Ранее проведенные исследования [4 – 6] подтверждают эффективность введения в рецептуру ССС нанодисперсных добавок – золя кремниевой кислоты, синтезированных гидросиликатов кальция (ГСК), способствующих повышению стойкости известковых покрытий.

В продолжение проведенных исследований с целью регулирования структурообразования и повышения стойкости плиточного клея на цементной основе предложено вводить в его рецептуру синтезированные алюмосиликаты [7 – 9]. Для проведения исследований в работе применялся Вольский портландцемент марки 400 и добавка в виде синтезируемых алюмосиликатов. Синтез алюмосиликатов заключался в их осаждении из раствора сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ (производства ООО «АЛХИМ» г. Тольятти) добавлением силиката натрия с модулем М=2,7 с последующим промыванием водой осадка и высушиванием при температуре 110^◦С.
Экспериментально подобрано оптимальное содержание синтезируемой добавки в составе ССС – 20% от массы вяжущего.

Синтезируемая добавка представляет собой порошок белого цвета с насыпной плотностью 568,15 кг/м³, характеризуется высокой активностью, составляющей более 350 мг/г.

При введении синтезированных алюмосиликатов в рецептуру цементного теста наблюдается ускорение сроков схватывания. Так, у цементного теста без добавки начало и конец схватывания составляют соответственно 2ч 30мин и 5ч, а у композиционного вяжущего с применением синтезируемой добавки, – 40мин и 1ч 30 мин.

На рисунке 1 приведены экспериментальные данные оценки прочности цементных образцов в зависимости от дисперсности вводимой добавки. Для изготовления образцов водоцементное отношение В/Ц составляло В/Ц=47%. Образцы твердели в воздушно-сухих условиях.

Рисунок 1 – Кинетика твердения в воздушно-сухих условиях цементных образцов с применением в рецептуре синтезируемой добавки разной дисперсности: 1 – контрольный образец; 2 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 1,03 м²/г); 3 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,69 м²/г); 4 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,31 м²/г); 5 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,1 м²/г).

Анализ полученных данных, приведенных на рисунке 1, свидетельствует, что дисперсность синтезируемой добавки, применяемой в рецептуре ССС, влияет на структурообразование цементного камня. Так, применение в рецептуре цементного камня синтезируемой добавки с дисперсностью S_уд = 1,03 м²/г и S_уд = 0,69 м²/г приводит к повышению прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 90 суток воздушно-сухого твердения на 7 – 17,8% по сравнению с образцами на основе контрольных составов (без добавки). Однако, применение в рецептуре цементного камня добавки на основе синтезированных алюмосиликатов с удельной поверхностью S_уд = 0,31 м²/г и S_уд = 0,1 м²/г приводит к снижению прочности при сжатии цементных образцов. В возрасте 90 суток воздушно-сухого твердения прочность образцов снизилась соответственно на 34,9 – 30,9 % по сравнению с образцами на основе контрольных составов (без добавки). Очевидно, изменение кинетики твердения образцов при воздушно-сухих условиях прямо пропорционально значению удельной поверхности исследуемой добавки, т.е. исследуемая добавка создает более благоприятные условия твердения композиционного вяжущего при высоких значениях дисперсности.

Изучен характер изменения водопоглощения цементного камня в зависимости от дисперсности синтезируемой добавки на основе алюмосиликатов. Полученные данные приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Кинетика водопоглощения цементных образцов с применением в рецептуре синтезируемой добавки разной дисперсности: 1 – контрольный образец; 2 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 1,03 м²/г); 3 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,69 м²/г); 4 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,31 м²/г); 5 – композиционное вяжущее (удельная поверхность добавки S_уд = 0,1 м²/г).

Анализируя данные рисунка 2 установлено, что водопоглощение цементного камня, в рецептуре которого содержится добавка на основе синтезированных алюмосиликатов, обратно пропорционально дисперсности вводимой добавки. Так, синтезируемая добавка с удельной поверхностью S_уд = 0,69 м²/г обладает меньшим водопоглощением, чем добавка с удельной поверхностью S_уд = 0,1 м²/г на 9,6%.

