разрушения структуры в дисперсной системе, при этом оптимальному динамическому состоянию соответствует наибольшая текучесть, т. е. наименьшая ньютоновская вязкость в объеме системы или в заданной его части. Одинаковое динамическое состояние дисперсных систем при осуществлении ряда часто резко различающихся между собой массообменных химико-технологических процессов определяется одинаковым уровнем (или диапазоном измерения) основных реологических свойств дисперсных систем.
Из вышеизложенного следует, что наложение на непрерывно деформируемую систему объемного вибрационного поля, исключая появление разрыва сплошности в таких системах, в принципе позволяет достичь любой степени объемного изотропного разрушения структуры.
Наименьший уровень ньютоновской вязкости при вибрации достигается при удельной мощности вибрационного поля [37] 8л3%2а2 /о	т
т = р
(6)
С
где р — коэффициент, учитывающий затухание колебаний а системе; / — отношение амплитуды смещения частиц относительно среды к амплитуде смещения дисперсной системы; ат — максимальное значение амплитуды смещения системы; От— период релаксации, соответствующей уровню ц,„; 6,п = = T)m/Gm (Gm — модуль упругости).
20
эффек-lgi]t, це-при ин-
Рис. 5. Зависимость -гибкой вибровязкости меитно-водной пасты В/Ц=0,35 от логарифма теисивпости вибрации 1g/ 1 — при отсутствии добавок ПАВ; 2 — при введении добавки оксиэти-лированного алкилфенола ОП-Ю в количестве 0.3%; 3 — при введении добавки метилсиликоната натрия ГКЖ-10 в количестве 0.3%
с)го соотношение получено теоретически нз следующего предположения: необходимая для разрыва коагуляционных контактов мощность подводимого к дисперсной системе вибрационного поля должна сообщать частицам дисперсной фазы кинетическую энергию, достаточную для преодоления энергетического барьера при удалении частиц нз устойчивого положения в первом ближнем энергетическом минимуме за пределы второго дальнего минимума (по Дерягину).
Возможность предельного разрушения структуры при вибрации подтверждена получением полных виброреологпческих кривых течения ряда водных и неводных высококонцентрированных систем, для которых в отсутствии вибрации достижение наименьшего уровня ньютоновской вязкости оказалось невозможным (рис. 5).
Вместе с тем этот уровень разрушения структуры достигается при резко возрастающей в области мощности вибрационного поля /.
Анализ причин этого явления показал, что, разрушая структуру по наиболее слабым контактам, вибрация одновременно повышает вероятность столкновения частиц по лиофобным участкам их поверхности и, способствуя преодолению энергетического барьера между
ними, приводит к возникновению прочных контактов с фиксацией частиц па расстоянии ближней коагуляции.
Для устранения явления своеобразного вибрационного упрочнения структуры в процессе ее разрушения, вызывающего необходимость резкого увеличения 1 в области ци->-Цтп, следует вообще исключить возможность образования прочных контактов с помощью блокировки поверхности частиц адсорбированными слоями ПАВ.
Действительно, как видно из приведенных на рис. 5 данных, введение в высококонцентрированную водную дисперсию смеси гпдроенлпкатон и гндроалюмпиатов добавки оксиэтилировап-иого алкилфепола 2 или метилсиликоната натрия 3 в количестве, рассчитанном из условия образования насыщенного адсорбированного слоя, приводит к наибольшему относительному уменьшению мощности вибрационного поля именно в той
21
области предельного разрушения, где в отсутствии ПАВ прирост мощности наибольший. Вместе с тем эффект вибрационного упрочнения структуры полностью устраняется. При этом степень наибольшего относительного снижения мощности вибраций (в области r]v = T)m, рис. 5)
D==(W/ml)”v=1,im
превышает 2 порядка (5Х102). Значение /т(, соответствующее rjm, можно определить из соотношения [37]
‘ т1 ~~	q----
(7)
Если динамическое состояние разбавленных коллоидов характеризуется интенсивностью броуновского движения дисперсных фаз, определяемого, при прочих равных условиях, энергией теплового колебания молекул дисперсионной среды, то в концентрированных микрогетерогенных дисперсных системах характеристикой их динамического состояния является, как показано выше, интенсивность колебания частиц дисперсных фаз, определяемая мощностью подводимого к дисперсной системе вибрационного поля /=а2ю3.
Следовательно, величина Dv= (lo/h)r\v=r\p может служить энергетическим динамическим критерием при анализе закономерностей сочетания действия ПАВ и вибрационного поля в процессе разрушения коагуляционных структур, т. е. в динамических условиях.
Рост величины D (рис. 5) обнаруживает явление взаимного усиления действия вибрации и адсорбционно-активной среды, характеризуемое существенным (на порядки величин) относительным уменьшением мощности вибрационного поля в присутствии добавок ПАВ по мере увеличения степени разрушения структуры, т. е. возрастания текучести системы.
Причина взаимного усиления действия вибрации и адсорб-ционио-активной среды в процессе разрушения коагуляционных структур состоит в следующем.
Вибрация, разрушая структуру до наименьшего уровня вязкости, одновременно способствует возникновению прочных контактов. ПАВ, адсорбируясь преимущественно на энергетически наиболее активных участках макромозаичнон поверхности частиц, естественно, ослабляют структуру в целом, но, что наиболее существенно, исключают возможность возникновения в процессе вибрационного разрушения прочных контактов, ответственных за рост мощности вибрационного поля в области rju-^rim. Вследствие этого в присутствии ПАВ мощность вибрации в наибольшей степени понижается именно в этой области. Здесь следует особо подчеркнуть следующее.
22
Применение вибрации для понижения вязкости смесей и формования изделий, так же как введение пластифицирующих доо.икж в Оегоииую смесь, стало настолько общепринятым в современной технологии бетона, что не было бы никакой необходимости доказывать целесообразность применения этих методов н при разработке технологии коллоидных цементных растворов.
Однако необходимо учитывать, что только такое совместное сочетание вибрации и добавок ПАВ, при котором достигается наименьший уровень вязкости смесей при минимальных затратах энергии, отвечает оптимальным параметрам технологии получения дисперсных материалов и в том числе коллоидных цементных растворов. Это важнейшее для технологии обстоятельство обычно не учитывалось, и именно этим объяснялось отсутствие исследований совместного действия вибрации и ПАВ в технологии приготовления бетонных смесей. Между тем именно оптимальное сочетание этих факторов, что вытекает из самой природы высококонцентрированных дисперсных систем, должно явиться основой для определения параметров приготовления, нанесения и уплотнения (формования) жестких смесей с малым водосодержанием.
§ 4.	Основные стадии структурообразования
Для эффективного управления процессом образования дисперсных материалов и твердых тел с заданной структурой и свойствами необходимо изучить закономерности струкдурооб-разования на всех этапах, начиная с момента взаимодействия твердых и жидких дисперсных фаз до завершения фазовых переходов в системе.
Наиболее эффективно управление процессом структурооб-разоваппя па его начальных стадиях, в период превалирования в системах структур коагуляционного типа. Именно и этот период свойства структуры в основном определяют плотность, однородность и дисперсность конечной структуры реальных твердых тел и дисперсных материалов после завершения фазовых переходов (кристаллизация).
Ранее было показано, что оптимальная форма воздействия на систему при смешении дисперсных фаз, уплотнении систем н их деформации в период преимущественно коагуляционного структурообразования— это вибрационные воздействия в сочетании с малыми добавками поверхностно-активных веществ.
Для установления закономерностей образования высоко-паполпеппых твердодпснсрсной твердой фазой тиксотропных коагуляционных структур исследовались особенности изменения при внбросмешепии макроструктуры модельной системы, образованной дисперсией природного кальциевого бентонита (СаВ) в сочетании с тонкодисперсным (5 = 3000 см2/г) квар
23
цем: соотношение по массе СаВ : SiO2=20 : 80, водотвердое отношение В/Т = 0,19-^0,25.
Преимущественное значение смешения по сравнению с остальными технологическими процессами определяется тем, что
Таблица 3
Кинетика изменения структурных характеристик системы в процессе вибрации
Время смешения, с	Плотное II. агрегатов, г/см1	Средним удельная поверх пос и. агрегатов, см7г	Предельное напряжение сдвига, Па-10-8	Средняя рас* четная сила сцепления в контакте Fc. 10'J Н
10	1,50	4000	200	7,8
20	—	—	500	5,8
30	1,66	220	1000	6,5
45	—	150	3000	9,7
60	—	НО	4000	9,8
90	1,74	100	—	—-
120	1,76	90	5000	9,2
180	1,85	—	6000	86
360	1,90	75	7000	47
600	1,91	71	6900	60
основы будущей структуры закладываются уже в процессе взаимного распределения образующих ее компонентов.
Рис. 6. Основные стадии коагуляционного структуро-образования (на примере водных суспензий кальциевого бентонита)
1 — при отсутствии вибрации; 2 — при оптимальном вибрировании
Кинетика структурообразовання изучалась в процессе смешения исходных твердой и жидкой фаз в специально сконструированном лопастном вибросмесителе емкостью 2000 см3
24
Рис. 7. Кинетика изменения однородности распределения дисперсных фаз в сухих дисперсных порошках (/, 2) и в системе с жидкой дисперсионной средой (/', 2') при смешении с вибрацией (/, /') U без нее (2, 2')
с регулируемым числом оборотов (от 14 до 220 в минуту), параметрами вибрации корпуса с переменными частотами (500— 2200 кол/мин) и амплитудами (0,5—2 мм).
Изучение кинетики изменения этих величин, и прежде всего I], Р(т), указывает на существенные качественные различия в процессах структурообразо-вапня без вибрации и в сочетании с ней (рис. б, табл. 3).
В начале процесса впбро-смешеппя происходит образование и разрушение агрегатов из тонкодисперсных частиц твердой фазы (стадии / и //). Но достижении первого максимума т], Р(т) превалирую щпм становится процесс разрушения структуры па отдельные рыхлые агрегаты. Элементами структуры рыхлого агрегата являются смачивающие капиллярные мениски между отдельными группами частиц твердой фазы, связываемые капиллярным давлением Ра максимальное значение которого соответствует полному смачиванию: Ра = Аа1Ь, где о — поверхностное натяжение на границе жидкость — пар, 6 — размер отдельных агрегатов из частиц твердой фазы.
Этим объясняется сравнительно легкое разрушение крупных рыхлых агрегатов' с образованием более мелких и прочных. Разрушение крупных жеиием величин t], Р(т) (стадия //).
Одновременно с возникновением смачивающих менисков, образованием грубоднсперсной структуры, рыхлых агрегатов из нее и их разрушением идет непрерывная миграция жидкой фазы под действием капиллярного давления к наиболее узким зазорам между частицами. Этот процесс продолжается и тогда, когда разрушение рыхлых агрегатов закончено и из них образовались более мелкие и плотные агрегаты в виде гранул. Внутри гранул зафиксирована та степень микро- и макронеоднородности структуры и распределения различных твердых фаз, которая соответствует состоянию системы в конце предыдущей стадии (рис. 7).
агрегатов сопровождается снп-
25
Постоянство значения ц, Р(х) на /// стадии указывает иа то, что в макроструктуре смешиваемой системы в целом не происходит существенных изменений. Внутри же агрегатов при этом продолжаются активные процессы объемной миграции в наиболее тонкие поры и двухмерной миграции жидкой фазы — воды, как наиболее активного ПАВ для гидрофильных поверхностей [46] твердых фаз, к участкам истинных контактов между частицами.
Эта стадия характеризуется преимущественной ролью процесса двухмерной миграции. Она сопровождается возникновением двухмерного давления по границам адсорбционных слоев воды, достаточного для того, чтобы раздвинуть истинные атомные контакты па расстояние, большее или равное расстоянию ближней коагуляции (10 9 см):
Ps — о0—о (Г) = fex,	(8)
где t = /?7T„; х = Г/Гм — адсорбционное покрытие (x<t:l).
При этом происходит снижение прочности контакта (адсорбционное понижение прочности), однако прочность структуры агрегата в целом возрастает, так как вибрация легко увеличивает плотность упаковки частиц в агрегате (рост <р), и таким образом, уменьшение прочности контакта компенсируется увеличением числа частиц в единице объема.
В дальнейшем в результате интенсивных соударений агрегатов при вибрации число истинных коагуляционных контактов с фиксацией частиц твердой фазы на расстоянии ближней коагуляции внутри агрегата растет, что подтверждается ростом расчетной величины Fc (табл. 3).
Образование таких коагуляционных контактов во всем объеме гранул, полное смачивание всей внутренней поверхности частиц в агрегатах-гранулах по существу является наиболее характерной особенностью этой стадии, которую поэтому можно назвать стадией формирования сплошной коагуляционной структуры внутри агрегатов.
Завершающая стадия структурообразоваиия — коалесценция агрегатов-гранул. Этому процессу способствуют и активные соударения при вибрации в сочетании со сдвиговыми деформациями всей системы вследствие вращения лопастей смесителя. Образование сплошной пластично-вязкой (или упруго-пластично-вязкой) системы на этой стадии (IV) превалирует над процессами ее разрушения, при этом эффективные напряжения сдвига Р(т) и вязкость ц резко возрастают. Образующаяся сплошная двухфазная коагуляционная структура настолько прочна, что разрушение ее при заданной постоянной интенсивности механических воздействий может быть незначительным, далеким от предельного (стадии V и VI). Таким образом, по мере перехода от одной стадии к последующим образуются все более плотные и прочные элементы структуры.
26
Вместе с тем степень неравномерности распределения частиц твердых фаз различных видов, зафиксированная на предыдущей стадии, даже при длительном воздействии на систему передается «по наследству» в последующие стадии, в которых достижение однородности распределения еще более затруднено возникновением более прочных структурных элементов. Поэтому для достижения максимальной однородности и плотности на завершающей стадии коагуляционного структурообразо-наипя необходимо обесиечинагь предельное разрушение того вида структуры, который является основным на каждой из предыдущих стадий структурообразоваиия.
Эгп переходы от одного вида макроструктуры к другому могут завершаться при вибросмешивапип частично или полностью. В выеоконаполнеппых дисперсной твердой фазой системах переход к сплошной плотной двухфазной коагуляционной структуре возможен лишь при последующем виброуплотнепии, сопровождающемся деформацией системы.
Таким образом, при вибрации с удельной мощностью /с= =а2<о3 [10], соответствующей границе перехода от псевдоожижения к псевдокипению, процесс структурообразоваиия разделяется на последовательные стадии, локализованные во всем объеме и во времени. Важное отличие структурированных систем с высокодисперсной твердой фазой от грубодисперсных состоит в том, что для первых эта граница определяется постоянным значением удельной мощности /, а для вторых — постоянной величиной ускорения au>2/g^l.
При / = /с вероятность однородного распределения градиента скоростей во всем объеме системы максимальна. Следствием этого является пространственно-временная однородность в разрушении и образовании структуры и в распределении различных дисперсных фаз, что и определяет гомогенность системы в целом. Вместе с тем пространственно-временная однородность в разрушении и образовании структуры — основная причина разделения процесса структурообразованпя в целом на отдельные стадии.
Выбор оптимальных параметров технологических процессов переработки структурированных дисперсных систем и получения дисперсных материалов должен осуществляться в соответствии с основными стадиями коагуляционного структурообра-зоваппя, а режимы технологических операций: интенсивность в длительность смешения, уплотнения и формования — должны отвечать оптимальному уровню разрушения структуры на каждой стадии структурообразоваиия. Вместе с тем возможно разделение во времени процесса массообмена при механических воздействиях от процессов активных фазовых превращений во всем объеме системы.
27
§ 5.	КЦК и растворы на его основе
Коллоидный цементный клей (КЦК)—конструкционный дисперсный материал с кристаллизационной структурой, образующейся в результате твердения и полученный при «предельном» вибрировании высококонцентрированной пасты из тонкодисперсных частиц комплексного минерального вяжущего цемента в сочетании с тонкодпсперспым кварцем в дисперсионной среде —воде с добавкой ПАВ и и ряде случаев ускоригелей твердения.
Высокая концентрация твердой фазы в водной среде и, вместе с тем, высокая однородность и прочность образующейся после завершения фазовых переходов кристаллизационной структуры достигается оптимальным сочетанием добавок ПАВ и предельного * вибрирования системы на начальной стадии, что приводит к снижению эффективной вязкости в период смешения и нанесения паст до минимального уровня (т)0=ч]т)-
Достижение и поддержание минимального уровня эффективной вязкости высоконаполнеииых твердой фазой клеющих композиций КЦК — главпая отличительная особенность технологии его приготовления и нанесения. Этот технологический процесс реализуется в специально разработанном оборудовании, включающем серию установок различной производительности для смешения, транспортирования и нанесения, распределения высоковязких систем при вибрации с параметрами, обеспечивающими предельное разрушение структуры (i|u = t]m) на начальной стадии.
В настоящее время КЦК и растворы на его основе широко внедрены в различных областях промышленности для целей антикоррозионной и антикавитациопной защиты сооружений, их гидроизоляции, отделки, склеивания конструкций, усиления и ремонта взлетных полос аэродромов и т. д.
В последние годы разработаны новые типы коллоидного клея, отличающиеся повышенной плотностью, прочностью п стойкостью к агрессивным воздействиям и твердеющие без проявления усадочных деформаций.
Научные основы технологии, структура, свойства, оборудование и опыт применения КЦК рассмотрены в монографии (11].
Таким образом, рассмотренные в настоящей главе общие физико-химические условия управления процессами структурообразования в концентрированных дисперсных системах легли в основу технологии КЦК и коллоидных цементных растворов КЦР.
* Имеется в виду вибрирование пасты с достижением наименьшего уровня ньютоновской вязкости в процессе смешения компонентов КЦК.
28
Глава II
ВИБРОРЕОЛОГИЯ ЦЕМЕНТНЫХ ПАСТ И РАСТВОРОВ
§ 6.	Управление реологическими свойствами цементно-водных паст для получения наиболее прочной и плотной структуры цементного камня
Для коагуляционно-кристаллизационных структур в общем случае отмечается зависимость между прочностью иа начальном этапе етруктурообразовапия и конечной прочностью кристаллизационной структуры. Это обстоятельство важно учитывать при создании материалов с предельно высокой конечной прочностью и плотностью. В самом деле, для водных дисперсий минерального вяжущего—цемента наивысшая прочность кристаллизационной структуры обеспечивается оптимальной концентрацией дисперсной фазы (частиц цемента в воде) при условии оптимальной дисперсности частиц, предельной упаковки и уплотнения системы. Из рис. 8 видно, что характер кривой роста прочности конечной кристаллизационной структуры RC>K как функции от степени насыщения аналогичен кривой роста наибольшей вязкости практически неразрушенной структуры, характеризующей вместе с пределом прочности прочность структуры па начальной стадии. Но осуществление прямой зависимости начальной и конечной структур возможно только при эффективном управлении свойствами коагуляционно-кристаллизационной структуры на начальной стадии с помощью совместного воздействия механических и физико-химических факторов. Отсутствие этих факторов приводит к противоположному результату, а именно: чем прочнее начальная структура, тем ниже (а не выше!) конечная прочность.
Проследим это явление на поведении той же водной дисперсии цемента в виде тонкой клеящей прослойки между двумя затвердевшими поверхностями. Целесообразность выбора такой модели состоит в том, что полученные для нее закономерности могут быть обобщены как для конгломератных структур цементных бетонов (прослойки между зернами заполнителя в них), так и для случая склеивания поверхностей коллоидным цементным клеем [47]. Оптимум конечных свойств такой модели определяется максимальной когезионной прочностью самой клеевой прослойки и наивысшей контактной прочностью на поверхности раздела клей — склеиваемая поверхность.
29
Показанная па рис. !) зависимость контактной прочности (па растяжение при изгибе) от степени наполнения или объемной концентрации твердой фазы цемента в воде <р (Ц/В) свидетельствует о том, что отсутствие эффективных методов воздействия па систему в начальной стадии процесса структурообра-зоваипя приводит к катастрофическому падению конечной коп-
Рис. 8 Зависимость когезионной прочности конечной кристаллизационной структуры и логарифма вязкости практически неразрушенной структуры от нодоцсмсигного отношения
Рис. 9. Зависимость прочности на растяжение при изгибе /?ри шва склейки бетонных поверхностен цементно-водными суспензиями от цементно-водного отношения (Ц/В) / при отсутствии вибрации; 2 — при вибрации в процессе приготовления и нанесения суспензии на склеиваемые поверхности
тактной прочности для систем, которые обладают наивысшей прочностью первичной структуры. Как уже отмечалось выше, возможность эффективного управления свойствами дисперсных структур на начальной стадии процесса структурообразовання вытекает из самого характера полной реологической кривой структурированных систем, полученной в условиях чистого сдвига в стационарном ламинарном потоке, например па вискозиметрах с коаксиальными цилиндрами.
В ряде работ [34, 48] показано, что типичные для структурированных дисперсных систем S-образныс полные реологические кривые характеризуются наличием двух величин напря-
30
женин едини! (P'r, и двух зон с прямолинейной (иыогопон скоп) зависимостью напряжения сдвига Р от градиента скоростей г: при весьма малых градиентах скоростей — наибольшей вязкоегыо практически неразрушенной структуры ци п при достаточно высоких значениях е — наименьшей возможной вязкостью t|,„. При этом значения т]о и i|,„ могут отличаться до десяти порядков.
В ион реологической особенности структурированных дисперсных систем и заложена возможность управления свойствами дисперсных структур, т. е. предельного их разрушения при совместном воздействии физико-химических (добавки ПАВ) и механических факторов.
Выше мы показали, что наиболее эффективной формой механических воздействий на структурированную дисперсную систему является вибрация. Она позволяет создавать значительные градиенты скоростей при малых линейных перемещениях внбрируемой системы в пределах размаха (двойной амплитуды) и, что еще более важно, перерабатывать дисперсные системы с предельно высокой прочностью первичной коагуляционной структуры. Последнее характерно только для вибрационного способа разрушения высоковязких структур.
Эффективность воздействия на структурированную систему механических факторов в сочетании с добавками ПАВ СДБ для цементно-водных паст оценивалась методом совмещения полных реологических кривых исследуемых систем в стационарном ламинарном потоке и реологических кривых тех же систем при наложении вибрационного поля в сочетании с добавками ПАВ [49]. Полные реологические кривые цементно-водных суспензий в стационарном потоке были получены на ротационном вискозиметре при однородном сдвиге исследуемых систем в узком зазоре между коаксиальными цилиндрами. Осуществлялась автоматическая запись кривых деформаций и напряжений на осциллограмме. Пределы изменения градиента скоростей — 107 раз. При постоянной для каждого измерения скорости деформаций определялась зависимость градиента скорости от напряжения сдвига Р.
Вибрационная вязкость определялась на щелевом вибрационном вискозиметре. В процессе измерений исследуемая система перемещалась при заданной величине избыточного давления через рифленую щель (для устранения эффекта пристенного скольжения). Расчет реологических характеристик в вибрационном поле осуществляется по формулам, выведенным [11] с учетом условий движения вязкой жидкости через прямоугольную щель:
3Q/2fc/?2;	(9)
Р bph/l-,	(10)
i];,	(2/3) \ph3b!Ql,	(И)
31
где е — градиент скорости (с-1); Q— расход суспензии, см3/с; Р— напряжение сдвига; ДР — избы точное давление истечения, дн/м2; h, b, I — соответственно толщина, ширина и длина щели, см.
Необходимо установить влияние следующих факторов па реологические свойства цементно-водных паст:
наложения в процессе истечения системы вибрационного поля на форму п характер реологической кривой;
то же, па впбровязкость введения в состав цементно-водных суспензий ПАВ СДБ;
содержания твердой фазы (частиц цемента) в дисперсионной среде на вибровязкость;
дисперсности твердой фазы на вибровязкость.
Характерная особенность поведения структурированных систем наглядно показана па рис. 10 (зависимость е от ЛДн) и рис. 11 (зависимость Igrj от Р сдвига). Прямолинейный характер виброграмм е—Р цементно-водных суспензий свидетельствует о том, что водные дисперсии цемента ведут себя при вибрации как псевдоньютоповские жидкости и подчиняются закону
1| Р/ч = const.	(12)
При наложении па полную реологическую кривую тех же систем, полученную в стационарном потоке без вибрации, впбро-реограмм, последние отсекают от S-образпой кривой зону, соответствующую равновесному разрушению системы при вибрации (рис. II, зона над виброреограммой). Прямолинейный характер виброреограмм сохраняется при изменении параметров вибрации в пределах полной реологической кривой. С увеличением интенсивности вибрации степень разрушения структуры возрастает, приближаясь к наименьшей вязкости предельно разрушенной структуры. Для системы
В/Ц = 0,25;	---------= 297;	--------= 525.	(13)
1,г/=50 Гц	’1и/=167 Гц
На графике е—Р (рис. 10) уменьшение вибровязкости сопровождается увеличением угла наклона впброреограммы над осью Р; для зависимости 1g т]— Р (рис. 11) снижение вибровязкости выражается смещением прямой (впброреограммы) параллельно Рсдв, а на графике 1g е— lg Р (рис. 12)—смещением к липин, параллельной ей под углом 45°к оси 1g Л
Анализируя выраженные в логарифмической форме зависимости величин эффективной вязкости и вибровязкости 1g т]— —lg T]„=f(lgP) при одном и том же направлении сдвига; мы сталкиваемся с весьма интересной закономерностью (рис. 13), выражающейся в том, что в зоне, близкой к пересечению полной реологической кривой в стационарном потоке и впброрео-[раммы, наблюдается резкий скачок lgrj—1gт]<,-
Рис. 10. Зависимость ско-
рости деформации в от напряжения сдвига Р для цементно-водных суспензий (цемент завода «Гигант» марки 400)
/ —В/Ц—0.35. $уд=5000 см=/г;
-' Н/Ц —0,35+0 1% СДБ. $уд
= 5000 см-'/г; 3 — В/Ц=0.35+0.3% СДБ, $уд=5000 см2/г; 4 — В/Ц = = 0.35+0.5%	СДБ. $уд=
= 6000 см2/г; 5 — В/Ц—0,35; $уд=3000 см!/г; 6 —В/Ц=0.45. 5уд =5000 см-/г
Рис. 11. Полные реологические кривые течения цементно-водных суспензий в координатах lg Т)—Р (обозначения кривых соответствуют кривым, приведенным па рис. 10)
2 Зак;и№1177
33
15 зонах же, соответствующих ньютоновском}' течению структурированных систем па полной реологической кривой в стационарном потоке lgt10 н lgT]m, кривые 1g гщ— Ign» " |ИЧ»«~ lg Чг практически параллельны оси абсцисс (lg Р). Очевидно, величина скачка будет наибольшей при пересечении впброрео-грамм с бингамовским участком полной реологической кривой. В гочке пересечения полной реологической кривой в стационар
Рис. 12. Зависимость Ige от IgP в стационарном потоке и при вибрации для цементно-водной суспензии при В/Ц = 0,35, 5уд = 5000 см2/г по прибору ПСХ-4
Рис. 13. Зависимость 1g т)—lg от lg Р для цементно-водной суспензии при В/Ц=0,35 и SyH=5000 см2/г при ее деформации в стационарном ламинарном потоке (/) и при вибрации (2) с частотами ft—167 Гц, /2=50 Гц
пом потоке и виброреограммы разность 1g т/—lg rjv меняет свой знак. Этим и характеризуется то обстоятельство, что до пересечения с полной реологической кривой величина измеряемой внбровязкости меньше вязкости системы в стационарном потоке, а после пересечения превышает ее.
Характер разрушения структуры в обоих случаях различен. Если в стационарном потоке происходит однородное в направлении потока разрушение поперечных структурных связей (тем большее, чем выше градиент скоростей, и наибольшее при достижении вязкости T]m с вероятным образованием по мере разрушения все более плотных цепочек из частиц) [34], то при вибрации возникает объемное изотропное разрушение структуры, при наличии локальной турбулизации частиц тем более глубокое, чем выше вибрационный градиент между частицами.
Возденсiвне iniopamioiiiioi о ноля на структурированную систему сопровождается разрушением в первую очередь структурной сегки по наименее прочным связям п вместе с тем приводит к образованию агрегатов из частиц с сохранившимися наиболее прочными связями внутри агрегатов, по с разрушенными между ними. Эти агрегаты способны удерживать значительную часть иммобилизованной дисперсионной среды По-
Рнс 14. Зависимость lgi)o, Igt]®, lgi]m от количества добавки ПАВ в цементно-водной суспензии
lg при вибрации с частотой 167 Гц и амплитудой вибрации с частотой 50 Гц и амплитудой 0,6 мм
0,3 мм; lg Т)^—при
Рис. I5. Зависимость относительной величины вязкости от количества добавки ПАВ
этому система при данных па-рамсграх вибрации ведет себя как псевдоныотоповская жидкость, сохраняющая постоянный уровень вязкости. Повышение интенсивности вибрационного поля сопровождается разрушением части агрегатов и соответствующим высвобождением иммобилизованной дисперсионной среды — воды Соответственно, оставаясь постоянным при данных параметрах вибрации, уровень вязкости снижается по сравнению с вибровязкостыо при меньшей интенсивности вибрации. Далеко не последнюю роль в процессе разрушения играют крупные частицы с большой массой, участвующие в колебательном движении и способствующие разрушению связей между мелкими частицами. И лишь при полном разрушении агрегатов, соответствующем предельному вибрированию, система обладает наименьшей вибрационной вязкостью. При этом вибрационное поле препятствует организации потока с ярко
выраженной (в стационарных условиях) анизотропией свойств вдоль п поперек потока. Именно поэтому в определенных пределах градиент скоростей непрерывного сдвига в потоке не сказывается на характере виброреограммы.
Поскольку основные свойства коагуляционных структур определяются, в первую очередь, соотношением между дисперсной фалон (твердой для цементных суспензий) и дисперсионной средой, дисперсностью частиц твердой фазы и наличием ПАВ, рассмотрим влияние этих факторов па поведение системы в условиях вибрации.
Один из важнейших факторов — воздействие па структурированную систему типа цемент — вода поверхностно-активных веществ, что видно, в частности, па примере лигносульфопатов кальция СДБ, вводимого в количестве 0,1; 0,3; 0,5% по отношению к твердой фазе.
На рис. 14, 15 показаны зависимости от величины добавок ПАВ IgTjo, lgi]v. и относительной величины вязкости т)0, щ, Лт, отнесенной к соответствующим им величинам вязкости при максимальной добавке ПАВ. Таким образом, введение добавок ПАВ сказывается на всех реологических свойствах системы, ио степень их воздействия проявляется совершенно различно для каждой из характеристик структурной вязкости. В наименьшей степени введение и увеличение содержания добавки сказывается на наименьшей вязкости предельно разрушенной структуры т]то (см. рис. 14) и величине Н1]т (см. рис. 15).
/71 =------------.	(14)
Т,тПАВ=0.5и
Введение 0,1; 0,3; 0,5% ПАВ СДБ привело к снижению т]0 соответственно в 1,42; 2,17 и 6,3 раза. Но наиболее эффективным оказалось сочетание ПАВ СДБ и вибрационных воздействий в комплексе. Совместное влияние этих двух факторов тем значительнее, чем выше частота вибрации, что привело к более существенному разрушению структуры (в 600 раз большему, чем каждого из них в отдельноеги).
Так, при вибрации с частотой 50 Гц и амплитудой 0,6 мм
1|с'безПЛВ _ 2 2
1|рНЛВ=0,1%
при вибрации с частотой 167 Гц и амплитудой 0,3 мм
^'бсзПАВ 5
^ПЛВ=0,1%
Обращает на себя внимание ярко выраженная роль малых добавок ПАВ (0,1%), первичных их порций, в особенности при увеличении частоты вибрации (рис. 14). зь
Эю, по всей вероятности, объясняется тем, что адсорбция ПАВ происходит, в первую очередь, па наиболее энергетически активных участках поверхности частиц, где в отсутствие ПАВ образуются наиболее прочные контакты между частицами в коагуляционной структуре. Эффективные вибрационные воздействия, приводящие к разрушению большей части этих контактов вследствие их ослабления добавками ПАВ, сопровожда-
ются резким надгнием проч пости структуры п уровня впб-ровязкости. При снижении интенсивности (в первую очередь частоты) вибрационных воздействий этот эффект несколько меньше. Он проявляется при больших количествах добавок ПАВ (0,3; 0,5%), в еще большей степени ослабляющих связи в системе.
Что касается поведения структурированных систем в стационарном потоке в зоне Цо. то падение вязкости здесь менее существенно, поскольку нрп весьма -малых градиентах скоростей в этой зоне происходит разрыв лишь наименее прочных связей, в значительной степени успевающих тиксотропно восстановиться в потоке. В зоне же вязкости предельно разрушенной структуры в стационарном потоке ц„„ где роль поперечных связей

Рис. 16. Зависимость вязкости ц(), Щ от концентрации твердой фазы (цемента) в воде тр (или от В/Ц)
/ —	— наибольшая вязкость практиче-
ски неразрешенной структуры; 2 — >)Р2— при частоте 50 Гц; 3—	— при частоте
прак 1 нческн несущественна, lb71i
наличие ПАВ приводит к изменению характера взаимодействия час 1 нц со средой по формуле, аналогичной формуле Эйнштейна, ц< м= 1], р( 1 +а<р) и изменению вязкости дисперсионной среды. Эти изменения в незначительной степени сказываются на ве-
личине ip,,, но существенно — на интенсивности вибрации.
Hi изложенного следует, в частности, что существует такое оптимальное сочетание между количеством добавки ПАВ и параметрами (например, интенсивностью) вибрационных воздействий, которое приводит к наибольшему разрушению структуры. Когда интенсивное in внбровоздействня выше оптимальной, а величина добавки ПАВ ниже оптимума, энергозатраты па осу-ществлс пне процесса увеличиваютс я. Если же количество ПАВ выше- оптимального п за счет этого появляется возможность
снизить интенсивность вибрации, возникает опасность снижения
37
конечной прочности структуры вследствие экранирующего денет пня ПЛВ.
Рагсмо!рим влияние соотношения твердой дисперсной <|ш <ы п дисперсионной среды (В/Ц) па вибровязкосп. дисперсии цс мент — вода, при этом В/Ц=0,25; 0,35; 0,45 (рис. 16).
Из анализа полных реологических кривых следует прежде всего, что величина В/Ц чрезвычайно сильно сказывайся на наибольшей вязкости практически неразрушенной структуры i](l, возрастая при переходе от суспензии (S>n=50()0 см2/г) с В/Ц ~ = 0,45 до В/Ц=0,25, с ц—2.55Х103 до ц=8,28х I0!j дп-с/м2, т. е. более чем па 2 порядка. В то же время па вязкости предельно разрушенной структуры ц„„ как и в случае с переменной величиной ПЛВ, изменение В/Ц сказывается несущественно. Вибрационные воздействия приводят к резкому снижению эффективной вязкости, наибольшему для наиболее прочных коагуляционных структур. При этом так же, как и в случае применения ПЛВ, наибольший эффект достигнут при действии вибрации с более высокой частотой и для наиболее прочных структур (11о/т]«==525 для систем с В/Ц = 0,25). Объяснение процесса разрушения структуры при вибрации для систем, отличающихся по В/Ц, можно дать исходя из общих представлений о разрушении структур с той лишь разницей, что в случае применения ПАВ связи между частицами, образующими коагуляционную сетку, ослабляются вследствие экранирующего действия ПАВ, а при повышении В/Ц — вследствие увеличения размера ячеек коагуляционной структуры и уменьшения числа связей в единице ее объема. По мере приближения к предельно разрушенной структуре влияние В/Ц становится менее существенным.
Аналогична и картина разрушения структур в виде цементно-водных паст, отличающихся по дисперсности твердой фазы. Если (рис. 17) для системы с В/Ц=const = 0,35 увеличение дисперсности с 3000 до 7000 см2/г, определенной по методу воздухопроницаемости, приводит к возрастанию вязкости практически неразрушенной структуры с т]о=1.94Х103 дн-с/м2 до т]о = = 2,5X105 дн-с/м2, т. е. более чем на 2 порядка, то при наложении на систему вибрационного поля для суспензии Худ = = 7000 см2/г снижение вязкости происходит до 366 раз. Изменение дисперсности в указанном выше диапазоне, как и при изменении В/Ц, привело к изменению впбровязкостн в пределах одного порядка. Вообще говоря, чем ближе эффективная вязкость или вибровязкость к тем меньшее влияние оказывает каждый из перечисленных факторов (В/Ц, ПАВ, Худ), в том числе и дисперсность, па вязкость системы. Это объясняется не только состоянием равновесного разрушения структуры с большим или меньшим количеством разрушенных и не успевающих тиксотропно восстановиться связей, по в том числе п для случая с переменным 5УД и возможным образованием отдельных агрегатов из частиц.
38
Рис. 17. Зависимость lgr)o(/) и lgr]v(2) от дисперсности твердой фазы цементно-водной суспензии
структурированных систем ПАВ — удается не только
Icikiim образом, мсиыппя зависимость ц,, от В/Ц и дпсперс-1Ю1 in по i равнению с >|о. а глюке по ; мож нос i ь сущее гневного (на ” норм 1к.1 и no.не) снижении nuiKoeni при uiiOp.iH.iiii в со iciaiiHii с введением ПЛВ, вплоть до наименьшей вязкости предельно разрушенной структуры, позволяют управлять свойствами первичной коагуляционной гчрумуры не швненмо от ее iipoHHocui и ii.iiioo.ii.iiicH ПЯ1КОС1Н, iaiiiicHinii\ от В/Ц н 5>д. Именно по лому п.-швысшая конечная прочность исследуемой модели (шва склейки цементно-водными настами) достигается для высоковязкнх систем с мак св ма л ыюй	коте тонной прочно-
стью (В/Ц 0,25, 5 5000 л-7000 см2/г). Нрп этом удается преодолеть энергетический барьер «клен — склеиваемая поверхностью и добиться предельного проникновения клея в микропоры поверхности. При структурообразованни применение вибрации в начальный период приводит к резкому ускорению роста когезионной и контактной прочности, при этом достигается, как указывалось выше, прямая связь прочности начальной и конечной структур, что видно па примере той же клеящей прослойки (см. рис. 9).
Таким образом, на основе общих принципов физико-химической механики — управления свойствами совместным действием вибрации и
существенно изменить конечные свойства материалов, но и повлиять на весь процесс структурообразоваиия.
§ 7. Реологические свойства цементно-песчаных смесей при вибрации
В настоящем параграфе рассматриваются особенности изменения реологических свойств высоковязких структур в цементно-песчаных растворах КЦР е малым содержанием воды, т. е. максимально наполненных топкодисперсной твердой фазой, при вибрации.
Исследование структурно-реологических свойств жестких растворных смесей представляет существенные трудности, поскольку их объем при воздействии вибрации уменьшается в результате удаления воздуха при уплотнении.
При уплотнении н изменении объема исследуемой среды дисперсных структур с малым содержанием жидкой фазы рео
39
логические свойства системы существенно меняются. Удаление газовой среды и соответствующее снижение пористости приводит к режиму изменению в соотношении уируго-вязко-ил.и-1пч-ных характеристик системы и изменению механизма воздействия вибрации на нее.
