INFLUENCE OF SULFATE ION ENVIRONMENT ON THE CEMENT MATRIX MODIFIED BY REDISPERSIBLE POLYMERS
ВПЛИВ СУЛЬФАТ-ІОННОГО СЕРЕДОВИЩА НА МОДИФІКОВАНУ ЦЕМЕНТНУ МАТРИЦЮ РЕДИСПЕРГОВАНИМИ ПОЛІМЕРАМИ
Сторінки: 154-162. Номер: №2, 2023 (319) 
Автори:
KOVALENKO YURII
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
https://orcid.org/0000-0003-0714-3816
e-mail: kovalenko91993@gmail.com
TOKARCHUK VOLODYMYR
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
https://orcid.org/0000-0001-8620-954X
e-mail: tokarchuk.volodya@ukr.net
KOVALEKO SVITLANA
E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine (PWI)
https://orcid.org/0000-0001-5012-3437
e-mail: Aklimenko@ukr.net
КОВАЛЕНКО ЮРІЙ
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
ТОКАРЧУК ВОЛОДИМИР
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
КОВАЛЕНКО СВІТЛАНА
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2023-319-1-154-162
Розширена анотація англійською мовою
Injection of sulfate ions into the cement matrix with water by wet spraying due to high moist in the environment is the reason of the deterioration acceleration and durability decrease with time. The effects of introduction of redispersible polymers (RP) and calcium formate on the increasing of the durability and decreasing of the deterioration effect caused by sulfate ions on the cement matrix were studied. Vinyl-acetate/versatate, vinyl-acrylic copolymer and calcium formate were mixed into nine separate cement mixtures at a concentration of additives 1 %, 3 % and 5 % respectively. Three different sulfate ion environment were sprayed through the fog environment at high moist concentration using a salt spray device “Salt Fog Chamber”. Test results showed that different additive in different sulfate environment has various affects both on the deceleration of the structure deterioration and the reduction of the strength of cement matrix. Vinyl-acetate/versatate and calcium formate in concentrations of 1% and 3% have high stability while maintaining strength at the level of exploitational properties of the matrix. While, vinyl-acrylic copolymer at 5 % has more resistance to strength loss after 168 days of withholding in an aggressive environment compared to 1 % and 3 %. Detailed observation of the structure formation of the cement matrix at 168 days shows formation that relate both to the hydrated cement minerals and complexes of organic salts. This formation allowed at the late age of the experiment to decrease the strength loss under intensive impact of SO42– migration through the matrix due to the encapsulating of cement minerals at early ages of hydration in polymer films with RP and active early formation of Ca(OH)2 for formate. This allowed the cement matrix to retain its shape for a long periods, become more stable, reduce the washing out of soluble cement components at early ages, and reduce the content of active Ca by bonding it into semisoluble compositions that cause the decreasing of the negative effect on cement matrix by SO42–.
Key words: portland cement, dry ready-mixes, redispersable powders, calcium formate, corrosion resistance
Анотація українською мовою
Введення сульфат-іонів у цементну матрицю з водою шляхом вологого розпилення через високу вологість навколишнього середовища є причиною прискорення зносу та зниження довговічності з часом. Досліджено вплив введення редиспергованих полімерів (РП) і форміату кальцію на підвищення довговічності та зменшення впливу сульфат-іонів на цементну матрицю. Вінілацетат/версатат, вініл-акриловий сополімер і форміат кальцію змішували в дев’ять окремих цементних сумішей з концентрацією добавок 1%, 3% і 5% відповідно. Три різні середовища сульфатних іонів розпорошували через туманне середовище при високій концентрації вологи за допомогою пристрою для розпилення солі «Камера соляного туману». Результати випробувань показали, що різні добавки в різних сульфатних середовищах по-різному впливають як на уповільнення руйнування структури, так і на зниження міцності цементної матриці. Вінілацетат/версатат і форміат кальцію в концентраціях 1% і 3% мають високу стабільність при збереженні міцності на рівні експлуатаційних властивостей матриці. При цьому вініл-акриловий сополімер при 5% має більшу стійкість до втрати міцності після 168 днів витримки в агресивному середовищі порівняно з 1% і 3%. Детальне спостереження за формуванням структури цементної матриці через 168 днів показує утворення, які стосуються як гідратованих мінералів цементу, так і комплексів органічних солей. Таке утворення дозволило на пізньому терміні експерименту зменшити втрату міцності під інтенсивним впливом міграції SO42– через матрицю за рахунок інкапсуляції цементних мінералів на ранніх термінах гідратації в полімерних плівках з РП та активного раннього утворення Ca(OH)2 для форміату. Це дозволило цементній матриці тривалий час зберігати форму, стати більш стабільною, зменшити вимивання розчинних компонентів цементу на ранніх термінах, а також знизити вміст активного Са шляхом зв’язування його в напіврозчинні композиції, що спричиняє зниження негативних вплив SO42– на цементну матрицю.
Ключові слова: портландцемент, сухі будівельні суміші, редисперговані порошки, форміат кальцію, корозійна стійкість.
