2210

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

Как видно, степень коррозионного разрушения арматуры зависит от состава среды. Установлено, что наиболее агрессивным по отношению к арматуре является 5 %-й раствор Na2SO4. Так, потери массы стали в бетоне с добавкой 3 % мицелия в данном растворе оказались больше в 8–14 раз (в зависимости от времени выдержки), чем потери массы арматуры в бетоне аналогичного состава при выдержке в воде, а потери массы металла в бетоне с 10 %-й добавкой – в 7–9 раз выше. Кроме того, полученные экспериментальные данные позволяют оценить интенсивность коррозии стали в зависимости от содержания модифицирующей добавки в бетоне. Так, во всех используемых агрессивных средах потеря массы арматурной стали в ШЩБ с 3 %-й добавкой мицелия меньше, чем в бетоне без добавки и с дозировкой мицелия 10 % (см. таблицу). Повышение коррозионной стойкости арматуры в образцах ШЩБ можно объяснить оптимальной поровой структурой цементного камня при дозировке мицелия 3 %. При увеличении содержания добавки до 10 % возрастает объем крупных пор [4], что негативно сказывается на коррозионной стойкости арматуры.

После выдержки в течение шести месяцев образцов ШЩБ в агрессивных средах и в воде проводилась визуальная оценка коррозионной стойкости металла. Обследование арматуры показало, что для состава бетона с 3 %-й добавкой мицелия характерно образование на поверхности металла ингибирующей пленки черного цвета, под которой не обнаружено коррозионного разрушения стали во всех средах (за исключением 5 %-го раствора Na2SO4). Потери массы арматуры в них составили от 0,23 до 0,36 г/м², что значительно меньше граничного значения 1,5–2,0 г/м², т.е. бетон обладает высоким защитным эффектом по отношению к арматуре.

В5 %-м растворе Na2SO4 потери массы металла за тот же период составили 2,2 г/м², однако значительных внешних изменений поверхности арматуры не выявлено.

Втом случае, когда потери массы образцов равны 4,0 г/м² и более, можно считать, что пассивирующее действие бетона по отношению к арматуре полностью утрачено. При визуальном осмотре арматурной стали к концу 24-го месяца выдержки ШЩБ с добавкой 10 % мицелия в растворе сульфата натрия обнаружены очаги питтинговой коррозии. При этом потери массы металла составили 7,15 г/м².

Результаты испытаний при циклическом увлажнении и высушивании образцов ШЩБ в течение 24 месяцев показали, что потери массы арматуры превышают потери массы стали при выдержке образцов железобетона в воде в 14–18 раз. Кроме того, для образцов бетона с добавкой мицелия 3 % отмечается меньшая величина потери массы металла (9,55 г/м²) по сравнению с образцами бетона, содержащими 10 % мицелия (14,68 г/м²) и образцами без модифицирующей добавки (11,83 г/м²).

Визуальное обследование образцов ШЩБ после испытаний при увлажнении и высушивании выявило коррозионные поражения арматуры отдельными язвами. Более глубокими язвами оказался поражен металл, находящийся в бетоне с 10 % мицелия. Можно полагать, что циклическое воздействие приводит к разрушению как пассивирующей пленки, так и бетона.

Таким образом, попеременное увлажнение и высушивание железобетонных образцов оказывает более значительное влияние на коррозионную стойкость стали по сравнению с их хранением в агрессивных растворах. Введение гидролизного мицелия в ШЩБ в количестве 3 % от массы шлака способствует повышению защитных свойств бетона.

Дальнейшие исследования проводились методом потенциалов полуэлемента в

0,2 М H2SO4 7 . Метод дает оценку наличия процесса коррозии в арматуре в местах измерений. Большие отрицательные значения потенциалов (< -350 мВ) означают, что процессы коррозии арматуры развиваются с большой степенью вероятности, тогда как значения потенциалов -200 мВ говорят о пассивном состоянии арматуры.

