Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Влияние гидроизоляционного цементного материала с волластонитом на геоэкологическую среду

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Влияние гидроизоляционного цементного материала с волластонитом на геоэкологическую среду"

На правах рукописи

БЕЗРУКОВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ВЛИЯНИЕ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОГО ЦЕМЕНТНОГО МАТЕРИАЛА С ВОЛЛАСТОНИТОМ НА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология (в строительстве и ЖКХ)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 О НОЯ 2014

Москва-2014

005555527

005555527

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Ореш-

кин Дмитрий Владимирович

Официальные оппоненты:

- Желтобрюхов Владимир Федорович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», заведующий кафедрой «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности»

- Свиридова Евгения Юрьевна, кандидат технических наук, ФГБОУ ВПО «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)», доцент кафедры «Экологическая безопасность автомобильного транспорта»

Ведущая организация - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»

Защита состоится 17 декабря 2014 г. в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.138.07, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, зал ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» www.mgsu.ru.

Автореферат разослан « /3 » 2014 г.

Ученый секретарь ____=■■ Слесарев Михаил

диссертационного ----" Юрьевич

совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. На территории Москвы и Московской области увеличивается плотность застройки, требуется повышение надёжности существующих и строящихся заглубленных и подземных сооружений. Они необходимы для размещения подземных паркингов, торговых помещений, складов и др. В условиях городской среды такие сооружения должны быть защищены от грунтовых вод, подтоплений и т.п. Ведущую роль при защите обеспечивает гидроизоляционное покрытие. В настоящее время используются рулонные, мастичные, наплавляемые, мембранные, листовые гидроизоляционные покрытия. Главными недостатками этих материалов является недостаточная экологическая безопасность, горючесть, высокая трудоёмкость работ, невысокая прочность, несоответствие температурных линейных деформаций, недостаточная долговечность, высокая стоимость. Существующие цементные пропиточные гидроизоляционные покрытия имеют в своём составе вредные растворимые в воде вещества, а методики экологической оценки не учитывают количественное содержание компонентов материала.

Решением проблемы повышения геоэкологической безопасности и надёжности заглубленных и подземных сооружений является применение цементного гидроизоляционного материала, армированного волокнами волластонита, не имеющего в своём составе вредных веществ.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с локальным проектом № 12 НИУ ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» и госконтрактом № 8/3-593н-10 от 08 ноября 2010 года. Объест диссертационного исследования — геоэкологическая среда подземных и заглубленных сооружений.

Предмет исследования - влияние гидроизоляционного цементного материала с волластонитом на геоэкологическую среду.

Научная гипотеза диссертации. Существующие традиционные пенетрирую-щие (проникающие) цементные гидроизоляционные системы опасно применять для гидроизоляции резервуаров с питьевой водой и др. подземных, заглубленных конструкций и объектов из-за содержащихся в них растворимых веществ

Было предположено, что использование в таких системах портландцемента, ультрадисперсного волластонита, кремнийорганического гидрофобизатора, суперпластификатора С-3, противоморозной добавки — поташа К2СОэ позволит получить экологически безопасный универсальный гидроизоляционный материал. Такой материал даст возможность повысить прочность при изгибе, сжатии и сцеплении, трещиностойкость, водонепроницаемость, долговечность, а также значительно снизить водопоглощение покрытия.

Целью работы является исследование влияния гидроизоляционного цементного материала с волластонитом на геоэкологическую среду. Для достижения цели работы были решены следующие задачи:

1. Анализ научно-технической и патентной литературы для разработки гео-экологически обоснованного гидроизоляционного цементного материала с волластонитом.

2. Исследование состава и свойств пенетрирующих гидроизоляционных материалов с позиции геоэкологической оценки.

3. Разработка и оптимизация состава геоэкологического гидроизоляционного цементного материала с волластонитом, исследование структуры.

4. Геоэкологическая оценка по жизненному циклу, технический и экономический эффект применения.

Научная новизна диссертации.

1. Определено влияние гидроизоляционного цементного материала с волластонитом от количества компонентов состава, водонерастворимости и за-кристаллизованности на геоэкологическую среду.