В отличие от пластичных структур, для которых при вибро-формовании преобладают процессы, связанные с изменением формы и сопровождающиеся активным разрушением коагуля-ционно-крастиллнзациониой структуры (например, в литых и
Рис. 18. Схема установки для непрерывного определения эффективной вязкости цементно-песчаных растворов в процессе виброуплотнения
/ — рабочий цилиндр для уплотнения исследуемой системы; 2 — вибростенд; 3 — рифленая перемещаемая пластина; 4— стальная нить; 5 — элсктротензодинамо-мегр растяжения; 6 — декадный редуктор: 7 — пневмоцилиндр с потенциометрическим датчиком, фиксирующим опускание поршня (т. е. кинетику уплотнения смеси): 3—редуктор с прецизионным манометром для регулирования давления на перемещаемый поршень
пластичных растворных в бетонных смесях), при уплотнении «жестких» высокопаполпеппых структур типа коллоидных цементных растворов определяющими являются процессы изменения объема, сопровождающиеся деформацией. Отличие в характере процессов формования жестких (особо жестких) о г пластичных и «литых» смесей предопределяет различный характер изменения при формовании реологических характеристик.
Особенность процесса формования жестких смесей, связанная с непрерывным уменьшением обьема (ростом плотности) среды при уплотнении, создает особые трудности в оценке и i-меиепия реологических характеристик системы. Поэтому задача реологического описания жестких смесей при уплотненна состоит в том, чтобы установить изменение реологических характеристик уплотненных структур синхронно с изменением их плотности (объема). С этой целью разработан прибор для синхронного определения кинетики уплотнения и впбровязкостн системы.
40
При работе с прибором цилиндр-форма 1 (рис. 18) последнего закрепляется па внбростенде 2 и в нее загружается отвешенная порция неследуемоп системы. Рифленая подвижная пластина <7 одним из концов при помощи гибкой инти •/ и ди памометра растяжения соединяется с тензометрическим датчиком 5, связанным с механическим приводом б, осуществляющим перемещение пластины 3 с равномерной заданной малой скоростью относительно закрепленных па днище цилиндра неподвижных рифленых пластин. В ниевмоцнлнндр 7 с потенциометрическим датчиком перемещения через редуктор давления 8 подается сжатый воздух, создающий в цилиндре-форме нужный статический иригруз. Величина пригруза изменяется при помощи редуктора давления воздуха 8 и контролируется манометром
Показания потенциометрического датчика перемещения и динамометра растяжения регистрируются многошлейфовым осциллографом на осциллограмме, позволяя сопоставлять кинетику уплотнения с кинетикой изменения физико-механических свойств среды в зависимости от параметров вибрационных воздействий, состава смеси величины статического пригруза
За счет возможности смещения пластины с постоянной скоростью при помощи электродвигателя и декадного редуктора величина вибровязкости измеряется в условиях de.!dt = е = const (где к — деформация, t — время). При этом при различных (но постоянных в каждом случае) скоростях смещения удается получить виброреологнческне зависимости е(Р), где Р—напряжение статического сдвига.
Таким образом, при помощи указанного прибора впервые удалось синхронно связать кинетику процесса уплотнения с изменением в процессе уплотнения реологических характеристик уплотняемой при вибрации системы.
Исследования проводили па жесткой цементно-песчаной смеси состава (из расчета на ,1 м3 плотного бетона): песок тучковского карьера с А1К = 1,8—1600 кг, вяжущее — 600 кг (цемент топкомолотый песок в соотношении 80:20 с 5УД = = 5000 см2/г ио ПСХ-4), вода — 180 л, СДБ = 0,2% в пересчете на расхо ( цемента. Бетонная смесь готовилась виброперемеши-ваппем в течение 3 мин в лабораторном внбросмеснтеле на базе вибромслышцы М 10.
О।вешенная порция смеси засыпалась в цилиндр, после чего uponшодплось уплотнение смеси при заданных режимах впб-раннн и давлениях пригруза. Запись перемещения пуансона и напряжений в динамометре, связанном с перемещаемо!! в уплощаемой смеси пластиной, осуществлялась синхронно с момента включения вибрации.
Установленная зависимость величины от е в условиях изменения е при сдвиге рифленой пластины (в заданном диапа-41
зоне изменения е) позволила определить т]» при изучении зависимости тр, от коэффициента уплотнения по одному постоянному значению г статического сдвига рифленой пластины.
На рис. 19 приведена зависимость 1]и от степени уплотнения жесткой цементно-песчаной смеси.
Как следует из анализа кривой уплотнения, при вибрации с частотой f=50 Гц, амплитудой (7 = 0,5 мм, давлением притру ьч 6Х104 Па вязкость особо жесткой смеси в процессе уплотнения
Рис. 19. Изменение реологических свойств цементно-песчаного раствора в процессе виброуплотнения
а — зависимость скорости сдвиговой деформации е от напряжения сдвига Р при различных степенях уплотнения <р; б — зависимость логарифма эффективной вибр'» вязкости 1g т) v от степени уплотнения
изменяется в весьма широком диапазоне (па 2 порядка и больше), причем особенно резко цг, возрастает в зоне максимальных значений при К=1—П, где П — пористость.
Характер изменения зависимости от К подтверждает предположение, что основное значение в начальной стадии уплотнения особо жестких смесей имеет изменение объема смеси. При этом способность проявления тиксотропных свойств и разрушения коагуляционно-кристаллизационной структуры уплотняемой системы возрастает по мере увеличения плотности среды (т. е. роста К). Однако интенсивный рост в зоне высоких степеней уплотнения для особо жестких смесей показывает, что возрастание вязкости с ростом плотности среды значительно превосходит ее снижение за счет тиксотропного разрушения.
Подтверждением этого факта служат результаты определения характера изменения гр- особо жестких коллоидных цементных растворов при длительном вибрировании. В процессе внб-
42
роформованпя наблюдается по крайней мере три четко выраженных периода изменения впбровязкости:
черный чернот резкое возрастание зффектпвпой синпо-нон нноронязкос । и, связанное с отенением ооьема системы;
второй период — снижение эффективной вязкости при незначительном возрастании достигнутой в первом периоде степени уплотнения; это снижение щ, об вменяется проявлением тиксотропных СВОЙСИ1 смеси п некоторым разрушением коагуляцнои-но-крисгаллпзацпошюй структуры, причем в смеси остается защемленным некоторое количество газовой фазы, способствующей облегчению деформации системы п ее формованию;
третий период — возрастание эффективной впбровязкости вследствие дальнейшего удаления газовой фазы (сопровождающееся повышением плотности), а также структурообразовання, свяшииого с быстрой гидратацией тонкодисперсных композиций с малым содержанием жидкой фазы в условиях вибрации.
В соответствии с отмеченными периодами изменения эффективной впбровязкости в процессе уплотнения особо жестких цементно-песчаных смесей следует разграничивать три периода процесса виброфор мова пня:
первый период — изменение объема без существенного проявления тиксотропных свойств;
второй период — преобладание процесса изменения формы, сопровождающегося перетеканием смеси, разрушением структуры в присутствии некоторого количества медленно удаляемой газовой фазы;
третий период — окончание процесса изменения объема и формы с достижением максимальной при заданных условиях (режим вибрации, статический пригруз, состав смеси) степени уплотнения.
Установление трех периодов процесса уплотнения жестких смесей показывает, что нарушение процесса уплотнения, например попытки осуществить изменение формы (т. е. собственно формование) за весьма короткий промежуток времени (за счет чрезмерного повышения величины пригруза, амплитуды вибрации), неизбежно приведет к разрывам сплошности в уплотняемой системе, появлению слоистости и других дефектов.
Для осуществления собственно формования жестких коллоидных цементных растворов, т. е. создания условий перетекания смеси без разрыва сплошности, необходимо перейти во второй период, характеризуемый преобладанием разрушения коагуляционно-кристаллизационной структуры. При этом длительность процесса изменения формы при нанесении КЦР па изолируемую поверхность затвердевшего бетона должна быть соизмерима с периодом релаксации упругих напряжений от давления в системе, так как в противном случае также возможно появление разрывов сплошности и, как следствие, образование трещин в гидроизоляционном покрытии.
43
Глава III
ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И НАНЕСЕНИЯ ЖЕСТКИХ ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНЫХ СМЕСЕЙ (КЦР)
В этой главе па основе совокупности проведенных исследований приводятся в обобщенном виде главные условия управления с помощью совместного действия механических факторов и добавок ПАВ свойствами структурированных дисперсных систем и процессами формирования структур дисперсных материалов. Критериями эффективности управления такими процессами в высококонцентрированных дисперсных системах и, в частности, технологии получения коллоидных цементных растворов являются:
обеспечение в ходе процесса максимальной активной поверхности взаимодействия различных твердых дисперсных фаз между собой и с дисперсионной средой — водой;
достижение предельной однородности распределения дисперсных фаз в микро- и макрообъемах дисперсных систем и структур дисперсных материалов;
повышение интенсивности процессов смешения и нанесения и сокращение их продолжительности;
повышение степени использования подводимой к дисперсной системе энергии в аппаратах и установках, в которых осуществляется технологический процесс.
Решение первой задачи, как уже отмечалось, необходимо для полного и быстрого проведения гетерогенных процессов в дисперсных системах с сильно развитой поверхностью раздела фаз.
Решение второй задачи предопределяет «гомогенность» * дисперсных систем и многочисленные свойства реальных дисперсных материалов.
Для большинства массообмепных технологических процессов повышение интенсивности и сокращение их длительности (третья задача) обычно сопровождаются увеличением удельных затрат энергии, подводимой к системе, в общими энергозатратами на осуществление процесса.
Если же управление гетерогенными процессами в структурированных дисперсных системах осуществляется с учетом закономерностей образования и разрушения дисперсных структур, в ходе процесса, третья задача может быть решена
* Применительно к дисперсным системам это понятие условно, гав как но природе своей они i eiepoi енпы.
44
при одновременном снижении общей энергоемкости процесса в результате сокращения его длительности (хотя удельная мощность может и возрасти), а в условиях оптимального сочетания физико-химических и механических воздействий— при резком относигелыюм снижении подводимой удельной мощности этих воздействий.
Основные пути и методы решения всей совокупности указанных задач вытекают из анализа закономерностей образования п разрушения двух- и трехфазных дисперсных структур с то7 печными (атомными), коагуляционными и истинными (фазовыми) контактами между частицами твердой фазы.
Для формирования предельно однородных многофазных структурированных дисперсных систем, в которых отклонение в соотношении между различными фазами в микро- и макрообъемах от среднего заданного соотношения стремится к нулю, необходимо создать условия для полного перераспределения фаз. Это условие выполняется при предельном разрушении структурных связей между частицами твердой фазы в дисперсионной среде.
Предельное разрушение структуры на начальных стадиях структурообразования — первое основное условие достижения максимальной однородности структурированных дисперсных систем.
Увеличение степени разрушения структуры сопровождается непрерывным ростом удельной мощности (интенсивности) механических (вибрационных) воздействий, подводимых к системе. Особенно резко возрастает интенсивность механических колебаний по мере приближения к минимальному уровню эффективной вязкости, соответствующему предельному разруше,-нию структуры.
В связи с этим сочетание вибрации с добавками адсорбирующихся в виде моиослоя на поверхности частиц твердой фазы поверхностно-активных веществ, эффект совместного действия которых максимален именно в области предельного разрушения,— одно из основных условий оптимизации процессов формирования однородных структур (второе условие).
Однако для получения однородной структуры наибо iee сложных многокомпонентных высоконаполненных твердой фа-- зон (Л<^., <р><Рс) дисперсных систем реализация предельного разрешения в сочетании с ПАВ становится возможной лишь при выполнении ряда специфичных для таких систем условий.
Формирование таких структур в результате смешения фаз в сочетании с принудительным уплотнением или без него происходит в результате последовательного перехода двухфазных (Т—Г) через трсхфазпыс системы (Т — Ж—Г) при введении жидкой фазы п, наконец, удалении газовой фазы в двухфазные (Т — Ж) системы.
45
Главная особенность этого перехода состоит в непрерывном и резком увеличении в ходе процесса плотности р и прочности Рт элементов структуры и прочности контактов между частицами твердой фазы (см. табл. 3).
Поэтому третье условие получения однородной структуры сложных многокомпонентных систем с высоким содержанием твердой фазы в маловязкой дисперсионной среде — одновременность достижения предельного разрушения структуры во всем объеме системы, начиная с момента контакта различных дисперсных фаз.
Этому условию соответствует минимальное отклонение градиента скоростей к,, равного пли близкого к предельному еш, во всех элементах объема системы от среднего значения градиента еп1 по всему объему с самого начала процесса структу-рообразопания.
Пространственно-временная однородность распределения градиента скоростей приводит к разделению процесса структу-рообразования в дисперсных системах с твердыми фазами (б<бс) и жидкой дисперсионной средой на отдельные стадии, каждая из которых характеризуется вполне определенным состоянием структуры одновременно во всем объеме системы.
Локализация во времени и во всем объеме системы стадии, характеризуемой наименьшей плотностью и прочностью структуры в целом и элементов, ее образующих,— четвертое необходимое условие оптимизации технологических процессов в системах, высокоиаполпсиных твердой фазой в маловязкой жидкой дисперсионной среде. Именно на этой стадии возможно наиболее эффективное управление структурой при наличии минимальной плотности механической энергии,подводимой к системе.
Если это условие не выполнено па начальных стадиях процесса, когда прочность структуры минимальная, то для достижения максимальной однородности путем полного перераспределения дисперсных фаз необходимо предельно разрушить все более уплотняющуюся и упрочняющуюся в ходе процесса структуру. Это неизбежно приведет к росту удельной мощности механических воздействий, подводимых к системе, и общих затрат энергии на осуществление технологического процесса.
Поэтому интенсивность массообмена дисперсных фаз (па-пример, при смешении) должна быть достаточной, чтобы наибольшая однородность системы была достигнута за время, не превышающее длительности начальной стадии — стадии с минимальной плотностью, прочностью структуры в целом, ее элементов п контактов между частицами твердой фазы (пятое условие).
Достижение максимальной однородности распределения фаз и осуществление перехода от трехфазных к двухфазным систе-
46
мам путем удаления газовой среды — различные задачи единого процесса формирования структуры высоконаполнеппых твердой фазой систем.
Максимальная однородность достигается обычно задолго до завершения перехода к двухфазным системам при обязательном предельном разрушении структуры; для перехода от трех-фазиых систем к двухфазным предельное разрушение не является необходимым, поскольку уменьшение объема системы в . сочетании л деформацией (пли бе) нее) становится возможным уже при минимальном уровне разрушения структуры.
Учтивая, однако, что н каждый фиксированный момент времени ио мерс перехода от трехфазных к двухфазным системам общий объем систем уменьшается п, соответственно, растет плотность и прочность структуры, диапазон параметров механических (вибрационных) воздействий должен определяться с учетом непрерывного изменения структурно-механических свойств системы в ходе процесса ее формирования (шестое условие).
Все перечисленные условия характерны для дисперсных систем с контактами точечного или коагуляционного типа между частицами твердой фазы, которые могут многократно разрушаться и .затем восстанавливаться без снижения конечной прочности.
Специфика структур дисперсных материалов с истинными фазовыми контактами между частицами и, в частности, на основе кристаллизационных структур гидратационного твердения или с контактами переплетения состоит в том, что разрушение их нод действием механических факторов носит необратимый характер.
Поэтому для получения прочных и однородных структур дисперсных материалов необходимо учитывать ряд дополнительных хсловпй, связанных со спецификой коагуляцпонно-крпстал-лизациопио)о и конденсационного структурообразованпя.
Вместе с тем главная задача управления свойствами первичных структур, на фоне которых возникают структуры дисперсных материалов, так же как и в общем случае управления свойствами дисперсных систем, состоит в достижении максимальной однородности при заданной дисперсности твердой фазы и степени заполнения ею дисперсионной среды.
Поэтому управление технологическими процессами получения дисперсных материалов должно быть основано на сочетании всех условий оптимизации и интенсификации процессов формирования однородных дисперсных структур с точечными и коагуляционными контактами и дополнительных условий для дисперсных структур, формирование которых сопровождается образованием истинных прочных, необратимо разрушающихся контактов. Эти дополнительные условия можно обобщить в виде следующих двух условий:
17
длительность механических воздействий па дисперсную систему не должна превышать индукционный период формирования структуры, который завершается спонтанным образованием ।	фазовых контактов;
। '	интенсивность механических воздействии должна быть огра-
I	нпчеиа уровнем, ври превышении которого обнаруживается не-
1	обратимая механическая деструкция новой фазы, приводящая
I	к понижению прочности и ухудшению структуры и свойств дис-
'	персного материала после завершения фазовых и химических
।	превращений. •
I .	Все перечисленные условия выполняются, как следует из
।	проведенных исследований, в результате совместного примеие-
I	ния в оптимальном сочетании механических (вибрационных)
воздействий и добавок поверхностно-активных веществ.
I	Это, однако, не означает, что механические колебания явля-
I	югся единственной формой механических или иных воздействий
I	на системы, и не исключает в принципе возможности прпме-
I	ненпя также и других видов воздействий.
।	В ряде случаев наряду с вибрационными находят примене-
I	ние ультразвуковые [42], электромагнитные и тепловые воздей-
ствия на структурированные дисперсные системы. При этом
I	используются струйные, дезинтеграторные и другие методы го-
I	могенизации.
।	Следует полагать, что комплексное применение различных
I видов воздействий в сочетании с механическими (в том числе и вибрационными) воздействиями и добавками поверхностно-
I	активных веществ и электролитов позволит в еще большей мере
I	интенсифицировать процессы, особенно в системах с высоко-
I дисперсными твердыми фазами (б<бс) и дисперсионными сре-I дамп, вязкость которых сильно зависит от температуры.
'	Критерием оптимального сочетания различных видов воз-
I действия на дисперсные системы, так же как и в случае совместного применения вибрации и добавок поверхностно-активных
I	веществ, следует считать выполнение перечисленных выше ос-
I	новных условий. Поэтому они могут рассматриваться как об-
I щпе условия оптимизации и интенсификации процессов в вы-
I сококонцентрированных дисперсных системах, осуществляемых в аппаратах и установках с внешним подводом энергии. Эти
I условия должны определить в свою очередь общие требования ! к аппаратам и установкам.
I	1. Аппараты должны обеспечивать пространственпо-времен-
I	ную однородность разрушения первичной структуры. При этом
।	плотность подводимой энергии должна быть достаточной для до-
I	стяжения предельного разрушения структуры в самом начале
1	ее формирования одновременно во всем объеме системы. Это
I	требование может быть реализовано преимущественно в аппа-
I	ратах с относительно малым объемом или сечением рабочей ка-
।	меры, в которой может быть создано практически однородное
поле подводимой к элементам объема энергии и исключен значительный разброс в величине градиентов скоростей.
2 Дпапа ion механических воздействий на дисперсную си-симу в раоочей зоне аппарата должен соогнегсгвонап> диапазону изменения сгрукгурио-мехаиически.х свойств системы в ходе процесса.
Параметры механических воздействий должны изменяться в аппарате в ходе процесса в соответствии с изменением структурно механических свойств системы.
Если в ходе процесса структурно-механические свойства системы изменяются столь резко, что соответствующий нм диапазон механических воздействий не может быть реализован в одном аппарате, целесообразно применять установку из нескольких последовательно соединенных аппаратов, в каждом из которых реализуется формирование структуры преимущественно одного типа, характерного для одной или двух отдельных стадий структурообразования.
3. Для того чтобы при относительно малом объеме рабочей камеры (например, при смешении) обеспечивалась высокая производительность аппарата, наиболее целесообразный его тип — аппарат или установка из отдельных аппаратов непрерывного действия с высокой интенсивностью процесса в каждом нз них (например, в впбросмесителях непрерывного действия).
Вместе с тем аппараты (особенно с применением вибрации) должны отвечать требованиям к современным машинам п аппаратам, работа которых сопровождается значительными знакопеременными динамическими нагрузками.
Технологические процессы в дисперсных системах, особенно высокоиаполиенных твердой фазой, осуществляются зачастую без учета перечисленных требований к аппаратам и установкам, в которых происходит массоперенос дисперсных фаз. Поэтому содержание и дисперсность твердой фазы и соотношение между ней и дисперсионной средой лимитируются возможностями технологического оборудования, параметры работы которого обычно далеки от оптимальных.
Для осуществления технологических процессов, отвечающих условиям оптимизации и интенсификации, аппараты и установки должны обеспечивать параметры, соответствующие закономерностям формирования предельно однородных оптимально высоконаполненных твердой фазой структур.
Все изложенные в этой главе представления вытекают из физико-химических основ управления процессами структурооб-разонаипя в дисперсных системах и потому носят общин характер. Коллоидные цементные растворы являются типичными представителями таких дисперсных материалов, технология получения которых, по существу, есть технология управления протесами коагеляцпопно-крнсталлнзациоииого структурообразо-ваппя.
Глава IV
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА КЦР И ПОКРЫТИИ из них
§ 8. Основные требования к покрытиям на основе КЦР
Цементное штукатурное покрытие из коллоидного цементного раствора является, по существующей классификации, разновидностью цементной штукатурной гидроизоляции, которая относится к классу минеральной гидроизоляции и представляет собой жесткое водонепроницаемое штукатурное покрытие толщиной не более 1,5 см, наносимое вручную либо механизированным способом в несколько наметов па изолируемую бетонную поверхность.
Основными требованиями, предъявляемыми к гидроизоляционному покрытию из КЦР, являются его водонепроницаемоеп> н минимальное водопоглощеппе, соответствующее техническим условиям, предъявляемым к заданной конструкции, а также сохранение адгезии покрытия к основанию и его сплошности в течение всего периода эксплуатации покрытия.
Представляя собой пористое тело, затвердевшее цементное штукатурное покрытие при соответствующем градиенте давления фильтрует через себя воду.
Попытки получения гидроизоляционных материалов па основе цементных вяжущих были основаны главным образом па применении уплотняющих добавок, позволяющих обеспечить водонепроницаемость цементного раствора заполнением пор продуктами химического взаимодействия с цементными клинкерными минералами либо продуктами их производных [50, 51].
Однако получение такого гидроизоляционного материала усложняется применением дефицитных добавок, необходимостью соблюдения точности их дозировки, их повышенной токсичностью, а также нетехнологичностью применения растворов, в состав которых введены эти добавки, в построечных условиях и относительно низкой водостойкостью этих добавок, что приводит со временем к их вымыванию.
Именно поэтому для получения новых гидроизоляционных материалов на основе цементных вяжущих необходимо устранить перечисленные недостатки такой гидроизоляции в соответствии с учетом требований, предъявляемых к вновь разрабатываемым покрытиям, которые определяются в зависимости от условий работы сооружений:
50
получение^ водонепроницаемого гидроизоляционного покрытия толщиной не более 15 мм, что позволит воспринимать гид-pocr;i гпческип напор оолее 4 кгс/см2 (0,4 ЛИ 1а), увеличивая надежность применяемых покрытий;
увеличение адгезии покрытия к изолируемым поверхностям более чем на 5 кгс/см2 (0,5 МПа), что позволит воспринимать отрывающий напор (работа гидроизоляционного покрытия на «отрыв»);
достижение механической прочности свыше 200 кгс/см2 (20 МПа) при сжатии, что позволит применять покрытие без дополнительной защиты;
уменьшение линейной деформации усадки покрытия менее чем на 1% н повышение его деформативпой способности, что увеличит трещиностойкость гидроизоляционного покрытия и повысит его долговечность и надежность;
уменьшение водопоглощения гидроизоляционного материала, - что позволит повысить морозостойкость (свыше 150 циклов) и коррозионную стойкость покрытия;
совершенствование технологии приготовления и нанесения гидроизоляционного материала, что позволит получать покрытия. удовлетворяющие перечисленным выше требованиям;
достижение технико-экономической эффективности и прежде всею понижение стоимости н трудоемкости устройства гидроизоляционного покрытия в сравнении с применяемыми в настоящее время.
С этих позиций рассмотрим прежде всего основные факторы, влияющие па водонепроницаемость, сплошность и долговечное ii> штукатурных покрытий, к которым относятся пористость п усадка цементного раствора. Основной фактор, определяющий гидроизоляционные свойства покрытий,—удельный объем пор п характер их структуры.
Поры затвердевшего раствора делятся [52] иа поры цементного камня п поры, образующиеся по контакту заполнителя и цементного камня — поры седиментационного происхождения [53]. При этом существенную роль в процессе фильтрации играют конфигурация и размеры пор.
По конфигурации поры затвердевшего цементного раствора делятся преимущественно на открытые каналообразующие, закрытые, или замкнутые, и тупиковые [54] (рис. 20). Тупиковые п замкнутые поры в процессе фильтрации не участвуют. Фильтрация воды через покрытие происходит только по открытым каналообразующим порам при определенном градиенте напора и зависит от размера пор.
По размерам поры обычно подразделяются на микрокапилляры (г<10~5 см), макрокапилляры (г>10-5 см) и крупные норы. При непосредственном соприкосновении с водой в покрытии в первую очередь происходит насыщение водой крупных пор и макрокапнлляров. В дальнейшем идет постепенное
51
перераспределение воды в микрокапилляры за счет капиллярных сил.
Механизм переноса поды под давлением через структуру цементного камня может быть представлен в следующем виде [52, 55, 56].
При непосредственном соприкосновении воды с покрытием в результате действия градиента давления (ДР) и капиллярного давления (Ра) происходит продвижение воды по капилляру. При этом силы тренпя воды о стенки капилляра (Р х) оказывают противодействие движущейся воде. Если ДР>Ра+
Рис. 20. Формы пор [54] 1 — закрытые или замкнутые; 11— открытые канало-образующие; Ш— тупиковые; а—прямые, б— червеобразные; в — петлеобразные
+ РТ, то жидкость через покрытие будет перемещаться под действием градиента давления, причем перемещаемый поток жидкости при малых скоростях является ламинарным. Скорость фильтрации v согласно закону Дарси может быть выражена уравнением
v = kJ,	(15)
где k — коэффициент фильтрации; / — градиент напора.
Однако основная цель нанесения гидроизоляционного покрытия— обеспечение практической водонепроницаемости ограждающих конструкций. Это требование к гидроизоляции может быть выполнено лишь при условии, если Л.Р<Ра+Рх-В этом случае передвижение жидкости осуществляется по капиллярам за счет капиллярного переноса, что характерно для капилляров с радиусом 10'5 —10"4 см. При достижении жидкостью противоположной стороны поверхности гидроизоляционного покрытия знак капиллярных сил изменяется на противоположный, причем капиллярные силы препятствуют дальнейшему продвижению воды по капиллярам.
Такая схема продвижения воды близка к условиям работы гидроизоляционного покрытия «на отрыв». В этом случае ио-
52
крытое нанесено па изолируемую конструкцию со стороны, iipoiiiiioiio.io/KiioH действию гидростатического напора.
При работе гидроизоляционного покрытия «па прижим», т. е. при нахождении покрытия со стороны действия напора, эта схема также приемлема. Однако в этом случае необходимо допустить, что бетон водопроницаем (соответствует истине в случае обычных тяжелых бетонов), так как иначе не было бы необходимости в устройстве гидроизоляции.
Находясь длительное время во влажных условиях, капиллярные поры цементного гидроизоляционного покрытия насыщаются водой. Происходит насыщение водой и пор с гаф= —10 5-7-I0-4 см, для освобождения которых при длительном пребывании в водных условиях требуется приложить давление 10—15 ат (1 —1,5 МПа). Сопротивление давлению, оказываемое насыщенными водой капиллярами, делает их практически водонепроницаемыми.
11а водонепроницаемость цементного гидроизоляционного покрытия неблагоприятно сказываются также поры, появляющиеся в результате седиментационных процессов, происходящих в ходе нанесения цементного раствора на изолируемые поверхности. Седиментационные поры, образующиеся в цементном штукатурном покрытии в результате разной плотности исходных материалов, по данным В. В. Стольникова [531, могут образовываться даже при водоцементиом отношении, равном 0,45.
Таким образом, водонепроницаемость цементного штукатурного покрытия в первую очередь зависит от проницаемости цементного камня п пористости, возникающей в результате седиментации, в том числе и в особенности на границе цементного камня и заполнителя.
Учитывая изложенное, при разработке технологии получения штукатурного гидроизоляционного покрытия па основе цементного вяжущего главное внимание было уделено созданию гидроизоляционного покрытия с оптимальной поровой структурой затвердевшего цементного раствора, удовлетворяющей следующим требованиям:
размеры радиуса пор затвердевшего цементного раствора не должны превышать 10 4 см;
свести к минимуму и в пределе полностью устранить возможность образования пор седиментационного происхождения;
макропоры в затвердевшем цементном растворе по их длине должны иметь прерывистую структуру, т. е. постепенное уменьшение размера радиуса пор до капиллярного, либо наличие в макропоре воздушного пузырька, прерывающего ее по длине.
Долговечность гидроизоляционного покрытия на основе цементного вяжущего вбольшой степени зависит от водопогло-щепия затвердевшего цементного раствора, которое, как изве-53
етио, характеризуется способностью материала при соприкосновении с водой впитывать в себя и удерживать в порах воду.
От водопоглощающей способности затвердевшего цементного раствора зависят его морозостойкость, коррозионная стойкость и водостойкость. Все эти свойства покрытия, определяющие его долговечность, естественно, зависят от характера пористости. Замкнутые п тупиковые поры, имеющие выход открытой стороной па поверхность гидроизоляционного покрытия, при соприкосновении с водой полностью заполняются и в большой степени снижают долговечность затвердевшего цементного раствора при воздействии низких температур и агрессивных сред.
Однако доля таких пор невелика и, как уже указывалось, водонепроницаемость гидроизоляционного покрытия не зависит от этого вида пор.
Водопоглощение затвердевшего цементного раствора происходит в основном за счет капиллярных сил, при этом в первую очередь насыщаются водой открытые поры, непосредственно с ней соприкасающиеся. Дальнейшее продвижение воды в толщу покрытия происходит за счет капиллярных сил. Проникшая в глубь затвердевшего цементного раствора вода, попадая в дефектные области кристаллической решетки, ослабляет кристаллизационный каркас, понижая при этом прочность материала при сжатии и изгибе. Такое понижение прочности при насыщении материала водой характеризуется коэффициентом размягчения:
K = R"IR- K = R"3rIRH3r,	(16)
где R" и R"3r—пределы прочности при сжатии к изгибе образцов, насыщенных водой; /? и 7?ивг — то же, в абсолютно сухом состоянии.
Понижение прочности водопасыщеппых образцов по сравнению с сухими образцами есть прямое следствие проявления эффекта адсорбционного понижения прочности («эффекта Ре-биндера») [22].
Вместе с тем в результате длительного контакта затвердевшего цементного раствора с водой происходит повышение плотности материала за счет более глубокой гидратации составляющих цемента [52].
Водонепроницаемость гидроизоляционного штукатурного цементного покрытия зависит не только от водонепроницаемости самого цементного раствора, но и от сплошности покрытия, обеспечиваемой отсутствием дефектов в нем.
Развитие деформации усадки в затвердевшем цементном растворе — одна из основных причин появления микротрещип в гидроизоляционном цементном штукатурном покрытии. Эти деформации возникают и развиваются в результате физико-54
химических процессов, происходящих при схватывании п твердении цементного вяжущего.
Каковы же причины возникновения усадки в цементном растворе? Причины этого явления заключаются в следующем.
В начальный период твердения цементного камня усадка возникает в результате развития процессов контракции. Под контракцией понимается явление, происходящее в системе «цемент вода", вызывающее уменьшение первоначального объем;! исходных составляющих в процессе гидратации цемента. Рядом авторов [57, 58] установлено, что при взаимодействии цемента с водой сумма объемов исходных материалов превышает объем продуктов гидратации на 3%.
Одновременно с процессом контракции происходит испарение воды из системы «цемент — вода», причем интенсивность этого процесса зависит от относительной влажности окружающей среды.
В результате контракции и испарения воды при упрочнении структуры происходит сжатие образующегося кристаллизационного каркаса, при этом каркас воспринимает внутренние сжимающие напряжения за счет увеличения капиллярного давления. Возникшие напряжения могут вызвать деформации неокрепшего каркаса и появление в нем микродефектов. При упрочнении структуры кристаллизационнго каркаса, способного воспринять внутренние силы, возникшие в результате конт-- ракцпп, это явление к возникновению микродефектов не приводит.
Существенное значение в развитии деформации усадки имею г капиллярные силы, возникающие в капиллярах цементного камня в сформированном жестком кристаллизационном каркасе [591. Эти силы возникают в результате появления в капиллярах микромеппсков жидкой фазы. Однако при исчезновении микромеппсков действие сжимающих каркас капиллярных сил прекращается. Такое явление возможно при полном заполнении капилляров цементного камня водой. Если кристалла шнионпый каркас не способен сопротивляться действию капиллярных сил, то происходит наращивание внутренних напряжений, в результате чего появляются мнкродефекты кристаллизационного каркаса цементного камня.
Развитие усадки в дальнейшем происходит в результате испарения воды па участках контакта геля со структурным каркасом, а также контактов мелких кристаллов гидроенликата кальция между собой.
Таким образом, для предотвращения появления микротре-щии в цементном гидроизоляционном покрытии необходимо создать в начальный период формирования структуры цементного камня повышенную плотность новообразований и прочный кристаллизационный каркас. Вместе с тем нужно обеспечить повышенную водоудерживающую способность материала
55
и начальный период. В дальнейшем необходимо поддерживать равномерный рост прочности кристаллизационного каркаса и повышение уплотнения структуры в результате развития процесса гидратации.
На дальнейшее развитие деформации усадки существенно влияет способность части коагуляционной структуры высыхать па воздухе и набухать в воде.
§ 9. Определение оптимальных составов вяжущего для КЦР
Па основании представлений, изложенных в гл. I, о путях п методах управления процессами структурообразованпя и свойствами дисперсных структур, в том числе и цементных композиций, авторами во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева и ИФХ АН СССР проведены исследования нового гидроизоляционного материала на основе цементного вяжущего, удовлетворяющего выдвинутым требованиям к гидроизоляционному покрытию.
Этим требованиям отвечает материал, обладающий организованной однородной мелкокристаллической микрокапилляр-ной микроструктурой, в соответствии с обоснованными (§ 8) требованиями к структуре и свойствам покрытия. Возможность образования такой структуры определяется условиями физико-химического управления процессами структурообразованпя на всех стадиях. Особенно существенную роль играет управление процессами структурообразованпя на начальных стадиях в период преимущественно коагуляционно-кристаллического или конденсационно-кристаллического структурообразованпя.
Как показано ранее, повышение дисперсности исходных материалов до оптимального значения, понижение водотвердого (водовяжущего) отношения и применение поверхностно-активных веществ в сочетании с вибрационной обработкой раствор ной смеси позволяют получить материал, обладающий высокой плотностью, прочностью и повышенной адгезией к бетону.
На основе этих представлений был разработан коллоидный цементный клей (КЦК)*, имеющий повышенную водонепроницаемость в сравнении со склеиваемым бетоном [И].
Необходимо однако учесть, что, обладая высокой водонепроницаемостью при работе в виде прослойки, например между «старым» и свежеуложенным бетоном, покрытие из КЦК обычных составов нетрещиностойко, это нарушает сплошность и, следовательно, водонепроницаемость гидроизоляционного покрытия.
Учитывая, что водонепроницаемость КЦК, как правило, существенно превышает необходимый в практических условиях при эксплуатации сооружений уровень, в целях уменьшения усадки в гидроизоляционном покрытии в состав КЦК был введен крупнозернистый заполнитель — песок в сочетании с раз-
Михайлов Н. В., Урьсв Н. Б. Авторское свидетельство № 142 557.
56
личными поверхностно-активны мп и полимерными добавками при сохранении основных технологических принципов прнго-ioh.'ivhiih н нанесения, аналогичных гехнолш нн КЦК.
Таким образом, под коллоидным цементным раствором понимается гидроизоляционный штукатурный материал, состоящий из высокодпснерсиого цемента и высокодисиерсиого минерального порошка (наполнителя)* и более крупного песка ( laiio.iiiHii.i'/i) в coHciaiinii с пониженным содержанием поды, приготовляемого методом вибрационной активации с введением добавок ПАВ. Осуществляемое при приготовлении КНР совместное воздействие вибрации и вводимых в состав КЦР поверхностно-активных добавок обеспечивает требуемую подвижность раствора при относительно малом водосодержанни.
При разработке гидроизоляционного цементного штукатурного покрытия была поставлена задача получения гидроизоляционного материала с заданными свойствами, не зависящими от случайных факторов (в отличие от цементной гидроизоляции, полученной методом сухого торкретирования).
С целью расширения объемов применения КЦР в различных условиях с учетом сырьевой базы страны выдвигалось дополнительное требование о необходимости использования недефицитных местных исходных материалов, прежде всего в качестве микронаполнптелей.
Таким гидроизоляционным материалом, как будет показано ниже, является коллоидный цементный раствор, полученный в результате использования тонкодисперсной смеси (в качестве вяжущего), включающей микронаполнитель и крупнодис-персиый заполнитель [60].
Для получения составов КЦР с необходимыми гидроизоляционными свойствами могут использоваться в качестве вяжущего как тоикомолотая цементно-песчаная смесь, так и вы-сокомарочпые цементы заводского помола в сочетании с естественными и искусственными тонкодисперсными наполнителями.
Использование исходных материалов без дополнительного их домола объясняется необходимостью расширения объектов и объемов возможного применения КЦР при устройстве гидроизоляции, поскольку организация помола в построечных условиях осложнена отсутствием помольного оборудования.
Подбор гидроизоляционных составов КЦР и исследование их свойств осуществлялось с использованием цементов различных видов и марок, тонкодисперсных естественных и искусственных наполнителей, заполнителей, поверхностно-активных веществ и полимерных добавок.
Широкий диапазон применяемых в исследовании материалов объясняется необходимостью проверки возможного псполь-
1 Здесь и далее термины наполнитель н мнкронаполннтель равнозначны.
57
Таблица 5
Характеристика ПАВ и полимерных добавок
Наименование HAU или полимерных добавок	Нормативы	Марка	Сухой остаток	рн	Поставщик
Поверхностно-а к т и и и ы е н е щ с с 1 в л					
Сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) Полимерные добавки	ОСТ 81-79—74	К БЖ	40	—	Ленинградский цементный завод им. Воровского
Эпоксидная смола диановая Каучук жидкий нит-рильный карбоксилатный Полиэтиленов.! я эмульсия	ГОСТ 10587-72 ТУ 38-10316-70 ТУ 6 05-1115-77	ЭД-16 или ЭД-20 СКН-10-1А ПЭЭ	27,4	7,6	Охтинский химкомбинат (Ленинград) Ярославский завод синтетического каучука онпо «Пластполимер» (Леннш рад)
зованпя различных вариантов составов в производственной практике при устройстве гидроизоляционного покрытия из КЦР. При этом также необходимо было установить целесообразные границы использования тех или иных наполнителей и полимерных добавок. Основные характеристики исходных материалов приведены в табл. 4 и 5.