Испытанию подвергались образцы ШЩБ с арматурными стержнями длиной 160 мм и диаметром 16 мм. С образцов удалялись окалина и пятна ржавчины. Затем они полировались, обезжиривались и высушивались. Часть стержня длиной 140 мм была погружена в центр бетонного образца, оставшиеся 20 мм выступали за его пределы. Свободная часть образца защищалась от атмосферной коррозии полимерным покрытием.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Каждый бетонный блок частично погружался в 0,2 М серной кислоты, так что ее средний уровень был ниже оголенной арматуры. Медно-сульфатный электрод контактировал с поверхностью образца, а свободный конец арматурной стали выполнял роль электрода. Измерения потенциала проводились на поверхности бетона в точках над арматурным стержнем по всей длине образца. Проводилось по три измерения в одно и тоже время в течение 21 суток.

На рисунке представлены результаты измерений электрохимического потенциала арматурной стали при различном содержании добавки мицелия (0, 3, 10 %) в бетоне. Полученные графические зависимости характеризуют изменение электропотенциала (мВ) железобетонных образцов, частично погруженных в 0,2 М водный раствор

H2SO4.

Зависимость потенциала арматурной стали в бетоне от времени выдержки при частичном погружении образцов в 0,2 М H2SO4

Зависимость 1, полученная при измерении потенциала стали в бетоне без добавки мицелия, свидетельствует о том, что ШЩБ на протяжении всего времени наблюдений оставался в состоянии, при котором арматурная сталь практически не подвержена коррозии. Значения потенциала арматурной стали в бетоне находятся в пределах от -150 до -350 мВ. Зависимость 2, соответствующая 3,0 % содержания добавки мицелия, указывает на эффективность ингибирования почти в течение всего экспериментального периода. В период с 12-го по 21-й день испытаний значения потенциала стали находились в пределах от -260 до -310 мВ, что говорит о некоторой интенсификация коррозионного процесса стали. Зависимость 3, соответствующая 10 % содержания добавки, показала тенденцию к активации коррозионного процесса металла в период с 1-го по 9-й день проведения испытаний. Значения потенциала стали в это время изменяются от -380 мВ до -450 мВ. Однако в течение всего остального экспериментального периода бетон обеспечивает пассивирующий эффект по отношению к стальной арматуре. Потенциал бетона достигает значений -227 и -153 мВ на 18-й и 21-й день испытаний соответственно, что свидетельствует о том, что процесс коррозии арматурной стали внутри бетона в течение последних 9 дней испытаний практически отсутствовал.

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

Заключение

1.Возможно получение пассивирующего эффекта бетона по отношению к арматурной стали за счет использования гидролизного мицелия.

2.Поскольку возможность использования мицелиальных масс в качестве ингибитора коррозии арматурной стали недостаточно изучена и требует дальнейших исследований, то целесообразно для получения более полной информации о коррозионном поведении стали в бетонах увеличить время экспозиции (5 лет и более).

Список литературы

1.Poursaee, A. Corrosion of steel bars in OPC mortarexposed to NaCl, MgCl2 and CaCl2: macroand micro-cell corrosionperspective / A. Poursaee, A. Laurent, C.M. Hansson // Cem Concr Res. – 2010; 40:4. – Р. 26–30.

2.Geng, J. Effect of carbonation on release of bound chlorides in chloridecontaminated concrete / J. Geng, D. Easterbrook, Q.-F. Liu, L.-Y. Li // Mag. Concr. Res. – 2015. – №68. – Р. 353–363.

3.Bertolini, L. Corrosion of Steel in Concrete: Prevention, Diagnosis, Repair / L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri, E. Redaelli, R.B. Polder.– 2nd ed. – John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, NJ, USA, 2013.

4.Романенко, И.И. Коррозионная стойкость шлакощелочных бетонов в органических средах / И.И. Романенко, И.Н. Петровнина, Э.М. Пинт, М.И. Романенко // Региональная архитектура и строительство. – 2013. – № 1. – С. 42–51.