2. Установлено снижение негативного воздействия разработанного материала на геоэкологическую среду по сравнению с традиционными цементными гидроизоляционными материалами от 1,16 до 2,2 раз.

3. Выявлено образование нерастворимых соединений гидроизоляционного цементного материала с волластонитом за счёт увеличения степени кристаллизации в 1,5 раза.

4. Разработаны новые модели физико-механических свойств в зависимости от расходов волластонита и гидрофобизатора при одинаковом количестве суперпластификатора с целью оптимизации состава материала и его геоэкологических свойств. Автор выносит на защиту:

1. Исследование влияния гидроизоляционного цементного материала с вол-ластонитом от количества компонентов состава, водонерасгворимости и закристаллизованности на геоэкологическую среду.

2. Новые данные о снижении негативного воздействия разработанного материала на геоэкологическую среду по сравнению с традиционными цементными гидроизоляционными материалами от 1,16 до 2,2 раз.

3. Новые данные, подтверждающие образование водонерастворимых соединений с повышенной степенью кристаллизации в гидроизоляционном цементном материале с волластонитом и в контактной зоне «материал-бетонное основание».

4. Новые математические модели физико-механических свойств в зависимости от расходов волластонита и гидрофобизатора для оптимизации состава.

Личный вклад автора. Все научные результаты, вынесенные на защиту, получены автором лично.

Методы исследования. Использованы стандартные методы исследований физико-механических свойств, метод математического планирования эксперимента, а также методы рентгенофазового, микроструктурного и химического анализов. Обоснованность научных положений и достоверность результатов обусловлена применением адекватного научной практике исследовательского и аналитического аппарата, а именно методы рентгенофазового, микроструктурного, химического анализов. При получении новых данных и испытаниях нового состава применялось стандартное число измерений: по определению средней плотности; водопоглощения; прочности при сжатии, изгибе, сцеплении - по 3 образца; по водонепроницаемости - по 6 образцов; по исследованшм рентгенофазового, микроструктурного и химического анализов - по 5 образцов, обеспечи-

вающих получение результатов, находящихся в интервале доверительной вероятности 0,95.

Практическая значимость работы.

1. Разработан и оптимизирован состав гидроизоляционного цементного материала с волластонитом, который был успешно применён при гидроизоляции подвальных помещений и рекомендован для гидроизоляции заглубленных сооружений.

2. Разработана методика геоэкологической бальной оценки по жизненному циклу гидроизоляционного цементного материала с волластонитом в зависимости от количества компонентов состава в соответствии госконтрактом № 8/3-593н-10 от 08 ноября 2010 года.

3. Разработаны технические условия производства и применения «Гидроизоляционный цементный материал с волластонитом ТУ 2257-008-69626291», которые включают в себя: общую часть, технические требования, требования безопасности и охраны окружающей среды, правила приёмки, методы приёмки и испытаний, маркировку, хранение и транспортирование, гарантии производителя и приложения.

Внедрение результатов исследования.

Разработаны технические условия «Гидроизоляционный цементный материал с волластонитом ТУ 22587-008-69626291-2014», утвержденные ООО «ГЕЛИОС».

Разработанный материал был внедрен при реконструкции «Московской государственной картинной галереи народного художника СССР А. Шилова» по адресу: г. Москва, ул. Знаменка, д. 5. Объем внедрения составил 254 м2. Экономический эффект составил более 80 тысяч рублей.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на конференциях, семинарах, выставках: 14-й, 15-й Международных межвузовских научно-практических конференциях молодых учёных, докторантов и аспирантов.. «Строительство - формирование: среды жизнедеятельности» (Москва, МГСУ, 2012, 2013 гг.); VI Международной конференции «Экогидромет»

(Санкт-Петербург, 2012 г.); международной конференции «Оценка рисков и безопасность в строительстве. Новое качество и надежность строительных материалов н конструкций на основе высоких технологий» (МГСУ, 2012 г.); XIV Сергеевских чтениях «Инженерно-геологическое и геоэкологическое обоснование технически сложных и уникальных инженерных проектов» (Москва, 2012 г.).