Цементы. В табл. 6 п 7 приведены химический и минералогический состав цементов.
Наполнители. Учитывая широкое разнообразие микроиапол-нптелей, которые могут использоваться в составе КЦР, представлялось целесообразным установить возможность объеди-. нения их в отдельные группы по сходным физико-химическим свойствам, главным образом по химическому составу основного компонент а.
С целью более объективного разделения на группы был применен метод (разового рентгеноструктурного анализа.
Тако< объединение позволило в дальнейшем проводить исследования КЦР с одним пз видов наполнителей, принадлежа-
Таблица 6
58
Химический состав цементов
1 |<)рт ланд-ц< мент	Si О	м о,	Fc.O,	С л О	MgO	so,	К;О	Na ,0	и. п. и.	V
<100	21 , 10	5,30	3,56	61.11	4,00	2,60	0,58	0,11	1,11 1,64	99,77
500	20,50	5,71	3,81	60,56	•1,02	2,77	—	—		99,04
59
щи.х к длиной группе, 11 па основании полученных результатов
делать выводы о возможном применении в данных условиях эксплуатации других видов наполнителей, принадлежащих той же группе. При этом отпадает необходимость проведения дополнительных исследований КЦР.
Па рис. 21,а,б,в приведены рентгенограммы исследуемых наполнителей. Снятие рентгенограмм осуществлялось методом
рент!сионского структурного анализа с ионизационной регистрацией излучения па сцинтилляционном рентгеновском аппарате ДРОН-1. Подробно этот метод изложен IO. М. Буттом и В. В. Тимашовым [61].
По совпадению пик рентгенограмм, приведенных на рис. 21, а, б, можно судить о химическом сродстве некоторых па-
Таблица 7
М и нсралоги ческий соггаи цемеш он
1 к>ргл.(пд-ЦСМГНI	C.S	C.S	( .,л	С4Л1:
500	59	14	8	14
400	54	18	7	15
но просеивался через сито с
полиителеи, па основании чего возможно условное объединение их в три основные группы; состав их приведен в табл. 8, а значения межилоскостпых расстояний составных фаз этих наполнителей — в табл. 9—11.
Заполнители. Применяемый в качестве заполнителя строительный песок предваритель-ячейками 2,5 мм; в дальнейшем
при приготовлении КЦР использовался песок, прошедший
через ячейки сита этих размеров. Песок более крупной фракции
не применялся, так как предварительными исследованиями было установлено, что увеличение фракции песка в сторону увеличения размера частиц значительно понижает водонепроницаемость гидроизоляционного покрытия из КЦР и вместе с тем затрудняет устройство покрытий.
В табл. 12 приведен зерновой состав используемого при ис
следовании в качестве заполнителя песка.
Таблица 8
Группа наполнителей
1 группа (К)	II групп.! (И)	Illi 1’MIII.I i3>
Молотый строительный песок	Известняковый порошок	Зола ТЭС
Кварц молотый пылевидный	Пыль электрофильтров (запечная пыль)	
Маршалит Кирпичный порошок	Цементная пыль	
60
Г а б л и ц а 9
<иачеиия основных межнлоскэс|пых расстояний наполниiелей I tруины (К)
SiO.,	| '.’Мч >• ?SiO. L’CiiO 2Si(X	4,226; 4,218; 3,315; 2,269; 1,809; 1,534; 1,368
	3,186; 3,168 2,240; 2,182
Ca(.\l2Si2OB) K2(.\l2Si2O4)	| 3,223: 3,204 : 2,509; 2,145; 1,872; 1,762
	Таблица 10
hianeutiu основных мсжнлоскосгных расстояний наполнителей	
М«О	II ipymibi (И) 1,480; 1,270; 1,210 3,83; 3,916; 3,823; 3,000; 2,470; 2,090
СаСО3	1,900; 1,860
Са.М«(СО3)2	2,866; 2,183; 2,00; 1,778; 1,795
SiO,	4,260; 4,226; 3,320; 2,470; 2,280
Са(ОН),	4,910; 2,600; 1,914
МцСО;,	2,863; 2,816
c,s	3,520; 2,200
G.S	2,870; 2,755
CaSOj	2,755; 2,689
CaO	2,752; 2,388; 1,687
	Таблица 11
Значения основных межнлоскостных расстояний наполнителей	
CuO- Fe2O3	ill группы (3) 2,675; 2,523; 1,517
SiO2	1,218; 3,317; 2,158; 2,274; 1,458; 1,375
61
16	/4 13
Рис. 21. Peniгемограммы исходных наполнителей
В соответствии с табл. 1 ГОСТ 8736—77 песок, применяемый в качестве заполнителя при устройстве гидроизоляции из КЦР, относится к группе мелких песков.
Определение оптимальных составов коллоидного цементного раствора проводилось с учетом кинетики структурообразова-
Таблица 12
Зерновой состав песка
Остатки на сигах. %	Размер отверстий сит, мм				
	1.25	0,63	0.315	0,14	Проход сквозь сито 0,14 мм
Частные	5,3	19,4	26,5	26,6	22,2
Полные	5,3	24,7	51,2	77,8	—
ния, максимальной заданной водонепроницаемости, по минимальной усадке и повышенной деформативиости, обеспечивающей сплошность гидроизоляционного покрытия из КЦР.
Водонепроницаемость гидроизоляционного цементного покрытия, как указывалось ранее, в значительной степени зависит от характера норовой структуры затвердевшего цементного раствора. Однородная микрокапиллярная мелкокристаллическая структура такого покрытия обеспечивает его повышенную
63
водонепроницаемость. Такая структура и основном определяется структурой затвердевшего вяжущего и контактной зоной на границе с заполнителем.
Поэтому для определения оптимальных составов коллоидного цементного раствора целесообразно в верную очередь нс следовать различные составы вяжущего, представляющем о собой смесь портландцемента и микронаполннтеля. Последний имеет существенное значение для создания упорядоченной мелкокристаллической микрокаинллярпон структуры цементного камня [62, 63, 9], играя роль «готовых подложек», на поверх пости которых преимущественно образуются шродыши гидратных новообразований. Эти двухмерные зародыши прочно фиксируются на поверхности микронаполннтеля и в дальнейшем, жестко закрепляясь па поверхности частиц, интенсифицируют организованный рост структуры цементного камня в направлении, перпендикулярном поверхности частиц микронаполннтеля.
Такой процесс структурообразованпя существенно отличается от структурообразованпя цементного камня без включений в состав вяжущего наполнителя. В отсутствие микронаполии-теля зародыши кристаллов новообразований образуются преимущественно на частицах исходного цемента, так как их физико-химические свойства наиболее близки к возникающим новообразованиям. Однако в дальнейшем происходит растворение в воде с поверхности частицы исходного цемента его составляющих, и поверхность, на которой закреплен зародыш, становится нестабильной [4].
Зародыши кристаллов новообразований при этом смываются с поверхности частицы водой, входящей в состав раствора, и оказываются в пей во взвешенном состоянии. В дальнейшем в результате участия этих частиц коллоидных размеров в тепловом броуновском движении происходят их случайные столкновения и при условии фиксации па расстоянии ближней коагуляции [4] — срастание. Структура цементного камня при этом становится случайной, неорганизованной.
В процессе формирования структуры цементного камня в цементно-водной системе с момента затворения вяжущего водой происходит постепенное изменение характера связей между дисперсными фазами. В начальном периоде — периоде формирования (индукционный период по Е. Е. Сегаловой и П. А. Ребиндеру)—в системе преобладает коагуляционная структура с незначительной долей кристаллизационной. В этот период, характеризуемый преобладанием квазиобратнмых по прочности коагуляционных контактов, на цементно-водную пасту возможны механические воздействия, которые не приводят к понижению прочности затвердевшего цементного камня. Этот период, называемый «жизнеспособностью» цементно-водной системы и совпадающий по времени с индукционным периодом структурообразованпя, является важной технологнче-ы
ской xap.ik irpiici икон гидроизоляционного материала ни oc иове цементного вяжущего.
Коллоидные цементные растворы с оптимально подобранным составом нижущего технологичны, легко перерабатываются в процессе приготовления и транспортирования к месту укладки, хорошо наносятся на изолируемые поверхности.
По окончании периода формирования структуры вследствие резкого возрастания содержания в системе прочных фазо вых необратимо разрушающихся контактов между кристаллами новообразований цемента в цементно-водной системе начинает преобладать конденсационно-кристаллизационная структура |9|. Такая структура из-за наличия фазовых контактов между частицами новообразований тиксотропно не восстанавливаема и механические воздействия на пее приводят к необратимой потере прочности.
Определение «жизнеспособности» вяжущего коллоидного цементного раствора осуществлялось с помощью конического пластометра МГУ [11].
В основе метода конического пластометра лежит изменение величины пластической прочности Рт во времени, которая рассчитывается по глубине погружения конуса в исследуемую систему
= (17>
hm
где Ка—постоянный коэффициент для конуса при угле а = 45°, но данным [64] равный 0,416; hm — глубина погружения конуса, равная 0,5 см; F — нагрузка на Konjc.
Рычажный конический пластометр системы МГУ (рис. 22) представляет собой рычаг, укрепленный на стойке с опорной плитой. Расстояние А от оси до центральной оси площадки нагружения пластометра регулируется выдвигаемым штоком. Перед началом работы рычажная система приводится в равновесие противовесом. Измерение величины погружения конуса в исследуемую цементно-водную систему осуществляется индикатором.
При измерении пластической прочности конус внедряется в растворную смесь через различные промежутки времени после ее изготовления. Исследуемая цементно-водная система помещается в специальные чашечки высотой 1 см, устанавливаемые при измерении на подъемный столик пластометра.
Перед началом нагружения рычажной системы поверхность уложенного раствора приводится в соприкосновение с вершиной конуса.
Первый отсчет снимается через 5 мни после приготовления растворной смеси, последующие — с промежутками в 20—30 мин.
з
Заь.п № 1177
65
Расчет величины нагрузки на конус осуществляется по формуле
F^Pk-±-,	(18)
где k — коэффициент, учитывающий трение и определяемый при тарировке; Р — масса груза, устанавливаемого на площадку, кг; Aja — соотношение плеч рычага.
По результатам замеров пластической прочности строится кривая структурообразованпя. За жизнеспособность материала
/) а ....д
Рис. 22. Конический пластометр системы МГУ
1 — опорная плита; 2 — подъемный столик; 3—площадка для нагружения; 4 — шток; 5 — конус; 6 — площадка; 7 — направляющая втулка; 8 — скоба; 9— ограничитель перемещения рычага; 10 — индикатор; 11 — ось; 12 — противовес; 13 — стойки
принималось время, характеризующее период формирования структуры. На графике этот период отображается кривой изменения пластической прочности Рт в зависимости от времени от начала осей координат до точки резкого изменения направления кривой. Эта точка характеризует также начало периода упрочнения структуры материала.
При определении структурообразующей роли наполнителей, обусловливающих «жизнеспособность» коллоидного цементного раствора, принимались составы, состоящие из портландцемента марки 500 и наполнителей, наименование которых приведено в 1абл. 4. Для исключения влияния величины дисперсности наполни гелей па структурообразовапие удельная поверхность их, определяемая прибором ПСХ-4, принималась одинаковой, равной 6300 см2/г (исходная удельная поверхность пыли электрофильтров и цементной пыли). Для увеличения степени гидратации цемента осуществлялся его домол до удельной поверх-бь
пости 5300 см2/г. Помол материалов производился в вибро-мелыище марки Ml0-3. Составы вяжущего приготовлялись с В/Ц 0,-128. В качестве поверхностно-активной добавки применялась сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ) в количестве 0,2% от массы цемента. Впброактпвация готовой смеси осуществлялась глубинным вибратором типа ИВ-27 с частотой колебаний, равной 1G 000 кол/мии.
Таблица 13
Значения величин критической пластической прочности и периода формирования структуры
	Соотношение тонкомолотый цемент				: наполнитель	
Вид наполнителя	100:0	90:10	80:20	70:30	60:40	50:50
Маршалит	0,2380 7—12	0,3000 5—56	0,3260 5—12	0,4000 4—08	0,4040 4—02	0,7600 4—00
Кирпичный порошок	0,2380 7—12	0,4100 7—30	0,4000 6—09	0,3180 5—57	0,6000 5—54	0,6000 3—14
Известняковый пор о* шок	0,2380 7—12	0,3000 5-04	0,3000 4—50	0,4260 4—58	0,6460 7—18	0,7300 4—12
Пыль электрофильтров	0,2380 7—12	0,4000 8—30	0,5820 7—12	0,3160 0—38	—	—
Цементная пыль	0,2380 7—12	0,3460 4—40	0,3460 5—06	0,3000 1—44	—	—
Зола ТЭС	0,2380 7—12	0,1420 6—30	0,4000 5—50	0,5100 1—56	—	—
Примечание. В числителе приведены значения				. МПа. в знаменателе — "2к		
значения тк, ч-ыии.
На рис. 23 приведены кривые структурообразоваиия, характеризующие кинетику изменения пластической прочности в зависимости от видов наполнителей. Из графиков видно, что увеличение количества микронаполнителя в вяжущем при постоянном В/Ц (следовательно, уменьшение количества цемента) приводит к резкому увеличению значения величины критической пластической прочности Ртк, а следовательно, к уменьшению периода формирования структуры тк.
В табл. 13 приведены данные критической пластической прочности и времени периода формирования структуры в зависимости ог вида применяемых в коллоидном цементном растворе наполнителей.
Из табл. 13 видно, что для каждого вида наполнителя возможно свое предпочтительное соотношение тонкомолотого 3*	67
8)
Рнс. 23 Изменение пластической прочности твердеющей цементно-водной молотого портландцемента с наполнителем при В/Ц = 0,428, СДБ=О,2°/о сти от вида наполни геля
п марш алит; б — кирпичный порошок; в — зола ТЭС; г — известняковый поро-цементная пыль; соотношение по массе: 1 — 100 ; 0. 2 — 90 : 10. 3 - 80 : 20; 4	70
цемента п наполнителя, обеспечивающих заданную определенную «жизнеспособность» вяжущего. Это позволяет выбрать исходя из условий технологии производства гидроизоляционных работ и условии эксплуатации покрытий необходимый вид наполнителя и его соотношение с цементом в составе КЦР.
По данным [11], оптимальным для коллоидного цементного клея является соотношение тонкомолотый цемент : тонкомолотый кварцевый песок, равное 70:30. Такое же соотношение с точки зрения прочностных показателей вяжущего (рис. 24, а, б, в) принято для наполни гелей — маршалита, кирпичного порошка, известнякового порошка.
Для наполнителей — золы ТЭС и цементной пыли (рис. 24, г, д) — технологическим требованиям переработки материала (время формирования структуры вужущего т= = 4 ч) оптимальным является соотношение 80: 20.
Таким образом, изменение пластической прочности Рт во времени т находится в зависимости от активности микропаполиителя и коэффициента наполнения системы ср; характеризующего объемное содержание твердой фазы (наполнителя) и вычисляемого по формуле
=-----Vnan‘100-- %	(J9)
Гц+Унап+^в
где l n.ni, Гц н V'u — соответственно объемы udiioanme.iH, цемента и воды.
Объемы составляющих определяются но формуле
пас гы (КПК) из смеси топко-от массы немейiл в зависимо
’пок; д—пыль электрофильтров; с — И) 1 Г.П 40,6 — 50:50
р
Туд
(20)
V
где Р — масса составляющего; ууд — плотность составляющего.
69
Рис. 24. Изменение прочности при сжатии образцов затвердевшей цементно-водной нас гы (КЦК) из смеси топкомолотого портландцемента с наполнителем при В/Ц = 0,428; СДБ = 0,2% от массы цемента в зависимое hi от вида наполнителя
а — маршалит; б — кирпичный порошок; о — известняковый порошок, г — цементная пыль; 0 — зола ТЭС; / — на 7-е сутки; 2 — на 28-е сутки; 3 — на 180-е cyiKii
11р||псдеипые па pile. 25 графики зависимости предельного напряжения сдвига Рт от обьемного содержания твердой фазы - наполнителя наглядно иллюстрируют повышенную активное и. наполни гелей группы И па начальной стадии сгрукгуро-образовання вяжущего КЦР. Ускоренное возрастание величины пластической прочности растворной смеси «портландцемент — наполнитель группы II- вода» при увеличении коэффициента наполнения вызван, вероятно, в первую очередь большей предрасположенностью известняковых составляющих к адсорбционному диспергированию в присутствии ПАВ, чем кварцевые наполнители.
Увеличению водопотребности известнякового наполнителя в данном случае способствует также появление на поверхности частиц порошка микротрещин, полученных в результате дополнительного его домола в вибромельнице.
В пыли электрофильтров возможно наличие значительно большего количества микротрещии, которые первоначально возникают в кальците, входящем в состав этого наполнителя, в процессе домола исходных цемента, а затем углубляются вследствие термических напряжений в процессе начального обжига клинкерных составляющих. По данным [65], микротре-щииы в теле микроиакопителя под действием повышенной температуры углубляются, увеличивая возможность адсорбционного диспергирования. Это предположение подтверждается приведенными на рис. 25, а, б кривыми структурообразоваиия. Уже через 5 мни после начала взаимодействия смеси «портландцемент— наполнитель» с водой у вяжущих, в состав которых входя г известняковый порошок либо пыль электрофильтров, по мере увеличения объемного содержания твердой фазы происходит резкое возрастание пластической прочности в отличие от систем, в состав которых входят кварцевые наполнители (маршала г пли кирпичный порошок).
Повышению вероятности проявления адсорбционного диспергирования наполнителей способствует в то же время введение поверхностно-активной добавки СДБ.
Вместе с тем дополнительному увеличению пластической прочности систем с наполнителем группы И способствует наличие у самих пылевидных частиц карбонатных пород вяжущих свойств. Такое явление обусловливается, вероятно, повышенной хемосорбцией продуктов гидратации цемента па поверхности наполнителя за счет образования гидрокарбоалюминатов кальция. Особенно способствует интенсификации такой хемосорбции обнажение активных поверхностей минеральных наполни гелей в результате их дополнительного помола.
Аналогичное явление можно наблюдать и на поверхности кварцевого наполнителя, когда образуется слой гпдросиликата кальция СаО • SiO2 • лН2О в результате взаимодействия гидрата окиси кальция Са(ОН)2 и активного кремнезема SiO2 [661.
71
При применении карбонатных наполнителей, но данным [67], происходит взаимодействие карбоната кальция CaCOj с трехкальциевым алюминатом ЗСаО-А12О3, сопровождающееся образованием соединения ЗСаО-А120з-СаСО3-• 11Н2О, связывающего большое количество воды. Тем самым уменьшается период формирования структуры и по мере роста коэффициента наполнения увеличивается пластическая прочность системы.
Замедленный на начальной стадии рост пластической прочности системы, в составе которой в качестве наполнителя применена цементная пыль, значительно ускоряется уже через 1,5 ч после затворения системы «портландцемент— цементная пыль» водой. Это явление обусловливается, вероятно, наличием в цементной пыли исходных составляющих портландцемента. В данном случае происходит процесс гидратации этих составляющих, что обусловливает значительный рост пластической прочности.
Характерным для составляющих группы И — пыли электрофильтров и цементной пыли — является наличие в их
ставе CaSO4-2II2O, вводимого
в состав клинкера до его обжига и помола для регулирования сроков схватывания цемента (за счет образования гидросульфоалюмината кальция — эттрингита). Этим объясняется некоторое замедление схватывания цементно-водной системы с цементной пылью па начальной стадии структурообразованпя. В дальнейшем намечается резкое возрастание пластической прочное!и во времени, превосходящей значение пластической прочности системы с известняковым порошком, в котором отсутствует добавка CaSO4-2H2O (рис. 25).
Зола ТЭС представляет собой особую группу наполнителя (группа 3). По данным Р. Туричиани [68], золы ТЭС относятся
72
Рис. 25 Изменение предельного напряжения сдвига цементно-водной ндеты (КЦК) из смеси топкомолотого портландцемента с наполнителем при В/Ц=0,428, СДБ=0,2% от массы цемента в зависимости от объемного содержания твердой фазы и вида наполнителя /—кирпичный порошок; 2—маршалит; 3 — зола ТЭС: 4 — цементная пыль;
— и шеч гияконыи порошок; б — пыль электрофильтре»
к нуцноланнческим добавкам, которым свойственно активное связывание Са(О11)2. Увеличенная водопогребноегь золы сказывается на структурообразованпя вяжущего уже через 30 мин после затворения. Незначительный рост пластической прочности па ранней стадия затворения водой системы «цемент — зола IЭС» (через 5 мин) почти не отличается от системы с кварцевым наполнителем. Однако через 30 мин после затворения системы пластическая прочность резко возрастает, что характеризует интенсивный процесс структурообразованпя в с нс геме.
Влияние мнкроиаполиигеля па формирование упорядоченной мелкокристаллической мпкрокапиллярной структуры вяжущего можно характеризовать также (табл. 14) удельной поверхностью поровых капилляров S, определяемой методом низкотемпературной адсорбции а юта [69] н средним размером диаметра пор Д, рассчитанным по формуле
Д-——.	(21
•S’,’об
73
где уОб — объемная масса, кг/сма; формуле
б — общая
пористость, вычисляемая по
6= 1
Tofi .
Туд
(22)
Туд — плотность материала, кг/см3 Средний размер элементов
d вычислен но формуле
(23)
d
каркаса
6
$Туд
Приведенные для сравнения в табл, неактивированпон цементной пасты н
14 данные S, Д и d для коллоидного цементного
Таблица 14
Параметры поровой структуры и межпорового пространства KUK, определенные методом низкотемпературной адсорбции азота
с	Цементно-водная система	Соотношение це-мент:микронапол- нитель	В/В	S. м/г	7уд. кг дм	Vo6. кг дм’	«с	Д, мкч	лил *р	Водппоглощен ио U7,
/	КЦК на портландцементе завода им. Воровского	70:30	0.30	5.3	2,2	1,98	0.100	0.038	0,513	10.8
6	Молотый портландце-мснт:маршалит	70:30	0,30	5,8	2.25	2,07	0,082	0,0276	0.461	8.9
3	Молотый портландцемент: кварц молотый пылевидный	70:30	0,30	7.6	2,28	2,04	0,105	0.0206	0.348	7.8
4	Молотый портландцемент: известняковый порошок	70:30	0.30	8,1	2, Ki	1.95	0,112	0,0284	0.343	ПЛ
°	Молотый портландцемент: цементная пыль	70:30	0,30	7,4	2.39	2,15	0,100	0,0215	0.339	19. G
6	Молотый портландцемент: зола ТЭС	70:30	0.30	6,8	2.08	1.9	0,086	0,0266	0,424	15.7
7	Неактивированная паста на исходном портландцементе завода «Гигант»	100:00	0,25	2.84			0.238	0,1720	0.846	
8	КЦК на портландцементе завода «Гигант»	70:30	0,25	4.82	—	—	0,252	0,1137	0,508	—
Примечание. Коэффициент уплотнения всех образцов равен 0,9. После изго-1 овлеимя образцов создавались комбинированные условия нх хранения. Перед испытанием производилось высушивание образцов при i = 105° С до постоянной массы.
клея, изготовленных на цементе завода «Гигант», взяты из работы [70).
Так как удельная поверхность, определяемая методом низкотемпературной адсорбции азота, характеризует структуру микрокапилляров [52], то превышение ее для образцов 1—6 над удельной поверхностью поровых капилляров образца, изготов
74
ленного из Исакгивиронаиной насгы, а также значительное уменьшение среднего диаметра пор Д и среднего размера каркаса </ этих же образцов в сравнении с образцом 7 указывает на существенную роль в создании мелкокристаллической мик-рокапнлляриой структуры микронаполпнтелей при совместном
Рис. 26. Дифференциальные структурные кривые распределения пор по радиусам в КЦР н КЦК (наполнитель — маршалит) в зависимости от способов укладки (воздушио-сухой начальный режим твердения)
/ — нанесение КЦР вручную без вибрационной обработки; 2 — то же, с вибрационной обработкой; 3 — нанесение КЦР пневматическим способом; Т—то же. с вибрационной обработкой; 5 — нанесение КЦК пневматическим способом, 6 — то же, с вибрационной обработкой
воздействии на цементно-водную систему ПАВ и виброактп-вации. Существенно сказывается при этом водовяжущее отношение, принятое для образцов 1—6 равным 0,30. Увеличенное значение Д для образца 8, вероятно, обусловливается повышенной жесткостью и трудностью получения более плотной структуры из-за недостатка воды. При этом получается недоуплот-пеппе системы, приводящее к некоторому увеличению величины Д для образцов 7 п 8.
75
Полученные методом низкотемпературной адсорбции азота данные о среднем размере радиуса пор корреспондируются с размерами пор по данным ртутной порометрни (рис. 26). Размер пор, определяемый методом ртутной порометрни для образцов КЦК сухого храпения с наполнителем — маршалптом, имеет тот же порядок, что и размер пор, определяемый методом низкотемпературной адсорбции азота. При этом необходимо учесть влияние на размеры пор условий хранения образцов.
Естественно, при сухом хранении образцов процесс гидратации цемента происходит более замедленно по сравнению с комбинированным, а тем более с водным условиями храпения, значительно повышающими количество микрокапилля-ров в объеме затвердевшего вяжущего (рис. 27).
Наличие микрокапнлляров в затвердевшей цементно-водной системе косвенно характеризовалось водопоглощением, определяемым по ускоренной методике в вакуум-эксикаторе. При таком методе под действием вакуума происходит глубокое проникание воды в мнкрокапилляры образца.
Для определения водопоглощения по массе изготовленные в виде балочек образцы размером 4X4X16 см высушивались при температуре 105°С до постоянной массы. Затем предварительно взвешенные на воздухе (Qi) образцы опускались в сосуд с водой и помещались в вакуум-эксикатор с выдержкой в нем в течение 1 ч при остаточном давлении 1,33-1034-2 • 103 Па. Извлеченные нз вакуум-эксикатора образцы выдерживались в воде при атмосферном давлении еще 2 ч, после чего производилось их взвешивание на воздухе (<?2)• При этом образцы предварительно обтирались.
Величина водопоглощения по массе вычисляется по формуле (%)
Г = (<72—<71)/<7Г1ОО.	(24)
Некоторое возрастание значения величины водопоглощения цементно-водной системы с микронаполнителем — известняковым порошком (образец 4, табл. 14) — может быть объяснено микропористостыо самого наполнителя. Это же в равной степени имеет место п в случае применения в качестве микронаполнителя золы ТЭС.
Несколько иным образом сказывается на процессе структу-рообразовапия КЦР применение в смеси цементной пыли. Поскольку цементная пыль по химическому составу сходна с цементом, в ней также происходят процессы гидратация, и в этом случае увеличивается количество химически связанной воды, необходимой для гидратации.
Как указывалось ранее, в производственных условиях при приготовлении КЦР с использованием дополнительно помолотых составляющих вяжущего весьма сложным оказалось прн-
76
Рис. 27. Дифференциальные структурные кривые распределения пор в КНР по радиусам в зависимое гн от начального режима твердения (наполнитель — маршалпт)
1 — иоздушпо-су.хой; 2 — комбинированный (7 суток в воде); 3— комбинированный (14 суток в воде); 4~ водный
обретение внбропомольных установок, промышленный выпуск которых еще не налажен. При этом, по данным [11], для домола 1 т цементпо-песчапой смеси требуется установка общей мощностью 56 кВт. Большие энергетические затраты, капитальные единовременные вложения па приобретение и монтаж установки
и сложность эксплуатации ее в производственных условиях обусловили постановку задачи для разработки составов с применением высокомарочных портландцементов и естественных или искусственных микро-паполнителей без дополнительного их домола.
При выяснении структурообразующей роли в КЦК
микронаполнителя естественного помола в сочетании с тонкомолотым портландцементом отмечается та же повышенная активность немолотого известнякового порошка с исходной удельной поверхностью в сравнении с кварцевым наполнителем — маршалитом. Эта активность проявляется уже через 5—30 мин после затворения вяжущего водой
(рис. 28). В этом случае, по данным кинетики структурообра-зовапия (рис. 29) и кинетики роста прочности КЦК при сжатии (рис. 30), оптимальное соотношение портландцемента и на-
полнителя по массе соответствует отношению 70:30. Некоторое снижение роста прочности на 180-е сутки наблюдается (см. рис. 24, в) в сравнении с кинетикой роста прочности при сжатии на 60-е сутки (см. рис. 30).
Это объясняется развитием во времени микротрещин в образцах, изготовленных на тонкомолотых составляющих. При
этом водовяжущее отношение у составов КЦК, кинетика изменения прочности которых приведена на рис. 24,в была
78
Рис 28 IliMcneune предельного напряжения сдвига цементно-водной пасты из смеси топкомолотого портландцемента с наполнителем при В/Ц= = 0,38, СДБ = 0,2% от массы цемента в зависимости от объемного coup жання твердой фазы и вида наполнителя
/— М.1|>Ш.1ЛИТ; 2 — >1 1ВСС1ПЯКОВЫЙ порошок
Рис 29. Изменение пластической прочности цементно-водной пасты m смеси тонкомолотого портландцемента с наполнителем при В/Ц=0.38; СДБ = 0,2% от массы цемента в зависимости от вида наполнителя
« - маршалиг- 6—'известняковый порошок; соотношение по массе: 1— 100:0 2 -
ТО : 10; 3 — М> ' 20; 4 — 70 : 30; 5 — 00 40; 6 — 50 : 50
несколько выше, чем у составов, результаты испытания которых приведены на рис. 30.
Несколько иной характер влияния наполнителей па струк-
Копичестби наполнителя, °/о
Рис. 30. Изменение прочности при сжатии образцов затвердевшей цементно-водной пасты при В/Ц=0,38; СДБ=0,2 % от массы цемента в зависимости от объемного содержания твердой фазы и вида наполнителя (комбинированный режим твердения)
1 — маршалнт па 28-е сутки; 2 — известняковый порошок на 28-е сутки; J — маршалнт на 60-е сугки-. 4 — известняковый порошок па 60 е сутки
молотых составляющих, отмечается на графиках, приведенных на рис. 31 и 32. Прослеживается некоторое снижение активности известнякового наполнителя в сравнении с маршалитом. В то же время наблюдается, как и в ранее приведенных примерах, значительная структурообразующая активность золы ТЭС.
80
Наглядность влияния золы ТЭС на структурообразовапие цементного камня можно проиллюстрировать электронно-микроскопическим методом исследования. В этом случае был использован метод косвенной электронной микроскопии, заклю
Рис. 31. Изменение пластической прочности цементно-водной пасты из смеси портландцемента с наполнителем при В/Ц=0,428;	СДБ = 0,2%	от
массы цемента в зависимости от объемного содержания твердой фазы п вида наполнителя а — марш ал нт; б — известняковый порошок; о — зола ТЭС; соотношение по массе: / — 100 : 0; 2 — 90 : 10; 3 — 80 : 20; 4 — 70 : 30; 5 — 60 г 40; 6 — 50 : 50
чающийся в исследовании «реплик» — отпечатков с поверхности образца. При препарировании КЦК применялась угольная реплика. Сложность препарирования системы «цемент — микронаполнитель— вода» заключается в удалении свободной воды, имеющейся на ранних стадиях формирования структуры. При этом необходимо выполнять условие, при котором цементно-водная система в исследуемом состоянии претерпевает наименьшее изменение. Для этой цели применен метод сублимационной сушки (сушка замораживанием), что осуществляется следующим образом*.
Максимально возможный топкий слой КЦК наносится на предметное стекло, которое затем помещается в эксикатор, воздух в котором свободен от углекислоты и насыщен водяными парами. Через заданные интервалы времени отдельные предметные стекла вынимаются и замораживаются в жидком
В этх исследованиях принимал участие В. II. Трофимов.
81
азоте. При этом обязательным является предохранение образцов от воздействия атмосферы.
После замораживания образцы помещаются в установку для вакуумного напыления, подвергаются там сушке в вакууме, после чего с них обычным способом снимаются угольные реплики.
Результаты электропио-мпкроекопического анализа процесса гидратации цемента, приведенные в работе [71J, показывают, что в начале процесса зерна цемента разделены средой — водой.
Появление незначительных количеств кристаллов продуктов гидратации С3А наблюдается через 3 ч, и лишь через 7 ч наблюдается появление кристаллов наиболее разветвленной игольчатой формы.
При введении в систему «цемент — вода» макронакопи-теля картина процесса гидратации существенно изменяется. Уже через 2 мин после затворения сухой смеси водой появляются первые игольчатые новообразования (рис. 33, а), указывающие па интенсификацию процесса структурообра-зования микронаполпителем. В дальнейшем рост кристаллообразования наблюдается пс через 7 ч, как было видно в работе [71], а через 1—2 ч (рис. 33,6, в).
Таким образом, с точки зрения интенсификации про-
<0
цесса структурообразованпя в качестве вяжущего для коллоид-
ного цементного раствора возможно рекомендовать не только
дополнительно молотые составляющие, по и портландцементы заводского помола в сочетании с искусственными или естественными микронаполнителями. Наиболее целесообразным со-
82
Рис. 32. Изменение предельного напряжения сдвига цементно-водной пасты из смеси портландцемента с наполнителем при В/Ц=0,428; СДБ= = 0,2% от массы цемента в зависимости от объемного содержания твердой фазы и вида наполни 1еля
1 — извсстняков!41'1 порошок: 2— маршалит; 5 — зола ТЭС
отношением в вяжущем КЦР портландцемента и микронапол-пптеля является их соотношение по массе 70 :30. В случае применения золы ТЭС в связи с ее высокой активностью это соотношение может быть принято как 80 : 20.
Как указывалось ранее, на водонепроницаемость гидроизоляционного покрытия влияет не только непроницаемость самого затвердевшего материала, но и сплошность покрытия, зависящая в первую очередь от величины линейной деформации усадки.
Для исследования влияния различных факторов на развитие линейной деформации усадки изготовлялись образцы-ба-лочки размером 2,5X2,5X23 см. По торцам балочек имеются 83
Рис. 33. Стадии процесса гидратации цементно водной пасты из смеси портландцемента и золы ТЭС а — начальный период процесса гидратации (через 2 мин после затворения цемента водой); б — игольчатые новообразования гидроалюмината каль ция (через I ч после начала процесса гидратации цемента); в — структура срастания образований гндроалюми-ната кальция на поверхности и вокруг зерна наполнителя (через 2 ч после процесса гидратации цемента) X Ю ООО
металлические вкладыши-конусы, устанавливаемые в форму перед укладкой растворной смеси. После суточного хранения изготовленных балочек в формах под влажной мешковиной формы разбираются и производится замер расстояния между концами конусов (1\) с помощью оптического длинномера ИЗВ 21. В дальнейшем обеспечивается комбинированное хранение балочек.
Замер базы балочек (/п) производится па длинномере ИЗВ-21 на первые — десятые сутки ежедневно, затем па 28-, 40-, 50-, 60-, 90- и 180-е сутки.
84
Вычисление деформации усадки производится по формуле (мм/м)
/ fatyxiuwe, мм м	ty, i ,?л а, мм. м
Из приведенных на рис. 34 данных о развитии линейной 1еформацнн усадки в швнсимосгп от вида наполнителя видно,
Рис. 34 Изменение линейных деформаций усадки и набухания КИК пз смеси тонкомолотых портландцемента и наполнителя в соотношении 70:30 при В/В = 0.30, СДБ=0,2% от массы цемента в зависимости от вида наполни теля
1 — песок строительный молотый; 2 — маршалит; 3— кварц молотый пылевидный; 4 — известняковый порошок; 5—цементная пыль; 6 — зола ТЭС
чго конечные величины деформации колеблются от 1,8 до 3,5 мм/м. При таком развитии величины усадки в покрытии в течение первых суток после нанесения КЦК на изолируемые поверхности появляются микротрещины, видимые невооруженным глазом, которые в дальнейшем в течение 12—15 суток по мере роста напряжения в покрытии увеличиваются, нарушая его сплошность. Особенно значительно развитие линейной деформации усадки в покрытии из коллоидного цементного клея, в составе которого в качестве наполнителя применена цементная пыль.
Большое, содержание СзА в составе цементной пыли значительно увеличивает гелевую составляющую цементного камня, повышая тем самым деформируемость гидроизоляционного
85
покрытая. Более благоприятно в этом отношении применение в качестве наполнителя известнякового порошка н золы ТЭС.
Таким образом, применение коллоидного цементного клея (КЦК) для устройства покрытий на открытых поверхностях в связи с нарушением сплошности покрытия в условиях строительства невозможно.
§10. Свойства коллоидных цементных растворов на молотых составляющих
В целях борьбы с трещипообразованием в покрытии сотрудниками лаборатории гидроизоляции совместно с ИФХ АН СССР в 1966 г. было предложено введение в состав КЦК крупного заполнителя — песка [60]. При разработке составов КЦР была поставлена задача: максимально сохранив преимущества затвердевшего покрытия из КЦК (микрокапиллярная структура материала, высокая адгезия к бетону, повышенная водонепроницаемость), уменьшить усадку в покрытии и, по возможности, упростить технологию приготовления КЦР применительно к условиям массового строительства.
Приведенные на рис. 35 кривые характеризуют развитие линейной деформации усадки и набухания в коллоидном цементном растворе в зависимости от количества песка, вводимого в его состав. В качестве вяжущего для всех растворных смесей применен КЦК состава, приведенного ниже:
тонкомолотая цементно-песчаная смесь:
портландцемент...................................70 мае. ч.
песок ...........................................30	»
СДБ..............................................0,2	% гот	массы
цемента удельная поверхность сухой смеси....................5500	см'2/г	по
ПСХ-4
В дальнейшем составы коллоидного цементного раствора, вяжущим в котором применен КЦК вышеприведенного состава, будут иметь обозначение КЦР (м).
Количество песка в КЦР (м) колеблется от 50 до 200 мае. ч.; состав 2 — 50 мае. ч„ 3—100 мае. ч.; 4 — 150 мае. ч.; 5 — 200 мае. ч. При этом водовяжущее отношение было увеличено до 0,35, так как введение песка значительно повысило жесткость КЦР и сделало невозможным в практических условиях его переработку при тех же параметрах вибрации, что при приготовлении и укладке КЦК.
Наиболее предпочтительным с точки зрения развития линейной деформации усадки является состав КЦР (м), содержащий 200 мае. ч. песка. Величина усадки КЦР (м) этого состава близка к величине усадки эталонного состава, рекомендуемого рядом авторов для устройства цементного штукатурного гидроизоляционного покрытия [50, 72]. За эталон принят 86
состав: портландцемент марки 500 — песок (1:2), водовяжущее отношение — 0,35.
Таким образом, введение заполнителя в КЦК позволяет значительно уменьшить деформацию усадки и тем самым повысить трещпностойкость покрытия. Естественно возникает вопрос, как изменяются гидроизоляционные свойства КЦР в сравнении со свойствами КЦК.
