RU2509676C2 - Anchor for submersing anchoring underwater research hardware at bottom - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to anchor for submersing anchoring underwater research hardware at bottom. Proposed anchor consists of flat self-breakable concrete body with central bore to accommodate underwater instruments retention and release. Note here that said body is made from raw stock of the following composition, in wt %: Portland cement - 26.0-56.0, high-alumina cement - 0.6-2.4, semiaquatic gypsum - 3.0-6.0, quartz sand making the rest, water for tempering to solid water ratio - 0.1-0.18. Note here that product of magnitudes of semiaquatic gypsum and high-alumina cement is selected, preferably, equal to 1.8-3.5. Invention is developed in dependent claims.

EFFECT: anchor of nonpolluting materials with self-controlled destruction in sea and sweet water.

3 cl, 16 dwg, 10 tbl

Description

Изобретение относится к области получения строительных материалов и может быть использовано в гидротехническом, промышленно-гражданском строительстве, в частности при получении бетонных сооружений, где необходимо контролируемое саморазрушение их в воде (морской и пресной), а именно контролируемое регулирование времени полноценной эксплуатации бетонных изделий и сооружений в воде, т.е. времени, прошедшего от погружения бетонного изделия в воду до обнаружения в нем первых признаков разрушения, например таких бетонных изделий, находящихся в контакте с водой, как понтоны, опоры, волнорезы, сваи, колонны, нефтяные платформы. Бетон может быть использован при изготовлении сбросовых якорей, высвобождающих удерживаемые на дне подводные научные приборы.The invention relates to the field of production of building materials and can be used in hydraulic engineering, industrial and civil construction, in particular upon receipt of concrete structures, where it is necessary to control their self-destruction in water (marine and fresh), namely, controlled time regulation of the full operation of concrete products and structures in water, i.e. the time elapsed from immersion of a concrete product in water until the first signs of destruction were discovered in it, for example, concrete products in contact with water, such as pontoons, supports, breakwaters, piles, columns, oil platforms. Concrete can be used in the manufacture of discharge anchors that release underwater scientific instruments held at the bottom.

Такие бетоны должны обладать прочностью не менее 20 МПа, плотностью не менее 2300 кг/м³, иметь время полноценной эксплуатации, в частности на морском дне не менее 15-30 суток, время полного разрушения в воде не более 6-10 месяцев.Such concretes must have a strength of at least 20 MPa, a density of at least 2300 kg / m ³ , have a full-time operation, in particular at the seabed, of at least 15-30 days, a time of complete destruction in water of no more than 6-10 months.

Такие бетоны должны разрушаться на такие составляющие, которые не будут представлять опасность для экологии и окружающей среды, морской флоры и фауны.Such concretes must be destroyed into such components that will not pose a danger to the ecology and the environment, marine flora and fauna.

Из RU 2024714, 15.12.1994, известна саморазрушающаяся конструкция из бетона или искусственного использования составляющих.From RU 2024714, 12/15/1994, a self-destructive structure of concrete or artificial use of components is known.

Эта саморазрушающаяся конструкция снабжена заделанными в ней, регулярно расположенными, с образованием ячеистой структуры и сообщающимися между собой жесткими водонепроницаемыми трубками из синтетического материала для подачи, расширяющейся при твердении жидкости, причем, арматура расположена внутри трубок в расчетных местах и заанкерена в искусственном камне на концах, а трубки снабжены верхним и нижним патрубками для подачи жидкости.This self-destructing design is equipped with embedded in it, regularly located, with the formation of a cellular structure and interconnected by rigid waterproof pipes made of synthetic material for feeding, expanding when the liquid hardens, and the reinforcement is located inside the tubes in the calculated places and anchored in artificial stone at the ends, and the tubes are equipped with upper and lower nozzles for supplying fluid.

Изобретение касается железобетонных конструкций и направлено на вторичное использование ее составляющих, выделение неповрежденной стальной арматуры и выделение не больших по размеру, одинаковых камней для вторичного использования в качестве заполнителя. Наиболее близкой по технической сущности с заявленным изобретением и достигаемому результату является известная цементная (бетонная) композиция с контролируемым саморазрушением, содержащая в качестве гидравлического связующего портландцемент, содержащий аморфный силикат кальция и добавки - сульфат кальция в виде гипса, например, полуводный гипс(в количестве 6-30 мас.%) и карбонат кальция (в количестве 10-50 мас.%), а также воду затворения для достижения необходимого водотвердого отношения (В/Т) (0,45-0,81) (US 20090007834, 08.01.2009).The invention relates to reinforced concrete structures and is directed to the secondary use of its components, the allocation of intact steel reinforcement and the allocation of not large in size, the same stones for secondary use as a filler. The closest in technical essence to the claimed invention and the achieved result is a known cement (concrete) composition with controlled self-destruction, containing Portland cement as an hydraulic binder, containing amorphous calcium silicate and additives - calcium sulfate in the form of gypsum, for example, semi-aquatic gypsum (in the amount of 6 -30 wt.%) And calcium carbonate (in an amount of 10-50 wt.%), As well as mixing water to achieve the required water-solid ratio (W / T) (0.45-0.81) (US 20090007834, 01/08/2009 )

Согласно этому известному изобретению US 20090007834 для того, чтобы придать портландцементному бетону способность к саморазрушению, в него добавляется заполнитель на основе карбоната кальция (известняковый заполнитель). В условиях, когда на такой бетон действует вода, содержащая $$S{O}_4^{2-}$$

-ионы (морская вода), продукт гидратации портландцемента - С-S-H-гель - будет превращаться в таумасит CaO·SiO₂·CaSO₄·CaCO₃·15H₂O (фиг.1), не обладающий вяжущими свойствами. Таким образом, для образования таумасита необходимы три составляющие:According to this well-known invention, US 20090007834, in order to impart self-destruction to Portland cement concrete, a calcium carbonate-based aggregate (limestone aggregate) is added to it. In conditions when water containing such concrete acts $$S{O}_{\mathrm{four}}^{2-}$$

ions (sea water), the product of portland cement hydration - C-SH-gel - will turn into CaO · SiO ₂ · CaSO ₄ · CaCO ₃ · 15H ₂ O thaumasite (Fig. 1), which does not have astringent properties. Thus, for the formation of thaumasite, three components are necessary:

1. Силикаты кальция, поступающие из портландского цемента;1. Calcium silicates from Portland cement;

2. Карбонат кальция, поступающий из известкового заполнителя;2. Calcium carbonate coming from a calcareous aggregate;

3. $$S{O}_4^{2-}$$

ионы, проникающие в бетон из морской воды.3. $$S{O}_{\mathrm{four}}^{2-}$$

ions penetrating concrete from seawater.

Для обычного бетона образования таумасита, так и эттрингита (фиг.2)For ordinary concrete, the formation of thaumasite and ettringite (figure 2)

(Штарк Й., Вихт Б. «Цемент и изместь» Киев, 2008, 480 с.) нежелательные процессы, хорошо известные специалистам в области бетона и приводящие к преждевременному разрушению. Однако в данном случае, когда одним из требуемых свойств, предъявляемых к бетону, является его контролируемое разрушение в довольно короткие сроки, образование этих соединений имеет положительное значение.(Stark J., Viht B. “Cement and mortar” Kiev, 2008, 480 p.) Undesirable processes that are well known to specialists in the field of concrete and leading to premature failure. However, in this case, when one of the required properties for concrete is its controlled destruction in a fairly short time, the formation of these compounds is of positive importance.