5.Романенко, И.И. Формирование трещин в цементном камне строительных конструкций / И.И. Романенко, И.Н. Петровнина, К.А. Еличев // Дневник науки. – 2017. – № 11 (11). – 18 с.

6.Смирнов, Д.С. Оценка коррозионной стойкости стальной арматуры в модифицированном бетоне / Д.С. Смирнов, З.А. Камалова, Р.З. Рахимов // Известия КГАСУ. – 2014. – №3 (29). – С. 133–139.

7.ОДМ 218.3.001-2010. Рекомендации по диагностике активной коррозии арматуры в железобетонных конструкциях мостовых сооружений на автомобильных дорогах методом потенциалов полуэлемента. – М.: Федеральное дорожное агентство (РОСАВТОДОР), 2011.

References

1.Poursaee, A. Corrosion of steel bars in OPC mortarexposed to NaCl, MgCl2 and CaCl2: macroand micro-cell corrosionperspective / A. Poursaee, A. Laurent, C.M. Hansson // Cem Concr Res. – 2010; 40:4. – Р. 26–30.

2.Geng, J. Effect of carbonation on release of bound chlorides in chloridecontaminated concrete / J. Geng, D. Easterbrook, Q.-F. Liu, L.-Y. Li // Mag. Concr. Res. – 2015. – №68. – Р. 353–363.

3.Bertolini, L. Corrosion of Steel in Concrete: Prevention, Diagnosis, Repair / L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri, E. Redaelli, R.B. Polder. – 2nd ed. – John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, NJ, USA, 2013.

4.Romanenko, I.I. Corrosion resistance of slag concrete in organic media / I.Romanenko, I.N. Petrunina, E.M. Pint, M.I. Romanenko // Regional architecture and engineering. – 2013. – № 1. – P. 42–51.

5.Romanenko, I.I. Formation of cracks in the cement stone of building structures / I.I. Romanenko, I.N. Petrovnina, K.A. Elichev // Journal of science. – 2017. – №11 (11). – 18 p.

6.Smirnov, D. S. Assessment of corrosion resistance of steel reinforcement in modified concrete / D. S. Smirnov, Z. A. Kamalova, R. Z. Rakhimov // Izvestiya kgasu. – 2014. – №3 (29). – P. 133–139.

7.ODM 218.3.001-2010. Recommendations for the diagnosis of active corrosion of reinforcement in reinforced concrete structures of bridge structures on highways using the half-cell potential method. – M.: Federal Road Agency (ROSAVTODOR), 2011.

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

Качество любой окрашенной поверхности можно охарактеризовать классом, баллом, количественным показателем или любым другим нестандартным методом. Все данные методы объединяет то, что качество определяется количеством и размерами дефектов на площади поверхности. Можно выделить следующие виды дефектов, определяющие совокупность свойств (x1, x2,… , x3): изменение цвета (x1); изменение блеска (x2); меление (x3); грязеудержание (x4); волнистость (x5); включения (x6); потёки (x7); штрихи, риски (x8); разнооттеночность (x9); выветривание (x10); растрескивание (x11); отслаивание (x12); растворение (x13); сморщивание (x14); образование пузырей (x15). Оценив каждое из 15 вышеотмеченных свойств и обобщив результаты, можно получить исчерпывающую информацию о качестве покрытия.

В [8] предложено оценивать качество окрашенной поверхности интегральным показателем Qпок, приведены значения установленного интегрального показателя качества Qуст, который составляет при приемке сооружения промышленного и гражданского строительства Qуст =0,968, а при приемке временных сооружений Qуст =0,874.

Вычисляя в соответствии с критериями количественные значения показателя Qпок и сравнивая полученные значения с установленными Qуст, делается вывод о качестве окраски поверхности строительных изделий. Таким образом, применительно к лакокрасочным покрытиям строительных изделий и конструкций функция потери L(у) имеет вид

L y k n yi 0,968 2 n i 1

или

Ниже приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие связь качества внешнего вида покрытий с их стойкостью и стоимостью (табл.1).