Рис. 35. I Вменение линейных деформаций усадки и набухания в КЦК и КЦР(м) в зависимости от количества вводимого заполнителя (песка)
/ — КЦК; 2 — КЦР(м) — 50 мае. ч. 3 — КЦР(м) — 100 мае. ч.; 4 — КНР (м) — 150 мае. ч ;
5— КЦР(м) — 200 мае. ч.; 6 — у галопный состав
В табл. 15 приведены данные об изменении водонепроницаемости и водопоглощеиия затвердевшего покрытия из КЦР в зависимости от количества вводимого в его состав песка.
Из данных таблицы видно некоторое ухудшение гидроизоляционных свойств состава КНР (м), содержащего до200 мае. ч. песка: понижается водонепроницаемость покрытия при работе на «отрыв» и увеличивается водопоглощение. Это ухудшение свойств объясняется, вероятно, увеличением пористости материала за счет возможной седиментации в растворе, а также в результате недоуплотнения материала, обрабатываемого при тех же параметрах вибрации в связи с повышенной жесткостью раствора.
Таким образом, в качестве гидроизоляционного покрытия па открытых поверхностях в производственных условиях при комбинированном режиме твердения нанесенного покрытия воз
87
можно рекомендовать КЦР составов 3, 4 и 5 с соответствующим введением в его состав песка в количестве 100, 150 и 200 мае. ч.
Применение того пли иного состава КЦР (м) может быть рекомендовано с учетом технических требований, предъявляемых к изолируемым конструкциям. Последующие исследования свойств КЦР проводились на тонкомолотых составляющих усредненного состава, содержащего 150 мае. ч. песка. Та же закономерность изменения линейной деформации усадки была отмечена и при изменении содержания песка, вводимого в со-
Таблица 15
Изменение гидроизоляционных свойств КЦР (м) в зависимости от количества вводимого в его состав песка
№ составов	Количество вводимого в состав КЦР песка, мае. ч.	Максимальная водонепроницаемость. МПа		Водо-поглощение, %
		при работе «на прижим»	при работе «па отрыв»	
I	кцк-о	2	0,8	10,8
2	КЦК-50	1,6	0,8	10,2
3	КЦК-100	1,3	0,7	7,51
4	КЦК-150	1,0	0,6	4,4
5	КЦК-200	0,6	0,2	9,35
6	Эталонный состав	0,05	—	13,4
став КЦР, в котором в качестве вяжущего применялся КЦК различных составов (см. табл. 14).
Для развития линейной деформации усадки в покрытии немаловажное значение имеет начальный режим его твердения. Для этого изучалось влияние на развитие деформации различных условий твердения:
воздушно-сухой режим, при котором образцы покрытия сразу же после изготовления помещались в воздушно-сухие условия, являющиеся наиболее неблагоприятными для формирования структуры цементного камня;
комбинированный режим твердения, при котором образцы покрытия после изготовления выдерживались 7 суток в воде, а остальное время в воздушно-сухих условиях; этот режим начального твердения КЦР наиболее соответствует условиям строительства, так как в строительной обстановке чаще всего возможно обеспечить регулярное смачивание изолируемых поверхностей максимум в течение 7 суток;
водный режим твердения, при котором образцы покрытия после изготовления находились до испытания в течение 28 суток в воде.
88
Влияние на величину линейной деформации усадки водного режима твердения в начальные сроки твердения покрытия in КЦР наглядно проиллюстрировано па рис. 36. В этом случае явно прослеживается уменьшение величины усадки на 28- 60-е сутки твердения в зависимости от продолжи гельиосгп выдерживания покрытия в условиях повышенной влажности в начальный, существенно важный период твердения КЦР, ко-
рне. 36. Изменение линейных деформаций усадки и набухания и КЦР(м) в зависимости от начальных сроков твердения в воде
1 — 7 cjtok; 2 — 14 суток; 3 — 28 суток
гда кристаллический каркас цементного камня еще недоста-точно прочен и неспособен сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате разрития усадки. При этом размер радиусов мнкропор, колеблющийся от 10_| до 10-2 мкм, смещается в сторону уменьшения, улучшая тем самым поровую структуру КЦР (м) (рис. 37). Таким образом, оптимальным с точки зрения усадки и создания микрокапиллярион структуры является твердение гидроизоляционного покрытия из КНР в начальный период в течение 28 суток в водных условиях.
Однако в производственных условиях практически невозможно обеспечить наиболее благоприятный влажностный режим твердения в течение длительного срока, и поэтому наибо
89
лее приемлемым в данном случае является семисуточное содержание вновь нанесенного покрытия во влажностных уело внял.
Как указывалось ранее, введенный в состав КЦК строительный песок повышает жесткость растворной смеси коллоидного цементного раствора в связи с повышенной потребностью
Рис. 37. Дифференциальные структурные кривые распределения пор по радиусам в КЦР (м) в зависимости <>г начальных сроков твердения в воде / — 7 суток: 2—28 суток
смачивания зерен песка, однако с увеличением водовяжущего отношения значительно возрастает линейная деформация усадки КЦР (м) (рис. 38), что может привести к нарушению сплошности гидроизоляционного покрытия. Поэтому уменьшение во-досодержания при одновременном уменьшении вязкости — наиболее целесообразный путь получения покрытий из КЦР на обычных портландцементах с пониженной усадкой.
Значительное понижение вязкости растворной смеси может быть также достигнуто совместным действием высокочастотной вибрации в сочетании с поверхносгно-акшвнымн веществами (ПЛВ). Введение в состав КЦК сульфитно-спиртовой барды (ССБ) в количестве 0,1% от массы цемента в сочетании с высокочастотным вибрационным воздействием до 10000 кол/мин
90
позволило понизить вязкость коллоидного цементного клея в (>()() |>.| I |11|
Ушиыпая положительное влияние лпгносульфонатов кальция па пластифицирование высоковязких цементно-водных систем, представляет интерес проверка влияния на деформатив-
5 О,1!
I’m- 3В. Изменение линейных деформаций усадки и набухания в КЦР(м) и <ависнмоетн от водовяжущего отношения (В/В)
I Н'Ц 0.3; 2- 11/11= 0,35; 3 — В/В=0.40
ные и структурные свойства КЦР поверхностно-активной добавки— сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ).
СДБ, как и ССБ, является побочным продуктом перегонки в спирт сульфитного щелока. Опа включает в свой состав кальциевые соли лпгпосульфоповых кислот. Пластифицирующее действие СДБ в цементных растворах аналогично действию ССБ. Адсорбируясь па поверхности частиц минерального вяжущего, обладая гидрофильными свойствами, СДБ удерживает на своей поверхности молекулы воды, тем самым значительно понижая силы сцепления между частицами цемента и высоко-дисперсными продуктами гидратации.
При введении ПАВ в КЦР наибольший интерес представляет оптимальное и максимально допустимое содержание СДБ
91
в составе КЦР с точки зрения развития линейной деформации усадки и получения высокодисперсной поровой структуры затвердевшего материала.
При увеличении количества СДБ, вводимого в состав КЦР (м), значительно повышаются его пластичность и подвижность (табл. 16), характеризуемые в производственных условиях осадкой конуса СтройЦНИЛа и расплывом конуса.
Так как вводимая при приготовлении раствора вода при обычном перемешивании неоднородно распределяется в растворной смеси между составляющими, образуя участки с повышенным ц пониженным В/Ц, то па участках с пониженным
Таблица 16
Изменение объемной массы, пластичности, подвижности и водопоглощения КЦР (м) в зависимости от процента добавки СДБ
№ составов КЦР (м)	Количество СДБ, % от массы цемента	Vo6> кг дм ‘	Осадка конуса СтройЦНИЛа. см	Расплыв конуса, мм	U7, %
1	0	2,08	2,1	по	11,2
2	0,2	2,24	4,3	115	4,4
3	0,5	2,18	6,2	118	5,3
4	1.0	2,16	8,1	130	10,5
5	1,5	2,16	10,6	180	10,2
6	2,0	2,20	15,8	200	14,3
В/Ц смесь имеет более интенсивное структурообразовапне. Это приводит в результате к созданию неоднородности структуры КЦР. При введении ПАВ и совместной виброактпвации растворной смеси однородность распределения воды в объеме смеси существенно возрастает.
Таким образом, введенная в состав КЦР сульфитно-дрожжевая бражка оказывает на растворную массу следующее влияние:
замедляет процесс структурообразовання [66];
улучшает распределение воды в растворной смеси за счет пептизирующего воздействия добавки;
совместно с вибрационным воздействием облегчает пептизацию цемента, повышает однородность цементно-водной системы п понижает предельное напряжение сдвига, величину пластической и структурной вязкости.
Следовательно, введение повышенного количества поверхностно-активной добавки типа СДБ в высококонцентрированные цементные растворы (с учетом увеличения удельной поверхности твердой фазы) с точки зрения структурообразовання должно оказывать на формируемую структуру цементного раствора положительное влияние. Это подтверждается данными
92
ртутной пирометрии, полученными с помощью ртутного поро-мера низкого и высокого давления (рис. 39) [54]. Из рисунка видно, что при введении СДБ в количестве 0,2% от массы це-
Рпс. 39. Дифференциальные структурные кривые распределения пор по радиусам в КНР (м) в зависимости от количества вводимой добавки СДБ (% от массы цемента)
1 — при отсутствии добавки: 2— СДБ=0.2%; 3 — СДБ=0,5%; 4— СДБ =0,7%;
5 —СДБ=1.0%; о - СДЬ=1.5%; 7 — СДБ=2.0%
мента (кривая 2) при некотором уменьшении объема общей порпсюсгн происходит сдвиг максимума кривой в сторону эффективного радиуса мпкрокапплляров. Дальнейшее увеличение
93
количества СДБ до 0,7% (кривые 3 и 4) благодаря ее пептизирующему действию, значительно усиленному вибрацией, существенно повышает объем мпкроиор в затвердевшем КЦР.
Увеличение количества вводимой добавки от 1 до 2% приводит к некоторому огрублению структуры КЦР: размеры эффективного радиуса пор возрастают на порядок. Такое увеличение
Рис. 40. Изменение линейных деформаций усадки и набухания в КЦР(м) в зависимости от количества вводимой добавки СДБ (% от массы цемента)
/ —СДБ=0,2%; 2 — СДБ=0,5%; 3 — СДБ=0.7%; 4-СДБ = 1.5%; 5 — СДБ=2%
размеров возможно из-за вовлечения добавками СДБ воздуха при приготовлении КЦР (м) п уплотнении раствора при впбро-папесеппн па изолируемые поверхности. Это явление наблюдается и при введении в цементные растворы сульфитно-спиртовой барды [66].
Микрокапиллярпый характер поровой структуры коллоидных цементных растворов подтверждается также величиной его водопоглощения (см. табл. 16): у КЦР (м) составов 2 и 3 с оптимальной структурой пор происходит минимальное водо-поглощение. Увеличение радиуса пор на порядок приводит к некоторому увеличению водопоглощения.
94
Непосредственная взаимосвязь поровой структуры КЦР (м) с развитием линейной деформации усадки в покрытии прослеживается на рис. 40. Некоторый рост деформации усадки в КЦР (м) при содержании СДБ 0,5% (кривая 3) как раз и является результатом увеличения доли микрокапилляров в структуре затвердевшего КЦР. Возникающие в микрокаппл-
Рпс 11. Изменение прочности при изгибе и сжатии в КНР(м) в зависимости ог процентного содержания СДБ
лярах мениски воды [59] увеличивают величину сжимающих напряжений па стенках капилляра, что является причиной повышения линейной деформации усадки. Дальнейшее увеличение количества вводимой добавки от 1 до 2% в тонкодисперсную систему домолотых составляющих вяжущего КЦР (м) приводит к некоторому уменьшению линейной деформации усадки (рис. 40, кривые 4 и 5) за счет значительного замедления начального индукционного периода структурообразоваиия. Это явление известно: у бетонов па быстротвердеющнх цементах усадка больше, чем у бетонов па цементах с замедленным индукционным периодом.
С увеличением процентного содержания СДБ от 0,2 до 0,7% возрастает предел прочности при сжатии и изгибе образ-
95
hob in КЦР пи 28- и 180-е сутки после нанесения покрытия в сравнении с прочностью КЦР (м), не содержащих добапкп (рис. 41). При этом максимальное значение прочности имеют составы, содержащие 0,5% СДБ. При дальнейшем увеличении количества добавки происходит понижение прочности в связи с замедлением процесса гидратации цемента. В дальнейшем, по данным [73], можно пре цюложпть, что в более длительные сроки прочность при сжатии КЦР (м) с большим содержанием СДБ должна несколько возрасти из-за продолжающегося процесса гидратации цемента.
Некоторое снижение у КЦР (м) при испытании па 180-е сутки в сравнении с результатами 28-суточного испытания может быть объяснено понижением сцепления между кристаллами новообразований и недостаточной их прочностью, рост которой задерживается из-за повышенного содержания добавки.
Таким образом, в высококонцентрированных композициях КЦР, содержащих тонкоднсперсные молотые составляющие, целесообразно для понижения вязкости растворной смеси увеличить количество введенной добавки СДБ до 0,7% от массы цемента.
Однако, учитывая, что дополнительный домол связан с необходимостью осуществления дополнительной операции и усложняет технологию КЦР, целесообразно применять КЦР (м) иа домолотом вяжущем в тех случаях, когда к покрытиям из КЦР предъявляются повышенные требования к их защитным свойствам.
Одним из видов таких покрытий является аптикавптацнои-иое покрытие, служащее для защиты бетона ог кавитационного воздействия. Основным требованием, предъявляемым к ан-тиканптациопиым покрытиям, является их повышенная, по сравнению с защищаемым бетоном, кавитационная стойкость.
Кавитационная стойкость покрытий из коллоидного цементного раствора проверялась на специальном кавитационном стенде лаборатории гидротурбинных блоков ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева при скоростях воздействия воды 64 и 35 м/с. Для проверки кавитационной стойкости при скорости 64 м/с изготавливались образцы-призмы размером 12,5X4,5X5,5 см. Кавитационная стойкость при скорости 35 м/с испытывалась на образцах размером 21,0X19,0X8,5. Образцы-призмы, служащие основанием для покрытия, изготавливались из бетона марки 300, что соответствует марке применяемого в натуре бетона. Толщина наносимого покрытия из КЦР равнялась 1 см. После нанесения покрытия из КЦР образцы хранились в камере с влажностью 95% в течение 14 суток, что соответствовало условию твердения образцов, близкому к оптимальному. Кавитационная стойкость покрытия характеризовалась време-
96
.him < момента начала но (Действия скоростного потока поды до
поив, н ими 11.1 .........српых еле (ОН ipo.nill
11|>п подпоре ............  соегапои	КНР для ап ткани сацп
оннык покрытий за основной состав был принят состав
Табл и На 17 Соетаиы КЦР (м) и их каинтациопная стойкость при скорости 11О.1ДСЙСТ1И1Я воды 64 м/с							
№ сое ганов КЦР (м)	Рецептура коллоидных цемешных pact ворон, мае. ч.						Кавитационная стойкость, ч
	i 1ОНКОМОЛО-TWfl портландцемент	тонкомолотый песок 		песок строительный Мк<2	железный порошок ПЖ-3	СДБ, % от массы цемента	со и	
1 2 3 -1 5 о 7 8	70 70 70 70 70 70 70 70	30 30 30 30 30 30 30 30	150 100 50 200 100 50	СЛ О СЛ СЛ 1 ] I 1 с с о с 1 1 1 1	0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2	0,35 0,32 0,30 0,38 0,35 0,35 0,32 0,30	12 12 10 12 10 10 20 12
КЦР(м), содержащий 0,2% СДБ, так как при большем процентном содержанпп этой добавки либо увеличивается усадка (для СДБ в количестве 0,5—0,7%), либо несколько уменьшается механическая ьрочность покрытия.
Т а б л н И а 18
Прочнее।ь КЦР (м) иаиитациоиностонких составов
А- ген 1.ид»в Значение пр(>Ч||<н“| и	1			1	5		7	К
'О МПа	10,2	8,95	5,8	8,7	10,4	6,6	11,4	8,5
Л28, МПа	62,4	85,7	51,1	78,8	79,7	73,4	107,3	78,3
11рп подборе клвнтацпонностопкп.х составов строительным песок частично или полностью замещался железным порошком марки ПЖ-3, исполняющим также роль заполнителя.
В табл. 17 приведены составы и результаты нх испытаний па канптацпоппую стойкость при скорости 64 м/с. Для сравнения укажем, что кавитационная стойкость бетона марки 300 равна 1—2 ч. Водовяжущее отношение подбиралось из соображений обеспечить одинаковую пластичность, измеряемую величиной расплыва конуса, равной 115 мм. Из данных таблицы
видно благотворное влияние на кавитационную стойкость вводимою в КЦР(м) железного порошка.
При сравнении данных табл. 17 и 18 можно установить некоторую взаимосвязь между прочностью н кавитационной стойкостью покрытия: у растворов с повышенной прочностью при сжатии кавитационная стойкость выше.
Рис. 42 Внешний вид образцов покрыты из КЦР(м). подвергшихся испытанию па кавитационном стиле
а — состав I; б — состав 5; в — состав 8
Па рис. 42 показан внешний вид образцов покрытия из КЦР (м) составов 8, 5 п 1, подвергшихся испытаниям па кавитационном стенде.
Для выяснения влияния масштабного фактора на кавитационную стойкость проводились испытания на образцах больших размеров при скорости 35 м/с. При этом одновременно выяснялось влияние изменения процентного содержания СДБ, вводимого в состав КЦР (м). В табл. 19 приведена расшифровка испытываемых составов и результаты их испытании.
В табл. 20 приведены данные по прочности при изгибе п сжатии образцов, изготовленные из КЦР(м) перечисленных составов.
При этом виде испытания отмечается повышенная кавитационная стойкость у покрытий из КЦР(м^, в составе которых содержится железный порошок. Это повышение тесно связано с ростом прочности КЦР(м) при сжатии и из1 пбе [74].
При испытании отмечается влияние масштабного эффекта: несколько понижается кавитационная стойкость у одинаковых по своем}' количественному содержанию компонентов составов 4 и 14, испытываемых соответственно при скоростях действующей воды, равных 64 и 35 м/с. Здесь имеет место большая вероятность появления дефектов па большем по размеру образце из-за возрастающих в покрытии напряжений, возникающих в результате развития линейной деформации усадки.
58
Г И блица 19 (oci.iiim КЦР (м) и и\ KiiiiiiiaiyiouiiHH егойкосп. При скорости воздействия воды 35 м,с
№• coci.uiuji КЦР (м)	Ре цепiура коллоидных цементных растворов, мае. ч.						Кавитационная стойкость, ч
	тон ко.молотый порт» ландцемент	ТОИКОМОЛС» тый песо л	железный порошок пж-з 	1	песок строительный Л,к<2	СДБ	СО И	
9	70	30	100	100			0,35	10
10	70	30	100	100	0,2	0,35	17
11	70	30	100	100	0,5	0,35	14,5
12	70	30	100	100	1.0	0,35	7
13	70	30	—	200	—	0,35	3
14	70	30	—	200	0,2	о;з5	7
15	70	30	—	200	0,5	0,35	9
16	70	30	—	200	1.0	0,35	4
17	70	30	—	200	1,5	о;з5	4
18	70	30	—	200	2,0	0,35	4
Таблица 20
Прочность составов КЦР (м), испытываемых на кавитацию
\№ составов Зна чсниоК прочности \	9	10	11	12	13	И	15	16	17	18
«7.з. . МПа	9,8	11.2	10,0	9,7	7,9	10,9	11,0	10,0	7,08	6,0
«-8, Ml 1а	64	72	76	66	10	62	68	60	48	42
Таблица 21
Прочность сцепления КЦР (м) с изолируемой поверхностью при различных способах обработки основания
Вид обработки основания	Прочность сцепления при срезе составов, МПа									
	9	ю		12	13	11	15	16	17	18
Метал л п ч се к н м 11 щетками	8,4	20,2	17,1	16	8,8	10,6	11,2	14,3	7,6	6,3
I Тес кос груйпым аппаратом	10,1	25	25	24	13,9	16,6	13,9	16	10,2	9,7
Пескоструйным аппаратом с промазкой кцк	25	28,3	28	27,5	16,6	27,9	28,1	21,5	17	16,7
4
99
Определение прочности
Рис 43. Схема испытании образ-пои на срез но видон «mcik-hhoh схеме А. А. Гвоздева
1—покрытие Из КНР; 2 —образец из бетона
Немаловажное значение для покрытии нз КЦР имеет его адгезия к изолируемом)' основанию. Для определения адгезии КЦР(м) кавитацнопностойких составов к бетону подложки образцов были предварительно обработаны различными способами, перечисленными в табл. 21.
сцепления КЦР с бетоном осуществлялось испытанием образцов покрытий на срез. Испытываемый образец представляет собой бетонный куб размером 7Х7Х Х7 см, па поверхность которого в специальной опалубке наносится покрытие толщиной 25 мм. Испытание проводится но схеме, приведенной в работе [11] (рпс. 43). Перед нанесением покрытия изолируемая сторона бетонного куба обрабатывается различными способами. Результаты испытаний приведены в табл. 21.
Повышению сцепления покрытия с бетоном основания способствует пескоструйная обработка поверхности. При этом величина сцепления при нанесении раствора иа обработанные пескоструйным аппаратом поверхности выше, чем при обработке поверхности металлическими щетками, в частности в связи с обнажением пор у бетона, обработанного пескоструйным ап-
паратом, и более эффективной очисткой поверхности. При применении КЦК адгезия покрытия к бетону повышается. Это обстоятельство подробно рассмотрено в работе [II].
Таким образом, коллоидные цементные растворы, изготовленные с применением тонкомолотого вяжущего, следует применять для защиты конструкций с повышенными требованиями к покрытию, т. е. с повышенной прочностью и высокой адгезией к изолируемому бетону.
Целесообразно применять КЦР(м) в помещениях с повышенной влажностью. При устройстве антикавитационных покрытий для повышения кавитационной стойкости ограждающих конструкций водосбросных сооружений возможно введение в состав КЦР(м) железного порошка. Такое покрытие рекомендуется устраивать при небольшом объеме производства работ, так как введение железного порошка значительно повышает стоимость покрытия.
100
Вместе с гем в большинстве случаев при устройстве гидроизоляционных покрытий нз КЦР возможно снижение предельных показателей водонепроницаемости, что позволяет упростить технологию получения КЦР, в частности путем использования цементов и природных или искусственных микроиаполнпгелеп без дополнительного домола.
§11. Свойства коллоидных цементных растворов на немолотых составляющих
Возможность использования в качестве вяжущего в коллоидных цементных растворах цементов заводского помола в сочетании с естественными или искусственными наполнителями открывает широкие перспективы для применения гидроизоляционных покрытий из КЦР в строительстве различных сооружений.
Ранее уже отмечалась важная роль микронаполнптелеп при формировании мелкокристаллической микрокапиллярной структуры цементного камня. Возникает естественный вопрос: как влияет применение более грубоднснерсных материалов в естественном их состоянии на поровую структуру затвердевшего коллоидного цементного раствора и на его деформативные свойства, в частности на усадку, являющуюся основной причиной возникновения дефектов в гидроизоляционном цементном штукатурном покрытии. С учетом предлагаемого ранее разделения мнкронаиолиителей по группам дальнейшее исследование коллоидных цементных растворов проводилось с основными видами микронаполнителей, представляющих каждую группу и имеющих близкий друг к другу показатель дисперсности — удельную поверхность.
Из этих соображений в качестве микронаполнителей принимают маршалит, известняковый порошок, золу ТЭС. В дальнейшем для удобства изложения будет использована следующая маркировка КЦР в зависимости от принадлежности наполнителя в нем к своей классификационной группе:
КЦР(К)—микронаполнитель группы К — маршалит;
КЦР (И)—микронаполнитель группы И — известняковый порошок;
КЦР(З)—микронаполнитель группы 3 — зола ТЭС.
Сочетание портландцемента и микронаполнителей принято также в соотношении 70:30 по массе. СДБ вводилось в количестве 0,2% от массы цемента (за исключением особо оговоренных случаев), В/В = 0,35.
Применение более грубодпсперсных составляющих в коллоидном цементном растворе несколько ухудшает его поровую структуру. На приведенных па рис. 44 дифференциальных структурных кривых КНР (К) наглядно, представлено некоторое
увеличение уффек! пншл о радиуса нор и уменьшение их обьема, 'но говорит о некотором 01рублеппп структуры как следствие меньшей концентрации твердой дисперсной фазы в дисперсионной среде— воде.
Однако мнкрокапнллярный характер структуры КЦР(К), 113101о1!ленного с применением маршалит:! с естественной дне нерсностыо, сохраняется. При этом физико-мехапнческне и гидроизоляционные свойства КЦР изменяются незначительно.
Рис. 44. Дифференциальные структурные кривые распределения пор но радиусам и КЦР (К) в зависимости от удельной поверхности применяемою мнкроиаполпителя (комбинированный режим твердения)
1 — 5 = 5300 см’/ri 2 — 3 = 2772 см’/г, 3 —эталонный состав
В табл. 22 приведены данные о прочности при сжатии и изгибе, а также о водопоглощении и водонепроницаемости коллоидного цементного раствора КЦР(К) в зависимости от удельной поверхности микронаполнителя.
Таблица 22
Физико-механические и гидроизоляционные свойства КЦР (К) на 28-е сутки в зависимости от удельной поверхности маршалнта (комбинированный режим твердения)
Удельная поверхность микронаполннтеля — маршалнта, см!/г	Я28, МПа	Я28г, МПа	W, %	Рпрнж' Мг1а
5300	54,6	7,2	6,1	1,4
2272	51,7	6,8	6,8	1,2
	суток	8» jp Sc	А X §?			
				001 001	и? о см	*' Al о) * ц Р ‘V О х.
			= §			
	18	5i:w ‘я	О и	IX Э	СХ	с э	г	w f. • < lt Я _ 'OJT' У к
		«и ~ X ®				co ® ° nt
	X	Изменен рочност	123	100 95	о о CS CS	137 очного I ма твер
						Ь X uS
I	Прочность при изгибе	28 суток	|	90 суток	|	180	Изменение	Изменение Rt МПа	прочности,	МПа	прочности,	р Д|Па 1 %	1 4.4	_LL 1 4.9 1 -LL I 54	1	100	100 6.8	—1QL	6.3	_ 90 _	6 5	SII	1 L	001	29 831	WI	1 140 1 1 140 | | 1 числителе — процентное изменение прочности в сравнении с данными 28-юцентное изменение прочности в сравнении с данными воздушно-сухого р< тикали).
Начальны)! режим твердения образцов из КЦР(Ю			Воздушно-сухой Комбинированный Водный Примечание. В тали), в знаменателе — пр сроках испытания (по вер			
103
102
Существенное влияние на характер распределения пор в материале по радиусам оказывает режим твердения материала. На рис. 27 приведены дифференциальные структурные кривые распределения пор по радиусам в КЦР(К). Измерение разме-
Рис. 45. Диаграмма изменения прочноеiи КЦР(К) в зависимости от начального режима твердения
1— воздушно-сухой режим твердения; 2 —то же, комбинированный; 3—то же, водный
 1
ров радиуса пор производилось на 90-е сутки после изготовления образцов. Заметно резкое смещение кривой в сторону уменьшения радиуса пор в сравнении с кривой воздушно-сухого режима твердения. При этом объем мнкроканнлляров значительно возрастает в зависимости от сроков содержания покрытий КЦР (К) во влажных условиях в начальный период
104
твердения. Из приведенных на рис. 45 н табл. 23 данных об изменении прочности при изгибе н сжатии в зависимости от начального режима твердения однозначно следует, что структурно-механические характеристики КЦР существенно улучшаются в результате длительного выдерживания (в данном случае 28 суток) во влажных условиях гидроизоляционного покрытия из КЦР(К).
Более длительное выдерживание КЦР(К) в начальный период во влажных условиях приводит к набуханию цементного камня, а затем при последующем воздушно-сухом храпении образцов н к дальнейшему росту линейной деформации усадки (рпс. 46). Однако внутренние напряжения, возникающие в покрытии, воспринимаются уже значительно более прочной кристаллизационной структурой (рост когезии), что повышает трещипостонкость покрытия.
Несмотря па положительное влияние длительного срока начального твердения покрытия из КЦР во влажных условиях, наиболее предпочтительно для практических целей создание водно! о режима твердения лишь в первые 7 суток после нанесения покрытия па изолируемые поверхности, т. е. комбинированный режим.
Отметим, что размеры пор в КЦР(К) при воздушно-сухом режиме твердения значительно отличаются от размеров пор в покрытии с комбинированным режимом твердения.
Вместе с тем значительное влияние па формирование структуры пор в затвердевшем коллоидном цементном растворе при одинаковых режимах твердения оказывает микроиаполиптель (рис. 47). Здесь еще раз подтверждается наибольшая структурообразующая активность золы ТЭС в сравнении с маршалитом п известняковым порошком. Рост микрокапиллярной структуры в КЦР(З) обусловлен также повышенной водоудерживающей п водопотребпой способностью золы ТЭС, что приводит к более глубокой гидратации цементных составляющих и образованию более однородной кристаллизациопно-коагуляциоииой структуры в КЦР.
Влияние начального режима твердения на поровую структуру затвердевшего коллоидного цементного раствора в несколько меньшей степени сказывается при применении в составе КЦР известнякового наполнителя (рис. 48). Можно полагать, что взаимодействие карбонатного наполнителя с трехкаль-цпевым алюминатом цементного клинкера и образованием гид-рокарбоалюмииатов, а также связывание при этом большого количества воды приводит к формированию структуры в более ранних сроках, чем в КЦР (К).
При сравнении дифференциальных кривых на рис. 47 с при-веденпымп па рпс. 49 дифференциальными кривыми распределения нор в КЦР(К) п КЦР(И) видно, что увеличение обьс.ма мнкрокапплляров в структуре КЦР(К) происходит в бо
105
лее поздние сроки в сравнении со структурой КЦР(И) при одном и том же начальном водном режиме твердения. Здесь еще раз наглядно подтверждается активная структурообразующая роль карбонатных наполнителей ври формировании поровой структуры КЦР в начальный период твердения в сравнении с кварцевыми наполнителями. Конечно, и кварцевый мнкрона-полпитель оказывает па начальной стадии твердения влияние на формирование поровой мпкроканиллярпой структуры КЦР, хотя и в меиьшей степени, чем карбонатный.
Рис 46. Изменение линейной деформации усадки и набухания в КЦР (К) в зависимости от начального режима твердения в воде 1 — 7 суток; 2—14 суток; 3—28 суток
Отметим, что эти результаты находятся в хорошем согласии с данными Т. Ю. Любимовой по исследованию процесса твердения цемента в присутствии микронаполнителя различной химической природы [62].
Формирование более плотной микрокапиллярной структуры КЦР (И) и КЦР(З) в ранних сроках твердения сказывается и на развитии линейной деформации усадки и набухания (рис. 50).
Повышенная деформация набухания в начальный период в КЦР(И), возникающая в результате более интенсивного насыщения системы гелевой составляющей цементных новообразо-
106
it.iiiiiii при поциом режиме твердения, комнепеируегея и даль iieiniieM некоторым ростом линейной деформации усадки.
Рост линейной деформации усадки у КЦР(З) независимо от || |ч i n.пою режима твердения к 180 м суткам практически уран-iiiiiiaeicH (рпс. 50,о), подтверждая тем самым наличие интенсивного процесса формирования более плотной структуры в иа-
Рнс. М. Дифференциальные структурные кривые распределения пор в КНР но радиусам и зависимое гн от вида применяемого наполнителя (комбинированный режим твердения)
1 — маршалит; 2 — известняковый порошок; 3 — зола ТЭС
чальиый период твердения у КЦР(З) и повышенной водоудер-жнвающей способности мпкронаполнителя— золы ТЭС. Структурообразующая активность золы ТЭС подтверждается также увеличенным возрастанием линейной деформации усадки у КЦР(З) в сравнении с изменением деформации у КЦР(К) и КЦР (И) при комбинированном режиме твердения (рис. 51).
Морозостойкость КЦР- Морозостойкость коллоидного цементного раствора определялась при температуре замораживания /=- 45°С с последующим оттаиванием в воде и характеризовалась числом циклов, при котором потеря прочности составляет не более 25%, а массы образца — не более 5%.
107
Рис. 4». Дифференциальные структурные кривые распределения пор в КЦР (И) по радиусам в зависимости о г начального режима твердения в воде / — 7 суток; 2 — 28 суток
dV/Zjz™
100 г~----—~1—— ------------— -------------------- -----
J0
Рис. 49 Дифференциальные структурные кривые распределения пор в КЦР в зависимости от вида применяемого наполнителя (водный режим твертения) / — известняковый порошок; 2 — маршалнт
Замораживание осуществлялось в холодильной камере <J 1сма'>. 11рн этом замораживание предварительно насыщенных водой образцов-балочек размером IX4 X 16 см продолжалось 4 ч.
Рис 50 IIlmchciiiic линейной деформации усадки и набухания в КЦР н iaiiiicir.iociii or ин га применяемого паполшпсля н режима твердения .1 для КШЧП); б для КЦР(З); 1 — 7 суток; 2—14 суток; 3—28 суток
За гем производилось оттаивание п насыщение образцов в воде при температуре /—-| 17°С на протяжении 4 ч. Изменение струк-туры материала контролировалось резонансным методом но
109
изменению динамического модуля упругости. Испытанию подвергались образцы в 28-суточпом возрасте.
В приведенных па рис. 52 и 53 кривых изменения чипами веского модуля упругости и зависимое!и от количества циклов попеременного замораживания и оттаивания заметно преимущество водного начального режима твердения образцов
Рис. 51. Изменение линейной деформации усадки н набухания в КЦР в зависимости от вида применяемого наполни геля (комбинированный режим твердения)
1 — MjpuiiiJini; 2— и шсс1 няковыП порошок; .1 — зола ТЭС; 4 КЦР(м)
КЦР(К) и КЦР(И). Изменение динамического модуля упругости при 14- и 28-суточном начальном режиме твердения проявляется в меньшей степени, чем прн 7-суточном хранении, образцов в воде, что указывает на снижение деструктивных процессов в материале при увеличении длительности предварительного твердения образцов во влажных условиях. Это объясняется наличием в объеме материала, длительно твердевшего в воде, большого количества микрокапилляров с эффективным радиусом нор г:>ф<0,1 мкм (см. рис. 47 и 49). Однако морозостойкость коллоидного цементного раствора с известняковым микропаполннтслем при тех же условиях твердения и в одинаковые сроки испытания несколько ниже, чем у образцов КЦР, в состав которого входит кварцевый наполнитель — маршалит
НО
Рис. 52. Влиянии попеременного кщораживання н опаивания на'динамический модуль упру гост КЦР(К) и занисн-мостн от начального режима твердения п воде
1 — 7 су ток; 2—14 суток; 3 — 28 суток; /'. 2', 3' — образцы, нс подвергавшиеся замораживанию н отиты ни ю
Рис. 53 Влияние попеременного замораживания н опаивания на динамический модуль упругости КЦР (И) в зависимое in or начального режима твердения в иоде
1 — 7 суток; 2 — 14 суток; 3 — 28 суток; Г. 2', 3’ — образцы, нс подвергавшиеся замораживанию и оттзи-
BtlllUK)
(рпс. 54). Этот результат может быть обусловлен не только влиянием па характер пористости <а твердевшего КЦР мпкроиа-полингеля, ио н относительной величиной контактной прочности па границе мпкропаполнитель— портландцемент.
По данным [62], мпкротвердость контакта портландцемента с карбонатными породами ниже или же со временем несколько понижается в сравнении с микротвердостыо контакта норт-
Ki:u‘ieinSo цьклоВ
Рис. 54. Влияние попеременного замораживания и оттаивания на динамический модуль упругости КЦР в зависимости от вида применяемого нано жителя (водный режим твердения)
1 — известняковый порошок; 2 млрнылнт; 2' — образцы. не подвергавшиеся замораживанию и оттаиванию
лапдцемента с кварцевым наполнителем. Это обстоятельство н проявляется при попеременном замораживании и оттаивании, так как проникшая в нарушаемую зону контакта вода при замерзании наиболее интенсивно разрушает сложившуюся структуру затвердевшего материала.
Следует особо отметить, что активация поверхности мнкро-иаполннтсля в результате его домола повышает контактную прочность портландцемента с наполнителем, увеличивая тем самым морозостойкость испытываемого материала. Такая активация— следствие образования па поверхности частиц мик-ронаполнителя при помоле частиц (особенно в вибромелыш-ца.х) аморфпзованного слоя с резко увеличенной химической активностью (рис. 55 п 56).
Заметное изменение динамического модуля упругости у составов, изготовленных па дополнительно домолотых составляющих (кривая 4), обнаруживается после значительно большего количества циклов замораживания и оттаивания, чем в случаях применения других видов микропаполпптслей. Повышение морозостойкости для составов КЦР(м) обьяспяется также более высокой плотностью покрытия, чем составов КНР (К), КПР(З) II КНР (И).
112
Рпс 55. Влияние попеременного замораживания и оттаивания на динамический модуль упругости КЦР в зависимости от вида применяемого наполните. 1я (комбинированный режим твердения)
— известняковый порошок; 2 — маршалит; 3 — зола ТЭС; 4—КЦР(м); >'• 2', 3’, 4' — ’образны, нс подвергавшиеся замораживанию Н оттаиванию
Рис 56. Внешний Bid образцов и.
КЦР подвергшихся 120 iiik'.i.im i-
М<>р. Л.ПВ.111ПЯ II О I Г.Т HI..III НЯ
1 Klll’dl); ’	М11>(К>:	КЦР(3);<1 —
МИ’< I
<) । М1ЧСПИ.1Я ранее более активная структурообразующая ро II. iojii.i 1 -)( и составах коллоидною цементного раствора по и верждасюя и прп испытании 1\ЦР(3) на морозостойкость.
1 it
Кривая 3, характеризующая изменение динамического модуля ynpyiocui до 150 циклов замораживания и oi lainiauioi, noaiii не изменяет своего уровня в отличие от кривых / и 3, имеющих тенденцию к снижению уже после 30 циклов.
Таким образом, в зоне переменного замораживания и оттаивания наиболее целесообразно применять материалы, изготовленные па тонкомолотых составляющих, где наполнитель кварцевый песок, либо использовать исходные материалы заводского помола с преимущественным применением в качестве микроиаиолиптеля золы ТЭС. При этом обязательно должен быть обеспечен 28-суточный начальный режим твердения гидроизоляционного покрытия из коллоидного цементного раствора.
Коррозионная стойкость КЦР- В ряде работ/[61, 75—78] показана зависимость коррозионной стойкости бетонов и растворов, изготовленных на портландцементе, от плотности их структуры, вида применяемых заполнителей, состава и концентрации агрессивных сред. При исследовании коррозионной стойкости КЦР необходимо установить характер влияния повышенной плотности КЦР и видов применяемых наполнителей на его стойкость к агрессивным средам.