Победитель Всероссийской выставки НТТМ (Москва, ВВЦ, 2013 г.), получен грант 1-ой степени.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 7 печатных работах. Из них 4 - в изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ. Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы (126 пунктов) и двух приложений. Работа изложена на 121 странице, включая 37 рисунков и 72 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении приводятся актуальность темы диссертации, объект, предмет, научная гипотеза, цель и задачи исследований, научная новизна и практическая значимость диссертационной работы, личный вклад, методы исследования, обоснованность научных положений и достоверность полученных результатов. Приведены внедрения результатов исследования, апробация, объём и структура диссертации, положения, вынесенные на защиту.

В первой главе «Научно-технические предпосылки разработки гео-экологически обоснованного гидроизоляционного цементного материала с волластоннтом» рассмотрены вопросы грунтов, грунтовых вод. подтопления городских территорий в Москве, опыт применения гидроизолщионных цементных материалов для заглубленных сооружений, приводятся патентные исследования. В ней установлено, что для устройства гидроизоляции при строительстве, ремонте, реконструкции зданий и сооружений применяются сухие смеси на цементной основе для конкретной области применения. Она опреде-

ляется геоэкологической безопасностью и экономической эффективностью, составом и получаемой после твердения структурой материала и др. Обоснованы технические и технологические преимущества проникающих гидроизоляций на основе сухих смесей перед битумно-полимерными, полимерными мастиками и рулонными материалами. У этих систем определены недостатки: после нанесения тонкого слоя в процессе твердения происходит испарение влаги, что приводит к образованию трещин. Для повышения трещиностойкости вводят армирующие волокна различных материалов. В их состав для проникновения внутрь основания вводят в большом количестве водорастворимые вещества. Они оказывают негативное воздействие на геоэкологическую среду вокруг подземных и заглубленных сооружений городских территорий при их проникновении в грунтовые воды.

На основании изучения технической и патентной литературы была предложена научная гипотеза.

Во второй главе «Исследование состава и свойств пенетрирующих гидроизоляционных материалов с позиции геоэкологической оценки» приведены методики исследования: изготовления образцов, химического, микроструктурного, рентгенофазового анализов, определения прочности, водонепроницаемости, деформаций усадки.

Для работ были использованы: электронный растровый микроскоп-микроанализатор FEI Quanta 200 SEM (Швейцария) с системой микроанализа Apollo 40 (Phillips, Нидерланды), лазерный дифракционный анализатор размера частиц с блоком диспергирования в жидкости Analizette 22 compact (Fritsch, Германия), рентгеновский дифрактометр ARL ХТга (Thermo Fisher Scientific Inc., США), универсальная автоматическая испытательная установка Controls МСС8 (Италия), шкаф для выдержки образцов цементного раствора в нормальных условиях Curacem (Италия), анализатор для определения удельной поверхности цемента NOVA 2200е Quantachrome, климатическая камера для определения морозостойкости (WEISS, Германия), прибор Вика для определения густоты и сроков схватывания цементного раствора, установка WE 6 ММ

Рогт+ТеБ! (Германия) и УВБ-МГ4.01 для испытания образцов на водонепроницаемость, прибор для измерения прочности на отрыв БУТСА Ъ 16, Proceq (Швейцария) и др. Прочность образцов определялась на призмах 4x4x16 см в возрасте 28 суток. В эксперименте использовались следующие материалы: бездобавочный портландцемент ПЦ 500-Д0 Старооскольского заводи; тонкомолотый с размерами частиц от 1 до 16 мкм; волластонит с химической формулой Са5Юз; противоморозная добавка поташ К2С03; суперпластификатор С-3; гид-рофобизатор ГКЖ-10 («Полимерсинтез» г. Владимир).

Производители традиционных пенетрирующих цементных смесей (Ксай-пекс, Вандекс, Пенетрон, Текмадрай Миллениум, Гидрохит) скрывают их состав. Поэтому был проведен их микроструктурный и химический анализы, получены фотографии микроструктуры. Определены вещественные составы. Было выяснено, что данные смеси имеют в своем составе водорастворимые, а иногда и вредные вещества (натриевую селитру и другие нитраты, натриевую соду, сульфаты, карбонат лития, кремнефтористый натрий и др.) Это негативно сказывается на геоэкологической обстановке территорий.