В известном изобретении US 20090007834 также описан способ удержания подводного прибора на морском дне, включающий создание якоря, имеющего в центре отверстие, для крепления механизма удерживания и сброса подводных приборов, согласно изобретению якорь изготовлен из бетона, с контролируемым разрушением, состав которого описан там же в п.1 формулы. В этом же источнике были приведены чертежи и описание конструкции якоря, который содержит механизм удерживания и сброса подводных приборов, представляющий собой скобу, изготовленную из экологически чистого материала, а именно: дерева или кожи.The well-known invention US 20090007834 also describes a method for holding an underwater device on the seabed, comprising creating an anchor having a hole in the center for attaching a mechanism for holding and dumping underwater devices, according to the invention, the anchor is made of concrete with controlled destruction, the composition of which is described therein claim 1 of the formula. In the same source, drawings and a description of the design of the anchor, which contains a mechanism for holding and dumping underwater devices, which is a bracket made of environmentally friendly material, namely: wood or leather, were given.

Недостатком известного изобретения US 20090007834 является то, что разрушение не идет в пресной воде и на образование таумасита в сильной степени влияет температура среды. Наиболее активно таумасит образуется при температуре порядка 4-5 град Цельсия и практически не образуется при температуре выше 20-ти градусов [(Durability of concrete and cement composites / Ed. by C.L. Page and M.M. Page. - CRC Press, New York, 2007. - P.94)]. Это накладывает ограничение на возможность применения данного известного изобретения.The disadvantage of the known invention US 20090007834 is that the destruction does not occur in fresh water and the formation of thaumacite is strongly influenced by the temperature of the medium. Thaumasite is most actively formed at temperatures of about 4-5 degrees Celsius and practically does not form at temperatures above 20 degrees [(Durability of concrete and cement composites / Ed. By CL Page and MM Page. - CRC Press, New York, 2007. - P.94)]. This imposes a limitation on the applicability of this known invention.

Также недостатком известного изобретения US 20090007834 является конструкция якоря, включающая механизм удерживания и сброса подводных приборов в виде скобы, изготовленной из экологически чистого материала. Такой механизм удерживания и сброса приборов не позволяет жестко фиксировать их к корпусу якоря и потому ограничивает применение данной конструкции якоря, например, при погружении приборов для сейсмологических исследований, при которых необходима жесткая фиксация и неподвижность приборов, погруженных на дно.Another disadvantage of the known invention US 20090007834 is the design of the anchor, including a mechanism for holding and dumping underwater devices in the form of a bracket made of environmentally friendly material. Such a mechanism of holding and dumping devices does not allow them to be rigidly fixed to the anchor body and therefore limits the use of this design of the anchor, for example, when immersing instruments for seismological studies, which require rigid fixation and immobility of instruments sunk to the bottom.

Технической задачей заявленного изобретения является получение бетонов с контролируемым саморазрушением их в воде, как в морской, так и в пресной воде, с пониженной чувствительностью к температуре среды, и обладающих хорошими прочностными свойствами, необходимыми для периода полноценной эксплуатации их в якорях для подводных научных приборов, а также разработка конструкции якоря, из экологически чистого материала, и с жесткой фиксацией погружаемых подводных приборов к корпусу якоря.The technical task of the claimed invention is to obtain concrete with controlled self-destruction in water, both in sea and fresh water, with reduced sensitivity to ambient temperature, and having good strength properties necessary for the period of their full use in anchors for underwater scientific instruments, as well as the development of the design of the anchor, made of environmentally friendly material, and with rigid fixation of the immersed underwater devices to the anchor body.

Поставленная техническая задача достигается тем, что сырьевая смесь (композиция) для получения цементных бетонов с контролируемым и регулируемым саморазрушением их в воде содержит, портландцемент, цемент высокоглиноземистый, гипс полуводный, песок кварцевый и воду для затворения смеси при следующем соотношении исходных компонентов, в мас.%:The stated technical problem is achieved in that the raw mix (composition) for the production of cement concretes with controlled and controlled self-destruction in water contains Portland cement, high alumina cement, gypsum gypsum, quartz sand and water for mixing the mixture in the following ratio of the starting components, in wt. %:

Портландцемент - 26,0-56,0Portland cement - 26.0-56.0

Цемент высокоглиноземистый - 0,6-2,4High alumina cement - 0.6-2.4

Гипс полуводный - 3,0-6,0Semi-aquatic gypsum - 3.0-6.0

Песок кварцевый - остальноеQuartz sand - the rest

Вода для затворения смесиMixing water

при водотвердом отношении В/Т - 0,1-0,18,with a water-hard ratio W / T - 0.1-0.18,

при этом произведение значений содержания полуводного гипса и цемента высокоглиноземистого выбирается в пределах 1,8-3,5, для обеспечения надежной работы изготовленных из нее якорей для временного закрепления на дне подводных научных приборов.while the product of the values of the content of semi-aquatic gypsum and high alumina cement is selected in the range of 1.8-3.5, to ensure reliable operation of the anchors made from it for temporary fixation at the bottom of underwater scientific instruments.

Данная смесь (композиция) дополнительно может содержать пластифицирующую добавку в количестве 0,01-0,75 мас.% в расчете на портландцемент, для обеспечения повышения прочности бетона при экономии цемента.This mixture (composition) may additionally contain a plasticizing additive in an amount of 0.01-0.75 wt.% Calculated on Portland cement, to ensure increased strength of concrete while saving cement.

Также, поставленная техническая задача достигается тем, что якорь для погружения и фиксации на дне подводных научных приборов, состоящий из плоского цементно-бетонного, саморазрушающего в воде, корпуса с центральным отверстием в нем, для установки механизма удерживания и сброса подводных приборов выполнен из цементного бетона со следующим соотношением компонентов, в мас.%:Also, the technical task is achieved by the fact that the anchor for immersion and fixing at the bottom of underwater scientific instruments, consisting of a flat cement-concrete, self-destructive in water, a body with a central hole in it, for installing the mechanism for holding and dumping underwater instruments is made of cement concrete with the following ratio of components, in wt.%:

Портландцемент - 26,0-56,0Portland cement - 26.0-56.0

Цемент высокоглиноземистый - 0,6-2,4High alumina cement - 0.6-2.4

Гипс полуводный - 3,0-6,0Semi-aquatic gypsum - 3.0-6.0

Песок кварцевый - остальноеQuartz sand - the rest

Вода для затворения смесиMixing water

при водотвердом отношении В/Т - 0,1-0,18,with a water-hard ratio W / T - 0.1-0.18,

при этом произведение значений содержания полуводного гипса и цемента высокоглиноземистого выбирается в пределах 1,8-3,5, для обеспечения надежной работы изготовленных из нее якорей для временного закрепления на дне подводных научных приборов.while the product of the values of the content of semi-aquatic gypsum and high alumina cement is selected in the range of 1.8-3.5, to ensure reliable operation of the anchors made from it for temporary fixation at the bottom of underwater scientific instruments.

Данная смесь (композиция) дополнительно может содержать пластифицирующую добавку в количестве 0,01-0,75 мас.% в расчете на портландцемент, для обеспечения повышения прочности бетона при экономии цемента.This mixture (composition) may additionally contain a plasticizing additive in an amount of 0.01-0.75 wt.% Calculated on Portland cement, to ensure increased strength of concrete while saving cement.

При этом якорь дополнительно содержит углубление в центре корпуса, для фиксирования погружаемых приборов.In this case, the anchor further comprises a recess in the center of the body, for fixing immersed devices.

Механизм удерживания и сброса подводных научных приборов в якоре состоит из стальной, расположенной в центре корпуса, прямоугольной пластины, с двумя отверстиями, и стального крюка, который вставлен в пластину и неразъемно соединен с ней через два отверстия, а длинный, пропущенный через центральное отверстие в корпусе, конец крюка жестко закреплен к корпусу посредством резьбового соединения, установленного с донной стороны якоря.The mechanism for holding and dumping underwater scientific instruments in the anchor consists of a steel, located in the center of the case, a rectangular plate with two holes, and a steel hook that is inserted into the plate and is permanently connected to it through two holes, and a long one, passed through the central hole in case, the end of the hook is rigidly fixed to the case by means of a threaded connection installed on the bottom side of the anchor.