Исследование коррозионной стойкости проводилось на образцах размером 1X1X3 см. Критерием коррозионной стойкости служил коэффициент стойкости К<-т, определяемый отношением прочности при изгибе образцов /?113Г, подверженных коррозии, к контрольных образцов. Образцы помещались в среду, содержащую дистиллированную воду, 0,15%-иый раствор сернокислого кальция CaSO^, 3- и 5%-ные растворы сернокислого натрия Na2SO4. Контрольные образцы выдерживались в водопроводной воде.
Результаты испытаний образцов из КЦР через 24 месяца приведены в табл. 24. Для сравнения в таблице приведены результаты испытаний 6-мссячпых эталонных образной состава 1:2, В/В = 0,4, которые через 9 месяцев полностью разрушились.
По результатам 24-месячного испытания видно, что в наибольшей степени разрушению подвержены образцы, изготовленные с применением известнякового порошка и выдержанные в дистиллированной воде. Это, вероятно, объясняется избытком углекислого кальция СаСОз, дающего в результате реакции с водой дополнительное количество гидрата окиси кальция Са(ОН)2, растворимость которого в дистиллированной воде увеличена. Такое растворение вызывает уменьшение прочности образцов. При остальных видах агрессин в результате большой плотности образцов и низкой капиллярной всасываемости происходит дополнительное уплотнение КЦР продуктами новообразовании и, как следствие этого, повышение прочности.
114
Резузьтаты определения стойкости КЦР по отношению к различным видам коррозионных сред
1 и	•*-	1.42 1,82 0,47
раствор	5' -ный .SO.	Ха	А’	^изг’ С1	МПа	1,75	16,2 1,88	27,8 0,59	4,5
3е -ныЙ Na.	Яцзг’ МП л	»о о	оо	ю О	00	ю —	О>
ый рзс-CaSO4	к*	ОО	СП °.	«Я	|
0,15?o-hi твор 1	BUW иену	LQ	00 СЧ	lQ	1 СЧ	СЧ
Дистиллированная вода	^изг'	К МПа	ст	оо	ст>	оо ООО <О	»С	’чГ О	СО	00
tn CU I га 5		° °
P-g 6 о й	U хЕ	о	* со	со сч	«о	о
ОВ1ЭЭ1.И1ГО>]		-Ф	яф	to сч	сч
Состав КЦР		Портландцемент мар ки 500 — 70 мае. ч., известняковый порошок— 30 мае. ч., песок Л1к < <2—150 мае. ч., СДБ = = 0,2%, В/В = 0,35 Портландцемент марки 500 — 70 мае. ч., мар-шалит — 30 мае. ч., песок с Л4К <2 — 150 мае. ч., СДБ = 0,2%, В/В = = 0,35 Портландцемент марки 500 — 100 мае. ч., песок с Л1к < 2 — 200 мае. ч., В/В = 0,4
115
§ 12. Свойства коллоидных цементных растворов с добавками полимеров
Как указывалось ранее, водонепроницаемоеп> штукатурною гидроизоляционного покрытия нз коллоидного цементного раствора в первую очередь обеспечивается мелкокристаллической мпкрокаппллярной структурой нор затвердевшего цементного раствора. Это является достаточно падежным путем получения долговечного гидроизоляционного покрытия, отличающегося от известных способов повышения во^оиеироппцаемости цементных растворов введением в их состав минеральных и органических добавок, обеспечивающих кольматацию пор затвердевшего раствора [50, 51, 79—81]. Однако водорастворпмость кольматп-рующих добавок во времени делает этот метод менее эффективным для получения водонепроницаемости ограждающих конструкций цементным гидроизоляционным покрытием в течение длительного времени.
Применение же расширяющихся цементов, обеспечивающих водонепроницаемость гидроизоляционных покрытий за счет эффекта расширения при твердении цементного камня, ограничивается дефицитностью этих цементов и их высокой стоимостью.
Водонепроницаемость покрытия зависит нс только от характера поровой структуры затвердевшего раствора, но п от сплошности самого покрытия. Сплошность покрытия из КЦР создается различными дополнительными мероприятиями:
нанесением водонепроницаемых пленочных покрытий из силикатных растворов, битумных н этинолевых лаков, смол, полиэтиленовых пленок, обеспечивающих на начальной стадии твердения защиту поверхности нанесенного КЦР от испарения;
регулярным смачиванием поверхности [82].
При этом несколько ограничивается область применения 1\ЦР при работе его па открытых поверхностях сооружений, подвергающихся постоянному воздействию повышенных температур и солнечной радиации из-за возможного трещпнообразо-вания в нем в процессе эксплуатации. На сплошность покрытия неблагоприятно сказывается также неравномерная и повышенная деформатнвпость изолируемых ограждающих конструкций, допускающих применение КЦР для изоляции железобетонных несущих конструкций, раскрытие трещин которых не превышает 0,1 мм [82].
Анализ опубликованных работ [83, 84] и данные предварительных исследований, проведенных в комплексной лаборатории гидроизоляции ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева проф. С. Н. Поп-ченко с сотрудниками, показали, что увеличение дсформатив-иостп гидроизоляционных покрытий из КЦР возможно путем введения в его состав добавок полимеров, равномерно распределенных в порах бетона и заполняющих микро- и макродс-
116
фекты в структурной решетке затвердевшего цементного раствора.
Коллоидный цементный раствор. модифицированный добавками полимеров, получил название «коллоидный полимерце-мептпый раствор» (КПЦР). При этом введенная в состав КПЦР полимерная добавка в отличие от обычных полимерцементпых pari воров необходима не столько для обеспечения структурной плотности материала (которая и без введения полимера достаточно велика), сколько для увеличения трсщипостойкостн гидроизоляционного покрытия.
Модификация КЦР была осуществлена путем введения различных полимерных добавок: латекса различных марок [85], полиэтиленовой эмульсии и дисперсий па основе эпоксидных смол. Детальные исследования физико-механических и гидроизоляционных свойств КПЦР с добавками латексов [85] показали целесообразность введения их в небольших количествах в состав КЦР. При этом КПЦР, содержащий, например, добавку латекса МХ-30 в количестве 3% от массы цемента в сочетании со стабилизатором ОП-7 (8% от массы сухого вещества латекса), имеет относительную деформацию при изгибе 0,07%, предел прочности при сжатии 40 МПа, предел прочности при изгибе 8 МПа.
Коэффициент трсщипостойкостн КПЦР с добавками латекса МХ-30 превышает трещиностойкость КЦР [85].
Авторами предложено и частично исследовано также влияние на свойства гидроизоляционного покрытия из КПЦР введения в его состав дисперсий на основе эпоксидных смол и полиэтиленовой эмульсии.
Добавка в состав КПЦР дисперсий эпоксидно-каучуковой композиции. Водная эпоксидно-каучуковая дисперсия приготовлялась в скоростном смесителе. При этом эпоксидная смола перемешивалась с жидким каучуком в соотношении 1:1. Перед смешением эпоксидной смолы с каучуком производился их разогрев в водяной бане при температуре 80° С. Разогретая эпоксидно-каучуковая композиция загружалась в залитую в скоростной смеситель горячую воду, являющуюся частью воды затворения КПЦР. В качестве эмульгатора при приготовлении дисперсии использовался мпкронаполпптель, составляющий */4 часть от общего количества, вводимого в состав коллоидного полимсрце-меитпою раствора. При этом часть диспергируемой композиции адсорбируется па поверхности наполнителя.
Приготовленная эпоксидно-каучуковая дисперсия вводилась, в качестве добавки в растворную смесь, имеющую следующие соотношения компонентов (в мае. ч.):
портландцемент марки	500 ........................................  70
маршалит ........................................................ 30
песок строительный	с /И,.	-<2.................................... 150
В В..............................................................0.35
117
При введении дисперсии эпоксидно-каучуковой композиции (ЭКК) в растворную смесь при приготовлении КПЦР производилась поправка на количество воды, имеющейся в водной дисперсии. При расчете количества вводимой воды, как и в КЦР, в качестве вяжущего применялась смесь портландцемента и маршалита.
Основным критерием деформатпвпой способности КПЦР с добавками ЭКК. являлся коэффициент трещнпостойкостн, подсчитанный по несколько видоизмененной формуле, предложенной А. В. Саталкиным [80],
(2б) еуЕ
где /?изг — предел прочности при изгибе; еи31—относительная деформация при изгибе; еу — линейная деформация при усадке; Е — модуль деформации при изгибе.
Относительная деформация при изгибе вычислялась по формуле
с113Г = 6Л///2,	(27)
где I — пролет Салочки, мм; h— высота Салочки, мм; f — прогиб в середине пролета прп разрушении, мм;
f = P/3/48E/;	(28)
Р— предельная разрушающая нагрузка; 1 — момент инерции (для прямоугольного сечения / = й/13/12);й — ширина балочкн, мм.
Прогиб пролета измерялся индикатором в середине пролета 1= 15 см при изгибе балочкн размером 4X4X16 см. Определение предельных значений /?113г, еи31> Е осуществлялось прп мгновенном загружсиии образцов-балочек без учета деформации ползучести. Деформация усадки измерялась на оптическом длинномере ИЗВ-21 по описанной выше методике.
При определении влияния добавки ЭКК па трещшюстой-кость покрытия из КПЦР необходимо было установить, как сказывается на этих свойствах изменение содержания добавки в составе КПЦР.
При начальном увеличении добавки намечается рост /?изг, который достигает максимального значения для составов, содержащих 4% добавки (рис. 57). Та же картина наблюдается п при введении добавки ЭКК в сочетании с 0,2% СДБ от массы цемента. В этом случае СДБ способствует значительному возрастанию /?изг. Такое же изменение претерпевает и коэффициент трещнпостойкостн, увсличиващийся от 0,8 • 10-4 (при отсутствии дисперсии ЭКК) до 4,6 • 10~4 (при введении в КПЦР комплексной добавки 4% ЭКК + 0,2% СДБ, процент добавки взят от массы цемента). В меньшей степени сказывается влияние добавки дисперсии ЭКК на рост прочности прп сжатии. Однако это замечается лишь при незначительном количестве вводимой добавки. Дальнейшее увеличение ее количества приводит также к уменьшению R.
118
Улучшение деформативности КПЦР указывает на благотворное влияние нобанкн дисперсии эпоксидно-каучуковой ком-11о. 111111111 па провесе с грук гурообр.ыоп.итч коллов шого Цсмсш пою paeniopa. Ilpu аа творении растворной смеси водой часть ее, содержащаяся в дисперсии, идет на гидратацию цемента или Н('наряе1ся, а частицы дисперсии ЭКК, благодаря хорошей адге-шп (iipH.iiiiiaeMocni) шокепдиых смол, удерживаются па мпк рокрнсталлах новообразований цементного камня и поверхностях мнкронаполпнгеля п заполнителя.
Этому способствует также впброперемешпвание исходных составляющих при приготовлении КПЦР в внброрастворосмеспте-лях, создавая гомогенизацию растворной смеси. Прп этом частицы дисперсии адсорбировались па поверхности наполнителя и заполнителя, обеспечивая повышенное сцепление цементного камня с ними.
В процессе структурообразованпя рост кристаллических новообразований ограничивается и формируется мелкокристаллическая микрокаинллярпая структура. Появляющиеся прп этом мнкродефекты заполняются ЭКК-
Введение сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) способствует диспергированию цементных зерен в процессе гидратации и более равномерному распределению дисперсии ЭКК в среде новообразований, что приводит к росту предела прочности при изгибе.
Существенна при этом роль эпоксидной смолы, частичное отверждение которой происходит в щелочной среде продуктов гидратации цемента. Вероятность такого механизма отверждения неорганическим основанием подтверждается в работе [86], когда имеет место реакция
11
О	о	:О:
^>С^С<^ + ОН® -|-	с------С / + к®.
Частичное отверждение эпоксидной смолы в коллоидном по-лимерцементном растворе подтверждается также результатами опытов, проведенных по методике, разработанной авторами и описанной ниже.
Для исследования были изготовлены образцы-балочки размером 4X4x16 см составов серии I, II, III, расшифровка которых приведена в табл. 25. После испытания образцов на прочность прп сжатии и изгибе на 60-, 120-, 180-е сутки часть образца измельчалась в ступке в порошок.
Верхний предел величины зерен определялся размерами частиц песка, входящего в составы КПЦР (d<2,0 мм). Для каждой из трех серий бралось три навески измельченного состава но массе, каждая ио 10 г, которые помещались в пробирку с из-
I ю
всстпой массой. Содержимое пробирок заливалось ацетоном равными объемами. Пробирки герметизировались парафинированием пробок, что исключало возможность испарения ацетона. Так как неотверл$денная смола растворялась в ацетоне [87] после интенсивного и длительного взбалтывания порошка, то первоначальная масса последнего уменьшалась.
Подготовленные таким образом образцы устанавливались на качающийся с постоянной скоростью н амплитудой столик, па ко юром производилось встряхивание порошка в ацетоне в течение 6 суток. По окончании встряхивания содержимое пробирок профильтровывалось и дополнительно промывалось ацетоном, что позволяло удалить из порошка всю растворимую полимерную добавку. При этом па фильтре оставался нерастворимый осадок. Высушенный в термостате до постоянной массы при /-=+50°С осадок взвешивался п определялась потеря в массе, характеризующая растворение пеотверждеипой эпоксидной смолы в ацетоне.
По результатам, приведенным в табл. 25, видно, что коллоидный цементный раствор без полимерной добавки (I серия) имеет незначительное изменение уменьшения навески по массе по отношению к первоначальной навеске, что характеризует отсутствие растворимых в ацетоне составляющих. Некоторое увеличение значений Д/п и Д/n/zzii для образцов серии II па 60-е сутки испытания возможно из-за недостаточного отверждения эпоксидной смолы отвердителем ПЭПА ко времени испытания. Это подтверждается значением Дт//пэп для дайной серин, несколько отличным от нуля.
В дальнейшем при испытании образцов этой серии наблюдается тенденция к уменьшению этой величины, что характеризует процесс дальнейшего отверждения эпоксидной смолы как за счет ПЭПЛ, так и за счет щелочной среды продуктов гидратации цемента.
Частичное отверждение эпоксидной смолы отмечается также в образцах серии III. Не полная, а лишь частичная потеря по массе эпоксидной смолы (до 50%) наглядно свидетельствует о частичном отверждении неорганическим основанием ЭД-16 в составе коллоидного полимерцементного раствора на 60-е сутки и без введения добавки ПЭПА. Дальнейшее отверждение отмечается и в более поздние сроки (па 120- и 180-е сутки).
Таким образом, в вводимой в КПЦР эпокепдпо-каучуковой композиции происходит частичное отверждение входящей в се состав эпоксидной смолы (по-видимому, преимущественно в зоне контакта с цементным новообразованием), обеспечивающее более высокую адгезию частиц композиции к цементному камню и минеральным частицам наполнителя и заполнителя. В то же время для повышения дсформативиости покрытия существенную роль играет каучук, пластифицирующий смолу, увеличивающий деформативиость композиции [88] и, следова-
ло
ю
сч
Динамика отверждения эпоксидной смолы в КПЦР
11еш I//V 'ш ° iuy .» •,,< ш он -ихэоэ u riur -оиэ цонМпэ ->IOU€ U33BW	ill ill III co cd о того co cd cd OO— ООО 000 ООО 000	000 ООО 000 000	0,1206	0,20	18,2 0,1268	0,15	12,4 0,130с	0,10	9,2 0,1250	0,15	12,3 0,1278	0,10	8,6 0,1216	0,09	7,4 0,1165	0,14	11,6 0,119"	0,09	7,5 0,1223	0,08	6,9		0,1198	0,6	50,0 0,1273	0,4	29,9 0,1166	0,5	41,9 0,1237	0,49	40 0,1265	0,34	28 0,1206	0,43	35,6 0,1194	0,41	34 0,1202	0,27	22,6 0,1229	0,36	30,1
J •’ш— Чи— шу DDJVVi Illi ЭНПЭШ'ПОИЛ	О.ЛС31 0,0091 0,0095 0,0048 0,0093 0,0030 0,0081 0,0063 0,0089	с ь с чг О О >0 О Ч? СЧ Ю СЧ Ю — Cb СО О) СО ООО 000 О§О ООО 000 о о о’		0,0589 0,0380 0,0489 0,0495 0,0354 0,0429 ; 0,0406 0,0272 0,0’70
J •ш Э(1хЧ1Г1|ф ен laimodou o.ioiiiioiiqiraw -си U33LVV	10.4213 9,5406 9,3936 9,6745 10,3123 9,8544 10,1495 10,5060 9,8550	9,9480 10,4626 1 О *ТПГкЖ	'	lu./zyo 10,3125 10,5521 10,0422 9,6124 9,8846 10,1178	9,7991 10,4401 9,5503 10,1328 10,3767 9,8871 9,7830 9,8679 10,0745
"т oMdnpodii u ininiodoii o.ioHiiohqiroK •си еэзвм	10,4242 9,5492 9,4031 9,6793 10,3216 9,8574 10,1576 10,5123 9,8639	9,9700 10,4783 10,7416 10,3279 10,5631 10,0512 9,6259 9,8936 10,1263		9,8590 10,4781 9,5992 10,1823 10,4121 9,9300 9,8236 9,8951 10,1115
UUll -EL-dpo xod-i eh inidoa u UOllCudpO uftf	—« С1 <70	— 04 СО	СЧ <70	— СЧ СО — СЧ СО —< СЧ СО		— СЧ <70 — СЧ СО — СЧ -О
= £ к	Состав	K-: c.	£ s о	C 5	I Портландцемент марки 500—70 мае. ч.	| Маршалит— -0 мае. ч.	60 Песок строительный Мк <2—150 мае ч	1 СДБ = 0,2% от массы цемента В В = 0,75	120 j 180 J 1	II Портландцемент марки 500—70 мае. ч.	( Маршалит — 30 мае. ч.	би , Песок строительный Мк <2 — 150 мае ч.	1 СДБ = 0,2% от массы цемента	. ЭД-16 = 5% от массы цемента	120 ' ПЭПА = 10% от массы ЭД-16	1 В В = 0,35 180 ( 1		III Портладцемент марки 500 — 70 мае. ч.	( Маршалит—30 мае. ч.	60 Песок строительный Мк <2—150 мае. ч	1 СДБ = 0,2% от массы цемента	j ЭД - 16 = 5% от массы цемента	120  В В = 0.35	1 18и ? (
121
тельпо, повышающий трсщиностойкость покрытия из КЦР с добавкой ЭКК во времени.
Сравнение данных, приведенных на рис. 57 и 58, указывает на существенную роль добавки эпоксидной смолы в сочетании с каучуком в изменении физико-механических свойств КПЦР.
Риг 57 В iiiiiiuic ho.'iii'iecin.i е >6.1111,11 цк hi pi пн «покендно k.ivij м>ш>й ьомнн tnmiif на cBoiicnui КПЦР
/ предел прочности при изгибе с добавкой ЭКК 2 — то же, при сжатии с доГипко1'| )1\К; 3 го же, при и я и бе с добавкой ЭКК+0,2% СДБ; 4— то же. при сжатии с до
блвкой ЭКК +0,2% СДБ; 5—кривая изменения коэффициента трещи постов кости
Возрастание величины /?1131 происходит из-за прочною сцепления частиц дисперсии ЭКК с минеральными составляющими затвердевшего раствора в результате частичного отверждения эпоксидной смолы на поверхности цементного камня и одновременною повышения деформативности самой добавки за счет входящего в ее состав жидкого питрильпого карбоксилатною каучука СКН-10-1А. Улучшение деформативных физико-механических и гидроизоляционных свойств КПЦР как следствие введения добавки ЭКК происходит до определенных пределов (4% от массы цемента). Эта же картина наблюдается при введении водных дисперсий каучука — латекса МХ-30 [85].
122
Дальнейшее увеличение количества вводимой добавки приводит к понижению прочностных и гидроизоляционных свойств. 1акое ухудшение показа гелей объясняется, вероятно, дезорганизующим действием увеличенного количества добавки, нарушающей процесс кристаллизационного структурообразовання
Рис 58. Влияние количества добавки дисперсии CKH-10-IA па свойства КИПР
/ прглся прочное 1и при изгибе с добавкой Ы\И 10-1Л; 2— ю же, при сжипш с до банкой СКП-lO-lA; J — ю же, при изгибе с добавкой СКН-10 1А+0,2% СДБ; 4— то же. при сжатии с добавкой CK1I !0-1Л+0.2% СДБ
из-за обильного обволакивания продуктов новообразования и, тем самым, создающей препятствия к формированию микрока-инллярпой мелкокристаллической плотной структуры затвердевшего цементного раствора.
Введение сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) способствует диспергированию цементных зерен в процессе гидратации и более равномерному распределению ЭКК в среде новообразований, что приводит к росту предела прочности при изгибе и сжатии (рис. 57, табл. 26). Однако увеличение СДБ более 0,2% от массы цемента приводит к некоторому снижению прочностных и деформативных свойств КПЦР (рис. 59, табл. 27). Это происходит, вероятно, из-за некоторого экранирующего влияния увеличенного количества СДБ, понижающего адгезию эпоксидной смолы к кристаллическим продуктам новообразований цементного камня и к микронаполнигелю.
Таким образом, введение небольшого количества дисперсии ЭКК (до 4% от массы цемента) в состав коллоидного цементною раствора целесообразно для повышения деформативности I пдронзоляцнонного покрытия.
Рис. 59. Влияние количества добавки СДБ па свойства КПЦР с 4% дисперсии ЭКК
/ — предел прочности при изгибе с добавкой 4% ЭКК+СДБ; 2 —крива» изменения коэффициента трещиностойкостн; 3 — предел прочности при сжатии с добавкой 4% ЭКК+СДБ
Добавка полиэтиленовой эмульсии. Благоприятное влияние полиэтиленовой эмульсии (ПЭЭ) на физико-механические и коррозионные свойства цементных растворов и бетонов отмечается в ряде работ [89, 90].
Представляет интерес установить влияние введения ПЭЭ в коллоидные цементные растворы на изменение физико-механических, деформативных и гидроизоляционных свойств покрытия из КЦР. Полиэтиленовая эмульсия вводилась в коллоидный цементный раствор следующего состава:
портландцемент марки	500 ................................. 70 мае.	ч.
маршалит .................................................30	»
песок строительный	Мк < 2............ ....................150	»
В/В.......................................................0,35
124
Т а б л и н а 26
Ф11 iiiKii-Mi'X.iiupiecKiie и гидроизоляционные cuoiicTiia КПЦР с добанкон ЭКК
КПЦР с до (K'llkOII ( »Ь h | < ДМ. <Н МП 1 1 1 ЦГМГН 1 .1	< >I Hex' 11 iejn.- II.1.1 Д»(|юрм.1 НИМ 1 ,	ВоДыНоГЛО-IIHIHIV U', "	У садка, мм м	Коэффициент нодис юнко-,,н	Ко эффициент трещнло- ГЮЙКОГТИ К, I”1
0	0,021	8	0,5—0,6	0,8	0,8
1	0,015	5,7	0,84	1,0	2,4
j	0,047	8,3	0,79	0,87	2,8
3	0,043	5,5	0,76	0,83	2,4
4	0,045	5,1	0,44	0,78	4,6
5	0,032	4,5	0,72	0,80	1,4
и	0,045	5,5 9,4	0,93	0,80	2,2
7	0,034		0,55	0,57	2,1
Таблица 27
Зависимость деформационных и гидроизоляционных свойств КПЦР от количества вводимой добавки СДБ
КПЦР с до-6.1 В КОЙ (4% ЭКК + + СДБ), % от массы цемента	Относительная деформация г, %	Водопоглощен не UZ, °и	Усадка, мм м	Коэффициент водостой-костя Квод	Коэффициент трещин остов -кости К-101
0,2	0,045	5,1	0,44	0,78	4,6
О.з	0,047	7,2	0,75	0,79	2,9
0,5	0,040	8,7	0,81	0,59	2,8
1 ,0	0,032	11,2	0,80	0,60	1,3
В предлагаемый состав СДБ не вводилась, поскольку ПЭЭ в отсутствие СДБ значительно затягивает начальные сроки твердения КЦР [89]. В проводимых опытах полиэтиленовая эмульсия вводилась в состав КЦР в количестве до 6% от массы цемента по сухому веществу. При этом количество воды затворения постоянно корректировалось с тем, чтобы В/В не превышало 0,35. Испытания проводились на 28-е сутки после изготовления образцов. Дальнейшее увеличение количества вводимой добавки авторам не представлялось целесообразным, поскольку это значительно повышает стоимость КПЦР и устройство покрытия из пего. Все испытания на прочность при сжатии, изгибе, определение усадки, деформативной способности осуществлялись по методикам, описанным выше.
Так же как и для всех других составов КЦР и КПЦР, образцам, изготовленным п.з коллоицюго полпмерцемептпого раствора с юбавкамн полиэтиленовой эмульсии, был обеспечен
125
комбинированный начальный режим твердения. Однако образцы, содержащие добавку в количестве более 4% от массы цемента, находясь в водной среде, вскоре разрушились, причем наблюдались значительные деформации образцов во всем их объеме. При измерении линейной деформации образцов отмечался значительный рост деформации набухания (рис. 60). Это явление объясняется способностью ПЭЭ набухать в воде.
С целью ликвидации нежелательного эффекта и подбора оптимального начального режима твердения для КПЦР с добавкой полиэтиленовой эмульсии для образцов одинакового состава изучалось влияние различных начальных режимов твердения на величину линейной деформации образцов КПЦР. При этом были предложены следующие начальные режимы твердения:
7 суток в водных условиях+ 21 сутки воздушно-сухого хранения;
2 суток в воздушно-сухих условиях+ 7 суток в водных условиях— 19 суток па воздухе;
7 суток в воздушно-сухих условиях+ 7 суток в водных условиях + 19 суток на воздухе;
28 суток в воздушно-сухих условиях.
Во всех составах количество ПЭЭ было равно 4% от массы цемента по сухому веществу. На рис. 61 приведены сравнительные данные изменения линейной деформации усадки и набухания в зависимости от начального режима твердения образцов.
Наиболее предпочтительным начальным режимом твердения для уменьшения деформации усадки и набухания является режим, при котором образцы сначала 2 суток хранятся па воздухе, а затем помещаются па 7-суточпое водное храпение. Такой режим твердения позволяет за короткий срок сформировать мелкокристаллический микрокапилляриый каркас КПЦР, способный сопротивляться растягивающим напряжениям, возникающим в результате набухания частиц ПЭЭ. При этом па гидратацию цемента идет часть воды, удерживаемая вначале полиэтиленовой эмульсией, что способствует незначительному росту деформации усадки в начальный период твердения в течение первых 2 суток.
Нецелесообразно увеличивать более чем на 2 суток первоначальное воздушное твердение образцов, так как это может привести к значительному развитию линейной деформации усадки, а следовательно, к понижению коэффициента трещппостойко-сти. В то же время неблагоприятные условия начального режима твердения образцов (режимы 3 и 4 на рис. 61) несколько ухудшают физико-механические и гидроизоляционные свойства КПЦР с добавкой ПЭЭ (табл. 28). Условия твердения образцов в начальные сроки особенно сильно сказываются на величине усадки КПЦР, что, в свою очередь, сопровождается понижением трсщиностойкости покрытия.
126
Рис. 60. Изменение линейных деформации усадки и набухания КПЦР в зависимости от количества ПЭЭ (% от массы цемента) при комбинированном режиме твердения 1 — КЦР; ’—КПЦР с добавкой ПЭЭ—1 I — КПЦР с добавков ПЭЭ- 2 0; 4 - КПЦР с добавкой ПЭЭ — 4 .
3,0 h
Рпс 61 1I.MCHCH1K линейных деформации усадки л набухания в КНЦР в зависимости от начального режима твердения образцов 1—7 CV1 .к в воде+21 сутки на воздухе; 2—2 суток на воздухе+7 суток в воде +13 суток на воздухе 2 — 7 суток а воздухе +7 су то-
Г а б Л и ц <i '28
Фклико-механические и гидроизоляционные свойства КПЦР с добавкой ПЭЭ
ПЭЭ, по сухому остатку от млесы цемента	Рел-им твердо Н я	Предел прочности при изгибе Дизг. МПа	Предел прочности при сжатии R. .МПа	Ад-езия к бетону R , .МПа	; Относнтель-1 на я дегрор-м-	е, °.	Усадка» мм м	Модуль деформации Е ’	МПа 		Коэффициент трешиио-I стойкости *ТР1О‘	6 . О С <у о з. Н X О «V ш J
0 I 3 4 5 6 4 4	2 2 2 2 2 9 2 3 4	6,4 6,9 6,8 7,2 7,4 6,0 5,4 7,1 6,0	40,6 39,2 37,3 33,5 29,7 27,4 26,6 35,7 19,9	1,45 1 ,32 1,16 0,93 1,10 0,54 0,44 0,58 0,13	0.019 0,026 0,029 0,035 0,038 0,037 0,032 0,025 0,026	1,02 0,99 0,94 1,09 0,97 0,95 0,91 1,66 1,93	3,33 2,69 2,27  2,04 1,92 1,60 1,68 2,89 2,33	0,36 0,67 0,92 1,13 1,52 1,46 1,13 0,37 0,35	11,6 10,1 9,5 9,9 5,1 5,3 6,8 7,8 11,3
Несмотря па замедление в результате введения ПЭЭ твердения КПЦР, полиэтиленовая эмульсия по нарушает его водонепроницаемости. Наглядно это можно проиллюстрировать данными изменения фильтрации в ранние сроки испытания образцов, изготовленных из КНР п КПЦР. На рис. 62,а и б представлены графики изменения фильтрации в зависимости от количества введенной в состав КПЦР полиэтиленовой эмульсии. Через 7 н 14 суток после изготовления образцов в обойму прибора закладывался один из них диаметром 5 см, высотой 2 см; градиент давления при этом равнялся 250. Начальный режим твердения образцов. /—2 суток на воздухе+5 суток в воде; 2—2 суток на вотдухе + 7 суток в воде + 5 суток па воздухе.
Фильтрация у подсчитывалась по формуле
у V/IS,
(29)
где V — количеств воды, мл, профильтрованной сквозь толщу образца за время /; S — площадь образна, см2.
В результате испытаний установлено понижение фильтрации во времени для всех образцов (как для КЦР. так п для КПЦР). Начальная фильтрация для образцов, содержащих 4—5% ПЭЭ, значительно выше, чем для образцов с 1—3% ПЭЭ, что объясняется некоторым понижением когезионной прочности КПЦР вследствие затягивания сроков его твердения. При этом, вероятно, происходит некоторая раздвижка каркаса цементного камня в местах слабого контакта продуктов новообразования. В дальнейшем отмечается интенсивное понижение у во времени, что происходит, ве-
О Заказ № (! 77
129
0)
Рпс. 62 Изменение фильтрации в КПЦР во времени в зависимости от количества добавки ПЭЭ (% от массы цемента|
а — 7 суток после изготовления б — 11 су гок после изготовления; 1 — 0%;	2 — 1 '•
3 — 2%; 4 - 3° 5 - 4%; 6 — 5%
Таблица 29 коррозионная стойкость КЦР н КПЦР с добавками дисперсий на основе эпоксидных смол и полиэтиленовой эмульсии
5 -ный	раствор Na.SO<	%зг- К МПа ст	12,3	1.39 11.1	1.40 13,17 1.03 1’,20 1,24 1 8.83 0 98 9.3	1.15 10.8	1,33 27.9	1.82 17.3	1.16 15.9	1.2 1		4.5 | 0.47
3 X сэ	раствор Na.SO4	н и	1.08 1.22 .... 1.25 1 0,96 1 1.08 ! из 1,88 1,10 1 1.16 1		1 0,59 1
		^нзг • МПа	9.6 9,9 13.51' 8.7 I 6,9 : 10,8 28.8 16,5 15.3 |		5.55
! -ный 1	раствор НС1	ь W	1.04 0,74 0,77 0.80 , 0,53 1 0,4	1 '3	5	1	
		^ИЗГ» МПа	9.23 6,0 9.93 8,70 4,8 3,3	9*6 ГП __	
3 X	раствор NaOH	к<	1.10 1.0 0.9 1.0 1.0 1.0 0.5 — 0.90 । <'.91		
		%ЗГ. МПа	9.75 8.4 11.52 10,80 9.0 8.4 8.7 - 13.5 12.3		
Морская вода		н	1.06 1,22 1,02 1.06 0.9 0.74 0.70 0.8S 1.04		
		^ИЗГ-МПа	Г5 tj>	© ЧГ	•—©СО 1	00	I '	со’tot©	£2		
Дистилли- I	рованная вода	и *	1,09 1,15 1,02 1.0 1.1 0,92 0,93 0.90 1.08 0.91		00 о’
		^ИЗГ’ МПа	9.63 9.30 13,08 10,8 9,9 7.5 8.4 13,5 16,2 । 12.0		00
Водопро- I	водная вода	и	0*1 0'1 0*1 0*1 0*1 0*1 0*1 0*1 0*1 0'1		©
		%зг-МПа	8.85 8.1 12.81 10.80 9.0 8.1 9.15 15.1 15,0 13,2		
циивхниэп чхоончи-эхтгй			6 12 6 12 1 6 12 18 24 6 6		©
		X X Д 3 £ Л О J	Портландцемент марки 500— 70 мае. ч. Маршалит — .4) мае. ч Песок с М к <. 2 — 150 мае. ч. Эпоксидная смола ЭД-16 =-2.5°, от массы цемента Жидкий каучук СК. Н-10-1А ===2.5% от мас- сы цемента СДБ == 0,2% от массы цемента. В/В 0,.’5 Портландцемент марки 500 — 70 мае. ч. Маршалит —30 мае. ч Песок с Л1 к < 2 — 150 мае. ч Эпоксидная смола ЭД-16 = 5% от массы цемента СДБ 0,2% от массы цемента. В/В — 0,35 Портландцемент марки 500— 70 мае. ч. Маршалит — 30 мае. ч Песок с М к < 2 — 150 мае. ч. СДБ = 0,2% от массы цемента. В/В = 0.35 Портландцемент марки 500 — 70 мае. ч Маршалит — 30 мае. ч. Песок с Л1 х < 2 — 150 мае. ч. Полиэтиленовая эмульсия—2% от массы цемента. В/В = 0,35 Портландцемент марки 500 — 70 мае ч. Маршалит — 30 мае. ч. Песок с MR < 2 — 150 мае. ч. Полиэтиленовая эмульсия — 4% от массы цемента. В/В = 0,35 Портландцемент марки 500— 100 мае. ч. Песок с М к < 2 — 2°0 мае. ч., В/В = 0,4		
132
рояшо, j.i счет набухания полил нленовон эмульсин в воде н геД| вон составляющей цементного камня.
Малое шачение фильтрации для КПЦР, содержащего 3% (!'<> и oicy гспше фильтрации для КПЦР с I 2% 113?) доспи ается <а счет заполнения микродефектов затвердевшей КПЦР ноли л н/п новой эмульсией. В дальнейшем фильтрация обраток всех составов уменьшается в пределе До Н\.1Я
Таким образом, для получения водонепроницаемых покры-inii достаточно введения в состав КПЦР добавки ПЭЭ в количестве I 2% от массы цемента но сухому веществу. Однако с точки зрения трсщипостойкостн покрытия желательно увеличить это количество до 3—5% по массе цемента (см. табл. 28). Расчет ведется по сухому веществу ПЭЭ.
Наглядным подтверждением повышенной плотности коллоидных нолпмерцемеитных растворов с добавками дисперсий ЭКК и 11ЭЭ за счет устранения в результате введения полимерных добавок микродефектов является испытание образцов нз КПЦР на коррозионную стойкость в различных агрессивных средах. В табл. 29 приведены результаты этих испытаний. Образцы КПЦР, КЦР и цементного раствора состава 1 : 2 испытаны через б, 12 и 18 месяцев после помещения их в агрессивные среды. Испытания проводились по методике, приведенной ранее.
Из данных табл. 29 видно, что КПЦР с полимерными добавками благодаря своей повышенной плотности, задерживающей миграцию агрессивной среды внутрь цементного камня, более стоек к различным агрессивным средам, чем обычный цементный раствор состава 1:2, н несколько более стоек, чем КЦР. При этом наибольшую стойкость к агрессивным средам показывают образцы, в состав которых введен жидкий ширильный каучук, который в большей степени, чем другие добавки, повышает трещиностойкость КПЦР, а следовательно, ликвидирует опасность появления мпкротрещпп и увеличивает дефор-матпвность i идроизоляшш из КПЦР. Это, в частности, подтверждается и повышением прочности образцов на растяжение при изгибе.
Глава V
МЕТОДЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И НАНЕСЕНИЯ КЦР
§ 13.	Подготовка исходных материалов
Гидроизоляционные н физико-механические свойства коллоидных цементных растворов существенно зависят от качества исходных материалов, их соответствия ГОСТам н Техническим условиям. Неправильная обработка исходных материалов, нарушение условий их хранения перед переработкой могут явиться в свою очередь причиной нарушения технических требований, предъявляемых к гидроизоляционному покрытию. Таким образом, 'Подготовка исходных материалов является неотъемлемой частью технологической схемы приготовления коллоидных цементных растворов н их нанесения па изолируемые поверхности н состоит в следующем:
транспортировка исходных материалов на приобъектные склады;
хранение в условиях строительства;
сушка микронаполнителей и заполнителей;
просеивание заполнителей;
приготовление сухой смеси;
дополнительный помол вяжущего или его компонентов (по мере необходимости);
хранение дополнительно молотых материалов.
Доставка исходных материалов на приобъектные склады. Использование прп приготовлении КЦР портландцементов производства местных заводов дает возможность перевозить их па значительные расстояния автомобильным транспортом. Наиболее удобна перевозка в цементовозах, предохраняющих цемент при его транспорте от увлажнения и загрязнения.
Перевозка микронаполннтеля осуществляется в мешках (полиэтиленовых или из крафт-бумагн) либо навалом в автомашинах, а перевозка песка — в автосамосвалах навалом. Прп использовании в качестве заполнителя железного порошка транспорт его производится в металлических банках пли герметичных емкостях.
Сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ), выпускаемая в жидком состоянии, расфасовывается перед транспортировкой на приобъектный склад в закрывающиеся металлические бочки либо во фляги. В твердом виде СДБ переводится в мешках из
134
крафт бумаги, при этом предусматриваются меры ио защите ее от \ в шжвеппя.
Полимерные ’(облики в коллоидные во.твмерцемептвые растворы поставляются с заводов-изготовителей в заводской расфасовке.
Хранение исходных материалов в условиях строительства. Немаловажное значение для получения качественного покрытия имеет правильное хранение исходных материалов. При дли-
тельном хранении портландцемента вследствие его гигроскопичности происходит частичная гидратация зерен цемента, понижающая его активность. Поэтому портландцемент необходимо хранить в закрытых емкостях. Во избежание дополнительной сушки микроиаполнитель при хранении также защищают от увлажнения.