В третьей главе «Разработка и оптимизация состава геоэкологического гидроизоляционного цементного материала с волластонитом» был оптимизирован состав с помощью математического планирования двухфактор-ного эксперимента в трех уровнях. В качестве факторов были выбраны:

Х1 - расход волластонита, который принимался от массы цемента, равный 5 %, 10 %, 15 %;

Х2 - количество гидрофобизатора ГЮК-10, равное 0; 0,2; 0,4.

Для всех составов количество суперпластификатора С-3 было одинаковое - 1 % от массы портландцемента, тонкомолотого песка - 15 % и 0,6 % поташа от массы цемента. Подвижность приготовленной смеси также была одинаковой и составляла 14...18 см по погружению стандартного конуса.

Определялись функции цели (свойства покрытия): В/Ц; средняя плотность смеси Рт; пределы прочности при изгибе 11тг и сжатии РЧж; прочность сцепления Ясц.

Были получены уравнения регрессии с ошибкой аппроксимации от 2 до 4 %:

1. Водоцементное отношение - В/Ц В/Ц = 0,2 - 0,026-Х!- 0,415 Х2 + 0,602-Х!2

2. Средняя плотность смеси

Рт = 2021 + 50,817-Х! - 1469 -Х2- 2,5-Х!-Х2+ 3700-Х!2 - 3,25-Х22

3. Прочность при изгибе

11и,г= 11,3 + 0,9234-Х, + 1,937 -Х2-0,0459-Х!-Х2-2,467-Х!2-0,0175-Х22

4. Прочность при сжатии

1*^= 54,7 + 2,6682-Х, + 92,12 -Х2- 0,1352-Х,-Х2- 205,7-Х,2 + 0,075-Х22

5. Прочность сцепления

= 3,81 + 0,464-Х, + 5,798 -Х2-0,0222-Х,-Х2- 11,977-Х!2

В результате обработки результатов оказалось, что лучшие свойства имеет состав с содержанием 100 % портландцемента; 15 % тонкомолотого песка; 10 % волластонита; 0,6 % поташа; 0,2 % ГЮК-10; 1 % суперпластификатора С-3. Этот состав был принят оптимальным.

Для приготовления смеси оптимального состава расход ингредиентов на 1 м3 свежеприготовленной смеси представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Таблица расхода ингредиентов, кг/м3 смеси

Цемент Песок Вода Волластонит Поташ ГЮК-10 С-3

1378 206 275 137 8,2 2,75 13,8

Для образцов оптимизированных составов с разным расходом волластонита были определены эксплуатационные свойства. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Таблица эксплуатационных свойств материала

№ Волласто лит, % Предел прочности, МПа Средняя плотность, кг/м3 Водопоглощение, %, по: Марка по водонепроницаемости кгс/см"

Сжатие Изгиб Сцепление массе объему

1 5 52,1 10,1 2,6 2010 5,2 9,6 \У12

2 10 54,7 11,3 3,82 2021 3,5 6,8 \У18

3 15 45,8 9,76 2,98 2006 8,4 14,3 \У10

Известна методика В.П. Князевой и Н.А. Сканави определения экологической оценки по жизненному циклу материалов по критериям их экологической безопасности для окружающей среды и человека, которая включает в себя: добычу сырья — производство и получение — использование при строительстве объекта — использование при эксплуатации объекта — завершение жизненного цикла (уничтожение или размещение в новых материалах). Однако авторы устанавливают целое количество баллов без учета массы компонентов в составе материала. На основании таких рассуждений была предложена экологическая оценка с учётом количества компонентов в составе смеси и их воздействия на окружающую среду, более того, даже при минимальном количестве компонентов в составе материалов. По каждому из перечисленных традиционных гидроизоляционных материалов в этой главе были составлены таблицы их воздействия на окружающую среду. Оптимизированный материал с 10 % волластонита имеет 7,15 балла. Сводные результаты и их сравнение будут приведены в описании 4 главы.

В четвертой главе «Исследование структуры гидроизоляционного цементного материала с волластоннтом и его экологическая оценка по жизненному циклу, технический и экономический эффект применения»

рассмотрены рентгенофазовый, микроструктурный, химический анализы разработанного материала, а так же результаты микроструктурного и химического анализов контактной зоны «гидроизоляционное цементное покрытие с волластоннтом — бетонное основание».