Пластина и крюк выполнены из стали, легко ржавеющей и не загрязняющей окружающую среду.The plate and hook are made of steel, which easily rusts and does not pollute the environment.

В составе сырьевой смеси (композиции) по изобретению в частности используют следующие материалы.In the composition of the raw material mixture (composition) according to the invention, in particular, the following materials are used.

Портландский цемент ЦЕМ II/А-И ГОСТ 31108 (производитель Warta, Польша). Фазовый состав, %: алит ~ 52-53; белит ~ 17-18; промежуточная фаза ~20-22; гипс ~ 4-5; CaCO₃ ~ 3-4; CaO и Ca(OH)₂ ~ 1-2.Portland cement CEM II / AI GOST 31108 (manufacturer Warta, Poland). Phase composition,%: alite ~ 52-53; whitens ~ 17-18; intermediate phase ~ 20-22; gypsum ~ 4-5; CaCO ₃ ~ 3-4; CaO and Ca (OH) ₂ ~ 1-2.

Гипс полуводный, CaSO₄·0,5H₂O (строительный гипс)Semi-aquatic gypsum, CaSO ₄ · 0.5H ₂ O (building gypsum)

Цемент высокоглиноземистый Secar 71 (70% Al₂O₃, 30% CaO) (Lafarge, США)High alumina cement Secar 71 (70% Al ₂ O ₃ , 30% CaO) (Lafarge, USA)

Песок кварцевый с модулем крупности М_кр=2.3 (размер зерен менее 2.5 мм), например строительный.Quartz sand with a particle size modulus M _cr = 2.3 (grain size less than 2.5 mm), for example, building sand.

Для приготовления бетонной смеси использовалась очищенная водопроводная вода.To prepare the concrete mixture, purified tap water was used.

Для проведения испытаний образцов саморазрушающегося бетона использовалась морская вода (Средиземное море, побережье Антальи, Турция).For testing samples of self-destructive concrete, sea water was used (Mediterranean Sea, Antalya coast, Turkey).

В качестве пластифицирующей добавки сырьевая смесь содержит, в частности суперпластификатор C-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфакислоты с формальдегидом С-3/ТУ 6-14-625-80/ или натриевая соль продукта конденсации отходов производства фенола с формальдегидом ФОК/ТУ 7506804-71-88/., или Melflux 2651 на основе поликарбоксилатов.As a plasticizing additive, the feed mixture contains, in particular, C-3 superplasticizer based on the sodium salt of the condensation product of naphthalenesulfonic acid with formaldehyde C-3 / TU 6-14-625-80 / or the sodium salt of the condensation product of waste products of phenol with formaldehyde FOK / TU 7506804 -71-88 /., Or Melflux 2651 based on polycarboxylates.

Примеры составов по изобретению представлены в таблицах 1 и 5, а в таблицах 2-4, 6-7 представлены основные свойства полученной композиции (сырьевой смеси для цементного бетона) и саморазрушающегося цементного бетона, иллюстрирующие заявленное изобретение, но не ограничивающее его.Examples of compositions according to the invention are presented in tables 1 and 5, and tables 2-4, 6-7 show the main properties of the resulting composition (raw mix for cement concrete) and self-destructive cement concrete, illustrating the claimed invention, but not limiting it.

Твердые компоненты тщательно перемешали в соотношениях, указанных в таблице 1. Полученные смеси затворили водой при водотвердом отношении (В/Т) 0,18. Водотвердое отношение устанавливалось экспериментальным путем, исходя из необходимости получить пластичную, удобоукладываемую смесь.The solid components were thoroughly mixed in the ratios shown in table 1. The resulting mixture was sealed with water at a water-solid ratio (W / T) of 0.18. The water-solid ratio was established experimentally, based on the need to obtain a plastic, workable mixture.

Механизм саморазрушения полученного бетона при этом заключается в возникновении в теле бетона значительных внутренних напряжений из-за образования трехкальциевого гидросульфоалюмината (эттрингита).The self-destruction mechanism of the obtained concrete in this case consists in the appearance of significant internal stresses in the concrete body due to the formation of tricalcium hydrosulfoaluminate (ettringite).

Варьируя соотношение между тремя компонентами портландцементом, высокоглиноземистым цементом и полуводным гипсом, можно регулировать время полноценной эксплуатации бетонного изделия в воде до обнаружения в нем первых признаков разрушения.By varying the ratio between the three components of Portland cement, high-alumina cement and semi-aquatic gypsum, it is possible to regulate the time of full operation of a concrete product in water until the first signs of destruction are detected in it.

В схеме указаны те компоненты, которые участвуют непосредственно в образовании эттрингита. Фаза 3CaO·Al₂O₃ содержится в портландцементе, CaSO₄·H₂O - это собственно гипс. Высокоглиноземистый цемент содержит фазы (алюминаты кальция), которые являются дополнительным источником ионов кальция и алюминат-ионов Al(OH)^4-, которые в свою очередь принимают участие в образовании эттрингита. Образование эттрингита происходит путем растворения исходных фаз, содержащихся в портландском и высокоглиноземистом цементах, а также полуводного гипса, перехода ионов Ca²⁺, $$S{O}_4^{2-}$$

, $$Al{(OH)}_4^{-}$$

в раствор и кристаллизации при участии воды собственно.The diagram shows those components that are directly involved in the formation of ettringite. The 3CaO · Al ₂ O ₃ phase is contained in Portland cement, CaSO ₄ · H ₂ O is gypsum proper. High alumina cement contains phases (calcium aluminates), which are an additional source of calcium ions and Al (OH) ^4- aluminate ions, which in turn take part in the formation of ettringite. The formation of ettringite occurs by dissolving the initial phases contained in Portland and high alumina cements, as well as semi-aquatic gypsum, the transition of Ca ^{2+ ions} , $$S{O}_{\mathrm{four}}^{2-}$$

, $$Al{(OH)}_{\mathrm{four}}^{-}$$

into the solution and crystallization with the participation of water itself.

Таким образом, необходимые для образования эттрингита составляющие содержатся и в портландском цементе, и в полуводном гипсе, и в высокоглиноземистом цементе. Из полуводного гипса поступают необходимые для образования эттрингита ионы кальция и сульфат ионы, из высокоглиноземистого цемента - ионы кальция и алюминат-ионы. Следует отметить, что в составе портландского цемента также присутствует некоторое количество гипса (до 5%). Таким образом, из самого портландского цемента поступают ионы кальция, алюминат-ионы и сульфат-ионы; один из продуктов гидратации портландцемента - собственно эттрингит, но его количества недостаточно для того, чтобы вызвать разрушение камня.Thus, the constituents necessary for the formation of ettringite are contained in Portland cement, in semi-aquatic gypsum, and in high-alumina cement. Calcium ions and sulphate ions, necessary for the formation of ettringite, come from semi-aquatic gypsum, and calcium ions and aluminate ions come from high-alumina cement. It should be noted that some gypsum is also present in Portland cement (up to 5%). Thus, calcium ions, aluminate ions and sulfate ions come from Portland cement itself; one of the products of Portland cement hydration is ettringite itself, but its quantity is not enough to cause the destruction of the stone.