Т а б л и ц а 1 Обобщенная оценка декоративных и защитных свойств лакокрасочных покрытий

после испытаний на замораживание-оттаивание

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Анализ данных, приведенных в табл.1, свидетельствует, что разрушение покрытия на основе краски ПФ-115 с начальным интегральным показателем качества Qпо=0,98 не наблюдается в течение 15 циклов замораживания-оттаивания, а с начальным показателем Qпо, равным Qпо=0,8 и Qпо=0,96 (ниже установленного значения), соответственно после 5 и 15 циклов замораживания-оттаивания. В соответствии с данными, приведенными в ТЕР-62 “Малярные работы” стоимость ремонтных малярных работ составляет от 573 до 1219,54 руб. (на 100 м2) в зависимости от вида красочного состава и технологии производства малярных работ. Соответственно, покрытие с начальным значением интегрального показателя качества Qпо=0,8 после 5 циклов замораживания-оттаивания (условно) требует дополнительных расходов на ремонт, составляющих до 1219,54 руб. на 100 м2, а покрытие с начальным Qпо=0,96 этих расходов потребует после 15 циклов (условно).

В качестве величины, характеризующей отношение желаемого значения параметра качества (среднего) к его дисперсии, применялся показатель [9]

В табл. 2 приведены числовые значения показателей разброса экспериментальных данных и функции потерь.

Анализ данных, приведенных в табл. 2, свидетельствует, что значение функции потерь зависит от отношения S/N, а именно для наименьшего из наблюдаемых значений функции потерь L(y) отношение S/N максимально. Так, значению отношения S/N =17,01 соответствует значение функции потерь L(y)=0,016k, а при S/N =1,5 значение функции потери составляет L(y)=0,35k.

Значение S/N уменьшается по мере роста среднеквадратичного отклонения .

Т а б л и ц а 2

Статистические характеристики выборки

Таким образом, установлена корреляционная зависимость между разбросом показателей качества и потерями, которые следует ожидать из-за этого. Из этого следует, что эксплуатационные расходы на ремонт окрашенных поверхностей могут быть снижены за счет более высокой культуры производства, предусматривающей снижение среднеквадратического отклонения.

Предлагаемый подход, предусматривающий учет функции потерь и разброс показателей качества, может быть применен при разработке процедур контроля качества отделки [10–12]. Следует отметить, что существующие в настоящее время нормативные документы, касающиеся вопросов качества отделки цементных изделий и конструкций, не содержат требований экономической целесообразности выбора заданного качества с учетом статистического контроля и управления качеством продукции. В настоящее время назрела необходимость решения этого вопроса.

Предлагаемая методология позволит более обоснованно оптимизировать отделочные составы и технологию производства отделочных работ с целью получения покрытий с комплексом заданных свойств и прогнозировать их стойкость с учетом стоимости малярных работ.

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

Список литературы

1.Eşme, U. Application of Taguchi Method for the optimization of Resistance Spot welding process / U. Eşme // The Arabian journal for science and engineering. – 2009. – Vol. 34. – N. 2B.

2.Rajyalakshmi, G. Optimization of Process Parameters of Wire Electrical Discharge

Machining Using Fuzzy Logic Integrated with Taguchi Method / G. Rajyalakshmi, R.P. Venkata // International Journal of Scientific Engineering and Technology. – 2013. – Vol. 2. – Issue 6.

3.Bisgaard, S. Quality Engineering аnd Taguchi methods: A Perspective / S. Bisgaard. – University Of Winconsin Madison, 1990.

4.Rao, S. An Overview of Taguchi Method: Evolution, Concept and Interdisciplinary Applications / S. Rao, P. Samant, A. Kadampatta, R Shenoy // International Journal of Scientific & Engineering Research. – 2013. – Vol. 4. – Issue 10.