Рентгенофазовый, микроструктурный и химический анализы гидроизоляционного цементного материала с волластоннтом подтвердили, что введение волластонита в систему позволяет получить плотную, прочную структуру с равномерно распределёнными компонентами состава. Микроструктура скола образца показана на рисунке 1. Это подтверждается микроструктурным анализом по распределению атомов кальция и кремния (рисунок 2). В составе покрытия не обнаружены вредные вещества. Удельная активность естественных радионуклидов - менее 250 Бк.

Рисунок 1 - Микроструктура цементного камня с волластонитом: а - участок 1; б — участок 2

На рисунке 2 представлено распределение атомов в объёме структуры. Анализ

Рисунок 2 - Распределение атомов: а - кальция; б - кремния

рисунков, приведённых в диссертации, где сфотографировано размещение атомов алюминия, калия, кальция, кремния, магния, серы показывает равномерное их распределение по объёму образца. Это подтверждает однородность структуры полученного после перемешивания компонентов состава и твердения системы. Определено содержание естественных радионуклидов в разработанном гидроизоляционном цементном покрытии. Удельная активность составила: Аэфф 48,2; К-40 - 155,7; Яа-226 - 18,2;ТЬ-232- 11,5.

Таблица 3 - Анализ материала с волластонитом (рисунок 1)

Оксид Содержание оксида, % Оксид Содержание оксида, %

Na20 0,53...0,55 SO 1,24... 1,29

MgO 4,31...4,34 К20 1,22...1,27

АЬОз 4,60...4,69 СаО 53,85....54,2

Si02 32,05....32,9 Fe203 2,20...2,27

Методом рентгенофазового анализа установлено, что ультрадисперсные волокна волластонита (рисунок 1) равномерно распределяются в смеси, имеют плотную контактную зону с цементным камнем и активно связывают образующийся при гидратации цемента портландит — Са(ОН)2. В возрасте 28 суток интенсивность его пиков составляет 250 имп/с и сокращается в 2...4 раза по сравнению с системами на чистом портландцементе. Это повышает коррозионную стойкость покрытия за счёт образования низкоосновных гидросиликатов кальция. Рентгенограмма разработанного материала показана на рисунке 3.

Sample ID: CeatlOW, Sample nam: Com-IOW, Tenf: 25.0'C

Date: 09/01/14 14:18 Stee : 0.020' Integration lime: 1.000 sec Vert. Scale Unit: [CPS]

Range: 4.000 - 70.000' Step Scan Kate: 1.200 ['/«In] Horz. Scale Unit: [deg]

Рисунок 3 - Рентгенофазовый анализ оптимизированного гидроизоляционного цементного материала с 10 % волластонита.

Для анализа качества зоны на контакте нанесения на бетонное основание гидроизоляционного цементного покрытия с волластонитом был проведен микроструктурный анализ (рисунок 4).

цементное

Рисунок 4 - Микроструктура контактной зоны «гидроизоляционное покрытие с волластонитом - бетонное основание»: Zona А - гидроизоляционное цементное покрытие с волластонитом; Zona В - бетонное основание

Рисунок 5 - Микроструктурный анализ бетонного основания (а, б) и гидроизоляционного цементного покрытия с волластонитом (в, г)

Бетонное основание было представлено достаточно рыхлой структурой с большим количеством пор и других дефектов структуры.

После нанесения гидроизоляционного цементного покрытия с волластонитом сформировалась плотная однородная структура.

Таблица 4 - Химический анализ контактной зоны «гидроизоляционное цементное покрытие с волластонитом - бетонное основание»_

Zona А Zona В

Оксид Содержание оксида, % Оксид Содержание оксида, % Оксид Содержание оксида, % Оксид Содержание оксида, %

А1203 3,03 К20 0,52 А120з 2,23...2,28 СаО 38,7...38,8

Si02 45,20 СаО 46,37 Si02 55,2 ...55,32 Fe203 1,67...1,69

S02 3,22 Fe203 1,67 S02 2,2 ...2,42 - -

Было исследовано качество с помощью микроструктурного анализа и натурных испытаний нанесённого гидроизоляционного цементного покрытия с волластонитом на бетонную поверхность фундамента здания 19 века. Определено, что прочность сцепления составила 3,8 МПа. При этом были надёжно кольматированы поры и трещины поверхности, водонепроницаемость составила W18.