Более правильная схема образования эттрингита, учитывающая ионный характер реакции, должна иметь вид:A more correct scheme for the formation of ettringite, taking into account the ionic nature of the reaction, should be:

$$6C{a}^{2+}+2Al{(OH)}_4^{-}+4O{H}^{-}+3S{O}_4^{2-}+26H_{2}O\to 3CaO\cdot A{l}_2{O}_3\cdot 3CaS{O}_4\cdot 32H_{2}O$$

$$6C{a}^{2+}+2Al{(OH)}_{\mathrm{four}}^{-}+\mathrm{four}O{H}^{-}+3S{O}_{\mathrm{four}}^{2-}+26H_{2}O\to 3CaO\cdot A{l}_2{\mathrm{<figure-callout\; id="3"\; label="O"\; filenames="00000008.png"\; state="\{\{state\}\}">O</figure-callout>}}_3\cdot 3CaS{O}_{\mathrm{four}}\cdot 32H_{2}O$$

Реакция образования эттрингита происходит с увеличением объема; это вызывает внутренние растягивающие напряжения в сформировавшемся цементно-песчаном камне, опасные для него.The reaction of ettringite formation occurs with an increase in volume; this causes internal tensile stresses in the formed cement-sand stone, which are dangerous for it.

В реакции принимает участие вода, входящая в состав самого бетона, так и поступающая по системе капилляров и пор из окружающей среды. Бетон, погруженный в воду, разрушается значительно быстрее. Разрушение происходит как в поверхностных слоях, так и внутри бетона.The reaction involves water, which is part of the concrete itself, and flows through the system of capillaries and pores from the environment. Concrete immersed in water collapses much faster. Destruction occurs both in the surface layers and inside the concrete.

Материалы, образуемые в результате разрушения бетона:Materials formed as a result of concrete destruction:

1. Кварцевый песок - материал распространенный повсеместно.1. Quartz sand is a ubiquitous material.

2. Компоненты цементного камня: ионы кальция, силикат-ионы, сульфат-ионы, немного алюминат-ионов.2. Components of cement stone: calcium ions, silicate ions, sulfate ions, a little aluminate ions.

Все эти компоненты входят и в состав морской воды. Таким образом, продукты разрушения бетона не повлияют на экологическую обстановку в непосредственной близости от бетонного якоря. Любой бетон, из которого изготавливают мосты, дамбы, набережные и другие гидротехнические сооружения, имеют в своем составе эти компоненты, и посылают их в воду. Любой бетон разрушается быстро или медленно.All these components are also part of sea water. Thus, the products of the destruction of concrete will not affect the environmental situation in the immediate vicinity of the concrete anchor. Any concrete from which bridges, dams, embankments and other hydraulic structures are made, incorporate these components, and send them into the water. Any concrete breaks down quickly or slowly.

Приготовленные растворные смеси заложили в формы-кубы 3×3×3 см и хранили в закрытом виде 1 сут при обычной температуре. Через 1 сут образцы распалубили; по одному образцу от каждой серии испытали на прочность при сжатии. Остальные образцы хранили еще 1 сут на воздухе при обычной температуре, после чего измерили их плотность путем измерения массы и определения геометрических размеров, а также прочность при сжатии. Результаты определения физических свойств образцов представлены в таблице 2.The prepared mortar mixtures were laid in 3 × 3 × 3 cm cubes and stored closed for 1 day at ordinary temperature. After 1 day, the samples were dismantled; one sample from each series was tested for compressive strength. The remaining samples were stored for 1 more day in air at ordinary temperature, after which their density was measured by measuring mass and determining geometric dimensions, as well as compressive strength. The results of determining the physical properties of the samples are presented in table 2.

Оставшиеся образцы поместили в емкости с морской водой таким образом, чтобы вода покрывала целиком образцы. Для каждой серии использовалась индивидуальная емкость с морской водой; хранение образцов осуществлялось при 20°C; в некоторых случаях образцы хранили как при 20°C, так и при 30-34°C. Визуально наблюдали за изменением внешнего вида образцов (появление трещин, разрушение). Результаты наблюдений представлены в таблицах 3 и 4.The remaining samples were placed in containers with sea water so that the water covered the entire samples. For each series, an individual container with sea water was used; samples were stored at 20 ° C; in some cases, samples were stored both at 20 ° C and at 30-34 ° C. Visually observed changes in the appearance of the samples (the appearance of cracks, fracture). The observation results are presented in tables 3 and 4.

Таблица 1Table 1 Составы приготовленных образцовThe compositions of the prepared samples № состава и образцаNo. of composition and sample Состав, %Structure, % В/ТW / T ПЦHRC Гипс полуводныйGypsum ВГЦVHC ПесокSand   1one 54.054.0 66 --     22 52.852.8 66 1.21.2     33 51.651.6 66 2.42.4     4four 5757 33 --     55 55.855.8 33 1.21.2 4040 0.180.18 66 54.654.6 33 2.42.4     7 (контрольный)7 (control) 6060 -- --     88 56.456.4 33 0.60.6     99 53.453.4 66 0.60.6     Таблица 2table 2 Свойства приготовленных образцовProperties of the prepared samples № образцаSample No. Плотность, 2 сут (г/см³)Density, 2 days (g / cm ³ ) Прочность при сжатии, МПаCompressive strength, MPa   1 сутки1 day 2 сутки2 days 1one 2.172.17 18.218.2 26.226.2 22 2.092.09 16.716.7 22.922.9 33 2.132.13 16.016.0 24.024.0 4four 2.132.13 16.716.7 25.625.6 55 2.142.14 16.016.0 25.325.3 66 2.152.15 17.317.3 29.829.8 77 2.152.15 14.914.9 36.436.4 88 2.182.18 -- 32.232.2 99 2.102.10 -- 23.623.6

В таблице 1 состав 7 является контрольным, в котором отсутствует высокоглиноземистый цемент (ВГЦ) и не вводится дополнительно гипс. В состав образцов 1 и 4 вводится гипс (соответственно 6 и 3%) дополнительно к тому гипсу, который содержится в составе самого портландцемента. В образцах 5, 6 и 8 варьируется содержание ВГЦ при дозировке гипса 3%; в образцах 2,3 и 9 варьируется содержание ВГЦ при еще большей дозировке гипса 6%.In table 1, composition 7 is a control, in which there is no high-alumina cement (VHC) and no gypsum is added. In the composition of samples 1 and 4, gypsum is introduced (6 and 3%, respectively) in addition to the gypsum that is contained in Portland cement itself. In samples 5, 6 and 8, the VHC content varies with a gypsum dosage of 3%; in samples 2,3 and 9, the content of HCV varies with an even higher dosage of gypsum of 6%.

Как видно из таблицы 2, к возрасту 2 сут прочность образцов превышает 20 МПа, достигая 25-30 МПа. Достижение высокой прочности в ранние сроки обусловлено применением высокомарочного быстротвердеющего цемента.As can be seen from table 2, by the age of 2 days, the strength of the samples exceeds 20 MPa, reaching 25-30 MPa. The achievement of high strength in the early stages is due to the use of high-quality quick-hardening cement.

В течение всего периода испытаний, вплоть до настоящего времени, образцы 1, 4 и 7, в состав которых не входил ВГЦ, не приобрели визуально заметных признаков разрушения.Throughout the entire test period, up to the present time, samples 1, 4, and 7, which did not include the VHC, did not acquire visually noticeable signs of destruction.