Строительный песок, предварительно высушенный и просеянный, предохраняется от попадания влаги. Однако незначительное увлажнение песка допустимо. В этом случае при определении водосодержаипя составов КЦР необходимо учитывать имеющуюся в песке воду.
Все полимерные добавки, содержащие в своем составе воду, в зимний период должны храниться в помещениях, температура воздуха в которых превышает +10° С.
Сушка микронаполнителей и заполнителей. Высушивание минеральных составляющих КЦР до 5% влажности осуществляется по мере необходимости. Эта операция особенно необходима при приготовлении исходной сухой смеси мнкронапол-пше.тя и заполнителя с портландцементом, так как излишняя
135
влага, содержащаяся в них, может привести к потере активности цемента.
В условиях строительной площадки используют жаровню [91] либо установку, схема которой приведена на рис. 63. Сушка песка 7, уложенного навалом па грубы О', происходит за счет прохождения по ним горячих газов, получаемых от сгорания солярового масла в камере сгорания 5 Подача солярового масла из цистерны 3 в камеру сгорания производится по шлангам с помощью насоса 4. Для поддержания горения топлива в камеру сгорания периодически подастся воздух, нагнетаемый вентилятором 2 с электроприводом 1.
Для улучшения тяги горячих газов в трубах 6 у каждой трубы вертикально установлены дымовые трубы 8.
Сушка песка в сушильных барабанах, применяемых па асфальтобетонных заводах, основана па принципе противоточного прохождения горячих газов через высушиваемый сыпучий материал [91]. Однако в этом случае происходит вынос мелких частиц, ухудшается гранулометрический состав минерального материала. Поэтому этот метод сушки удовлетворяет лишь при подготовке песка для пескоструйной обработки бетонных поверхностей.
Ленинградским филиалом института Оргэнергострой разработан аппарат КС («кипящий слой»), основанный па принципе псевдоожижения слоя высушиваемого материала горячими газами [91].
В Институте физической химии АН СССР па принципе «кипящего слоя» разработаны вибрационные устройства, в которых происходит вибросмешение высушиваемого материала. Процесс сушки минерального материала осуществляется за счет подогрева вибрирующего устройства.
Просеивание заполнителей. Песок, поступающий к месту приготовления сухой смеси или коллоидного цементного раствора, содержит значительное количество частиц крупных фракций. Получение песка необходимой гранулометрии осуществляется его просеиванием через вибросито, имеющее размеры ячеек 2,5X2,5 мм или 3X3 мм.
Приготовление сухой смеси. Централизованное приготовление сухой смеси наиболее целесообразно, поскольку позволяет получить более однородную смесь исходных материалов и избежать дополнительных технологических операций при подготовке материалов непосредственно на строительной площадке. Этот процесс становится неизбежным на предприятиях, осуществляющих дополнительный помол цементно-песчаной смеси. Сухое перемешивание составляющих осуществляется в любых смесителях принудительного действия, предназначенных для приготовления бетона или раствора. Наиболее целесообразно применение вибрационных смесителей, конструкции которых приведены в работе [92].
136
Дополнительный помол вяжущего или его компонентов. Как > ка ii.in.uiiH i. ранее, дополнительные энергетические за-' граня, необходимые для домола составляющих, делают эту операцию целесообразной в случае повышенных требований, предъявляемых к изоляционному покрытию. Таковы, например, условия получения покрытия с повышенными кавитационной, коррозионной стойкостями п морозостойкостью. При сухом измельчении достигается также возможность значительно уменьшить сроки схватывания готового раствора [93, 94|.
Домол цемента может осуществляться либо совместно с песком, либо раздельно. Совместный домол цемента производить рациональнее, поскольку минеральные частицы песка оказывают абра швное во (действие па »ерна цемента. Домол осуществ-ляг гея в шаровых, стержневых либо в вибрационных мельницах.
В последнем случае достигается наибольший эффект амор-ти тапни поверхности частиц [69], увеличивающий активность вяжущего.
Хранение дополнительно молотых материалов. Сухая смесь цемента и песка, полученная при дополнительном помоле в мельницах различных конструкций, предъявляет особые требования к сохранению активности цемента, имеющего высокоразвитую удельную поверхность. При хранении этой смеси необходимо, по возможности, изолировать се от гигроскопической влаги окружающего воздуха, что лучше всего осуществляется при хранении материала в герметически закрывающихся емкостях, например во флягах либо в полиэтиленовых мешках. В таких условиях допускается хранение материала в течение 1 месяца. Вместе с гем в тех случаях, когда имеется возможность более ускоренного использования предварительно домолотого материала, его храпение можно осуществлять в течение 5 суток в мешках из крафт-бумагн.
§ 14.	Смешение и активация, растворов
Как указывалось в главах 1, II и III, главное условие получения материалов с повышенной гидроизолирующей способностью состоит в том, чтобы в результате завершения комплекса технологических операций создать плотную структуру материала с высокой дисперсностью и однородностью.
Однако реализация сочетания высокой дисперсности и большой концентрации дисперсной твердой фазы (что необходимо для получения плотных материалов) сопровождается па начальных стадиях технологии возникновением высоковязкпх трудно-перерабатываемых композиций. В результате в рамках общепринятой технологии получения такого рода материалов верхний предел концентрации п дисперсности твердой фазы невелик.
Обычно в процессах перемешивания составляющих гидроизоляционных композиций это препятствие пытаются устранить
137
за счет избыточного количества дисперсионной среды, например воды для цементных композиций. Попытки увелнчии. со держание твердой (разы свыше некоторых критических шлченнн обычно приводят к тому, что в отвержденном ма териале во шикают крупные дефекты и неоднородности, резко понижающие гидроизоляционные и прочностные свойства материалов, а также их долговечность.
Путь устранения этого препятствия состоит в том, чтобы на начальных стадиях структурообразованпя (до образования отвержденной структуры) создать в дисперсной системе наибольшую лсгкоподвижпость и текучесть (наименьшую эффективную вязкость) путем разрушения коагуляционных структур на этих начальных стадиях совместным применением вибрации и добавок ПАВ (см. гл. I, II).
В этих условиях удается предельно понизить вязкость композиции, не увеличивая содержание жидкой среды при поддержании в ходе технологического процесса перемешивания любого регулируемого уровня вязкости, и в результате получить дисперсный материал (коллоидный цементный раствор) с максимально однородным распределением компонентов и высокой концентрацией твердой фазы.
Такая переработка исходных дисперсных материалов в стадии приготовления КЦР позволяет получить в дальнейшем гидроизоляционное покрытие с высокой плотностью и прочностью.	*
Таким образом, наиболее эффективным с точки зрения получения однородной растворной смеси при перемешивании ее компонентов является виброперемешивание составляющих, осуществляемое в вибросмссителе, в частности в смесителе ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева (см. § 18).
§15.	Устройство покрытия
Устройство гидроизоляционного покрытия из коллоидного цементного раствора может быть разделено на несколько стадий: подготовка изолируемых поверхностей;
нанесение КЦР и устройство покрытия на изолируемых бетонных поверхностях ограждающих конструкций;
обработка готового покрытия;
уход за покрытием.
Подготовка изолируемых поверхностей. Хорошее сцепление гидроизоляционного покрытия из КЦР с изолируемыми бетонными поверхностями ограждающих конструкций обеспечивается в основном за счет заполнения пор бетона топкодисперспым вяжущим КЦР- Поэтому бетонные поверхности изолируемых ограждающих конструкций должны тщательно очищаться от цементной пленки, пыли, загрязнений. Поврежденные участки бетонной поверхности, масляные и другие пятна устраняются ме-
138
ханнчсским iivicm. Очшгк) оеюппых поверхности можно вы полнян. как вручную (металлическими щетками), так н меха-1111 aipoii.iiiiii.iMii споеооамп (механическими металлическими lUeiK.iMii или веское । ручными aiiiiapa гимн)
Нанесение КЦР и устройство покрытия. Повышенная вязкость КЦР и КПЦР несколько осложняет не только процесс транспортировки готового раствора к месту его нанесения, но и сам процесс нанесения покрытия на изолируемые поверхности. Нанесение готового раствора может осуществляться либо вручную, либо с помощью транспортирующих механизмов. При этом транспорт готового КЦР может быть осуществлен либо в раздаточных емкостях, либо но шлангу. Однако из-за повышенной вязкости готовой растворной смеси транспорт ее по шлангам бсскомпрессорным способом с помощью нагнетателя па расстояние более чем 1,5—2 м невозможен. Поэтому наиболее целесообразным является способ транспортирования раствора во взвешенном состоянии в струе сжатого воздуха.
При такой транспортировке раствор, подаваемый из нагнетателя в шланг, в месте выхода из нагнетательного устройства смешивается со сжатым воздухом, п готовая растворо-воздушная смесь передвигается по шлангу с большой скоростью.
Основы этого способа были изложены в работе [95]. Способ транспортировки готовой растворной смеси в струе сжатого воздуха имеет ряд существенных преимуществ в сравнении с методом сухого торкретирования, при котором ио шлангам транспортируется сухая смесь цемента с песком и лишь при выходе из сопла производится ее смешение с водой. При таком нанесении часть исходной сухой смеси при набрасывании па изолируемые поверхности отражается от нес и в виде отходов идет в отброс.
Эти отходы называются «отскоком» и составляют до 20— 25% исходного материала. Наличие «отскока» изменяет соотношение компонентов в торкрете, значительно осложняя тем самым прогнозирование свойств наносимого покрытия. В то же время это приводит к перерасходу исходного материала и тем самым понижает производительность используемых механизмов. Отсутствие объективного контроля за процессом производства работ методом сухого торкретирования в большинстве случаев сдерживает применение его при устройстве гидроизоляции па основе цементного вяжущего.
Однако получить необходимые свойства изолирующего покрытия можно путем регулирования режимов нанесения растворов, строгого соблюдения технологии производства работ. Качесню покрытия при таком методе можно повысить также введением в состав воды затворения полимерных добавок (например, латексов, полиэтиленовой эмульсии, дисперсии па основе эпоксидных смол п т. д.) нлп осуществляя предварительный томо.1 минеральных составляющих раствора [96].
139
Таким образом, наиболее целееообра пк>, с точки ipeiinu получения 1 пдроизол >1 и пои п< и <> иокры । и» со е i поильной плотной однородной водонепроницаемой структурой, применять способ транспортирования готового раствора по шлангам с нанесением его струей сжатого воздуха. В этом случае имеется возможность заранее прогнозировать и контролировать физико-механические и гидроизоляционные свойства готового покрытия.
Основной трудностью при транспортировке раствора по шлангам является нагнетание растворной массы в шланг из-за высокой вязкости растворной смеси. С этой целью для преодоления повышенной вязкости КЦР наряду с применением ПАВ в лаборатории гидроизоляции ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева разработаны механизмы: пневмовибронагнетатель ВНИИГ-78 и штукатурно смесительный агрегат ВНИИГ-7. При введении в КЦР полимерных добавок возможно понизить вязкость раствора за счет некоторого повышения водовяжущего отношения. Такое понижение вязкости позволяет несколько упростить процесс нагнетания раствора в шланг и делает возможным использовать растворную установку, оборудованную приставкой Н. С. Марчукова. При этом использование механизмов, е помощью которых растворная смесь транспортируется и наносится на изолируемые поверхности в струе сжатого воздуха, позволяет за счет испарения части воды затворения в атмосферу (до 22%) получить покрытие с более низким В/В и соответствующим улучшением гидроизоляционных и физико-механических свойств покрытия.
Обработка готового покрытия. При пневматическом способе нанесения покрытия на ограждающие конструкции фактура покрытия имеет равномерную шероховатость (так называемая отделка поверхности «под шубу»). Однако часто необходимо выравнивать и выглаживать нанесенный гидроизоляционный слой, так как он может быть использован в качестве отделочною. Такое выравнивание может быть осуществлено с помощью пневмовиброгладилок, изготовленных на базе пневматических пли электрических прикрепляемых вибраторов. Вместе с тем применение виброразравнивающих устройств улучшает структуру наносимого слоя КЦР.
Влияние способов укладки на поровую структуру затвердевшего раствора наглядно иллюстрируется приведенными на рис. 26 дифференциальными структурными кривыми распределения пор по радиусам в КЦР и КЦК.
Из рис. 26 следует, что вибрационное уплотнение после пнев-монанесения КЦР улучшает структуру пор в покрытии, а это основной фактор, обеспечивающий повышенную плотность и, следовательно, водонепроницаемость покрытия из КЦР.
Таким образом, наиболее целесообразно для получения водонепроницаемого покрытия наносить КЦР пневматическим способом с последующим вибрационным уплотнением его.
140
Pne 64 Технологическая схема устройства гидроизоляции из КЦР
Уход за покрытием. Как показали исследования, результаты которых изложены выше, в главе IV, наиболее реальным для применения в производственных условиях является комбинированный режим твердения покрытия с увлажнением поверхности в течение первых 7 суток твердения. При этом желательно не допускать высыхания покрытия, что может быть достигнуто путем укрытия нанесенной гидроизоляции из КНР влагоудержпвающнм материалом.
141
Рпс. 65. Микрофотографии структуры цементного камня (В/Ц = О,35, цемент завода «Гигант») в возрасте 28 суток а — Х100; б — хЮОО; в—хзооо
В помещениях с повышенной влажностью для предотвращения испарения влаги из нанесенного гидроизоляционного покрытия рекомендуется окраска его пленкообразующими материалами, например силикатными растворами, битумными и этинолевыми лаками, различными смолами, полиэтиленовыми пленками.
При строительстве различных резервуаров либо других замкнутых емкостей возможно использование следующей схемы производства гидроизоляционных работ, при которой одновременно обеспечивается уход за готовым покрытием [97]. Нанесение гидроизоляционного покрытия начинается с нижней отметки. После устройства гидроизоляции по днищу и стенам на высоту 1,2 м и достижения прочности покрытия 10 МПа внутрь сооружения заливается вода.
Уровень залитой воды должен быть ниже 15 см верхней отметки нанесенного покрытия. Затем на воду опускается понтон, и в дальнейшем гидроизоляционные работы ведутся уже с понтона. Уровень воды повышается по мере устройства гидроизоляции стен.
При такой схеме производства гидроизоляционных работ отпадает необходимость в сооружении дорогостоящих лесов.
142
Рис. 66. Микрофотографии структуры КЦК (В/Ц=0,35, цемент завода «Гигант») в возрасте 28 суток о — X100: б — ХЮОО; в — Х3000
Предложенная технология дает возможность осуществить проверку нанесенного покрытия на водонепроницаемость. Создаваемый прп этом постоянный водный режим, в котором находится гидроизоляционное покрытие, благоприятно влияет на процессы структуро-образованпя КЦР в начальной стадии формирования его структуры.
Таким образом, на основании всего изложенного ранее авторами может быть предложена схема приготовления и нанесения КЦР и КПЦР на изолируемые поверхности (рис. 64).
Результаты реализации этой схемы наглядно представлены на рис. 65 и 66, где приведены микроскопические фотографии структуры цементного камня и коллоидного цементного клея, являющиеся вяжущими соответственно обычного цементного раствора и КЦР. Микрофотографии скола затвердевших вяжущих сделаны на сканирующем микроскопе. На рис. 65 явно видны имеющие место неоднородности, крупные поры и трещины в самом цементном камне. В отличие от этого внброак-тнвпровапный и затем уплотненный вибрацией КЦК имеет однородную мелкокристаллическую топкокапнллярную структуру без микротрещип.
143
Глава VI
МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КЦР
И УСТРОЙСТВА ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ НЕГО
§16.	Оборудование для подготовки исходных материалов
При устройстве гидроизоляции из коллоидных цементных растворов существенную роль играет подготовка исходных материалов, что является достаточно трудоемким процессом, требующим максимальной механизации производства работ, для чего рекомендуются механизмы и оборудование, приведенные ниже.
Установка для сушки минеральных составляющих
Техническая характеристика сушильного барабана с прямоточным внутренним огневым обогревом марки СМ-1013
Температура сушки, ГС: начальная............................................   800
конечная................................................ 100
Максимальный размер частиц материала, мм.................... 35
Размеры сушильного барабана, мм: диаметр ............................................   1600
длина.................................................. 8000
Частота вращения барабана, об/мин .	............ 6,1; 4,1; 3
Установочная мощность, кВт.................................   10
Масса, т........................................ ....	13
Производительность, т/ч..................................... 3,5
Завод-изготовитель..................................... Куйбышевский
завод
Строммашнна
Сушильный барабан предназначен для сушки сыпучих материалов, минерального порошка, песка, шлака, асбеста.
У становки для просеивания минеральных составляющих
Техническая характеристика сита с электроприводом марки СМ-237М
Установленная мощность,	кВт................................. 1,5
Производительность, кг/ч..................................... 1500
Завод-изготовитель........................................ Могилевский
завод
Строммашнна
Техническая характеристика сита с электроприводом марки СМ-487М
Установленная мощность, кВт.................................. 4,2
Производительность, кг/ч.................................... 2000
Завод-изготовитель....................................... Могилевский
завод
Строммашнна
144
Установки предназначены для процеживания цемснтно-песчаных растворов п просеивания минеральных составляющих растворов.
Оборудование для приготовления дисперсий ЭКК
Техническая характеристика мешалки для окрасочных составов СО-11(98
Емкость, л.................................... 63
Допустимая консистенция перемешиваемого состава
(по конусу <Т P"iil U II 1Ла), ем... 15
'lacioia upameiiiiH рабочею пала, оо/мпп	.	ЛОО
ЭЛ1 ктроднш атель:
тип асинхронный с короткозамкнутым ротором	АН-51-2
напряжение, В .	...	.	220
мощность полезная, к.Вт	....	0,6
частота вращения дисков, об/мин	280
режим работы................................... продолжительный
Габаритные размеры, мм:
длина...............................................  550
ширина . .	............. ....	570
высота..............................................   950
Масса, кг .	.	35
роизподителыюси,. л ч	350—400
Завод-изготовитель .	.	Вильнюсский завод
строительно-отделочных машин
Оборудование для помола минеральных составляющих
Техническая характеристика впбромельпнцы М-230 (модель М-39-23Б)
Масел без мелющих тел, кг .	.	1600
Масса мелющих тел, кг .	  850
Емкость корпуса, л...............................................230
Мощиосы, двигателя, кВт ...	  23
Частота колебании, кол/мвп.......................................1500
Производительность ври домоле цемента и песка в соотношении 70:30 до удельной поверх пости, равной 5000 сма/г, кг/ч........... .	500
Техническая характеристика внбромелывщы М-400 (модель М-24-04 бронированная)
Масса без мелющих тел, кг .................. . .	1355
Масса мелющих тел, кг...................  .	.	. .	. .	1400
Емкость корпуса, л...............................................400
Мощность двигателя, кВт.......................................... 40
Частота колебаний, кол/мии.......................................1500
Производительность при домоле цемента и песка в соотношении 70 : 30 до удельной поверхности, равной 5000 сма/г, кг/ч..............1200
Эти мельницы предназначены для совместного или раздельною домола цемента и песка.
§ 17.	Оборудование для подготовки изолируемых бетонных поверхностей
Очистка бетонных поверхностей от цементной пленки, пыли и грязи осуществляется как металлическими механическими щетками, так и с помощью пескоструйного аппарата.
Техническая характеристика механических щеток па базе машины затирочной электрической СО-8Т,
Частота вращения дисков, об/мин.......................... -175/720
Электродвигатель: мощность, кВт............................................ 0,2
напряжение, В	36
частота, Гн............................................... 50
11р<ш:н1од|ггел|.ность, м2, ч .	.	50
Завод-изготовитель . .	Даугаипнлскип
завод <Электроипструмент»
Модифицированная штукатурная затирочная машина СО-86 представляет собой агрегат, к электродвигателю которого, за-
Рнс. 67. Схема пескоструйного аппарата
/ — клапан, поднимающийся после подачи воздуха; 2 — резиновые прокладки; 3—сухой песок; 4 — вентиль для сброса давления воздуха; 5 — фланец; 6 — приемная камера; 7 — резиновый шланг 0 25 мм
ключенному в специальный корпус, прикрепляется деревянный круг с металлическими щетками, при вращении последних очищается изолируемая бетонная поверхность.
Техническая характеристика пескоструйного аппарата марки АКК
Рабочее давление, МПа ...........................................0 4
Расход воздуха, м3/мип .	...............................3,2
Габариты, мм: длина	...	 000
ширина..................... .	.	.......................000
высота.........................................................Ю00
Масса, кг........................................................  125
Производительность, м2/ч...........................................3,5
146
При отсутствии стандартного пескоструйною аппарата заводскою п и <>ion iciiiih н условиях строительной площадки возможно и и огон. ictiiie .iiinap.na ио схеме, пре де га пленной на рис. 67. При эксплуатации этого агрегата необходимо соблюдать технические требования но технике безопасности, предъявляемые к .iiper.ii.iM, работающим под давлением.
При p.iooie iipc'b'i.ii .темою arperaia сухой песок .7, загружаемый в емкость, под давлением воздуха, подаваемого в трубопровод, поступает в приемную камеру и затем по резиновому шлангу во взвешенном состоянии транспортируется к выходному соплу. Герметичность емкости обеспечивается клапаном, поднимающим крышку за счет избыточного давления, возникающего в емкости агрегата. Безопасность работы агрегата должна обеспечиваться перепускным клапаном, срабатывающим при повышении давления воздуха свыше допустимо! о
§18.	Оборудование для смешения раствора
Учитывая необходимость виброперсмешиванпя составляющих коллоидного цементного раствора для получения однородной растворной смеси, авторы совместно с пнж. В. Н. Яковлевым предложили и разработали конструкцию растворосмеси-теля-впброактпватора, изображенного па рис. 68.
Рпс. G8. Растпоросмсс111ель-внброакт|1па гор
Виброактиватор представляет собой преобразованный рас-творосмеснтсль СО-46А, нижняя металлическая часть днища которого заменена резиновой пластиной толщиной 20—40 мм, прикрепленной к корпусу смесительной емкости стальной полосой.
147
Виброактивация раствора происходит в процессе перемешивания, при этом вибрация передастся перемешиваемым составляющим раствора вибратором ИВ-36, прикрепляемым через резиновую пластину.
Техническая характеристика виброрастворосмесителя
Базовый растворосмсситель типа..................... СО-46А
Емкость смесительного барабана, л ................. 80
Объем готового замеса, л .	.	.	.....	65
Частота крашения лопастного нала, об мнн ....	32
Габаритные размеры, мм:
длина.................................................    1680
ширина..............................................   730
высота ........................................ Ч 60
Производительность, м3/ч .................................... 2
Завод-изготовитель базово!о растворосмееителя .	. . Лебедянский завод
строительно-отделочных машин
Вибратор типа .....................................
Общая масса виброрастворосмесителя, кг.............
Завод-изготовитель вибратора.......................
ИВ-36 242 Ярославский завод «Красный маяк»
§ 19.	Оборудование для транспортирования, нанесения и уплотнения КЦР
Необходимость понижения вязкости готовых смесей КНР и КПЦР при их нанесении па изолируемые поверхности потребовала применения ряда механизмов и разработки новых установок.
При этом выдвигались следующие требования:
привод малогабаритных механизмов должен быть пневматическим;
пневматический транспорт готового раствора от крупногабаритных механизмов к месту укладки растворов- следует осуществлять по гибкому шлангу;
набрызг раствора, транспортируемого по шлангам, необходимо производить через бескомпрессорную форсунку.
При ремонте ограждающих конструкций подземных сооружений часто возникает необходимость нанесения гидроизоляционного покрытия на небольших площадях. В этом случае с учетом небольшого объема работ КЦР и КПЦР наносят вручную, разравнивая их по поверхности и уплотняя с помощью ручной пневмовиброгладилки ПГ-2, представляющей собой плиту с укрепленным на ней пневматическим вибратором (рис. 69). Пневмовиброгладилки используются также для разравнивания и уплотнения нанесенных КЦР и КПЦР па изолируемые поверхности пневматическим нутом (пабрызгом).
Ппсвмовнбратор состоит нз металлического корпуса, внутри которого под действием сжатого воздуха возвратно-поступательно перемещается ползун. Сжатый воздух, поступающий че
148
рез штуцер внутрь корпуса вибратора, перемещает ползун, последовательно закрывающий и открывающий для выхода воздуха отверстия в рабочих камерах. Отработанный воздух выходит через выходное отверстие в корпусе вибратора. Высокоча-
Рпс 69 lIiienMonii6por.iaui.iKa ПГ-2
/--кольцо; 2— ганка М-1; J— поперечина; 4— заклепка; 5 — шайба: 6—винт MIXI2: 7 — уголок: 8— прокладка; 9 —вентиль; 10 — корпус вентиля; // — накладка; 12 — крышка; /J—дуга; 14— опора. 15 — плита; /6 — ползун; /7—корпус вибратора
сютиые колебания вибратора передаются через его жесткое крепление па плиту ипевмовиброгладплки. Для снятия вредного влияния вибрации на организм работающего человека ручка-дуга ипевмовиброгладплки скреплена с плитой через резиновые кольца-амортизаторы.
149
Простота схемы работы вибратора обеспечивает длительные сроки эксплуатации ипевмовпброгладплкп в условиях строительства, несмотря па повышенную влажность окружающей среды в местах производства работ.
Техническая характеристика ппевмовиброгладилки ПГ-2
Давление воздуха на вибраторе. МПа	...	0,15
Расход воздуха па вибраторе, м:,/мин	.	0,7
Частота вибрации, Гц..................................... 200
Масса, кг...............................................  1,15
Производительность. м2/смену .	(>0—100
Завод изготовитель ......................... Киевский	завод электоизмсри-
телыюн аппаратуры треста «Электросетьвзоляция»
Возможно также использование ппевмовпброплощадок, изготовленных па основе прикрепляемых пневмовибраторов типа ИВ-28, ИВ-29 либо конструкции ИФХ АН СССР. Вибрация в названных вибраторах создается за счет возмущающей силы бегунка, выполняющего роль дебаланса вибратора. Бегунок приводится во вращение поступательным движением лопатки, помещенной в прорезь металлической оси. Под действием центробежной силы бегунок прижимается к металлической оси, одновременно ударяя по стенке корпуса, в который он заключен. При этом создастся колебание вибратора.
Техническая характеристика ппевмовибратора конструкции ИФХ ЛИ СССР
Кинетический момент, кгс-см...............................0,1
Предельное давление воздуха, МПа..........................0,5
Максимальная частота вибрации	при максимальном давлении, Гц 200
Габаритные размеры, мм:
длина ................................................ 104
ширина................................................. 88
высота ....	   115
Масса, кг	......... 2,7
Техническая характеристика пиевмовибратора ИВ-28 (С-819)
Максимальный статический момент дебаланса, кгс-см Характер колебаний.................................
"Частота вибрации (не менее), Гц: высокая...........................................
низкая . .	...	.........
Тип вибрационного механизма . ..............
Привод бегунка................................. .	.
Давление воздуха (номинальное), МПа................
Расход воздуха (не более), м3/мип .	. . ..........
Масса, кг...........
Завод-изготовитель .	.	. .
0,04 сложно-круговой
220
50 планетарный пневматический
0,5
0,7
2,5
Одесский завод строительно-отделочных машин
Для нанесения КЦР и КПЦР в небольших объемах возможно также использование виброрастворомета ВНИИГ-6, раз-
150
рабо i.'iiiikh <> в комплексной лаборатории гпдропюляцпп ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева (рис. 70) 199].
Виброрасгворомег включает в себя бункер, в нижней части которого имеется эжекторный узел, состоящий из трубки, подводящей воздух, укрепляемой во втулке винтом, и резинового
сопла конусоидальной формы, фиксируемого в гнезде накидной
гайкой. В ппжией части эжекторного узла па iqioiiiii leiiiie у креплен’* ннев магический вибратор направленного действия (от ппевмовиброгладилки ПГ-2).
Принцип действия ВНИИГ-6 основан па том, что высоковязкая растворная масса КЦР разжижается под действием высокочастотной вибрации и стекает в зону действия воздушного эжектора, где она подхватывается струей воздуха и выбрасывается с большой скоростью через
Рис 70 Нанесение КЦР ппброрасгворометом
ВНИИГ6
сопло. При выходе из сопла смесь диспергируется и, теряя 20—22% воды .затворения, набрызгивается па защищаемую поверхность.
Сочетание поверхностно-активных и полимерных добавок, вибрации и подсушки при пневматическом распылении с помощью виброрастворо.мета позволяет наносить смесь с осадкой конуса СтронЦПИЛа, равной 4 см, и получать на защищаемой поверхности раствор с осадкой конуса 1 см, что соответствует водовяжущему отношению В/В«=0,28.
Техническая характеристика виброрастворомета ВНИИГ-6
Емкость бункера, л......................................... ....	5
Давление воздуха на эжекторе, МПа............. ................ 0,3
Расход воздуха па эжекторе, м3/мин............................. 1,5
Частота вибрации, Гн......................................... 180—200'
Давление воздуха па вибраторе, МПа	................. .	0,15
Расход воздуха па вибраторе, м3/мпп............................ 0,7
Производительность (двухслойное покрытие 5-р5 мм), м“/смену 60
Масса, кг .	......	............... 3
Большие обьемы проводимых гидроизоляционных работ потребовали разработки более производительного механизма. С этой целью в комплексной лаборатории гидроизоляции ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева был разработан пневмовибронагнетатель (ПВН) ВНИИГ-78 (рис. 71).
151
I1BII ВПИПГ-78 представляет собой iермегпческн закрываемую емкость, имеющую внизу эжекгорное устройство. Для понижения вязкости КЦР на корпусе IIBH укреплены два пневматических вибратора. Подаваемый внутрь емкости сжатый воздух создает дополнительное давление па помещаемую в пей растворную смесь, облегчая тем самым попадание ее* в эжектор-
Рис. 71 Ппсвмоппброиагпстатсль ВПИПГ-78
/ — крышка 2 — цилиндрическая емкость; 3— пневмопровод для подачи сжатой» вотдуха;
4 — вибраторы; 5—ипуцер трубопровода для транспорта раствора; 6 — i слежка; 7 — контрольный MaiiOMeip; 3— болты дня крепления крышки
нос устройство и дальнейшую подачу раствора по шлангам на расстояние до 20 м.
Техническая характеристика пиевмовнбропагпетателя ВНИИГ 78
Емкость бункера, л........................................ 65
Давление воздуха в бункере, МПа , .	0,2
Давление воздуха на эжекторе, МПа .	0,3
Расход воздуха на эжекторе, м3/мип	3—4
Частота вибрации, Гц........................................ .	. 200
Давление воздуха па вибраторе, МПа	.	0,3
Расход воздуха па вибраторе, м3/мии .............................. 0,5
Производительность (двухслойное иокрыпп* 5 -|- 5 мм), м2/смеиу .	100
Масса, кг..........................................................120
152
При устройстве гидроизоляции из КПЦР на больших площадях рекомендуется для транспорта раствора па большие расстояния пеппльзопа гь раегноропагпегательпую установку, обо рудоваппую приставкой Марчукова (рнс. 72). Растворонасос при этом оборудуется по прямоточной схеме [100]. При этой схеме КПЦР nt бункера попадает через шаровой клапан не-
7 — болт MI2X45; 8—кольцо 0 70X5; 9— втулка резьбовая; 10—шайба; 11 — гайка MI2; /2 — камера смесительная; 13— завихритель; 14 — втулка фланцевая; 15— втулка соединительная; 16 — шланг 0 50; 17. 18 — втулки соединительные; 19 — болт Ml 2X05; 20 — фланец; 2/— бункер
посредственно в рабочую камеру, откуда под давлением 0,6 МПа . поступает.через шаровой нагнетательный клапан в смесительную камеру, в которой смешивается с подаваемым через штуцера под давлением 0,6 МПа сжатым воздухом и во взвешенном состоянии через завихритель подастся в шланг. При этом необходимо, учитывая подсушку вылетающей из сопла при на-иесеппн растворной смеси, увеличить ее водовяжущее отношение. Это позволяет транспортировать раствор по шлангам 0 38 мм на расстояние до 120 м. Завод-изготовитель пневмоприставки Марчукова Экспериментальный завод НИИМосстроя [101].
§ 20.	Оборудование для комплексной механизации процессов приготовления и нанесения КЦР
Для механизированного процесса производства гидроизоляционных работ наиболее эффективным является создание комплекса механизмов, отдельные конструктивные части которых предназначены для выполнения определенных этапов технологии
153
но приготовлению и нанесению КЦР. Таков aiper.ii должен включать в себя следующие конструктивные элементы:
приспособление для дозирования п перемени пня готовой смеси к узлу перемешивания—скиповое устройство;
приспособление для виброперсмешиванпя исходных компонентов — впбросмсснтсль;
узел подачи готового раствора в транспортное устройство — растиоропасос с приемным бункером;
транспортирующее устройство, состоящее из смесительной камеры и материального шланга.
В комплект установки должен быть включен также компрессор, создающий давление 0,5 МПа с производительностью 0,08 м3/с.
Па основании изложенных соображении в комплексной лаборатории гидроизоляции был разработан механизм КЦР-1,2, испытанный в натурных условиях на строительстве Троицкой ГРЭС, прп устройстве гидроизоляции ванн плавательных бассейнов завода «Звезда» и Радпополптехпикума.
Принципиальная схема и параметры работы установки КЦР-1,2, а также конструктивные узлы этого механизма легли в основу разработанных штукатурно-смесительных агрегатов ВНИИГ-7 [101] и конструкции ОГК ЦПРП Ленэнерго, в разработке которых принимал непосредственное участие В. Н. Яковлев.
Конструктивные элементы агрегатов представлены ниже.
1.	Вибросмеснтель изготовлен па базе растворосмссителя СО-46А. Конструкция вибросмесителя подробно описана в § 18.
2.	Скиповое устройство представляет собой ковш, перемещаемый с помощью тросов по специальным направляющим. Загружается ковш скипа автоматически.
3.	Бункерное устройство состоит из вибросита и приемного бункера. Вибросито предназначено для процеживания готовой растворной смеси и выполнено в виде сетки, натянутой на раму. Вибрация сита создается за счет вращения дебалапсного вала с приводом через клиноременную передачу от электродвигателя. Вибросито укрепляется на приемном бункере с помощью пружин.
Приемный бункер агрегата представляет собой корытообразную емкость треугольного сечения, жестко закрепленную с растворонасосом. Растворная смесь в агрегате ВНИИГ-7 из приемного бункера через отверстие в нем с помощью клапанной системы непосредственно попадает во входное отверстие приемной камеры растворонасоса.
В приемном бункере агрегата конструкции ОГК ЦПРП Ленэнерго для подачи готового раствора в приемную камеру установлено шнековое устройство, увеличивающее подающее давление у входа в камеру и позволяющее осуществить подачу в нес раствора повышенной вязкости.
154
I I'.k |'||<>|><>н;к«ц марки ( О IS	I О 19, примененный
для подачи p;icniop;i и материальный шланг, несколько видоизменен Для поцачн и рабочую камеру растворной смеси сверху раоочам камера переверну га пи 180". Проходя через нагнета тельный клапан рабочей камеры, раствор попадает в смесительную камеру, установленную на выходном отверстии рабочей.
Техническая характер не гика штукатур по-смесн гел иного агрегата Koiiripyinuiii ОГК Ц11Р11 Ленэнерго
Растворосмсснтель базовый...................... СО-46
Емкость смеси тельного барабана, л . ........ 80
Объем готового замеса, л................ .	65
Скорость вращения лопастного пала, об/мин	32
Производительность, м:,/ч	......... 2
Электродвигатель тина . . ......... .	АОЛ-2-22
4-Щ2-ФЗ
Мощность, кВт........................................... 1,5
Скорость вращения, об/мпп.............................. 1440
Рабочее напряжение, В................................   220/380
Габаритные размеры, мм: длина..................................... ...	1370
ширина .	.	.	.................... 600
высота . .	.	.	.......	750
Масса, кг............................................. 210
Завод-изготовитель .	.	...................... Одесский завод
строите л Ы1 о- дорож-ных машин
Вибратор типа.....................................
Номинальная мощность электродвигателя, кВт . . . .
Частота вибрации, Гц .............................
Момент массы дебалапсов, кгм......................
Напряжение, В.....................................
Масса, кг................ .	.	........... . .
Трансформатор типа . . ...........................
Частота тока, Гц	....... . . . .
Мощность, кВт ....	.	.............
Первичное напряжение,	В	.
Вторичное напряжение,	В	.	..'...
Габаритные размеры, мм: длина ............................................
ширина .......................... ............
высота ...................................  .	.
Масса, кг..................................  .	. .
Завод-изготовитель
Растворонасос типа ..............................
Максимальное рабочее давление, МПа...............
Максимальная вязкость раствора (по конусу Строй-
I (I III Ла), см..............................
Дальность подачи раствора, м: ио горизонтали ..................................
по вертикали ................................
Электродвигатель растиоропасоса типа ............
Мощность, кВт....................................
Частота вращения, об/мпп.........................
II В-21 Л 0,60 50 4,6; 5,7; 7,2; 9,2 36 32 ИВ 4(С-622)
50 I
220/380 36
376 234 350
31
Ярославский завод «Красный маяк»
СО-48 1,5
4
50
15 АО-2-31-4 1,5 1440
155
Напряжение, В -	........... 220/380
Емкость, л..............................................   100
Скорость вращения шнека, об/мин.......................... 424
Электродвигатель приводи шнека типа .	...	ЛО-2-41-<>
Номинальная мощность, кВт................................. 3
Скорость вращения, об/мин................................ 955
Масса, кг................................................ 55
5. Транспортирующее устройство состоит из смесительной камеры п материального шланга. Растворная смесь, поступившая в смесительную камеру, диспергируется в ней сжатым воздухом и под давлением во взвешенном состоянии со скоростью не менее 40 м/с транспортируется к месту укладки.
Для увеличения кинетической энергии движущегося раствора на конце шланга устанавливается суженное сопло. Скорость раствора на выходе из шланга — 120 м/с.
Глава VII
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ КЦР ДЛЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ. антикоррозионной и антикавитационнои ЗАЩИТЫ СООРУЖЕНИИ
§ 21.	Конструкции гидроизоляции сооружений
13 настоящее время имеется достаточно большой опыт применения гидроизоляции из коллоидных цементных растворов на различных гидротехнических, энергетических, промышленных и гражданских сооружениях. Положительные результаты производственного внедрения позволяют обобщить имеющийся опыт и предложить возможные решения конструкций гидроизоляции различных видов сооружений. В данном параграфе будут рассмотрены основные технические требования, предъявляемые к конструкции гидроизоляции в основном только тех групп сооружений, на которых было проведено испытание гидроизоляционных покрытий из коллоидных цементных растворов и на основе этих требований будет предложено возможное конструктивное решение гидроизоляции из КЦР.
Гидротехнические сооружения. Гидротехнические сооружения относятся к сооружениям, предназначенным для эксплуатации в условиях постоянного или периодического воздействия на них воды. С учетом отличий от других видов сооружений возможно объединение этих сооружений по группам, отличительными признаками которых является нх эксплуатационное назначен и е.