В главе 4 так же были рассмотрены технические и геоэкологические свойства цементных гидроизоляционных материалов, которые наиболее часто применяют на практике (таблица 5).

Таблица 5 - Технические и геоэкологические свойства цементных гидро-

Технические показатели Гидроизоляционный цементный материал

С волластонитом Анти-гидрон Ксайпекс Вандекс Пенетрон Текмадрай Миллениум

Средняя плотность, кг/м3 2021 1800 1300 1700 1560 1460

Прочность при сжатии, МПа 54,7 40 24,9 36,4 32,8 40

Прочность при изгибе, МПа 11,3 8,2 5,2 7,0 . 7,8 7,8

Сцепление, МПа 3,82 2,4 2,5 2,2 2,0 1,05

Водонепроницаемость \У18 \У16 АУЮ \У10 \У12 \У10

Геоэкологическая оценка, баллы 7,15 16 10,3 9,3 8,3 8,8

Удельная активность радионуклидов, Бк <250 <400 <350 <350 <300 <300

Наличие растворимых соединений в воде нет да да да да да

Степень кристаллизации в возрасте 28 суток 62 45 40 41 38 40

Сравнение гидроизоляционного цементного материала с волластонитом с аналогичными цементными гидроизоляционными покрытиями с технико-экономической точки зрения приведено в таблице 6.

Таблица 6 - Технико-экономическое сравнение гидроизоляционных цементных материалов

Технико-экономические . показатели Гидроизоляционный цементный материал

С волластонитом Анти-гидрон Ксайпекс Вандекс Пенетрон Текмадрай Миллениум

Расход на 1 м^, кг 0,8... 1 2-3.5 1,4... 1,6 0,75... 1,5 1,35... 1,62 1,4... 1,7

Толщина слоя, мм 1... 1,5 1,5...2 1,25 1,25...2 1,25..2 1...2

Начало схватывания, мин 25 60 30 30 40 25

Таким образом, сравнивая технические и геоэкологические свойства, технико-экономические показатели гидроизоляционного цементного материала с волластонитом с другими пенетрирующими гидроизоляционными цементными материалами, можно сделать вывод, что данный гидроизоляционный цементный материал с волластонитом обладает техническим и геоэкологическим эффектами по сравнению с традиционными аналогичными материалами, применяемыми в строительстве.

Разработанный материал был внедрен при реконструкции «Московской государственной картинной галереи народного художника СССР А. Шилова» по адресу: г. Москва, ул. Знаменка, д. 5. Объем внедрения составил 254 м2. Экономический эффект составил 81 тысячу рублей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработаны теоретические положения геоэкологической бальной оценки по жизненному циклу цементного гидроизоляционного материала с волластонитом в зависимости от количества компонентов состава.

2. Установлено, что геоэкологическая оценка цементного гидроизоляционного материала с волластонитом в зависимости от количества компонентов состава оценивается в баллах его негативного воздействия на окружающую среду (на экосистему, выбросы, затраты энергии, влияние на здоровье людей, образование отходов) и суммарно составляет 7,15 баллов. Определено, что эта сумма складывается по компонентам состава и их количеству в смеси: портландцемент — 5 баллов; тонкомолотый песок — 0,75 балла; ультрадисперсный волла-стонит — 0,5 балла; поташ К2С03 - 0,6 балла; суперпластификатор С-3 - 0,05 балла; гидрофобизатор ГЮК-10 - 0,25 балла.

3. Методами математической статистики после обработки полученных уравнений регрессии для двухфакторного эксперимента в трех уровнях был оптимизирован состав по моделям свойств средней плотности и водоцементного отношения смеси, пределам прочности при изгибе, сжатии и сцеплении с основа-

нием. В состав входят: портландцемент, тонкомолотый песок, волокнистый ультрадисперсный волластонит, поташ К2С03, суперпластификатор С-3, крем-нийорганический гидрофобизатор ГКЖ-10.