Образец 8, содержащий минимальные количества ВГЦ и гипса (0,6% ВГЦ и 3% гипса), также показал высокую стойкость в морской воде, как при обычной температуре, так и при температуре 30-34°C; в последнем случае на одной из граней образца наблюдается несколько мелких трещин и отслоение материала у трещин (на соответствующей фотографии это отмечено стрелкой). Увеличение содержания гипса до 6% при содержании ВГЦ 0,6% (образец 9) привело к появлению трещин на поверхности образцов в приемлемые сроки - 20 сут при 30-34°C. Следует отметить, что по внешнему виду образцы, хранившиеся при 20 и 30-34°C в течение 2,5 мес, отличаются мало, хотя можно отметить несколько большее развитие трещин на образце, хранившемся при повышенной температуре. Таким образом в температурном диапазоне 20-34°C изменением скорости разрушения образцов можно пренебречь. Можно предположить, что отмеченные признаки разрушения на поверхности образца 9 в последующий период будут развиваться постепенно, с приемлемой для рассматриваемого применения скоростью. По всей видимости, состав 9 может быть выбран в качестве одного из вариантов состава саморазрушающегося бетона.Sample 8, containing the minimum amounts of HCV and gypsum (0.6% HCV and 3% gypsum), also showed high resistance in sea water, both at ordinary temperature and at a temperature of 30-34 ° C; in the latter case, several small cracks and peeling of the material at the cracks are observed on one of the faces of the sample (this is indicated by an arrow in the corresponding photograph). An increase in the gypsum content up to 6% with a VHC content of 0.6% (sample 9) led to the appearance of cracks on the surface of the samples in an acceptable time period of 20 days at 30-34 ° C. It should be noted that in appearance the samples stored at 20 and 30-34 ° C for 2.5 months differ little, although a slightly greater development of cracks in the sample stored at elevated temperature can be noted. Thus, in the temperature range of 20–34 ° C, the change in the rate of destruction of the samples can be neglected. It can be assumed that the noted signs of destruction on the surface of sample 9 in the subsequent period will develop gradually, with a speed acceptable for the application in question. Apparently, the composition of 9 can be selected as one of the options for the composition of self-destructive concrete.

Дальнейшее увеличение содержания ВГЦ при высоком содержании гипса (6%) способствует быстрому разрушению образцов в морской воде - в течение 10-27 сут и 4 сут при дозировке ВГЦ соответственно 1,2 и 2,4% (образцы 2 и 3).A further increase in the HCV content with a high gypsum content (6%) contributes to the rapid destruction of samples in sea water - within 10-27 days and 4 days at a dosage of HCV of 1.2 and 2.4%, respectively (samples 2 and 3).

Снижение дозировки гипса до 3% делает процесс разрушения более спокойным: при содержании ВГЦ 2,4% (образец 6) к пятым суткам камень осыпается по ребрам и вершинам, но еще сохраняет форму; тем не менее, такой характер разрушения является слишком быстрым, чтобы данный состав мог быть использован в качестве основы саморазрушающегося бетона. При содержании ВГЦ 1,2% (образец 5) камень даже через 2,5 мес сохраняет целостность; трещины на гранях отсутствуют, потери материала происходят в основном в области вершин и ребер. Такой темп и такой характер разрушения вполне соответствуют поставленной задаче.Reducing the dosage of gypsum to 3% makes the destruction process more relaxed: when the HCV content is 2.4% (sample 6), by the fifth day the stone crumbles along the edges and tops, but still retains its shape; however, this type of destruction is too fast for the composition to be used as the basis for self-destructing concrete. With a VHC content of 1.2% (sample 5), the stone retains its integrity even after 2.5 months; there are no cracks on the faces, material losses occur mainly in the region of vertices and edges. Such a pace and such a character of destruction are fully consistent with the task.

Таким образом, варианты 5 и 9 следует рассматривать как «медленный» и «быстрый» варианты составов саморазрушающегося бетона.Thus, options 5 and 9 should be considered as “slow” and “fast” options for the compositions of self-destructive concrete.

При изготовлении якорей в реальном масштабе возможны некоторые отклонения от того темпа разрушения, который наблюдается в лабораторных испытаниях. Это связано с особенностями конкретных видов сырьевых материалов (цементов), с температурой и составом воды. Поэтому при натурных испытаниях желательно воспроизвести несколько вариантов; помимо 5 и 9-2, 3 и 6. Образец 7 (без добавок гипса и ВГЦ) можно было бы также изготовить в качестве контрольного.In the manufacture of anchors in real scale, some deviations from the rate of destruction that is observed in laboratory tests are possible. This is due to the characteristics of specific types of raw materials (cements), with the temperature and composition of the water. Therefore, during field tests, it is desirable to reproduce several options; in addition to 5 and 9-2, 3 and 6. Sample 7 (without additives of gypsum and HHC) could also be made as a control.

Предварительно нужно будет проверить, достаточной ли окажется прочность, чтобы бетон мог выдержать удар о дно. Хотя прочность всех образцов в большей или меньшей степени превышает 20 МПа, нужно убедиться, что она будет действительно достаточной. Поэтому сначала следует изготовить и испытать не более двух образцов; но обязательно в возрасте не ранее 2 сут, когда будет достигнута прочность более 20 МПа. Образцы следует периодически извлекать со дна для внешнего осмотра. Осмотр образцов, разрушающихся быстро (2, 3 и 6), следует осматривать 1 раз в 2 дня. Образец 5 достаточно осматривать 1 раз в неделю или в 2 недели. Образец 9 достаточно осматривать 1 раз в месяц.First, it will be necessary to check whether the strength is sufficient so that the concrete can withstand a blow to the bottom. Although the strength of all samples to a greater or lesser extent exceeds 20 MPa, you need to make sure that it will be really sufficient. Therefore, no more than two samples should be made and tested first; but it is obligatory at the age not earlier than 2 days when strength of more than 20 MPa is reached. Samples should be periodically removed from the bottom for external inspection. Inspection of samples that collapse rapidly (2, 3 and 6) should be inspected once every 2 days. Sample 5 is sufficient to inspect 1 time per week or 2 weeks. Sample 9 is sufficient to inspect 1 time per month.

Экспериментальные исследования были продолжены.Experimental studies were continued.

Для решения повысить прочность и плотность образцов, были подготовлены образцы бетона с прежней дозировкой цемента, но пониженным содержанием воды (составы 5'', 13 и 14); чтобы при этом не ухудшилась удобоукладываемость растворной смеси, в ее состав вводили пластификатор. Пластифицирующая добавка непосредственного участия в реакции не принимает. Ее роль факультативная, т.е. ее следует вводить, если есть необходимость снизить дозировку воды, не ухудшая удобоукладываемости растворной смеси, и таким образом создать более плотную структуру. В данном изобретении был использован суперпластификатор, но можно использовать любые доступные пластификаторы, из дешевых - С-3 (отечественного производства).To decide to increase the strength and density of the samples, concrete samples were prepared with the same cement dosage, but with a reduced water content (compositions 5``, 13 and 14); so that the workability of the mortar mixture does not deteriorate, a plasticizer is introduced into its composition. Plasticizing additive is not directly involved in the reaction. Her role is optional, i.e. it should be administered if there is a need to reduce the dosage of water without compromising the workability of the mortar, and thus create a denser structure. In this invention, a superplasticizer was used, but you can use any available plasticizers, from cheap - S-3 (domestic production).

Для решения снизить расход цемента, были подготовлены образцы с пониженным в два раза расходом цемента (10-12, 15, 16); чтобы при этом не потерять в прочности, расход воды также снизили и в состав бетонной смеси ввели пластифицирующую добавку Melflux 2651.To decide to reduce cement consumption, samples were prepared with a half-reduced cement consumption (10-12, 15, 16); so as not to lose strength, water consumption was also reduced and a plasticizing additive Melflux 2651 was introduced into the concrete mix.

Образцы камня были приготовлены и испытывались по методике, изложенной выше, но вместо морской воды для хранения образцов использовалась очищенная питьевая вода. Результаты испытаний приведены в таблицах 6 и 7.Stone samples were prepared and tested according to the procedure described above, but instead of sea water, purified drinking water was used to store samples. The test results are shown in tables 6 and 7.