Плотины гидроэлектростанций являются основной (первой) группой гидросооружений. Высокая стоимость возведения и эксплуатации этих сооружений, необходимость надежной работы всех узлов ГЭС предъявляют повышенные требования к дол-. говечпости их отдельных конструктивных элементов, что частично обеспечивается устройством гидроизоляции.
Особо жесткие требования предъявляются к открытым поверхностям бетонных конструкции гидротехнических сооружений, расположенных в районах с суровыми климатическими условиями, а также в зоне переменного горизонта воды, в которой бетой подвержен многократному замораживанию и оттаиванию.
Большой перепад температур приводит к появлению в периферийный слоях периодически сменяющихся сжимающих п растягивающих темпераг\риых деформаций, которые при резкой смене температур оказываются выше предельных, чго приводит к ра (рушению поверхностного слоя.
157
Бетон, находящийся н зоне переменного горизонта поды, периодически насыщается. При воздействии отрицательных температур вода в порах п мнкротрещппах замерзает, и и замкнутом объеме пор при I 20° С давление может достигать порядка 250—280 МПа, а в открытых порах стопок—до 23 МПа [54].
Защита бетонных конструкций гидротехнических сооружений от разрушающего действия отрицательных температур предусмотрена ГОСТ 4795—68, где указано на необходимость устройств теплогидроизоляционных покрытий для речных гидросооружений при среднемесячной температуре от 0 до —20' С при числе циклов замораживания и оттаивания более 200 в год и при среднемесячных температурах ниже —20°С независимо от числа циклов замораживания. Теплогидроизоляциоппая защита обязательна для речных и морских гидротехнических сооружений в зоне переменного горизонта воды, находящихся в тяжелых условиях эксплуатации.
Водонепроницаемость патерпы в основном зависит от эффективности работы шпонок и от качества бетона, уложенного в тело плотины. Несоблюдение одного из условий приводит к интенсивной фильтрации воды через ограждающие конструкции патериы, что нарушает его нормальную эксплуатацию.
В шандорохрапнлнщах— специальных помещениях, расположенных в флютбетс, осуществляется хранение необходимых для проведения ремонтных работ шапдорных затворов. Ограждающие конструкции шандорохранплнщ должны надежно защищать помещения от фильтрации воды.
Долговечность п нормальная эксплуатация плотины гидроэлектростанции зависят и от хорошего состояния водослива, бетон которого при скоростях течения воды свыше 15—20 м/с подвержен кавитационному воздействию. В практике мирового и советского гидростроительства имеется ряд примеров, когда при возникновении кавитации происходило разрушение бетона водослива, например, на плотинах Гранд-Кули в США или Братской ГЭС на реке Ангаре.
Одним из способов повышения кавитационной стойкости поверхности водослива является либо применение при строительстве водослива специально подобранного износоустойчивого бетона, либо нанесение па поверхность бетона водослива специального защитного кавитацпоппостойкого покрытия, значительно повышающего износоустойчивость защищаемого бетона и имеющего высокую адгезию к нему.
К аптикавитациоппым покрытиям, защищающим открытые водосливы, особенно в районах с суровыми климатическими условиями, предъявляются дополнительные требования атмосфере- и морозостойкости.
Такое покрытие напорных и безнапорных тоннелей (вторая группа гидросооружений) по только обеспечивает антпкавпта-
158
цпониую .lamiuy Ovion.i <>iраждающпх конструкций (обделки) тоннеля, по п является гидроизоляцией. Особо необходимо устройств гидроизоляции при строительстве деривационных тоннелей н каналов, фильтрация воды нз которых через ограждающие конструкции из-за возможного размыва и оползней пород недопустима. С. II. Попчепко и М. Г. Старпцкий па примере напорного тоннеля Алма-атинской ГЭС н мпогоочковой дерива-. цпоипоп галереи Миигсчаурской ГЭС указывают на то, что гидроизоляционное покрытие, в этом случае должно обладать достаточной водонепроницаемостью, трещииостойкостью и износостойкое гыо.
В настоящее время в качестве гидроизоляционного и антн-канптацпоппого покрытия бетонной облицовки тоннелей применяется листовая сталь толщиной от 1 до 14 мм.
Такая гидроизоляция требует проведения дополнительных мероприятий по защите металла от коррозии.
К третьей группе гидротехнических сооружений относятся сооружения канализационной системы крупных городов, энср-।етпческих и промышленных комплексов. Эта группа в основном сое кин hi следующих сооружений: коллекторных тоннелей, насосных станций хозяйственно-фекальных вод и очистных сооружений (отстойники первой и второй очередей, аэротенки).
Наряду с обеспечением водонепроницаемости ограждающих конструкций коллектора, необходима его защита от фильтрации грунтовых нод, удовлетворение санитарным требованиям, запрещающим проникновение агрессивных вод в окружающий грунт, повышенная прочность и износостойкость покрытия.
Гидроизоляция отстойников первой и второй очередей и аэротенков наносится с внутренней стороны сооружения, т. с. со стороны прижимающего напора, и должна обеспечивать хорошую водонепроницаемость ограждающих конструкций. При этом необходимо обеспечивать повышенное сцепление гидроизоляционного покрытия с изолируемым бетоном, так как в основ пом эти сооружения эксплуатируются в открытых условиях и в зимний период возможно отрывающее воздействие льда на ।пдропзоляцию.
Комплекс сооружений водопроводной системы может быть отнесен к четвертой группе гидросооружений. В состав этой группы могут быть отнесены насосные и фильтровальные станнин. резериуры для чистой воды, водонапорные башни.
К ограждающим конструкциям насосной станции предъявляется требование повышенной их водонепроницаемости, обеспечивающее защиту электрооборудования от затопления в период круглогодичной их эксплуатации при различном уровне горизонта воды. Это обеспечивается устройством надежной гидроизоляции ограждающих конструкций. В связи с постоянным воздействием воды па гидроизоляционное покрытие оно должно иметь повышенную водостойкость и трсщипостойкостн, обсспе-
15ч
чииающую в соответствии с СН 301—65 нормальную степень сухости помещений.
Наличие в очищаемой воле в тешенных частиц дополнительно предъявляет к гидроизоляции требование повышенной износоустойчивости, обеспечивающей возможность гидроизоляционному покрытию противостоять абразивному воздействию на него взвешенных в воде мельчайших частиц песка. Непосредственное соприкосновение гидроизоляционного покрытия с питьевой водой ограничивает применение некоторых надежных гидроизоляционных материалов в связи с возможным выделением ими канцерогенных веществ.
Эти же требования предъявляются к гидроизоляции резервуаров чистой воды, которая не только препятствует фильтрации из них питьевой воды, но и в случае опорожнения резервуаров не допускает фильтрации грунтовых вод внутрь Чаще всего для удовлетворения этих требований гидроизоляция наносится на ограждающие конструкции с двух сторон: со стороны действия основного напора и со стороны действия напора грунтовых вод.
К гидроизоляционному покрытию емкостей водонапорной башни предъявляются те же требования, что и к гидроизоляции других гидротехнических сооружений водопроводной системы.
Плавательные бассейны как гидротехнические сооружения могут быть отнесены к пятой группе. Учитывая сложность подготовки воды для плавания, связанной с существенными затратами, а также расположение под ванной машинного оборудования, к гидроизоляционному покрытию необходимо предъявлять требования полнейшей его водонепроницаемости, трещиностой-костп и долговечности.
Постоянное воздействие па гидроизоляционное покрытие теплой воды требует увеличения его теплое тонкости. Покрытие не должно также выделять какие-либо ядовитые вещества, опасно влияющие па находящихся в воде пловцов.
При устройстве гидроизоляции необходимо также обеспечить возможность прочного сцепления гидроизоляционного покрытия с облицовочной плиткой, что обычно осуществляется устройством дополнительного защитного слоя из цементной штукатурки, наносимой по металлической сетке, прикрепленной к ограждающим конструкциям ванны бассейна с заранее установленными в них анкерами. При этом необходимо обеспечить водонепроницаемость в местах прохождения анкеров через гидроизоляционные покрытия.
Открытые резервуары для хранения воды хозяйственного назначения (шестая группа гидротехнических сооружений) должны обеспечить постоянную ее сохранность. Такие требования предъявляются к пожарным водоемам п водосборным бассейнам градирен.
160
А чи i ывая, mid чаще всею эти сооружения возводя гея из сборных элементов н при эюм возможна некоторая деформируемость основания резерв)аров, гидроизоляция их должна иметь нопы-П1е11п\1о ipeiuniiocioHKocib и в тонус гимых пределах тоета-точпу ю ц-форма гивпость.
Энергетические сооружении. 1\ энергетическим сооружениям могут быть отнесены здания тепловых п атомных электростанций. подземные помещения для подачи угля, а также подводящие и о 1 водящие теплопроводы.
Здания тепловых электростанций представляют собой первую группу энергетических сооружений. В этих зданиях гидроизоляция подвергается в основном периодическому смачиванию. Устройство падежного гидроизоляционного покрытия междуэтажных перекрытий и подвальных помещений обеспечивает в соответствии с СП 301—65 полную сухость в располагаемых под ними помещениях, где чаще всего помещается энергетическое оборудование.
При строительстве сооружений подсобных служб (вторая группа) тепловых электростанций (вагоноопрокидывателя, бункерною склада угля с транспортными галереями) в районах с суровыми климатическими условиями и в связи с плотной застройкой территории ГРЭС возникает необходимость устройства гидроизоляции, работающей «на отрыв», так как возможности расширения строительной площадки, требуемой для устройства наружной гидроизоляции, ограничены. В этом случае необходима защита гидроизоляционного покрытия от повреждения, что осуществляется устройством дополнительного железобетонною покрытия, удерживающего отрывающий напор анкерами, заложенными в тело ограждающих конструкций.
В этом случае в связи с большой глубиной заложения под-И’мпого сооружения (иногда до 20 м) гидроизоляция находится при постоянном действии па нее грунтовых вод и должна надежно обеспечивать водонепроницаемость ограждающих конструкций, так как в подземи-ых помещениях этих сооружений располагается технологическое оборудование, от четкого функционирования которого зависит работа основных агрегатов тепловых электростанций.
Гидроизоляционное покрытие теплопроводов (третья группа), защищая теплоизоляцию от увлажнения, обеспечивает ее постоянные теилофпзнческие свойства и одновременно предохраняет металл трубопроводов от коррозии. Долговечность гидроизоляционною покрытия зависит от теплостойкости, электропроводности, гнилое тонкости и деформативной способности применяемого гидроизоляционного материала.
В настоящее время разрабатываются конструкции комплексного геплогпдропзоляциоппого покрытия трубопроводов, к которому предъявляются требования повышенной теплостойкости, высокой механической прочности, достаточной для траиспорти-
6
X" I I
161
Таблица 30
Исходные требования, предъявляемые к гидроизоляционным покрытиям
Типы сооружений	Группы и подгруппы сооружений	Конструктивные части сооружений	Требования, предъявляемые к гидроизоляции														
			Подпетойкость	Водоустойчп* пость	Трещи постои-кость	Адгезия к основанию	Механическая прочность	Коррозионная стойкость	Работа «па ! отрыв»	Теплостойкость 				Атмосферестой-  кость	Нсфтсстопкость	Кавитационная стойкость	Износоустойчивость	Морозостойкость	Элскгропронод-ность	Работа «па прижим»
Г идро-техниче-	I. Плотины	Напорная грань	4-	4-	4-		4"4~	—	—	1-	4-		—	—	4-“	—	
скне сооружения		Патерны Шандорохра-нилнща Водослив	“Г	4~	4-		-		—	—	—		—	++		—		—	-Ь-
	II. Тоннели: а) напорные		—	—	"Т”		—1—	—		—					-1—!_	+				.
	б) безнапорные		-L-	-L	__	+	—	—	4-	—	—	—	—	+			—
	III. Канализационная система:																
	а) коллекторные тоннели		—	—	—	-L		।	4-	4-	—	+	—	+-			—
	б) насосные станции хозяйственно-фекальных вод		+	“Г"	—	+	“Г	4~	—	—	—	—	—	—	—	-	——
	в) отстойники 1-й очереди очистных сооружений		+			<					+					—	
г) аэротенки д) отстойники 2-й очереди очистных сооружении				—								—				
IV. Водопроводная система:																
а) береговая насосная станция			т		-г				—	—	—	—	—	—			—
б) фильтровальная станция		—	“Г							—						
в) резервуары чистой воды				*	+											
г) водонапорные башни			1 _	1	+	—			—	—	—	—	—	—	—	—
V. Плавательные бассейны		4-	4-	4-	Т"	4'	—	—	4“	__	—		—	—		-
VI. Открытые резервуары для хранения воды хозяйственного назначения:																
а) пожарные водоемы		—	+	<	+	т	—	V	—	—	—	—	—			-у
б) водосборные бассейны градирен		—	—1—	—L	+	—	—	—	—	—	—	—-	—	+		-—
Продолжение табл. 30
						Требования, предъявляемые						к гидроизоляции					
Типы сооружений	Группы и подгруппы сооружений	Конструктивные части сооружений	Водостойкость	Водоустойчивость	। Трещнностой-кость	ЛДГСЗИЯ К ОСЛО’ ваияю	; Механическая прочность	Коррозионная СТОЙКОСТЬ	Работа «па отрыв»	Теплостойкость	Атмосферостой- | КОСТЬ	i	Пефтсстойкость	Кавитационная стойкость	Износоустойчивость	Морозос гой-кость	Электропроводность	Работа «па прижим»
Энергетические сооружения	I. Здания тепловых электростанций	Междуэтажные перекрытия Подвальные помещения Каналы электрокабеля	+	+ ч~ +	+ +	+	1	-L	1	-L.	—	—	—	t	—	—	1
	11. Подземные сооружения для подачи угля: а)	бункерный склад угля б)	вагоноопрокнды-ватель		+ +	+ +	+	+ +	+	—	-1- -1-	+ +	—	•—'	1 1	+	—	—	-L.
	III. Теплопроводы		+	+	+	—	+	"Г	—	++	+	—	—	—	+	—	“Г"
			1														
			1		1 1 1 1_ 												
Промышленные сооружения	I. Промышленные здания	Кровельные покрытия Междуэтажные перекрытия	" 1	+	+	+	+	4~	—	-L	++	—	4-	—	_1_	—	+ +
		Каналы электрокабеля	-L	+	+		-г	—	-г	+	—	—	—	—	—	—	-L
		Подвальные специальные помещения	t	+		—L-			•								
	II. Мазутохранилища	*	—	+	+	+	+	+	-Г	+	+	—		—	—	—	+
Жилые дома и общественные здания	I. Жилые дома	Кровельные покрытия Перекрытия в душевых и санузлах	4~	4- +	4~ +	+ 4~	+ +	—	—	+	4~	++	—	—	—	+	I* +
		Подвальные помещения	+	+	+	+	-1	•—		4~	—	—	—	—	—	—	+
	II. Общественные здания культурного назначения	Подвальные помещения Балконы и балюстрады	+	+ +	+ 4~	+ +	+ +		~1 '	4~	4~	н—ь	—	—	+	+	+ +
Знаком «+» обозначены требования, обязательно предъявляемые к гидроизоляции, знаком «++»— повышенные, знаком «—» — необязательные.
5У1
роваппя груб па расстояние, незначительной электропроводимости и хорошей адгезии к металлу.
Промышленные сооружения. Гпдр< и пол я пня конструктивных частей промышленного здания (первая ipymia) часю i.miicni 01 его функциональных особенностей. Однако при строительстве промышленных сооружений есть ряд конструкций, требующих защиты от воздействия воды, общих для всех зданий: кровельные покрытия, каналы электрокабе. ieii, прокладываемые ниже нулевой отметки, и подвальные спсцпомсщення, предназначенные для хранения сырьевых материалов. При строительстве некоторых предприятий необходимо устройство маслостойких покрытий, предотвращающих попа типе машинного масла в другие помещения либо в грунт. Такое же требование предъявляется к гидроизоляции подземных мазуто- и нефтехранилищ, строящихся на территории предприятий, использующих нефть как сырье.
Кровельное покрытие промышленного здания предохраняет его помещения и расположенное в нем оборудование от атмосферных осадков. При этом долговечность покрытия зависит от атмосферостойкости и деформативпой способности применяемого гидроизоляционного материала. В настоящее время широкое применение имеют рулонные материалы, наносимые в один или несколько слоев на железобетонное покрытие. Более прогрессивным является устройство безрулоппого кровельного покрытия, выполняемого из мастики ХАМаст и БАЭМ. Возможно также устройство сборного кровельного покрытия, изготавливаемого в заводских условиях. При этом способе кровельное покрытие наносится на плиты перекрытия при изготовлении их в заводских условиях с дальнейшим замоноличпванием примыканий плит между собой на месте монтажа.
Требования, предъявляемые к гидроизоляционным покрытиям каналов электрокабеля и подвальных помещений, соответствуют тем же требованиям, которые предъявляются к гидроизоляции конструктивных элементов тепловых электростанций, т. е. должна быть гарантирована надежность и долговечность гидроизоляции.
Требования маслостойкости и нефтсстойкостп предъявляются к гидроизоляционным покрытиям, защищающим перекрытия промышленных зданий, на полы помещений которых возможно воздействие машинного масла. Особенно существенно применение такого покрытия при устройстве гидроизоляции мазуто- и нефтехранилищ (вторая группа), так как нарушение проницаемости их ограждающих конструкций может привести не только к излишней потере ценного сырья, но и к загрязнению окружающих вод.
Жилые и общественные здания. Основными конструкциями в жилых и общественных зданиях, через которые возможно проникание воды, являются крыша, перекрытия в душевых п
166
туалетных компаia.x, оалкопы и балюстрады общественных здании, подвальные помещения. Требования к кровельным покрытиям жилых и общественных .I'laiinii иречьявляются те же. ч ю и к ьр<>1>.1>|\1 промышленных ,143111111.
Ilpn устройстве гидроизоляции перекрытий душевых н туалетных комнат покрытие рассчитано на периодическое незпа-чнюльное смачивание. В настоящее время в крупнопанельном ciронтельегве при применении сборных саппгарпо-технических кабин в качестве гидроизоляции применяется линолеум полов, запрессованный в днище кабин при их изготовлении в заводских условиях. В остальных случаях гидроизоляция выполняется из рулонных асфальтовых материалов.
Гидроизоляция балконов н балюстрад общественных зданий должна быть тщательно защищена от механического воздействия, так как по гидроизоляционному покрытию возможно значительное перемещение людей. Такая защита осуществляется чаще всего устройством наливных полов.
К гидроизоляции подвальных помещений предъявляются те же требования, что и к гидроизоляции спецподвалов энергетических и промышленных сооружений. Однако очень часто возникает необходимость проведения ремонта в жилых и общественных зданиях культурного назначения, срок эксплуатации которых значительно превышает долговечность примененного ранее гидроизоляционного покрытия. В этом случае в подвальных помещениях нередко обнаруживается фильтрация воды через ограждающие конструкции, что требует устройства гидроизоляции с ину трепней стороны помещении, т. е. устройства гидроизоляции, работающей «на отрыв».
Таким образом, в результате проведенного анализа существующих конструкций гидроизоляций возможно классифицировать требования, предъявляемые к гидроизоляционным покрытиям сооружений. Эти требования приведены в табл. 30.
Лабораторные исследования гидроизоляционных и физико-механических свойств коллоидных цементных растворов, разработка конструкций гидроизоляционных покрытий из них и технологические методы приготовления и нанесения готовых растворных смесей па изолируемые поверхности позволили рекомендовать применение этого вида гидроизоляции па строительстве различных сооружений.
§ 22.	Примеры применения гидроизоляции из коллоидного цементного раствора в строительстве
Сборные теплогидроизоляционные панели для Вилюйской ГЭС. Для района строительства Вилюйской ГЭС, расположенной па реке Вилюй Якутской АССР, характерны длительные (до 200 дней в году) устойчивые отрицательные температуры наружного воздуха. По данным Гидропроекта, за 1939—1963 гг.
1Г>7
среднемесячная температура воздуха составляла —33,9° С в январе, —28° С в феврале, —18,9° С в марте. ЛЬпшмалышя температура воздуха достигала даже —(>ГС при среднего ю-вой —8,2° С.
Натурные наблюдения и анализ работы конструкции Вн-люйской ГЭС показали, что наиболее подвержены разрушающему действию низких температур внешние поверхности железобетонной забральной стенки, низовой грани водоприемника и железобетонной стенки над отсасывающими трубами.
В ходе разработки конструкции теилогндроизоляцпи была предусмотрена возможность ее выполнения и в сборном варианте.
С целью проведения испытании и отработки технологии производства был сделан в 1971 г. опытный образец тенло-гндроизоляционной плиты площадью 1,5X1,5 м*. Плита изготовлялась в следующей последовательности. Слой коллоидного цементного раствора толщиной 2 см с помощью площадочного высокочастотного вибратора укладывался на заранее заготовленный щит, ограниченный бортовой опалубкой высотой 10 см. На свежеуложенный слой КЦР устанавливался металлический сварной каркас, который крепился к бортовой опалубке. Последующий слой толщиной 8 см был из бетонной смеси, уплотняемой глубинными вибраторами. Через 20 суток опалубка плиты была снята и плита установлена на испытательном стенде в вертикальное положение.
Для обеспечения лучшего сцепления бетонного основания плиты с асфальтокерамзитобетоном ее поверхность со стороны примыкания к теплогидроизоляционпому слою огрунтовывалась разжиженным битумом.
Для фиксирования напряжений, деформаций и температуры па внутренней поверхности плиты были установлены струйные тензодатчики и устроена по ее периметру опалубка, после чего был уложен и уплотнен асфальтокерамзитобетон толщиной 10 см.
Наблюдения, проводимые за состоянием асфальтокерамзи-тобетона в течение последующих 30 дней при хранении панели в вертикальном положении, не показали каких-либо признаков размягчения и оплывания асфальтокерамзитобетона.
Окончательный этап заключался в нанесении на поверхность плиты со стороны асфальтокерамзитобетона слоя бетона толщиной 15 см. При этом концы тензодатчиков были заделаны в бетон, а провода выведены наружу. За состоянием панели, установленной на открытом стенде, был осуществлен контроль.
* Изготовление плиты производилось при непосредственном участии канд. техн, наук Р. Н. Шманцаря и ннж. Г. М. Каргина
168
Результаты проведенных наблюдений за состоянием панели в точение Г) лег позволяют считать возможным применение в районах с суровыми климатическими условиями при строительстве гидротехнических сооружений сборных теплогндронзо-ляцнонных панелей, изготовленных из асфальтокерамзптобе-юна с устройством защитного стоя из коллоидного цементного раствора как одного из надежных, сравнительно экономичных вариантов теплогидроизоЛяцпп.
Артемовский гидроузел. Артемовский гидроузел, сооружаемый на реке Артемовне, предназначен для водоснабжения Владивостока и представляет собой земляную плотину длиной более 1000 м и высотой 37,5 м, перегораживающую русло реки
Put. 73. Схема шахтного водосброса, совмещенного с водозабором Артемовского гидро}зла
Артсмовкп в районе пос. Мпогоудобиое, образуя водохранилище с объемом воды 1 18 млн. м3. Напор па плотине 32,5 м. Объем земляной насыпи 2,5 млн. м3. Регулирование уровня воды в водохранилище п иодача ее в магистральные водоводы осуществляется через шахтный водосброс, совмещенный с водозабором (рпс. 73). Водосброс, рассчитанный на пропуск паводковых расходов 1500 м8/с, представляет собой водоприемную воронку, опирающуюся по всему периметру на железобетонные бычки. Водоприемная воронка соединена с водосбросным тоннелем сечением 10X11,3 м2, закапчивающимся водосборным колодцем для гашения потока в нижнем бьефе.
Большой папор на ограждающие конструкции гидроузла предъявляет повышенные требования к водонепроницаемости незначительных по толщине железобетонных конструкций водозабора и тоннелей. Для повышения водонепроницаемости ограждающих конструкций шахтного водосброса со стороны напорного фронта применен коллоидный полимерцемеитныи раствор с добавками дисперсий эпоксидно-каучуковых композиций. Особое внимание было уделено устройству гидроизоляции напорного фронта в зоне переменного уровня горизонта волы. Покрытие выполнялось в два слоя общей толщиной 15 мм с тщательной обработкой нанесенного последнего слоя пиевмо-
169
внброгладплкой ПГ-2. Для повышения надежности работы конструкции и по избежание каких-либо возможных нарушений при производстве работ гидроизоляция из КПЦР выполнялась также п со стороны, противоположной действию гидростатического напора.
Водонепроницаемость монолитного тоннеля для прокладки самотечных водоводов также обеспечивалась гидроизоляционным покрытием из КПЦР толщиной 15 мм. Приготовление
Рис. 71 Ikiiicccuiic КПЦР на изолируемые поверхности шахтного иодосброса Артемовского гидрох зла с помощью ирис тапки Марчхкова
КПЦР осуществлялось с использованием местных материалов: портландцемент марки 500 Спасского завода, в качестве мнк-ронаполиителя — пыль электрофильтров того же завода. Приготовление эпоксидно-каучуковой дисперсии производилось в краскосмесптеле СО 11 па специально оборудованном в условиях строительной площадки узле.
Готовый коллоидный полнмерцемеитпый раствор транспортировался к месту укладки во взвешенном состоянии в воздухе по шлангам 038 мм па расстояние до 150 м с помощью раство-ропасосноп установки, оборудованной приставкой Марчукова (рис. 74). Общая площадь выполненной в 1977 г. гидроизоляции из КПЦР превысила 6 тыс. м2.
Патерны плотины на реке Сытыкаи. Ограждающие конструкции патерны земляной плотины па реке Сытыкаи выполнены из монолитного железобетона. Наблюдается фильтрация воды через них.
170
Для повышения водонепроницаемое ти ограждающих koiici-р\кнпй летом 1976 г применена гидроизоляция из коллоидного немей । по! о рае шора, па поен moi о с впу гренпен стороны па герцы (работа гидроизоляционного покрытия «па отрыв»),
КЦР приготовлялся из местных материалов — портландцемента марки 500 п топкомолотого песка, применяемого в качестве микропаиолппгеля, помол которого осуществлялся в шаровой мельнице, установленной па растворном узле строительства. В связи с относительно небольшим объемом работ (площадь покрытия — 900 м2) нанесение КЦР осуществлялось вручную с дальнейшим разравниванием его и уплотнением нневмовиброгладилкамп ПГ-2. Перед нанесением коллоидного цементного раствора была проведена тщательная подготовка изолируемых бетонных поверхностей с обработкой их пескоструйным аппаратом. Все работы производились в период наименьшего уровня горизонта воды в верхнем бьефе, что значительно уменьшило величину действующего напора на плотину в процессе производства работ. При этом фильтрации воды через ограждающие конструкции не было. Для создания благоприятных условий в начальный период при твердении КЦР производилось интенсивное смачивание готового покрытия.
Шандорохранилище Путкинской ГЭС и помещение аккумуляторной подстанции Падужемской ГЭС в г. Кеми. Падужемская и Путкпнская гидроэлектростанции являются одними из станций каскада Кемьскпх ГЭС, сооруженных па реке Кемь в Карельской АССР. В процессе их длительной эксплуатации в помещениях шаидорохрапплпщ, отметка днища которых —35 м, и и помещениях аккумуляторной подстанции обнаружены места интенсивной фильтрации воды через иол и степы помещения. Уиранение фильтрации осуществлялось нанесением гидроизоляционного покрытия из коллоидного цементного раствора по всей площади поверхностей стен и пола помещения водохранилища. В качестве наполнителя в КЦР был применен известняковый порошок.
Предварительно перед нанесением КЦР были предприняты меры по прекращению интенсивной местной фильтрации с помощью цементного раствора, содержащего 5%-пый раствор а.помина 1 а натрия. Быстрое схватывание раствора позволило приостановить па некоторое время фильтрацию, однако из-за большого напора вода появилась в другом, более ослабленном месте. Для повышения эффективности борьбы с фильтрацией при производстве ремонтных работ была опробована следующая технология производства этих работ.
Коллов шый цементный раствор наносился по всей площа щ поверхности степ п иола.
По окончании срока схватывания коллоидного цементного раствора (через I 3 суток после его нанесения) в отдельных Mcciax размыва фильтрация прекращалась в результате наие-
171
сепия КЦР, в состав которого вводился 5%-иый раствор алюмината натрия, а затем дополнительно эти места перекрывались коллоидным цементным раствором состава, применяемого ранее. Такой метод борьбы с местной фильтрацией ликвидировал необходимость дополнительной работы, так как действующий па гидроизоляцию напор воспринимался всем покрытием. Общая площадь покрытия 300 м2.
Водослив плотины Братской БЭС. В 1908 г. прп пропуске паводковой воды из Братского водохранилища через плотину в результате кавитации произошло разрушение бетона водослива. Летом 1968 и 1969 гг. были предприняты мероприятия по ликвидации этих разрушений и проведены опытные работы по устройству антикавитацпонпых покрытий нз различных материалов.
Одним нз предложенных вариантов была заделка небольших раковин и устройство опытного покрытия из коллоидного цементного раствора, который изготовлялся из местных материалов. При этом производился дополнительный совместный помол портландцемента и строительного песка в имеющейся на строительстве впбромелытице марки М-230. Готовая цементно-песчаная смесь расфасовывалась в плотпозакрываемые фляги и доставлялась к месту производства работ. Прп приготовлении КЦР в качестве заполнителя в его состав вводился железный порошок марки ПЖ-3, значительно повышающий кавитационную стойкость затвердевшего коллоидного цементного раствора.
Цель проводимых в 1968 г. исследований заключалась не только в необходимости проверки в натурных условиях кавитационной стойкости покрытия, но и в выявлении его трещино-стойкости под действием различных атмосферных воздействий п выяснении влияния различных способов предварительной обработки бетонных поверхностей на адгезию покрытия. Результаты испытаний, проводимые при пропуске воды в 1969 г. п дополнительном осмотре состояния заделок и покрытий, показали, что:
целесообразно применять КЦР для заделки раковин глубиной до 10 см;
наилучший способ предварительной подготовки бетонных поверхностей — пескоструйная обработка;
адгезия аптикавитациоиного покрытия к бетону значительно повышается при нанесении КЦР по свежеуложенному слою коллоидного цементного клея (КЦК).
Эти выводы были дополнительно проверены и подтверждены работами, проведенными вновь в 1969 г. на водосливе плотины Братской ГЭС, когда на бетонную поверхность водослива было нанесено аптикавитационное покрытие площадью более 90 м2. Покрытие наносилось на предварительно очищенную пескоструйным аппаратом бетонную поверхность с промежуточным слоем свежеуложенного КЦК.
172
Дальпсшпее наблюдение за состоянием покрытия в процессе его эксплуатации подтвердило целесообразность применения такого покрытия для защиты бетонных поверхностей от механического, кавитационного п абразивного воздействий. Прп нанесении покрьння 11 при заделке раковин применялась впброгла-дплка, изготовленная па базе вибратора конструкции ИФХ ЛИ СССР.
Тоннель эксплуатационного водосброса Чнрксйской ГЭС. Регулирование уровня воды в водохранилище Чнрксйской ГЭС в период ее максимального притока осуществляется через тоннель эксплуатационного водосброса Чнрксйской ГЭС (рпс. 75 н 76). При проектировании и строительстве гидроэлектростанции возникли сомнения в способности бетонной обделки тоннеля сопротивляться возможному кавитационному и абразивому воздействию па пес воды, несущей за собой большое количество песка, понижающего износостойкость бетона.
В опытном порядке в качестве одного из вариантов повышения кавитационной стойкости п износостойкости монолитной бетонной обделки тоннеля было предложено устройство покрытия из коллоидного цементного раствора. Этим же способом предполагалось заполнить имеющиеся в бетоне обделки каверны.
Летом 1972 г. в тоннеле эксплуатационного водосброса Чир-кейской ГЭС силами тоннельного строительного отряда был выполнен опытный участок аптикавптационного покрытия из КЦР площадью 40 м2 при толщине 20 мм и производился ремонт обделки заполнением КЦР имеющихся в ней каверн.
В связи с отсутствием на строительстве впбромсльннцы тонкомолотая цементно-песчаная смесь, являющаяся вяжущим для КЦР, была доставлена в цементовозе с Московского комбината «Стройдеталь». В качестве заполнителя применялся песок с карьера «Прпсулакское». Железный порошок в состав КЦР не вводился. Хранение смеси на строительстве осуществлялось в герметически закрытых емкостях, изготовленных из металлических вентиляционных труб. Приготовление КЦР производилось в растворосместителе СО-46 с дальнейшей виброак-тпвацпей раствора глубинным вибратором ИВ-27. Нанесение КЦР осуществлялось на предварительно обработанные пескоструйным аппаратом вертикальные поверхности обделки впбро-растворометом ВНИИГ-6 с дальнейшим уплотнением пневмо-впброгладнлками ПГ-2.
Коллекторные, тоннели канализационной сети Ленинграда. Водонепроницаемость железобетонных коллекторных тоннелей, расположенных па глубине до 40 м, обеспечивается железоторкретной облицовкой толщиной до 100 мм. В связи с трудоемкостью работ из-за большой толщины облицовки и неизбежным при производстве торкретных работ перерасходе материала (до 30% сухой смеси уходит в «отскок») было предложено частично
173
Рис. 75. Схема тоннельного водосброса Чиркейской ГЭС
заменить на некоторых участках лот вид оилнцовкп гидроизоляцией нз коллоидного цементного раствора толщиной 20 мм.
В опытном порядке на одном нз участков строительства тоннеля с помощью реконструированного но прямоточной схеме paciворонасоса в 1074 г. было нанесено гидроизоляционное покрытие толщиной 20 мм. Приготовление осуществлялось в внброемееитсле-актнваторе, конструкция которого приведена на рис. (>8. Готовый раствор опускался в шахту коллекторного
Рис. 76. Тоннельный водосброс Чнркепскоп ГЭС
тоннеля, транспортировался с помощью растворонасоса по шлангам во взвешенном в воздухе состоянии на расстояние до 50 м, после чего вылетал нз сопла, находящегося на конце шланга,'со скоростью 100—120 м/с. Благодаря пневматическому нанесению КЦР па изолируемые поверхности плотность покрытия значительно повысилась, увеличив тем самым его водонепроницаемость. В то же время было отмечено значительное хвелпчепне адгезии гидроизоляционного покрытия к бетонному основанию.
КЦР п потоплялся с применением портландцемента марки 500 заво та им. Воровского н маршалнта, используемого в ка-честве мнкронаполцителя.
Подземные сооружения Троицкой ГЭС. Возведение подземной части береговой насосной станции, насосной станции хо-«яйственно-фекальных вод, бункерного склада угля и узла пересыпки осуществлялось в тяжелых климатических условиях
175
схровой уральской зимы. В то же время в связи с плотной застройкой территории ГРЭС были ограничены возможности расширения площади застройки, требуемой для устройства предусмотренной проектом наружной оклеенной гидроизоляции из гптропзола. Учитывая это, строительное управление Троицкой ГРЭС и ВПИИГ им. В. Е. Веденеева предложили в 1974 г. наносить гидроизоляционное покрытие из коллоидного цементного раствора с внутренней стороны подземной части сооружения. Прп этом гидроизоляция работает «па отрыв».
Все перечисленные сооружения имели большую глубину заложения. Отметка низа днища береговой насосной станции —12,6 м (рпс. 77), насосной станции хозяйственно-фекальных вод —9,2 м (рпс. 78), бункерного склада угля — 8 м. Уровень грунтовых вод па отметке — 0,8 м. К ограждающим конструкциям названных подземных сооружений предъявлялись требования абсолютной водонепроницаемости, так как в подземных помещениях монтировалось электрооборудование либо хранился прибывающий па ГРЭС уголь.
В качестве вяжущего в КЦР применялась смесь портландцемента марки 500 в сочетании с андезитовой мукой. Все поверхности предварительно зачищались ручными металлическими щетками. Для нанесения КЦР на некоторых участках покрытия впервые был опробован и применен в опытном порядке штукатурно-смесительный агрегат КЦР-1,2, разработанный в лаборатории гидроизоляции ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева.
При возникшей в 1977 г. необходимости ремонта ранее построенной галереи транспорта угля был применен коллоидный полимерцементпый раствор с добавкой дисперсии па основе эпоксидных смол. Фильтрация воды в сооружение происходила из-за повреждения выполненной ранее наружной оклеенной гидроизоляции.
Дисперсия эпоксидных смол готовилась на месте производства работ в краскосмесителе СО-11. В качестве эмульгатора применялась андезитовая мука. Нанесение КПЦР осуществлялось по всей изолируемой поверхности без снятия действующего напора. Выявленные места фильтрации перекрывались несколькими слоями КПЦР до прекращения притока фильтрующей воды.
Общий объем выполненных работ составил в 1974 г. 4398 м2, в 1977 1. —2100 м2.
Подземные сооружения Курганской ТЭЦ. Узел пересыпки Курганской ТЭЦ заглублен па 14 м. В результате повреждения наружной гидроизоляции прп засыпке имела место интенсивная фильтрация воды через ограждающие конструкции. Для се ликвидации была применена гидроизоляция из коллоидного цементного раствора, наносимого с внутренней стороны сооружения. Состав КЦР и методы производства работ были аналогичны применяемым в 1974 г. па Троицкой ГРЭС. Впервые
I7G
па Курганской ТЭЦ при подготовке бетонных поверхностен под изоляцию для их очистки были применены модифицированные электрические механические щетки, созданные па базе электрозатирочпы.х машинок СО-86 и успешно прошедшие испытания. Общая площадь выполненного покрытия 1500 м2.
Подземные сооружения Гусиноо$ерской ГРЭС. Причины, побудившие производить строительство подземных частей ва-гоноопрокндывателя н береговой насосной станции Гуспноозер-скоп ГРЭС без устройства наружной гидроизоляции, были те же, что и па строительстве Троицкой ГРЭС.
Опыт выполнения в 1977 г. на береговой насосной станции гидроизоляции нз КПЦР с добавкой дисперсии па основе эпоксидных смол позволил рекомендовать в 1978 г. применение этого покрытия па подземной части вагоноопрокпдывателя, которая возводилась методом опускного колодца. Отметка пола вагоноопрокидывателя —11,9 м. Для предотвращения фильтрации воды через ограждающие конструкции внутрь помещений па протяжении всего времени производства гидроизоляционных работ осуществлялось водопонижение с помощью системы установленных иглофильтров.
Изолируемые поверхности перед нанесением КПЦР очищались с помощью пескоструйного аппарата, созданного па базе цемепт-пушки С-320. Нанесение КПЦР осуществлялось ппевмо-впбронагнетателем (ПВН) ВНИИГ-78. В качестве наполнителя была применена доломитовая мука. Общая площадь гидроизоляции из КПЦР, выполненной на объектах Гусппоозерскоп ГРЭС, около 6 тыс. м2.
