Экспериментальная оценка противофильтрационных свойств пористых материалов для долговременной защиты зданий и сооружений

Царев, М.А.; Лободенко, И.Ю.

Авторы: Царев М.А., Лободенко И.Ю.
Сборник: Сборник тезисов докладов "XV Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию (с международным участием) 9–13 октября 2023, Сочи"
Год издания: 2023
Место издания: Российская Ассоциация по сейсмостойкому строительству и защите от природных и техногенных воздействий РАСС г. Сочи
Первая страница: 172
Последняя страница: 178
Аннотация: Длительное взаимодействие пористых строительных материалов с подземными водами различного состава, может сказываться на изменении их фильтрационных, сорбционных и прочностных характеристик. Для отработки методического подхода к оценке долговременной фильтрационной устойчивости, различных слабопроницаемых материалов, авторами испытан образец бетона на глиноземистом цементе с добавкой бентонитовой глины. Испытуемый бетон модифицированного состава предназначен для сооружения геохимического барьера, обладающего несущей способностью. Цель – отработка методического подхода к оценке изменения коэффициента фильтрации (Kf) образца при выщелачивании кальция из связующего вещества, как основного выносимого с раствором компонента, расчётное описание потери массы кальция, оценка возможности проявления такого процесса в реальных условиях и анализ возможности расчета времени фильтрационной деградации растворения материала на основе лабораторного испытания. Задачиработы: длительная фильтрация через образец при постоянном давлении воды; оценка начального градиента фильтрации (Io) и Kf образца материала; исследование химического состава вытяжки раствора в исходном образце и после выщелачивания фильтратом порового пространства образца в ходе фильтрации; экспериментальная оценка времени до изменения фильтрационных свойств образца, в результате растворения; расчетная оценка потери массы кальция; методически ориентированная оценка фильтрационной устойчивости материала при заданной его толщине от растворения при реальной скорости фильтрации (V) (независимо от проявления Io). Большинство методов изучения коррозионных процессов используемых в строительном материаловедении имеют недостатки, вызванные необходимостью ускорения исследований: испытания выполняются на образцах нарушенного сложения с повышенной пористостью (n), повышенной концентрацией агрессивного раствора и температуры что может привести к расхождению расчетных сроков службы и на реальном объекте. Метод исследования изменения n, Kf, Io, предполагает фильтрацию с постоянным давлением (напором) и контролем в автоматическом режиме: градиента напора, автоматическую фиксацию расхода фильтрации кондуктометрическим расходомером (в диапазоне от нескольких десятков до сотых (и менее) кубического сантиметра в сутки), разработанным авторами. Фильтрационный комплекс создан из инертных материалов, контактирующих с раствором и образцом, позволяет обеспечивать и регулировать постоянное давление раствора при фильтрации, температуру и химический состав жидкости. Датчики контроля давления жидкости, атмосферного давления, температуры и расхода, объединены в систему автоматической регистрации данных с передачей данных на персональный компьютер. В моделируемых условиях, рост Кф образца ввиду растворения является скачкообразным, что позволяет сделать вывод о неприменимости линейной модели деградации противофильтрационных свойств испытуемого материала. В ходе опыта изменение Кф от значений порядка 10-7 до∙10-4 м/сут может быть связано с растворением 12 % кальция в составе цемента, при этом изменение пористости ориентировочно составилоот 0.12 до 0.32, концентрация хлора и ионная сила раствора требуют уточнения так каквлияют на результаты расчета растворения твердой фазы. На начальных этапах эксплуатации фильтрация через поровое пространство исследованного материала в большинстве природных условий будет отсутствовать ввиду высокого значения Io, в соответствии с этим фильтрационный сценарий растворения может быть исключен, вместо него должен быть рассмотрен сценарий массообмена за счет капиллярного увлажнения с диффузией в поровом пространстве. При оценке величины Io может быть внесена ошибка, связанная обработкой результатов испытания по участку нестабилизированной скорости фильтрации на графике V(I). Заключение о наличии Io должно подтверждаться экспериментально с высокой точностью измерения расхода фильтрации, при достигнутой его стабилизации, что стало возможным ввиду появления высокоточных лабораторных весов и расходомеров. Созданная авторами фильтрационная установка позволяет с меньшими трудозатратами зафиксировать стабилизацию расхода, благодаря автоматической записи данных и исключает влияние материалов конструкции самой установки на состав раствора и образца. Растворение может провялятся в других материалах и слабопроницаемых грунтах с более низкими значениями Io, в таком случае, при известных из опыта Δn и Kф возможен имитационный расчет динамики выноса Ca из пористого материала, при его толщине Δl и перепаде давления (ΔH) на сторонах. Для материалов с нестандартным составом, могут использоваться различные добавки, поэтому должны учитываться метасоматические процессы изменения минеральных веществ, такие как растворение и замещение, изменяющие пористость и проницаемость, по мнению авторов целесообразно проведение длительных фильтрационных испытаний путем моделирования таких условий при фильтрации, к тому же проектный срок эксплуатации ответственных сооружений многократно превышает срок лабораторных фильтрационных испытаний составляющий в отдельных случаях от месяца до года. Проведенное испытание предлагается в качестве основы для методического подхода к расчетам фильтрационной устойчивости пористых строительных материалов заданной толщины от растворения в условиях природно-техногенного массива.
Добавил в систему: Царев Михаил Александрович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных

Экспериментальная оценка противофильтрационных свойств пористых материалов для долговременной защиты зданий и сооруженийстатья

Прикрепленные файлы