Таблица 5Table 5 Состав бетонов с пластифицирующей добавкой и пониженным расходом цементаComposition of concrete with plasticizing additive and low cement consumption № состава и образцаNo. of composition and sample Состав, %Structure, %   ПЦHRC Гипс полуводныйGypsum ВГЦVHC ПесокSand СП Melflux (% от массы ПЦ)SP Melflux (% by weight of PC) В/ТW / T 5"5" 55,855.8 33 1,21,2 4040     1313 55.855.8 33 1.21.2 4040 0,750.75 0,130.13 14fourteen 55.855.8 -- 4.24.2 4040     1717 54.354.3 4.54.5 1.21.2 4040 -- 0.180.18 1010 27.927.9 2.52.5 1.21.2 68.468.4     11eleven 26.726.7 66 0.60.6 66.766.7   0.100.10 1212 27.927.9 33 1.21.2 67.967.9 0.50.5   15fifteen 26.026.0 6 6 1.21.2 66.866.8   0.110.11 1616 27.327.3 33 2.42.4 67.367.3   0.100.10

В таблице 5 образец 13 - аналог образца 5 (таблица 3), но приготовленный при пониженном В/Т с применением пластификатора. Образец 5'' приготовлен с применением двуводного гипса (CaSO₄·2H₂O). Образец 14 приготовлен без гипса. Образец 17 приготовлен при прежнем B/T (0,18) без пластификатора и по содержанию гипса занимает промежуточное положение между 2 и 5 образцами (приготовлен с целью ускорить распад камня по сравнению с образцом 5).In table 5, sample 13 is an analogue of sample 5 (table 3), but prepared with reduced B / T using a plasticizer. Sample 5 '' was prepared using _two- water gypsum (CaSO ₄ · 2H ₂ O). Sample 14 was prepared without gypsum. Sample 17 was prepared with the previous B / T (0.18) without a plasticizer and, in terms of gypsum content, occupies an intermediate position between 2 and 5 samples (prepared in order to accelerate the decay of stone compared to sample 5).

В образцах 10-12, 15, 16 при пониженной дозировке цемента варьируется содержание полуводного гипса и ВГЦ. Образцы 10 и 12 по содержанию гипса и ВГЦ соответствуют образцу 5, образец 11 соответствует образцу 9, образец 15 - образцу 2, образец 16 - образцу 6.In samples 10-12, 15, 16, with a reduced dosage of cement, the content of semi-aquatic gypsum and VHC varies. Samples 10 and 12 in terms of gypsum and HHC content correspond to sample 5, sample 11 corresponds to sample 9, sample 15 to sample 2, sample 16 to sample 6.

Таблица 6Table 6 Свойства приготовленных образцовProperties of the prepared samples № образцаSample No. Плотность, 2 сут (г/см³)Density, 2 days (g / cm ³ ) Прочность при сжатии, МПаCompressive strength, MPa 1 сутки1 day 2 сутки2 days 5''5'' 2.32.3   60.260.2 1313 2.22.2 -- 61.061.0 14fourteen 2.32.3 -- 71.071.0 1717 2.12.1 -- 28.228.2 1010 2.22.2 11.011.0 34.234.2 11eleven 2.12.1 19.519.5 29.129.1 1212 2.12.1 -- 30.030.0 15fifteen 2.22.2 -- 31.031.0 1616 2.12.1 -- 21.821.8

Таблица 7Table 7 Результаты испытаний на воздействие воды (20°C)Water Test Results (20 ° C) № образцаSample No. Время разрушения, внешний видDestruction time, appearance 5'', 13, 145``, 13, 14 За время, прошедшее с момента начала испытаний (более 20 сут), видимых изменений не произошлоDuring the time elapsed since the start of testing (more than 20 days), no visible changes occurred 1010 10-11 сут: видны объемные деформации образца, на верхней стороне трещины, прочность 0 МПа10-11 days: volumetric deformations of the sample are visible, on the upper side of the crack, strength 0 MPa 11eleven 10-13 сут: трещины по верхней стороне образца, образец крошится по углам, прочность 23 МПа10-13 days: cracks on the upper side of the sample, the sample crumbles in the corners, strength 23 MPa 1212 11 сут: образец крошится по ребрам и углам, прочность 13 МПа11 days: the sample crumbles along the ribs and corners, strength 13 MPa 13 сут: трещины на верхней стороне, откалываются куски, прочность 0 МПа13 days: cracks on the upper side, pieces break off, strength 0 MPa 15fifteen 7 сут: верхняя сторона в трещинах, прочность 0 МПа7 days: upper side in cracks, strength 0 MPa 1616 4 сут: на образце заметны признаки объемных деформаций; трещины; прочность 0 МПа4 days: signs of volumetric deformations are noticeable on the sample; cracks; strength 0 MPa

Как видно из таблицы 6 (образцы 5'', 13, 4), снижение В/Ц при прежнем расходе цемента позволяет повысить плотность образцов до 2.3 г/см3 и прочность до 60-70 МПа в возрасте 2 сут. Однако образцы демонстрируют более высокую стойкость при хранении в воде (таблица 7), чем их аналог - образец 5 (таблица 3). Это связано с тем, что понижение В/Ц способствует созданию более плотной структуры, менее доступной для проникновения воды. Для того, чтобы ускорить их разрушение, возможно, будет необходимо повысить для них дозировку гипса и ВГЦ, что будет видно из дальнейших наблюдений.As can be seen from table 6 (samples 5``, 13, 4), a decrease in W / C at the same cement consumption allows increasing the density of samples to 2.3 g / cm3 and strength to 60-70 MPa at the age of 2 days. However, the samples demonstrate higher storage stability in water (table 7) than their counterpart, sample 5 (table 3). This is due to the fact that a decrease in W / C contributes to the creation of a denser structure, less accessible for water penetration. In order to accelerate their destruction, it may be necessary to increase the dosage of gypsum and HCV for them, which will be seen from further observations.

Образцы с пониженной дозировкой цемента 10-12, 5, 16 имеют прочность порядка 20-30 МПа, т.е. по прочности они сопоставимы со своими высокоцементными аналогами; однако разрушение этих образцов в воде происходит в основном слишком быстро - значительно быстрее, чем разрушение их аналогов с высоким содержанием цемента. Наиболее устойчивым по отношению к воде является образец 11, аналогом которому является образец 9 (разрушение образца 9 в воде происходит довольно медленно).Samples with a reduced cement dosage of 10-12, 5, 16 have a strength of about 20-30 MPa, i.e. in strength they are comparable to their high-cement counterparts; however, the destruction of these samples in water occurs mainly too quickly - much faster than the destruction of their analogues with a high cement content. The most stable with respect to water is sample 11, the analogue of which is sample 9 (the destruction of sample 9 in water occurs rather slowly).

Для оценки долговременной прочности образцов была проведена дополнительная серия экспериментов, результаты которой показаны в таблице 8.To evaluate the long-term strength of the samples, an additional series of experiments was carried out, the results of which are shown in Table 8.

Важными результатами данных экспериментов явилась демонстрация разрушения в приемлемые сроки образца при малых концентрациях гипса полуводного и цемента высокоглиноземистого (произведение их концентраций - 1,8).Important results of these experiments were a demonstration of fracture in an acceptable time period of the sample at low concentrations of semi-aquatic gypsum and high-alumina cement (the product of their concentrations is 1.8).

При изготовлении якорей в реальном масштабе возможны некоторые отклонения от того темпа разрушения, который наблюдается в лабораторных испытаниях. Это связано с отличием якорей от образцов по форме и размерам, а также с особенностями конкретных видов сырьевых материалов (цементов), с температурой и составом воды.In the manufacture of anchors in real scale, some deviations from the rate of destruction that is observed in laboratory tests are possible. This is due to the difference between the anchors from the samples in shape and size, as well as with the features of specific types of raw materials (cements), with temperature and water composition.