Проведенные исследования свидетельствуют, что синтезированные алюмосиликаты обладают водоудерживающим и структурообразующим действием и могут применяться в рецептуре плиточных клеев взамен зарубежных модифицирующих добавок.

Вода – сложное природное вещество, в состав которого входит целый набор микроэлементов. В том или ином виде вода содержится во всех живых организмах, а в нашем организме в среднем 70%. Совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней ионов кальция и магния по разному могут влиять, как на качество, так и на прочность материалов в строительстве.
Абсолютно чистой воды в природе не существует. Природная вода всегда содержит растворенные в ней соли. Анализ жесткой воды показывает, что в ней содержатся значительные количества растворимых солей кальция, магния и других химических соединений.

Особенности воды Сахалинской обл.

Характерной особенностью области является густота речной сети (в среднем 1,2 км на 1 км²), значительно превышающая аналогичный показатель по России. В области более 65 тыс. водотоков, протяженностью около 106 тыс. км.; свыше 17 тыс. озер общей площадью водного зеркала 1118 кв. км. Основные реки – Тымь и Поронай.

По запасам водных ресурсов область занимает одно из первых мест в стране, но по водообеспечению на душу населения (в среднем 82,8 тыс. м³ в год) – предпоследнее место по Дальневосточному региону из-за необходимости значительных затрат на расширение перечня источников водопользования и строительства коммунальной инфраструктуры.

Регион относится к категории малых и самых малых рек, почти все из них имеют рыбохозяйственное значение, поэтому любая деятельность с нарушением природоохранного законодательства чревата серьезными экологическими последствиями.

Подземные воды Сахалинской обл.

Подземные (пресные, минеральные и термальные) воды имеют широкое распространение на территории области, встречаясь в породах различного состава и на разных глубинах. Основные черты гидрогеологической обстановки и закономерности формирования подземных вод на Сахалине и Курильских островах различны. Это связано с особенностями геологического и тектонического строения регионов и историей их геологического развития.

На Сахалине условия формирования подземных вод определяются, в основном, широким развитием мощных толщ осадочных отложений, наличием в недрах восстановительной геохимической обстановки, значительным распространением явлений нефегазоносности и угленосности и отсутствием явлений современного вулканизма.

Условия формирования подземных вод на Курильских островах в значительной мере обусловливаются широким развитием вулканических образований и необычной геохимической обстановкой, вследствие современного вулканизма, проявляющегося в виде периодических извержений и мощной, ярко выраженной фумарольной деятельности. По территории регионов условия питания, характер залегания и химический состав подземных вод изменяются в зависимости от литологического состава, степени дислоцированности, трещиноватости и промытости пород, а также от рельефа и климата.

Значительную часть Сахалина занимают горноскладчатые сооружения, которым соответствуют гидрогеологические массивы. В этих районах преимущественным распространением пользуются трещинные воды зоны выветривания, пластово-трещинные, а также трещинно-жильные воды сильно дислоцированных и изверженных пород. Направление движения подземных вод происходит от водоразделов в сторону речных долин и вдоль них.

В пределах гидрогеологических массивов величина подземного стока изменяется в значительных пределах в зависимости от количества атмосферных осадков, геологического строения, рельефа и величины водосборной площади, достигая половины количества осадков. Сильная расчлененность рельефа и сравнительно малая величина зоны выветривания не создают благоприятных условий для накопления в горных районах значительных запасов подземных вод, а атмосферное питание обусловливает резкие сезонные колебания их уровня.

В пределах гидрогеологических массивов распространены преимущественно водоносные комплексы верхнемеловых, триас-нижнемеловых и палеозойских отложений, а также подземные воды разновозрастных изверженных пород.