Очистные сооружения Северной ТЭЦ в Ленинграде. Очистные сооружения Северной ТЭЦ предназначены для очистки сточных вод. Отстойники и аэротенки представляют собой круглые в плане монолитные железобетонные резервуары диаметром б м, высотой 8 м. Примененный в 1975 г. для обеспечения их водопепронпцасмостп коллоидный цементный раствор наносился па изолируемые поверхности с помощью агрегата КЦР-Г2, модифицированная модель которого имеет марку ВНИИ Г-7, позволяющего транспортировать раствор ио резиновым шлангам 038 мм па расстояние до 50 м. Испытания резервуаров заливкой водой показали их полную водонепроницаемость. Общая площадь выполненного покрытия до 2000 м2.
Сооружения Кировского завода в Ленинграде. Одно из первых применений гидроизоляции из КЦР было осуществлено в конце 1967 г. силами треста № 17 Главзапстроя па Кировском заводе при ремонте под.имной части насосной станции хозяйсIвеппо-фекальпых вод. ()тм<чка днища 8 м. Уровень горизонта грунтовых вод —1,2 м. При этом гидроизоляция нз КЦР работала «па отрыв». В процессе нанесения покрытия в местах наиболее интенсивной фильтрации устанавливались водоотливные металлические трубки, которые в дальнейшем, 178
после набора КЦР достаточной прочности, закрывались водонепроницаемыми пробками.
Эксплуатация сооружения в геченпе 11 лег без каких-либо повреждений покрытия н отсутствия фильтрации воды через ограждающие конструкции подтвердила надежность и долговечность предложенной изоляции. На основании полученного опытг! в 1968 г. было выполнено из КЦР покрытие в помещении мойки тракторов Кировец К-700 п К-701. Основная задача такой защиты- предохранение от попадания в грунт машинною масла. Отсутствие каких-либо повреждений в покрытии и бе(аварийность работы сооружения доказали его маслостой-КОС1Ь.
Емкость мазутохранилища на фабрике фотобумаги в Ленинграде. Опыт, полученный по устройству маслостойкого покрытия из КЦР на Кировском заводе, позволил рекомендовать его летом 1973 г. для применения при устройстве изоляции емкостей мазутохранплнщ.
Два резервуара мазутохранплнщ размером в плане 12Х18Х Хб м выполнены из монолитного железобетона в супесчаном грунте при отметке уровня горизонта грунтовых вод —1,2 м. На время производства гидроизоляционных работ призводилось водопонижение. Гидроизоляция наносилась с внутренней стороны емкостей. Для обеспечения влажного режима твердения КЦР в связи с высокой температурой воздуха (работа производилась в летний период) была предложена и осуществлена следующая схема производства работ.
В первую очередь гидроизоляционное покрытие наносилось на 1 орпзонтальпую поверхность днища и но всему периметру стен па высоту 1,2 м. Через сутки после окончания этих работ резервуар заполнялся водой па высоту 1 м. С установленного па плаву понтона продолжались работы но устройству гидроизоляции следующего яруса с нахлестом па ранее уложенную гидроизоляцию па 20 см.
Заполнение водой п устройство последующих ярусов покрытия осуществлялось по мере твердения коллоидного цементного раствора. Такой способ производства работ по устройству гидроизоляции позволил не только создавать водный режим твердения покрытия, но одновременно и производить испытание емкостей на водонепроницаемость. При этом осуществлялась постоянная равномерная нагрузка па всю конструкцию резервуара, что позволило избежать какой-либо де-формацпн "его конструкций. Напессппе КЦР на площади 1200 м2 производилось с помощью впброрастворомета В1П111Г 6.
Плавательные бассейны. Устройство гидроизоляции ванны плавательного бассейна коллоидным цементным раствором впервые было ос\ щесгвлепо в 1971 г. при строительстве спортивною комплекса ывода ^Болыневпкж Размеры ванны 25X14 м.
179
глубина от 2 до 4 м. Ванна опирается на колонны, между которыми располагается технологическое оборудование. 11реду-смотреппая проектом гидроизоляция типа «торкрет», наносимая толщиной 30мм по сетке, была заменена па гидроизоляционное покрытие из коллоидного цемеш иого раствора толщиной 15 мм. При этом покрытие не армировалось. Папе сенне КЦР осуществлялось вручную с помощью ппевмовиброгладилки.
В 1972 г. аналогичное покрытие было выполнено при строительстве ванны плавательного бассейна спортивной школы интерната № 64. Размеры ванны 25x11X2 м. Вся ванна была заглублена в грунт. Имеющийся опыт эксплуатации плавательных бассейнов с гидроизоляцией ванны из КЦР позволил рекомендовать летом 1972 г. этот вид гидроизоляционного покрытия при строительстве бассейна ДСО «Спартак».
Ванна бассейна имеет размеры 50Х Х21 м, глубину от 1,5 до 5 м при толщине стен 12 см (рис 79). Проектом была предусмотрена гидроизоляция из мастики ХАМаст с дальнейшей защитой ее цементным штукатурным покрытием, наносимым по сетке. Применение гидроизоляции из КЦР толщиной 15 мм позволило отказаться от армирования покрытия. Для повышения надежности сцепления КЦР с изолируемым бетоном был применен промежуточный адгезионный слой из коллоидного цементного клея. КЦК и КЦР были приготовлены из портландцемента марки 500 завода имени Воровского в сочетании с пылью электрофильтров. Нанесение КЦР и КЦК осуществлялось с помощью виброрастворомета ВНИИГ-6.
Рис. 79. Схема 50-метровой панны плавательного бассейна в г. Раменское Московской области н ДСО «Спартак-» Ленинграда
В дальнейшем в 19/5 и 1976 гг. оыла выполнена гидроизоляция ванн плавательных бассейнов спортивных комплексов Радиоволн техникума и завода «Звезда». Размеры ванн 25X14 м, глубина от 2 до I м. При произволегве работ был использован механизм КЦР-1,2, позволивший осуществить с одной стоянки транспорт раствора по шлангам 0 38 мм на расстояние до 60 м. При устройстве гидроизоляции ванны плавательного бассейна спортивного комплекса Радпополптехпнкума была использована та же схема работы с плавучих понтонов, что и при ус1])ойстве гидроизоляции мазутохрапплшц па фабрике фотобумаги.
В феврале 1978 г. при реконструкции 25-метровой ванны плава тельного бассейн,! ДСО «Динамо» для повышения тре-1ЦНИОСТОЙКОСТН п деформатпвпой способности покрытия из КЦР в связи с имеющимися трещинами в ограждающих конструкциях ванны в качестве полимерной добавки была применена полиэтиленовая эмульсия. Покрытие наносилось с помощью установки ПРН-500.
Предлагаемая технология нанесения КЦР на изолируемые поверхности была осуществлена также в 1979 г. при устройстве гидроизоляции ванны плавательного бассейна спортивного комплекса Раменского приборостроительного завода (Московская область), входящего в комплекс сооружений «Олнмпиада-80». Замена предлагаемой многослойной гидроизоляции покрытием из коллоидного цементного раствора позволила значительно ранее директивного срока подготовить бассейн к эксплуатации.
Все внутренние поверхности ванн плавательных бассейнов облицовывались глазурованными плитками, крепление которых осуществлялось обычными методами на цементном растворе марки 100 непосредственно к затвердевшему покрытию из КЦР. Никаких дополнительных мероприятий по креплению плиток не требовалось. Общая площадь выполненного покрытия на всех бассейнах составила 6200 м2.
Пожарные водоемы. По конструкции пожарные водоемы, построенные в Парголове (в 1970 г.) и пос. Кулотино Новгородской области (в 1973 г.), представляют собой резервуары, днище которых выполнено в виде монолитной железобетонной плиты, а степы — из сборных бетонных фундаментных блоков размером 0,5x0,5x1,5 м. Размеры водоемов в плане 12X7 м (в Парголове) п 12x18 м (в Кулотино), глубина соответственно 2,8 и 6 м. Гидроизоляция выполнена из КЦР толщиной 10 мм. В качестве наполнителя применяли кварцевый порошок КП-3 (в Парголове) и формовочный песок (в Кулотино). Покрытие наносилось вручную с помощью ппевмовиброглади-лок ПГ-2. Площадь гидроизоляции 833 м2.
Резервуары для питьевой воды. Резервуары фильтровальной станции г. Кеми представляют собой комплекс тонкостенных 181
(12 см) железобетонных ячеек размером в плане 5,3X2,3 м, конусообразно сужающихся книзу. Глубина каждой ячейки 6,3 м (рве. 80). Предусмотренная проектом цеменшая гидро толяцня тина «торкрет» была выполнена некачественно и вода при испытании интенсивно фильтровала через ограждающие конструкции. Применение КЦР в 1971 г. для повышения водонепроницаемости в емкостях для питьевой воды оказалось возможным, так как в его состав, как и в состав торкрет-нзо-ляцип, не входят какие-либо канцерогенные вещества. В качестве мпкропаполнптеля в КЦР применялся известняковый порошок. Такое же покрытие было выполнено при строительстве резервуаров для питьевой воды в пос. Ропша под Ленинградом. Общая площадь выполненных покрытий 350 м2.
Междуэтажные перекрытия зданий. В 1969 г. при реконструкции гостиницы «Дружба» (Ленинград) в душевых комнатах выполнено гидроизоляционное покрытие, уложенное поверх железобетонных междуэтажных перекрытий. Покрытие наносилось как на горизонтальные поверхности пола помещения, так и на вертикальные поверхности стен на высоту до 1,5 м. Нанесение КЦР осуществлялось с помощью виброплощадки, изготовленной па базе прикрепляемых вибраторов ИВ-28 пли ИВ-29. Для повышения трещиностойкости покрытия в местах сопряжения стен с днищем производилось армирование покрытия металлической сеткой. В 1971 г. при строительстве плавательного бассейна спортивного комплекса завода «Большевик» была выполнена гидроизоляция под полом обходных дорожек, устраиваемых па уровне верхней кромки ванны бассейна по всему его периметру.
Используя опыт, полученный при устройстве маслостопкого покрытия в 1972 г. в цехе Карбюраторного завода для защиты от попадания в нижележащие этажи машинного масла, было применено покрытие из КЦР- В качестве наполнителя применялся маршалпт. Общая площадь покрытия из КЦР 2220 м2.
Кровельные покрытия зданий. Атмосферостойкость КЦР, его высокая механическая прочность п повышенная морозостойкость позволили рекомендовать в 1968 г. в опытном порядке устройство кровельного покрытия из КЦР па балконе Дворца культуры им. С. М. Кирова в Ленинграде. Балкон представляет собой прогулочную террасу, расположенную над внутренними помещениями Дворца. Для повышения трещиностойкости покрытия было произведено его армирование проволочной сеткой. Покрытие из КЦР укладывалось но жесткому бетонному основанию. Разравнивание и уплотненно покрытия осуществлялось площадочным вибратором. При устройстве покрытия был предусмотрен уклон в сторону водоприемных воронок.
Аналогичное покрытие было выполнено в 1968 г. па балюстраде стадиона им. С. М. Кирова. В архитектурных целях
182
 Рис 80 Схема резервуаров филь гровальной станции в г. Кеми
поверх уложенного КЦР 6ы.'1 выполнен наливной пол. Общая площадь покрытия 650 м2.
Годичный опыт эксплуатации кровельного покрытия позволил рекомендовать к изготовлению в заводских условиях в опытном порядке сборных железобетонных плит с водонепроницаемым покрытием из КЦР.
Изготовление железобетонных плит осуществлялось в 1969 г. на заводе железобетонных изделий № 4 в Ленинграде.
Плиты изготовлялись в следующей последовательности: в металлическую форму впбростенда устанавливался арматурный каркас плиты;
виброформа заполнялась бетоном; при этом укладывалось такое количество бетона, которое позволяло отформовать панель высотой па 15 мм ниже верхней кромки формы;
поверх свсжеуложспного бетона в внброформу укладывался коллоидный цементный раствор заподлицо с верхом формы;
готовая панель направлялась в пропарочную камеру;
после пропаривания производилось распалублнванпе панели и отправка ее на склад.
При внешнем осмотре панелей трещины в покрытии не обнаружены. Отмечается хорошее сцепление КЦР с бетоном панели.
По приведенной выше технологии на заводе было пз1 отселено шесть опытных панелей с кровельным покрытием из коллоидного цементного раствора, эксплуатация которых па опытном стенде проходит успешно.
Подвальные помещения жилых и общественных зданий в Ленинграде. Первые опыты применения коллоидного цементного раствора относятся к 1966 г., когда была восстановлена водонепроницаемость ограждающих конструкции подвальных помещений одного пз жилых томов старого фонда Ленинграда. С учетом высокой влажности в ремонтируемых помещениях оказалось более целесообразным вместо гидроизоляции из холодной асфальтовой мастики, требующей в помещениях с повышенной влажностью более длительных сроков для сс стабилизации, применение КЦР, па скорость твердения п водонепроницаемость которого благоприятно сказывается повышенная влажность помещений.
На основе полученного положительного результата с 1968 г. началось широкое применение КЦР и КПЦР для ремонта подвальных помещений жилых п общественных зданий (Смольный собор, б. дворец Меншикова и др.). При этом были применены различные виды наполнителей (маршалнт, пыль электрофильтров, известняковый порошок, зола ТЭС п др.). В процессе ремонта подвальных помещений была опробована предлагаемая технология приготовления и нанесения КЦР при помощи малогабаритных механизмов (пновмовнброгладнлка, виброрастворомет).
184
Нанесение КЦР и КПЦР часто осуществлялось по фильтрующим, влажным поверхностям ограждающих конструкций. При лом интенсивно фильтрующие места перекрывались дополнительными слоями коллоидного цементного раствора, наносимого ио КЦР, содержащего добавки — ускорители твердения. Общая площадь покрытия более 30 тыс. м2.
Изоляция тепловых магистральных трубопроводов. Коллоидный цементный раствор применяется также для гидроизоляции стальных теплопроводов подземной прокладки. В настоящее время для теплоизоляции подающих теплопроводов применяется армопенобетоп, гидроизоляционная защита которого выполнена из трех слоев оклеенного рулонного материала — брнзола. Для защиты от механических повреждений бризол покрывают асбестоцементным штукатурным раствором по проволочной сетке.
Стальные трубы обратного теплопровода не имеют тепло-.НЗОЛЧЦ11О1П1ОН оболочки. Непосредственно по стальной поверхности грубы в качестве антикоррозионной защиты наклеиваются два слоя брнзола па горячей асфальтовой мастике н усграпвае1ся защитное асбестоцементное покрытие по проволочной сетке.
Вместо оклеенной гидроизоляции и защитного штукатурного покрытия предложено устройство гидроизоляции из коллоидного цементного раствора. В содружестве с Ленинградским управлением теплосети Ленэнерго в 1967 г. на опытном участке уложены восемь труб подающего теплопровода диаметром 150 мм, гидроизоляционная оболочка которых выполнена из коллоидного цементного раствора. Восемь труб обратного теплопровода того же диаметра также изолированы коллоидным цементным раствором с нанесением его непосредственно па предварительно очищенную поверхность трубы. Гидроизоляционное покрытие выполнено с армированием проволочной сеткой.
Трубы установлены па наиболее уязвимых участках теплосети н местах входа трубопровода в смотровые колодцы. Через год эксплуатации опытные участки вскрывались для осмотра. Вскрытие показало, что штукатурная гидроизоляция из коллоидного цементного раствора сохранила свой первоначальный вид, трещин п других повреждений не было обнаружено. Пе-побстоппая оболочка под штукатурным слоем была сухой.
§ 23.	Технико-экономическая эффективность применения гидроизоляционного покрытия из КЦР
Обобщенные данные по технико-экономической эффективности покрытий из КЦР, полученные на основе анализа опыта нх устройства п эксплуатации, приведены в табл. 31.
Разработка п применение коллоидного цементного раствора имеют ряд существенных преимуществ в сравнении с другими
185
способами устройства гидроизоляции. Прежде всего коллоидный цементный раствор позволил создать принципиально новый вид гидроизоляции, работающий «па отрыв».
При устройстве оклеенной гидроизоляции ограждающих конструкций с внутренней стороны помещений устапавлнва-
Таблица 31
Удельные капитальные вложения, себестоимость и экономическая эффективность применения гидроизоляции на основе КЦ1}
Рассматриваемые варианты	Удельные капитальные вложения в год К, руб./100 м=	Себестоимость С, руб./100 м-	Годовой экономический эффект 3, руб./год па 100 м’		
			Условия работы покрытия		
			«па прижим»	«на отрыв»	
			вариант ^баз	вариант ^баз	вариант 11 баз
Предлагаемые варианты I вариант: с домолом вяжущего	3,65	162,82	719,72	584,20	1744,32
без домола	»	2,33	168,54	714,20	578,28	1738,68
очистка	стальными	2,21	115,00	—	631,84	1792,23
щетками II вариант: с домолом вяжущего	3,651	163,00		583,62	1744,14
без домола	»	2,331	166,77	—	580,05	1740,45
III вариант: с домолом вяжущего	3,651	146,19	736,35	—	—
без домола	»	2,331	143,71	739,03	—	—
IV вариант: КПЦР без домола вя-	2,331	249,15	—	497,67	1658,06
жущего Базовые в а р н а и т ы Л («па прижим»)	3,23	882,60			
Б («па отрыв»)	2,32	746,82	—-	—	—
В (	»	»	)	3,23	1907,08	—	—	—
ются бетонные или железобетонные защитные ограждения для предохранения гидроизоляционного ковра от механических повреждений и отрыва от основания гидростатическим напором воды (базовый вариант В).
При применении i пдропзоляцпй нз КЦР и КПЦР, имеющих достаточно высокую адгезию и повышенную механическую прочность, устройство защитного ограждения не требуется. При этом имеется ряд технологических преимуществ в сравнении с гидроизоляционными покрытиями из рулонных материалов.
186
Цщеетпо, чго при устройстве оклеенной гидроизоляции с внутренней стороны помещений при ремонте ограждающих конструкций подземных сооружений для обеспечения адгезии приклеивающих мастик к основанию, его необходимо высушить до воздушно-сухого состояния, что практически сопряжено с рядом трудностей. При этом в течение всего периода произволе, на работ ври устройстве оклеенной гидроизоляции необходимо выполнять постоянное водопонижение уровня грунтовых вод. Водопонижение в этом случае прекращается после установки и укрепления защитного ограждения нз бетонных плит.
При устройстве гидроизоляции из КЦР и КПЦР нанесение покрытия с внутренней стороны помещений может быть осуществлено па влажные поверхности, а при небольших напорах воды па ограждающие конструкции применение водопонижения необязательно. В случае устройства искусственного водопонижения срок его действия ограничен 3—4 сутками после завершения процесса нанесения покрытия.
Гидроизоляция из КЦР имеет некоторые преимущества перед устройством гидроизоляции из холодных асфальтовых мастик ХАМаст при строительстве различных резервуаров (ванны плавательных бассейнов, пожарные водоемы, нефтехранилища н т. и.) п при устройстве гидроизоляции подземных сооружений в помещениях с повышенной влажностью. В первом случае (для ванн плавательных бассейнов) по гидроизоляции из ХАМаста для крепления облицовочных плиток необходимо устройство защитного штукатурного цементного покрытия, наносимого ио сетке, прикрепленной к ограждающим конструкциям анкерами (базовый вариант А). Применение гидроизоляции из КЦР позволяет осуществлять крепление облицовочной плитки непосредственно к ней на цементном растворе обычных составов.
При устройстве гидроизоляции, работающей «па отрыв», в подземных помещениях с повышенной влажностью при применении ХАМаста несколько увеличиваются сроки стабилизации покрытия. В этих случаях целесообразно применение покрытия из КЦР. При этом в связи с повышенной прочностью и износоустойчивостью нет необходимости устройства защитного слоя, предохраняющего гидроизоляционное покрытие из КЦР от механических повреждений.
Таким образом, опыт практического применения коллоидных цементных растворов для гидроизоляционных и антикавита-цпоипых покрытий подтвердил необходимость и эффективность физико-химического управления процессами коагуляцноино-крпсталлизацноппого структурообразованпя для получения дисперсного материала с заданными свойствами и структурой. Коллоидный цементный раствор (КЦР) может рассматриваться как пример такого рода материалов.
187
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Байков А. Л Теория твердения цементных растворов.—Труды АН СССР. М —Л , АН СССР, 1948
2.	С е г а д о в а Е Е., Ре биндер II. А. Возникновение кристаллизационных структур твердения и условия развития их прочности. В ки.: Повое в химии и технологии цемента. М., Госстрой издат, 1962.
3.	Ратинов В. Б, Розенберг Т. II. Добавки в бетон. М., Строй-издат, 1973.
4.	П о л а к А. Ф. Сравнительный обзор теорий твердения минеральных вяжущих веществ.— В кн.: Успехи коллоидной химии. М., Химия, 1973.
5.	Сычев М. М. Твердение вяжущих веществ. Л., Стройиздат, 1974.
6.	Шестоперов С. В. Технология бетона. М., Высшая школа, 1977.
7.	Шестоперов С. В. Долговечность бетона. М., Автотранснздат, 1957.
8.	Реб пн дер П А. Физико-химическая механика — новая область науки. М , Знание, 1958.
9.	Ребиндер П. А. Физико-химическая механика дисперсных структур. М., Наука, 1966.
10	Урьев Н. Б Физико-химическая механика в технологии дисперсных систем. М , Знание, 1975.
11.	Урьев II. Б., Михайлов II В Коллоидный цементный клей и его применение и строительстве. М., Стропитдат, 1967.
12	Шейнин А. Е. Структура, прочность и трещнностойкость цементного камня. М., Стройиздат, 1974.
13.	Жданов Г. С Физика твердого тела. М , Изд-во МГУ, 1962
14.	Иоффе А Ф Физика кристаллов. М—Л , Гоапдат, 1929.
15.	Александров А. П., Журков С. II. Явление хрупкого разрыва: Проблемы новейшей физики, вын. IX. Л.—М, ГТТИ, 1933.
16.	Kick Fг. Das Gesetz der proportioualen Widerstandc, Leipzig, 1943.
17.	Давиденко в H. H. Некоторые проблемы механики материалов. Л , Лениздат, 1943.
18.	С г i f f i t h A. A. Trans Roy Soc., (1920), 220 A, 163
19	Бартенев Г. M, Разумовская И. В., Реб ин дер П А.— Коллоидный журнал, т. 20, 1958, с. 665.
20	S m с k a I A J Soc. Glass. Teclinol, 1936, N 20.
21.	Weibull \V. Proc. Roy. Schwcdish Inst. Eng. Res 1939, № 151.
22.	Ребпндер П А. Избранные труды T. II. Физико-химическая механика. М , Наука, 1980.
23	Па и а с юк В. В, Кончин С. В,—ДАН СССР, т. 146, № 1, 1962.
24.	Воюцкнн С. К Курс коллоидной химии. М., Химия. 1964.
25.	А д а м с о и А. Физическая химия поверхностей. М., Мнр, 1979
26.	О в ч а р е и к о Ф. Д. Мнр опознанных величин. М., Знание, 1979.
27.	Эйнштейн А., Смолу ховскнй М. Броуновское движение.— В сб статей, Л , ОНТИ, 1936
28.	Я хи пн Е. Д, Таубмаи А. Б,—ДАН СССР, т. 155, № I, 1964, с 179—182.
29.	Фрейндлих. Тиксотропия. Л.—М., ГОНТИ, 1939.
30.	Трапезников А. А , Ш а л о п а л к и н а Т. Г.— Коллоидный журнал, т. XIX, Де 2, 1957, с. 232—243.
188
31	111,} к И и I.. I, РебННДср II Л Коллоидный журнал, т X.X.XI1I, № 3. 1971, с 150-458.
3'2	11 и и <> i р .1 ion 1 В. Al .1 .i к и и Л Я Реологии полимерии А1 , Химии. !*>//.
3.1	Федигоиа В	\	\ о д ж а е н i	|\	Л, Ре они дер	II Д
ДЛИ СССР, I. 170, № 5, 1966, е. 1133—1135.
31,	Мп ха п л он II	В, Реб и н дер	П.	Л.— Коллоидный	журнал,
I WII, Л- 2. Ю55, с 107 IP)
35	Ос ip и ho и М 1 , Д и (> р и и 1 I О деформациях и р,| ||ц нп-ННН сслнкагеля но i влиянием капиллярных сил, развивающихся в процессах увлажнения и высыхания В ки Фишки химическая механика дисперсных cipyKiyp. ЛЕ, Паука, 1966.
36.	1Ц у к н п I Д.— Кинетика и катализ, № 6, 1965, с. 641.
37.	Урьев II. Б.— Коллоидный журнал, т. XI., № 5, 1978, с. 915—923.
38.	Дерягин Б. В, Кротова 11. А., См н л га В. Г1. Адгезия твердых тел. М, Наука, 1973.
39.	Ефремов II. Ф. Закономерное in взаимодействия коллоидных частиц. В кн.: Успехи коллоидной химии. М., Наука, 1973.
40.	Исследование в области физико-химической механики дисперсий глинистых минералов/Ф. Д. Овчаренко, II. Н. Круглицкпй, С. П. Ничипоренко, В. 10 Гретшшнк. Киев, Паукова думка, 1965.
41.	Урьев 11. Б. Закономерности совместного действия поверхностно-активных веществ и вибрации в высококонцентрированных системах. В кн.: Физико-химические основы применения поверхностно-активных веществ. Ташкент, ФАН, 1977
42.	Черномаз В. Е., Урьев 11. Б.— Коллоидный журнал, т. XIL, № 6. 1977, с. 1211 — 1214.
13.	Бабак В. Г., Щукин Е. Д.— Коллоидный журнал, т. XXXV, № 5. 1973, с. 912—944.
1!	Урьев П Б. Образование I разрушение дисперсных структур в условиях coiiMcetnoio деве гния вибрации и понсрхиостио-активиой среды. Ашорсф лис на соиск уч. стен, д-ра хим. наук. М., 11ФХ АП СССР, 1971.
1.5	1' о и ч л р е в и -1 И. Ф., Урьев 11 Б., Т а л е й с и и к А1. А. Виб-рацно||11.тя техника в iiiiiilciioii промышленности. Al, Пищевая промышленное и>. 1977.
16	Реб и ндс р И А. Поверхностно-активные вещества. А1, Знание, 1961
17.	Урьев II Б Исследование клеящих свойств цементно-водных сус-iieii'iiu в iiih.tx бетонирования Автореф дне. на соиск. уч. степ. каид. техн наук. М, A11ICII им. В. В. Куйбышева, 1963.
18.	Вол а ров ич М П., Л и ш т в а и И. И., Чураев Н. В.— Кодлой шый журнал, т XXII, № 5, 1960, с. 54.
19.	Урьев И. Б., А1 и х а й лов II В.— ДАН СССР, т. 153, № 4, 1963, с. 828—831.
50	Нонче и к о С II. Справочник ио гидроизоляции сооружений. Л, Стройиздат, 1975.
51.	Якуб II А. Водонепроницаемые растворы и бетоны с добавкой алюмина га натрия А1, Госсrpoiuiздат, 1957
52	Чеховский Ю В Понижение проницаемости бетона. AI, Энергия, 1968
53.	Стольников В. В Исследования по гидротехническому бетону. А1 Л., Госэнереонщат, 1962.
51.	Беркман А. С, Мельникова И. Г. Структура и морозостой-Kocib тоновых материалов. А!.—Л., Госстройиздат, 1962.
55.	Лыков А В. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. А1, Госнхнздат, 1954.
56	А д а м о в и ч А. 11. Водонепроницаемость цементного камня и раствора II IB. Bl Hill Г, т. 56 М.—Л, Энергия, 1956.
57.	А1 а и л я u Р. А Исследование вопроса усадки бетона. Автореф. дне. на сопок, уч сгеп. каид. техн. наук. Баке, 1953.
189
58	М и хай л он В. В Водонепроницаемые расширяющиеся немец гы В ин.: Водонепроницаемый расширяющийся цемент н его применение н строительстве. М. Госстройн <дат, 1951
5'1	11 п л о с а и н 3 II Ус.|дк.| и luviiy'iecii. Oeioii.i. Ioii.hicii All IpyiCCI», 1963.
60	Применение коллоидного цементного раствора для гидроизоляционных сооружений./!I 15. Михайлин, Г. Л. Нечаев, II В Урьеп. 11 С Дубинин Л , Л ЧПТП, 1970.
61.	В у г г IO. М., Г н м a in е и В В. Практикум но химической icxno логин нижущих веществ материалов. М., Высшая школа, 1973.
62.	Любимова Т. Ю. Особенности кристаллизационного твердении минеральных вяжущих веществ в зоне контакта с различными твердыми фазами (заполнителями).—В кн.: Физико-химическая механика дисперсных структур. М., Наука, 1966.
63.	Урьев Н. Б., Михайлов II. В., Реб и и дер П. Л. Управление реологическими свойствами концентрированных Дисперсий цемента в иоде для получения наиболее прочной структуры клеящей прослойки цементного камня. В кп.: Физико-химическая механика дисперсных структур. М., Наука, 1966.
64.	Л г р а п а т Н. Н., В о л а р о в н ч М. П. О вычислении предельного напряжения сдвига дисперсных систем в опытах с коническим пластометром.— Коллоидный журнал, т. XIX, Ms I, 1957.
65.	Ларионова 3. М., Виноградов Б. И. Петрография цементов и бетонов. М., Стройиздат, 1974.
66.	Ушакова И. Н., М н х а й л о в Н. В. Структурообразующая роль заполнителей и добавок поверхностно-активных веществ (ССБ) при образовании поровой структуры цементного камня и песчаного бетона. В кн.: Физико-химическая механика дисперсных структур. М., Наука, 1966.
67.	П а и т е л е с в Л. С., Колбасов В. М. Цементы с минеральными добавкамп-микропаполнителямп. В кп.: Новое в химии и технологии цемента. М., Госстройнздат, 1962.
68.	Химия цемента. Под ред. X. Ф. У Тейлора. Пер. с англ. М., Стройиздат, 1969.
69.	Ходаков Г. С„ Эдельман Л. И., Корниенко Г. Г. -Коллоидный журнал, т. XXIV, № 3, 1962, с. 332—335.
70.	Климанова Л. Ф., Д у б и и к о и Л. М.. Урьев II. [>., Михаилов 11. В.— Гидротехническое строительство, 1970, № 5, с. 15 18
71.	Шиммель Г. Методы электронной микроскопии. М , Мир, 1972.
72.	Гидроизоляция ограждающих конструкций промышленных и гражданских сооружений. Справочное пособие. М., Стройиздат, 1975.
73.	С а р к и с я п Р. Р. Влияние сульфитно-спиртовой барды на цементные растворы и бетоны. Ереван, Изд-во АП АрмССР, 1957.
74.	Г и и з б у р г Ц. Г., И н о з е м ц е в 1О. П , К а р т е л е в Б. Г. Кавитационная износостойкость гидротехнического бетона. Л., Энергия, 1972.
75.	С у д а к о в В. Б. Рациональное использование бетона в гидротехнических сооружениях. М., Энергия, 1976.
76.	Москвин В. М. Коррозия бетона. М., Госстройиздат, 1952.
77.	Ратинов В. Б., Иванов Ф М. Химия в строительстве. М., Стройиздат, 1977.
78.	Баженов IO. М. Технология бетона. М., Высшая школа, 1978.
79.	Б а т р а к о в В. Г. Повышенно долговечности бетона добавками кремнийорганических полимеров. М., Стройиздат, 1968.
80.	С а т а л к н и А. В., С о л и ц е в а В. А., Попова О. С. Цемептно-полимервые бетоны. Л., Стройиздат, 1971.
81.	Временные указания по приготовлению полимерных растворов и применению нх для гидроизоляции подземных бетонных и железобетонных конструкций (РСН 51—72). Вильнюс, Госстрой ЛнтССР, 1972.
82.	Руководство по применению коллоидного цементного раствора и активированного торкрета для гидроизоляции конструкций энергетических сооружении (П02—73*/ВНИ1-1Г). Л., Энергия, 1977.
190
b.i	4 i p к и и i i. и и H> (., (. л и и ч с и к <i Г. i]> JI.i ickc niMi'ii i iiiji nee чаныс iivkhiu i улучив- ,hi.imii свойсгвамп liciou и железобетон, 19/3, № 5.
SI l<\ и ц v и и и i). B, 11 о и о и ;i (). C. Основные факторы, нлняю-iiiiii ii.। i pt щнн<>< iникое11. oi ioiiii c io6.iiik.imii полимерии |'p\ ii.i коорти наши...... совещании no i n qioicMniKv, цып. 112, .'1, В111И1Г им Г> Г Не
депеена, 197l>.
.85	. Дубинин II. С., Г ю и и е р Т. В. Гидроизоляции из коллоидного цемен । hoi о p.ici iinp.'i io6.inKa.Mii полимеров Груды координационных со iieiii.iiiiin. hi in 111 .'I, iiiepiini. I‘>Z/
86.	Jin \, lli в и.I.'I К. Справочное p\Koiio'teiuo no imihi'ii iiiijm смо лам M., Энергия, 1973.
87.	Руководство но amнкавнтациоииой защите бетонных конструкций гидросооружений эпоксидными материалами (1111—73/ВНИИГ). Л., Энергия, 1973.
88.	Д ы м а и т A. II, И о к р о в с к и й 11. С. Эпоксидно-каучуковые покрытия для аигикавитациоииой защиты конструкций энергетических сооружении. Л., Энергия, 1974.
89.	Ах вер дов И. И,—ДАН БССР, т. XX, № 4, 1976, с. 337—340.
90.	Л а в р с г а Л. Я., Б о р и с л а в с к а я И. В., Соболевская С. Г. Полпэгилеицементпый бетон, его свойства и применение.— В ки Промышленность сборного желсзобсюиа, вып 9 М., ВПИИЭСМ, 1979.
91	Инструкция по устройству асфальтовой штукатурной гидроизоляции горячим способом (BCI1 023—69). Л., Энергия, 1970.
92.	У р I. с и 11. Б., Та л с йен и к М. А. Физико-химическая механика и интенсификация образования пищевых масс. М., Пищевая промышленное и., 1976.
93.	В о л ж с н с к и Й А. В., Попо в Л. Н. Эффективность повторного помола портландцемента с добавками М., Госстройиздат, 1957.
91.	Ку и и ос Г. Я., Теине Э. Ж. Быстротвердеющне бетоны па базе пибродомола цемента. В ки.: Исследование по бетону н железобетону, вып. 1. Рига, АН ЛатвССР, 1956.
95.	И вя нс к ий Г. Б., Белевич В. Б. Механизированная заделка стыков сборных железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1971.
96.	Беленький Б. С. Исследование свойств и разработка технологии ............го торкрета для цеиоль шпация и гидротехническом и энергетическом строительстве. Анюрсф. дне. на соиек. уч. стен. канд. техн. пахк. Л., ВНИИГ им. Б. г:. Веденеева, 1971.
97.	Каримов А. Я., Барковский В. В, В о р о ж е й к и и В. И. и др - cluepi с|||ческос строительство, 1979, № -1, с. 21-22.
98	Руководство по окрасочной гидроизоляции энергетических сооружений (1152 76/ВИИИГ). Л., Энергия. 1977.
99.	Яковлев В. II., Д у б н н.п и И. С. Внброрастворомет ВИНИ Г-6. Информационный листок № 357. Л., ЦНТИ, 1975.
100.	Борисов Г. В. Производство гидроизоляционных работ. Справочное пособие. Л., Стройиздат, 1978.
101.	Машины, механизмы и оборудование для бетонных и железобетонных работ. Справочное пособие по строительным машинам, вып. 5. Под рсд. С. П. Епифанова, В. М. Казаринова, И. А. Онуфриева. М., Стройиздат, 1974.
102.	Я к о в л с в В. И. ЛАеханизацня устройства штукатурной гидроизоляции из КЦР.— Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып 114. Л , Энергия, 1977.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................................
Глава I. Физико-химические основы управления структурообразова-
нием КЦР .	.	.............................. 6
§ I.	Структура цементных растворов как основной фактор, определяющий их cbomciuu 6 § 2. Понятие о дефектах структуры и критерии оптимальной сгруктуры цементных растворов ........................................................................................     7
§ 3.	Пути управления структурой и структурообраэованием цементных растворов	$
§ 4.	Основные стадии структурообразоваиия .	.	............. .23
§ 5.	КЦК и растворы на его основе ...	. .	28
Глава II. Виброреология цементных паст и растворов....................................................2$
§ 6.	Управление реологическими свойствами цементно-водных паст для получения наиболее прочной и плотной структуры цементного камня ....	.29
§ 7.	Реологические свойства цементно-песчаных смесей при вибрации	39
Глава 111. Принципы определения оптимальных параметров технологии приготовления и нанесения жестких цементно-песчаных смесей (КЦР)................................................................. 44
Глава IV. Основные свойства КЦР и покрытий из них ..... 50
§ 8.	Основные	требования к покрытиям на основе	КЦР.....................  50
§ 9.	Определение оптимальных составов вяжущего	для КЦР.................................... .56
§ 10.	Свойства	коллоидных цементных растворов на	молотых составляющих	.	.	86
§ 11.	Свойства	коллоидных цементных растворов на немолотых составляющих	101
§ 12.	Свойства	коллоидных цементных растворов с	добавками полимеров	116
Глава V. Методы приготовления и нанесения КЦР........................................................134
§ 13.	Подготовка исходных материалов	.	134
§ 14.	Смешение и активация растворов	......... 137
§ 15.	Устройство покрытия................ ...	138
Глава VI. Механизмы для приготовления КЦР и устройства гидроизоляционных покрытий из него.................................................... .14-1
§ 16.	Оборудование	для	подготовки исходных материалов......................... 144
§ 17.	Оборудование	для	подготовки изолируемых бетонных поверхностей	.	145
§ 18.	Оборудование	для смешения раствора.................................................... .	147
§ 19.	Оборудование	для	транспортирования, нанесения и уплотнения КЦР	.....	148
§ 20.	Оборудование	для	комплексной механизации процессов приготовления	и	нанесения КЦР . ....................................................................	153
Глава VII. Опыт применения КЦР для гидроизоляции, антикоррозионной и антикавитационной защиты сооружений........................................157
§ 21.	Конструкции гидроизоляции сооружений.......................................................157
§ 22.	Примеры применения гидроизоляции из коллоидного цементного раствора в строительстве..............................................................167
§ 23.	Технико-экономическая эффективность применения гидроизоляционного покрытия из КЦР..................................................................... ,185
Список литературы	........•.................................................  188
Проект- ОТКРЫТЫЙ ДОСТУП
Над оцифровкой данной книги работали: Ружинский С.И. rygmski(a)aport.ги Ружинский Ю.И.
Раенко А.С.
август 2005, г. Харьков, Украина
г.Харьков, ул. Чкалова 1 МП «Городок»
Популяризация применения химических добавок и оригинальных технологий в строительной индустрии. ryginski@aport.ru +38(057)315-32-63
Здесь может быть Ваша реклама!
Закажи книгу по бетоноведению или строительству на оцифровку и размести в ней свою рекламу.
Дополнительная информация: ryginski@aport.ru