Разработка основ электрокинетического метода очистки бетона, загрязненного изотопами цезия и стронция, с применением хелатообразующих соединений

• Автор: Глазкова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Бетон и его свойства. Подвижность ионов в бетоне как фактор, влияющий на скорость очистки

1.2 Общая характеристика методов дезактивации бетона

1.3 Электрокинетические явления в пористых системах.

1.4 Электрокинетический метод очистки поверхностей

1.5 Хелатообразующие соединения ХОС, используемые в работе

1.6 Общие принципы моделирования ионных равновесий

1.7 Свойства изотопов цезия и стронция, влияющие на очистку.

1.8 Выводы к обзорной главе и постановка задачи.

Глава 2 РЕАГЕНТЫ И МЕТОДИКИ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ

2.1 Реагенты
2.2 Приготовление экспериментальных образцов объекты исследования.
2.3 Ячейка для проведения экспериментов в режиме МЭКочистки
2.4 Приборы, измерительная техника, используемая в работе.
2.5 Техника проведения эксперимента.
2.5.1 Определение времени установления равновесия бетонвода
2.5.2 Определение времени установления равновесия бетон водный раствор ХОС.
2.5.3 Исследование изменения массы бетона под воздействием водных растворов ХОС.
2.5.4 Определение коэффициента диффузии и размера частиц образца бетона
2.5.5 Определение степени извлечения ионов Са2 и Ре3 из матрицы бетона в присутствии водных растворов ХОС в статических условиях .
2.5.6 Определение дзетапотенциала поверхности бетон водный
раствор ХОС.
2.5.7 Определение степени выщелачивания ионовзагрязнителей с поверхности бетонной крошки.
2.5.8 Методика проведения эксперимента на электрокинетической лабораторной установке
2.6 Моделирование состояния загрязняющих ионов в комплексах с ХОС
2.7 Определение состояния ионов Сб в водном растворе ХОС и на поверхности бетона физикохимическими методами
2.7.1 ЯМР спектроскопии.
2.7.2 Рентгенофазового анализа РФА
2.7.3 ИК спектроскопии
2.8 Определение изменения состояния пор бетона после ЭК обработки методом оптической микроскопии
2.9 Определение изменения прочности бетона после ЭК обработки в
присутствии ХОС.
Глава 3 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Изучение взаимодействия водных растворов ХОС с поверхностью бетона
3.1.1 Результаты определения равновесного значения бетон
раствор.
3.1.2 Результаты исследования взаимодействия водного раствора ХОС с ионами матрицы бетона.
3.1.3 Изучение изменения массы бетона под воздействием водного раствора ХОС
3.1.4 Результаты измерения дзета потенциала поверхности бетона в
присутствии ХОС.
3.2 Результаты изучение удаления ионов Сб и Бгс поверхности
бетона
3.2.1 Исследование выщелачивания ионовзагрязнителей с поверхности бетонной крошки водными растворами ХОС
3.2.2 Исследование очистки поверхности бетона МЭК.
3.3 Результаты физикохимических методов исследования взаимодействия иона Сб с поверхностью бетона в присутствии ХОС .
3.4 Результаты испытания на прочность бетонных стаканчиков
3.5 Апробация результатов исследований на реальных объектах.
3.6 Сравнительная эффективность МЭКочистки бетона и базового
механического методов дезактивации
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Бетоны на цементной вяжущей основе являются капиллярнопористыми телами. Среди вяжущих материалов наиболее широкое применение в производстве бетона в России и СССР получил Портландцемент. Ориентировочное содержание различных минералов в Портландцементе составляет Са0зБ СаОЮ2 5 СаА СаОАЬОзБегОз. Их пропорции могут широко варьироваться. Заполнители подразделяют на мелкие песок и крупные гравий и щебень. Природный песок, применяемый для производства обычного бетона, представляет собой образовавшуюся в результате выветривания горных пород рыхлую смесь зерен диаметром от 0. Гравием называют рыхлый материал, образовавшийся в результате естественного разрушения выветривания горных пород. Гравий состоит из более или менее окатанных зерен размером от 3 до мм. В нем могут содержаться зерна высокой прочности, например, гранитные, и слабые зерна пористых известняков. Обычно он содержит примеси пыли, глины и изредка органических веществ. Щебнем является материал, полученный в результате дробления камней из горных пород. Обычно он имеет остроугольную форму. Для его производства используют гранит, диабаз и другие изверженные породы, осадочные породы известняк, доломит, а также измененную породу кварцит. Размеры зерен те же, что и у гравия. Помимо указанных выше ингредиентов, применяются также различные добавки, вводимые в бетон в небольшом количестве от массы цемента, например, пластификатор сульфитнодрожжевая бражка кальциевые соли лигносульфоновых кислот. Применение суперпластифицирующих добавок ПАВ может изменить знак дзетапотенциала на отрицательный. При этом его значение может изменяться в пределах от до мВ. Структура бетона образуется в результате затвердевания схватывания бетонной смеси и последующего твердения бетона. Предполагается, что при смешивании цемента с водой в процессе гидролиза трехкальциевого силиката выделяется гидроксид кальция, образуя пересыщенный раствор, в котором также находятся сульфатионы и гидроксилионы, а также небольшое количество ионов железа. Высокая
концентрация ионов Са и сульфатионов наблюдается непродолжительное время, так как в течение нескольких минут после введения воды из раствора начинают осаждаться первые новообразования гидроксид кальция и эттрингит. Приблизительно через час наступает вторая стадия гидратации, для которой характерно образование мелких гидросиликатов кальция. На третьей стадии начинается интенсивная кристаллизация гидроксида кальция образуется цементный камень основной компонент бетона. Его главной составляющей являются кристаллические и аморфные гидросиликаты кальция. В зависимости от начального соотношения водацемент в цементном камне могут либо сохраняться капиллярные поры, доступные для миграции влаги, либо отсутствовать. При этом также почти всегда присутствуют вкрапления не прореагировавшего с водой цемента. Таким образом, бетон является капиллярнопористым материалом. Микропоры и капилляры размером менее см практически непроницаемы для воды. При больших размерах капилляры доступны для фильтрации воды, которая происходит вследствие 1радиента влажности или осмотического давления. Объем макропор в бетоне колеблется от 0 до . Плотные бетоны обычно не фильтруют воду. В результате проницаемость бетона уменьшается. При увлажнении бетона мельчайшие поры и капилляры заполняются водой, которая под действием физических поверхностных сил в значительной мере теряет свою подвижность и как бы закупоривает эти капилляры. Это явление называют кольматацией пор и капилляров, приводящей к уменьшению проницаемости бетона. Существует большое количество видов бетонов. Их различают по плотности особо тяжелые, тяжелые, легкие, особо легкие и по природе вяжущих веществ цементные, силикатные, полимербетоны, специальные бетоны и т. Бетоны и железобетоны подвержены разрушению под действием агрессивных жидкостей и воды. Допустимая глубина см разрушения составляет для неагрессивной водной среды см за лет, для агрессивной более см. При этом разрушающее воздействие оказывают как кислоты, так и щелочи. Например, 0.