Для оценки влияния этих факторов данная смесь была использована для изготовления реальных якорей для погружения и фиксации на морском дне подводных научных приборов. Такой якорь представляет собой плиту размерами 40×40×4 см. В качестве исходных компонентов для изготовления бетонной плиты для состава №5 таблицы, например, брали портландский цемент ЦЕМ I 42,5 Б (8,9 кг), гипс полуводный (0,5 кг), высокоглиноземистый цемент ВГКЦ-70-1 (0,2 кг), строительный песок (6,4 кг). Из досок была изготовлена соответствующая габаритам плиты форма (опалубка) для заливки растворной смеси. Пластифицирующую добавку растворили при перемешивании в холодной водопроводной воде (2,9 кг). Сухие компоненты засыпали в бетономешалку и залили водой с растворенной в ней пластифицирующей добавкой. Перемешивание производили в течение 5 мин, после чего растворной смесью заполнили опалубку, которую накрыли полиэтиленом и оставили на 1 сутки при 20 С.Через сутки изделие освободили от опалубки и хранили еще по крайней мере 1 сутки на воздухе при 20°C.To assess the influence of these factors, this mixture was used to make real anchors for diving and fixing underwater scientific instruments on the seabed. Such an anchor is a slab measuring 40 × 40 × 4 cm. As the initial components for the manufacture of a concrete slab for composition No. 5 of the table, for example, Portland cement CEM I 42.5 B (8.9 kg), gypsum gypsum (0, 5 kg), high-alumina cement VGKTs-70-1 (0.2 kg), building sand (6.4 kg). A form (formwork) for pouring the mortar mixture was made of the boards corresponding to the dimensions of the plate. The plasticizer was dissolved with stirring in cold tap water (2.9 kg). Dry components were poured into a concrete mixer and poured with water with a plasticizing additive dissolved in it. Stirring was carried out for 5 min, after which the formwork was filled with a mortar mixture, which was covered with polyethylene and left for 1 day at 20 ° C. After a day, the product was released from the formwork and stored for at least 1 day in air at 20 ° C.

Испытания таких якорей производили в водах побережья Черного моря (г.Геленджик). Якоря помещали в металлическую сетку и с помощью прикрепленного к ней троса опустили на дно, где температура воды составляла 14°C. Извлечение плиты на поверхность и ее осмотр производили 1 раз в 2-3 дня. Результаты проведенных экспериментов приведены в таблице 9.Tests of such anchors were carried out in the waters of the Black Sea coast (Gelendzhik). The anchors were placed in a metal mesh and lowered to the bottom with a cable attached to it, where the water temperature was 14 ° C. Removing the plate to the surface and its inspection was made 1 time in 2-3 days. The results of the experiments are shown in table 9.

Таблица 9Table 9 Оценка времени службы плиты- якоряEstimation of the service life of the plate-anchors № смесиMix No. ИзготовленаMade РаспалубленаDisassembled ВесThe weight ПогруженаImmersed Время до разрушенияTime to destruction 22 21.10.10.10.21.10. 24.10.10.10.24.10. 13.413.4 28.10.10.10/28/10. 6 дней6 days 55 04.11.10.11/04/10. 06.11.10.11/06/10. 10.110.1 08.11.10.11/08/10. 14 дней+14 days + 11eleven 04.11.10.11/04/10. 06.11.10.11/06/10. 10.210.2 08.11.10.11/08/10. 14 дней14 days

Из анализа данных таблицы 9 и сопоставления с результатами лабораторных экспериментов видно, что разрушение плиты-якоря идет несколько быстрее, чем разрушение лабораторного образца, что должно быть учтено при изготовлении якорей.An analysis of the data in Table 9 and comparison with the results of laboratory experiments shows that the destruction of the plate-anchor is somewhat faster than the destruction of the laboratory sample, which should be taken into account in the manufacture of anchors.

Если свести все результаты экспериментов в одну таблицу (Таблица 10) и отсортировать ее по произведению концентраций полуводного гипса и высокоглиноземистого цемента, содержащими (наряду с водой) основные компоненты эттрингита, получим в целом довольно грубую зависимость времени до разрушения от произведения указанных концентраций.If we reduce all the experimental results to one table (Table 10) and sort it by the product of the concentrations of semi-aquatic gypsum and high-alumina cement containing (along with water) the main components of ettringite, we obtain a generally rather crude dependence of the time to failure on the product of the indicated concentrations.

Таблица 10Table 10 Произведение концентрацийProduct of Concentrations Гипс, мас.%Gypsum, wt.% ВГЦ, мас.%VHC, wt.% ВремяTime 14.414.4 66 2.42.4 4 суток разрушился полностью4 days completely destroyed 14.414.4 66 2.42.4 4 суток4 days 7.27.2 33 2.42.4 7 суток разрушился7 days collapsed 7.27.2 33 2.42.4 4 суток прочность 04 days strength 0 7.27.2 33 2.42.4 6-7 суток6-7 days 7.27.2 66 1.21.2 27 суток разрушился полностью27 days completely destroyed 7.27.2 66 1.21.2 7 суток прочность 07 days durability 0 7.27.2 66 1.21.2 6 дней и развалился6 days and fell apart 7.27.2 66 1.21.2 6-7 суток6-7 days 7.27.2 66 1.21.2 5-7 суток5-7 days 5.45.4 4.54.5 1.21.2   3.843.84 3.23.2 1.21.2 13 суток13 days 3.743.74 3.43.4 1.11.1 10-12 суток10-12 days 3.63.6 33 1.21.2 за 2.5 месяца поверхностное разрушение2.5 months surface destruction 3.63.6 33 1.21.2 За 20 суток изменений не произошлоFor 20 days, no changes 3.63.6 33 1.21.2 За 20 суток изменений нетNo changes in 20 days 3.63.6 33 1.21.2 13 суток трещины прочность 013 days crack strength 0 3.63.6 33 1.21.2 14 дней еще не развалился14 days has not fallen apart 3.63.6 33 1.21.2 1 месяц1 month 3.63.6 33 1.21.2 12 суток12 days 3.63.6 66 0.60.6 за 2.5 месяца легкое поверхностное разрушение2.5 months light superficial destruction 3.63.6 66 0.60.6 10-13 суток трещины прочность 23 Мпа10-13 days crack strength 23 MPa 3.63.6 66 0.60.6 14 дней и развалился14 days and fell apart 3.63.6 66 0.60.6 2,5 месяца2.5 months 3.63.6 66 0.60.6 13 суток13 days 3.53.5 55 0.70.7 2-3 месяца2-3 months 3.413.41 3.13.1 1.11.1 3-4 месяца3-4 months 33 2.52.5 1.21.2 трещины, но за 2,5 месяца не разрушилсяcracks, but not destroyed in 2.5 months 1.81.8 33 0.60.6 за 2.5 месяца не изменилсяfor 2.5 months has not changed 1.81.8 33 0.60.6 8-10 месяцев8-10 months 00 33   за 2.5 месяца не изменилсяfor 2.5 months has not changed 00 66   за 2.5 месяца не изменилсяfor 2.5 months has not changed 00     за 2.5 месяца не изменилсяfor 2.5 months has not changed 00   4.24.2 За 20 суток изменений не произошлоFor 20 days, no changes 00 66 00 более 8 месяцевmore than 8 months

Как видно из таблицы 10, наибольшее произведение концентраций соответствует наименьшему времени жизни образца и наоборот. Ограниченный объем материала и разный, иногда плохо сопоставимый характер сведений о степени разрушения (полностью разрушился, прочность 0, поверхностное разрушение, за 20 суток изменений нет) не позволяет сделать выводы о наличии дополнительных зависимостей, но как видно из таблицы интервал произведений концентраций от 1,8 до 3,5 является подходящим для использования при изготовлении плит-якорей с учетом выявленного более быстрого разрушения полноразмерной плиты.As can be seen from table 10, the largest product of concentrations corresponds to the shortest lifetime of the sample and vice versa. The limited amount of material and the different, sometimes poorly comparable nature of the information about the degree of destruction (completely destroyed, strength 0, surface failure, no changes in 20 days) does not allow to draw conclusions about the presence of additional dependencies, but as can be seen from the table, the range of concentration products from 1, 8 to 3.5 is suitable for use in the manufacture of anchor plates, taking into account the revealed more rapid destruction of a full-sized plate.