На сегодняшний день обществом найдено огромное количество источников, которые не надежны :
- по химическому составу;
- по производственным мощностям ( в силу того, что ранее были пробурены большое количество скважин, именно в глубь, в качестве источников водоснабжения). Вода на Сахалине находится не на глубине, она является межпластовой, находится ближе к поверхности.

В этом и есть ошибка. Источников водоснабжения много, а по химическому составу они не стабильны, в зависимости от перемены сезона года. Особенно химический состав меняется в зимний период времени. Вода становится абсолютно непригодной для питья и абсолютно непригодной для приготовления растворов цемента и бетона.

Озаботившись данной проблемой, был проведен практический эксперимент в лаборатории № 107 “ТНИ” находящегося по адресу : ул. Пограничная 2, г. Южно-Сахалинск, Сахалинская область.

Суть практического эксперимента: выявить марочную прочность цементно-песчаной смеси. Испытания проводились по ГОСТу 10180-2012. Перед испытанием, кубики размером 70мм*70мм были помещены на 10 дней в трех разных средах воды.

В соответствии с ГОСТом Р 58277-2018 была изготовлена цементно-песчаная смесь для которой понадобились следующие составляющие :
цемент марки М400 ГОСТ 10178-85; песок для строительных работ ГОСТ 8736-2014; вода; ведро; кельма.

Далее забивались формы цементно-песчаной смесью согласно ГОСТу 10180-90. После схватывания, кубики были расположены в разные среды воды на 10 дней.

В контейнере под буквой а кубики находятся в воде с с. Ильинское.

В контейнере под буквой б кубики находятся в воде с западного склона г. Большевик.

В контейнере под буквой в кубики находятся в морской воде м. Охотское.

Таблица 1. Химический состав используемых вод.

После 10 дней нахождения кубиков в воде, они сушились 48 часов, далее были проведены опыты для определения прочности контрольных образцов на сжатие по ГОСТу 10180-2012. Результаты определения марочной прочности сведены в таблице 2.

Таблица 2. Определение марочной прочности  контрольных образцов на сжатие. 

Вывод практического эксперимента

Значения прочности цементно-песчаных кубиков после контакта с водой представлены в таблице 2. Результаты эксперимента показали, что прочность кубиков зависит от химического состава воды, в которой выдерживали кубики, так как образцы находящиеся в морской воде показали наименьшую прочность, которая связана с содержанием большого количества сухого остатка в этой среде.

Сравнивая результаты прочности образцов кубика находящиеся в воде из Сусунайского артезианского бассейна и Татарского адартезианского бассейна, можно сделать вывод о том, что при контакте цементного камня с аммиаком и ионами аммония, увеличивается прочность контрольного образца.

Перспективы исследования

Для дальнейшего исследования обозначенной проблемы, кубики по одному образцу были помещены в те же разные среды воды на долгий срок. Кубики будут храниться в лаборатории № 107 “ТНИ” и наблюдаться каждый месяц на предмет образования коррозии.

Рисунок 3. Кубики в трех разных средах воды для долгого хранения

Таким образом, в результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:
изучены химический состав и некоторые характеристики природной, артезианской и адартезианской воды Сахалинской области;

• показано, что исследованные виды воды отличаются по составу, основным химическим и физико-химическим характеристикам, и могут проявлять агрессивность по отношению к цементно-песчаному раствору, вызывая понижение прочности и коррозионный процесс;
  
• результаты свидетельствуют, что образцы кубика контактируя с большим количеством минеральных неорганических солей показывают малую прочность, если сравнивать с артезианским и адартезианским бассейнами;
  
• наибольшую прочность показал цементно-песчаный раствор, выдержанный в сточной воде из Татарского адартезианского бассейна, где содержится Аммиак и ионы аммония . Вероятно, что NH₃ и NH₄+ почти полностью остаются в порах бетона, вызывая их закупоривание, что приводит к торможению коррозии бетона.