4. Определено, что лучшие свойства имеет материал с содержанием волласто-нита 10 %, при расходе гидрофобизатора ГКЖ-10, равного 0,2 % от массы цемента, суперпластификатора С-3 - 1 % и поташа К2СОэ - 0,6 %. Образцы материала в возрасте 28 суток показали следующие свойства: среднюю плотность 2021 кг/м3; предел прочности при сжатии - 54,7 МПа, при изгибе - 11,3 МПа, сцепления - 3,82 МПа; водопоглощение по массе - 3,5 %, по объему - 6,8 % и марку по водонепроницаемости W18.

5. С помощью микроструктурного и химического анализов гидроизоляционного цементного материала с волластонитом установлено, что получена плотная, прочная структура с равномерно распределёнными компонентами состава и атомов алюминия, калия, кальция, кислорода, кремния, магния, серы. В составе гидроизоляционного покрытия не обнаружены вредные вещества, а удельная активность естественных радионуклидов - менее 250 Бк.

6. Рентгенофазовый анализ установил, что равномерно распределённые в смеси ультрадисперсные волокна волластонита связывают образующийся при гидратации цемента портландит - Са(ОН)2. В возрасте 28 суток интенсивность его пиков составляет 250 имп/с и сокращается в 2...4 раза по сравнению с системами на чистом портландцементе. Это повышает коррозионную стойкость покрытия за счёт образования низкоосновных гидросиликатов кальция.

7. Разработана методика геоэкологической бальной оценки по жизненному циклу цементного гидроизоляционного материала с волластонитом в зависимости от количества компонентов состава.

8. По результатам исследований были разработаны технические условия «Гидроизоляционный материал с волластонитом ТУ 2257-008-69626291». Внедрение этого гидроизоляционного материала было проведено на объекте: «Московская государственная картинная галерея Народного художника СССР

А. Шилова» по адресу: г. Москва, ул. Знаменка, д. 5. Объём внедрения составил 254 м2, экономический эффект - более 80 тысяч рублей.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

- в рекомендованных ВАК РФ:

1. Безруков A.B., Ляпидевский Б.В., Орешкин Д.В. Гидроизоляционные материалы нового поколения на основе волластонитового комплекса «Антигидрон» // Вестник МГСУ. - М. - 2013 - №3. - С.114 - 119.

2. Безруков A.B. Применение гидроизоляционных материалов при устройстве подземных частей зданий и сооружений // Градостроительство. - М. - 2013. -№6 (28) - С. 69 - 72.

3. Безруков A.B., Орешкин Д.В. Защита подземных сооружений и окружающая среда // Научно-технический вестник Поволжья. - Казань. - 2014. - №4 - С. 51-53.

4. Безруков A.B., Орешкин Д.В. Геэкологическая безопасность строительных конструкций заглубленных и подземных сооружений // Вестник ИрГТУ. - 2014.

- №9 (92) -С. 64 - 67.

- статьи в других изданиях и сборниках:

1. Безруков A.B. Подземные гаражи. Требования к материалам и конструкциям / Ляпидевский Б.В., Бушмиц Ю.И., Котова Л.Н., Безруков A.B. // Сборник научных трудов ГУП «НИИМосстрой». - М. - 2012. - С. 83 - 94

2. Безруков A.B. Применение рулонных материалов при устройстве гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений / Ляпидевский Б.В., Безруков A.B. // «Инновации в строительстве и строительной индустрии» Сборник научных трудов ГУП «НИИМосстрой». - М. - 2013. - С. 172 - 177

3. Безруков A.B. Требования к антикоррозионной защите подземных сооружений / Ляпидевский Б.В., Безруков A.B., Белов A.B. // «Инновации в строительстве и строительной индустрии» Сборник научных трудов ГУП «НИИМосстрой». - М. - 2013. - С. 178 - 182.

Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. 1,0 пл. Тираж 100 экз. Заказ № 397к.

Отпечатано в Типографии Издательства МИСИ-МГСУ. Тел. (499) 183-67-92, (499) 183-91-44, (499) 183-91-90. 129337, Ярославское шоссе, д. 26, корпус 8.