Таким образом, согласно заявленному изобретению получают цементные бетоны с контролируемым и регулируемым саморазрушением (во времени) и достаточно высокими прочностными свойствами, а также необходимой плотностью, что позволяет обеспечить возможность использования их в период полноценной эксплуатации. Образование эттрингита не столь чувствительно к температуре среды, как образование таумасита. Следовательно, в этом случае отпадают ограничения, связанные с температурой воды, а время разрушения зависит только от состава бетона и мало зависит от температуры; кроме того, возможно использование любой воды, а не только морской и регулировать скорость разрушения - от 2-х недель до 8 месяцев.Thus, according to the claimed invention, cement concretes with controlled and controlled self-destruction (in time) and sufficiently high strength properties, as well as the necessary density, are obtained, which makes it possible to use them during full operation. The formation of ettringite is not as sensitive to ambient temperature as the formation of thaumasite. Therefore, in this case, there are no restrictions associated with the temperature of the water, and the destruction time depends only on the composition of concrete and little depends on temperature; in addition, it is possible to use any water, not just sea water, and to regulate the rate of destruction - from 2 weeks to 8 months.

Предпочтительная конструкция якоря, из экологически чистого материала, и с жесткой фиксацией погружаемых подводных приборов к корпусу якоря изображена на чертежах фиг.1-5.The preferred design of the anchor, made of environmentally friendly material, and with rigid fixation of the immersed underwater devices to the body of the anchor is shown in the drawings of figures 1-5.

Устройство якоря поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен корпус якоря, вид сверху; на фиг.2 - корпус якоря, вид снизу; на фиг.3 изображена опорная пластина с крюком, вид сверху; на фиг.4 - крюк, установленный в пластине, с фиксирующим резьбовым соединением, вид сбоку; на фиг.5 - корпус якоря с крюком, вид сбоку.The device of the anchor is illustrated by drawings, where figure 1 shows the body of the anchor, a top view; figure 2 - anchor body, bottom view; figure 3 shows the base plate with a hook, top view; figure 4 is a hook mounted in the plate, with a locking threaded connection, side view; figure 5 - anchor body with a hook, side view.

Якорь для погружения и фиксации на дне подводных научных приборов представляет собой плоский корпус 1 из цементного бетона, саморазрушающегося в воде, с центральным отверстием 2 в нем и углублением 3 в центре корпуса 1, для фиксирования погружаемых приборов. Механизм удерживания и сброса научных приборов состоит из стальной прямоугольной пластины 4, расположенной в центре корпуса 1,и имеющей два отверстия 5, а также стального крюка 6, который вставлен в пластину 4, через отверстия 5 и соединен с ней неразъемно с помощью сварки. Длинный конец крюка 6 пропущен через центральное отверстие 2 и жестко закреплен к корпусу 1 посредством резьбового соединения с помощью гайки 7 и шайбы 8.The anchor for immersion and fixation at the bottom of underwater scientific instruments is a flat body 1 made of cement concrete, self-destructive in water, with a central hole 2 in it and a recess 3 in the center of the body 1, for fixing immersed devices. The mechanism for holding and dumping scientific instruments consists of a rectangular steel plate 4 located in the center of the housing 1 and having two holes 5, as well as a steel hook 6, which is inserted into the plate 4, through the holes 5 and is inseparably connected with it by welding. The long end of the hook 6 is passed through the Central hole 2 and is rigidly fixed to the housing 1 by means of a threaded connection using a nut 7 and a washer 8.

Пластина и крюк выполнены из стали, легко ржавеющей и не загрязняющей окружающую среду, например 20Л; 25Л и 40Л.The plate and hook are made of steel, easily rusting and not polluting the environment, for example 20L; 25L and 40L.

Такая конструкция якоря позволяет жестко фиксировать подводные научные приборы к корпусу якоря и потому возможно применение этой конструкции якоря для сейсмологических исследований, при которых научные приборы устанавливаются и статично удерживаются на дне и необходима их жесткая фиксация и неподвижность.This design of the anchor allows you to rigidly fix the underwater scientific instruments to the body of the anchor and therefore it is possible to use this design of the anchor for seismological studies, in which the scientific instruments are installed and statically held at the bottom and their rigid fixation and immobility are necessary.

Таким образом, вся конструкция якоря, включая механизм удерживания и сброса научных приборов, выполнена из экологически чистого материала, не загрязняющего окружающую среду.Thus, the entire design of the anchor, including the mechanism for holding and dumping scientific instruments, is made of environmentally friendly material that does not pollute the environment.

Claims (3)

1. Якорь для погружения и фиксации на дне подводных научных приборов, состоящий из плоского саморазрушающего в воде бетонного корпуса с центральным отверстием в нем, для установки механизма удерживания и сброса подводных приборов, причем указанный корпус изготовлен из сырьевой смеси состава, мас.%:
Портландцемент 26,0-56,0 Цемент высокоглиноземистый 0,6-2,4 Гипс полуводный 3,0-6,0 Песок кварцевый остальное
Вода затворения до водотвердого соотношения В/Т 0,1-0,18
при этом произведение значений содержания полуводного гипса и цемента высокоглиноземистого предпочтительно выбирается в пределах 1,8-3,5.1. An anchor for immersion and fixing at the bottom of underwater scientific instruments, consisting of a flat self-destructive concrete body in water with a central hole in it, for installing a mechanism for holding and dumping underwater devices, the specified body made of a raw mix of the composition, wt.%:
Portland cement 26.0-56.0 High Alumina Cement 0.6-2.4 Gypsum 3.0-6.0 Quartz sand rest
Mixing water to a water-solid ratio W / T 0.1-0.18
while the product of the values of the content of semi-aquatic gypsum and high alumina cement is preferably selected in the range of 1.8-3.5. 2. Якорь по п.1, отличающийся тем, что сырьевая смесь дополнительно содержит пластифицирующую добавку в количестве 0,01-0,75 мас.% в расчете на портландцемент для обеспечения повышения прочности бетона при экономии цемента.2. An anchor according to claim 1, characterized in that the raw material mixture further comprises a plasticizing additive in an amount of 0.01-0.75 wt.% Based on Portland cement to provide increased concrete strength while saving cement. 3. Якорь по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что механизм удерживания и сброса подводных научных приборов состоит из стальной расположенной в центре корпуса прямоугольной пластины с двумя отверстиями и стального крюка, который вставлен в пластину и неразъемно соединен с ней через два отверстия, а длинный пропущенный через центральное отверстие в корпусе конец крюка жестко закреплен к корпусу посредством резьбового соединения, установленного с донной стороны якоря, а пластина и крюк выполнены из стали, легко ржавеющей и не загрязняющей окружающую среду. 3. An anchor according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the mechanism for holding and dumping underwater scientific instruments consists of a steel rectangular plate with two holes located in the center of the casing and a steel hook that is inserted into the plate and is permanently connected to it through two holes, and the long end of the hook passed through the central hole in the housing is rigidly fixed to the housing by means of a threaded connection installed on the bottom side of the anchor, and the plate and hook are made of steel, which easily rusts and does not pollute environment.

Images