5.Ефимов, В.В. Методы Тагути: практика применения / В.В. Ефимов // Методы менеджмента качества. – 2005. – №6. – С. 28–35.

6.Леон, Р. Управление качеством. Робастное проектирование. Метод Тагути: пер с англ. / Р. Леон. – М.: «СЕЙФИ», 2002. – 384 с.

7.Варжапетян, А.Г. Современные инструменты менеджмента качества. Робастное проектирование / А.Г. Варжапетян. – СПб.: ГУЛИ, 2008. – 172 с.

8.Логанина В.И. Методика оценки качества внешнего вида лакокрасочных покрытий / В.И. Логанина // Технологический аудит и резервы производства. – 2014. –

Т. 1, № 1 (15). – С. 4–7.

9.Ефимов, В.В. Потери качества и снижение вариабильности на обработанных деталях / В.В. Ефимов. – Ульяновск: УлГТУ, 2011. – 61 с.

10.Логанина, В.И. К вопросу о регулировании технологических процессов производства бетона / В.И. Логанина // Известия высших учебных заведений.

Строительство. – 2009. – № 3-4 (603-604). – С. 42–45.

11.Логанина, В.И. Статистическое управление производством строительных изделий / В.И. Логанина, Б.Б. Хрусталев, Т.В. Учаева // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2013. – Т. 1, № 3 (61). – С. 65-67.

12.Логанина, В.И. Организация статистического приемочного контроля качества строительных изделий и конструкций / В.И. Логанина // Строительные материалы. – 2008. – № 8. – С. 98–99.

References

1.Eşme, U. Application of Taguchi Method for the optimization of Resistance Spot welding process / U. Eşme // The Arabian journal for science and engineering. – 2009. – Vol. 34. – N. 2B.

2.Rajyalakshmi, G. Optimization of Process Parameters of Wire Electrical Discharge

Machining Using Fuzzy Logic Integrated with Taguchi Method / G. Rajyalakshmi, R.P. Venkata // International Journal of Scientific Engineering and Technology. – 2013. – Vol. 2. – Issue 6.

3.Bisgaard, S. Quality Engineering аnd Taguchi methods: A Perspective / S. Bisgaard. – University Of Winconsin Madison, 1990.

4.Rao, S. An Overview of Taguchi Method: Evolution, Concept and Interdisciplinary Applications / S. Rao, P. Samant, A. Kadampatta, R Shenoy // International Journal of Scientific & Engineering Research. – 2013. – Vol. 4. – Issue 10.

5.Efimov, V.V. Methods Taguchi: practice of application / V.V. Efimov // Methods of quality management. – 2005. – No. 6. – P. 28–35

6.Leon, R. Quality management. Robust design. Taguchi method: trans. from English / R. Leon. – M.: «SAFE», 2002. – 384 p.

7. Varzhapetyan, A.G. Modern quality management tools. Robust design / A.G. Varzhapetyan. – SPb.: Guli, 2008. – 172 р.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

8.Loganina, V.I. Methods of assessing the quality of the appearance of paint coatings / V.I. Loganina // Technological audit and production reserves. – 2014. – Vol. 1, № 1 (15). – P. 4–7.

9.Efimov, V.V. Quality losses and reduced variability on the machined parts / V.V. Efimov. – Ulyanovsk: UlSTU, 2011. – 61 p.

10.Loganina, V.I. On the issue of regulation of technological processes of concrete production/ V.I. Loganina // News of higher educational institutions. Building. – 2009. – No. 3–4 (603-604). – P. 42–45.

11.Loganina, V.I. Statistical management of construction products / V.I. Loganina, B.B. Khrustalev, T.V. Uchaev // East European Journal of Advanced Technologies. – 2013. – Vol. 1, No. 3 (61). – P. 65–67.

12.Loganina, V.I. Organization of statistical acceptance control of the quality of building products and structures/ V.I. Loganina // Construction materials. – 2008. – № 8. – P. 98–99.