sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2022-19-3-412-421sibadi-1468Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАCONSTRUCTION AND ARCHITECTUREФизико-механические свойства легких бетонов на основе гипсовых вяжущих и торфовермикулитовых гранулPhysical and mechanical properties of lightweight concrete based on gypsum binders and peat vermiculite granuleshttps://orcid.org/0000-0002-1861-8824ГоркольцеваД. С.GorkoltsevaД. С.

Горкольцева Динара Сергеевна – аспирант 4-го года обучения кафедры строительных материалов и технологий

г. Томск

Dinara S. Gorkoltseva – 4-year postgraduate student of the Building Materials and Technologies Department

Tomsk

gorkoltsevadinara@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6081-6621КопаницаН. О.KopanitsaN. O.

Копаница Наталья Олеговна – д-р. техн. наук, проф. кафедры строительных материалов и технологий

г. Томск

Natalia O. Kopanitsa – Dr. of Sci., Professor of the Building Materials and Technologies Department

Tomsk

kopanitsa@mail.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and Civil EngineeringRussian Federation202229062022193412421Copyright © Горкольцева Д.С., Копаница Н.О., 20222022Горкольцева Д.С., Копаница Н.О.Gorkoltseva Д.С., Kopanitsa N.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/1468

Введение. Анализ литературных и экспериментальных данных ресурсного обеспечения строительного рынка показал, что разработка новых и эффективных материалов с улучшенными параметрами качества является актуальной задачей и в долгосрочной перспективе послужит толчком к развитию рынка строительных материалов.На данный момент торфяная промышленность в Российской Федерации имеет низкие показатели по добыче торфяного сырья, запасы которого считаются неисчерпаемыми. Для потенциального развития торфяной отрасли на территории Сибирского региона может быть организовано производство современных теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных материалов на основе местного сырья, залегающего в месторождениях Томской области. Применение низинного торфа и вспученного вермикулита для создания нового конкурентного материала может способствовать повышению экономического и промышленного престижа региона, что приведет к открытию новых рабочих мест.Материалы и методы. Проведены исследования с применением методов и испытаний, изложенных в национальных стандартах. Измерение плотности полученного материала осуществлялось в соответствии с ГОСТ 17177–94. Определение прочности образцов при сжатии и при изгибе производилось в соответствии с ГОСТ 23789–2018. Определение процента влажности образцов осуществлялось в соответствии с ГОСТ 23789–2018.Результаты. Результаты проведенных исследований позволили определить основные требования к проектируемому составу легких бетонов на основе гипсовых вяжущих и торфовермикулитовых гранул. Исследована взаимосвязь прочностных характеристик и плотности легкого бетона, установлено, что при значениях средней плотности в интервале 530–850 кг/ полученный материал соответствует основным техническим требованиям теплоизоляционных легких бетонов (ГОСТ 25820–2014).Обсуждение и заключение. В работе экспериментальными исследованиями определено рациональное соотношение компонентов легких бетонов на основе гипсового вяжущего и торфовермикулитовых гранул, при котором достигаются максимальные значения прочности при минимальной плотности. На основании полученных данных было установлено, что для достижения необходимых физико-механических свойств легких бетонов на основе гипсовых вяжущих оптимальный размер торфовермикулитовых гранул должен быть не более 4–5 мм.

Introduction. An analysis of the literature and experimental data on the resource provision of the construction market has shown that the development of new and effective materials with improved quality parameters is an urgent task, and in the long term will serve as an impetus for the development of the building materials market. Currently, the peat industry in Russia is experiencing a serious decline in the extraction of peat raw materials, the reserves of which are practically inexhaustible. One of the possible ways to develop this industry in the Tomsk region can be the organisation of the production of competitive structural, heat-insulating and heat-insulating materials using local raw materials, namely lowland peat and vermiculite, which will improve the economic prestige of the region, create new enterprises and jobs.Materials and methods. The studies using the methods and tests set out in national standards were carried out. The measurement of the obtained material density was carried out in accordance with GOST 17177-94. The determination of the samples strength in compression and in bending was carried out in accordance with GOST 23789-2018. The determination of the moisture content percentage of the samples was carried out in accordance with GOST 23789-2018.Results. The results of the research made it possible to determine the basic requirements for the designed composition of lightweight concrete based on gypsum binders and peat vermiculite granules. The relationship between the strength characteristics and density of lightweight concrete has been studied, it has been established that at average density values in the range of 530-850 kg/m3, the resulting material meets the basic technical requirements of heat-insulating lightweight concrete (GOST 25820-2014).Discussion and conclusions. In the work, experimental studies determined the rational ratio of the components of lightweight concrete based on gypsum binder and peat vermiculite granules, at which the maximum value of their strength is achieved at a minimum average density. Based on the data obtained, it was found that in order to achieve the necessary physical and mechanical properties of lightweight concretes based on gypsum binders, the optimal size of peat-vermiculite granules should be no more than 5 mm.

торфвермикулитгипсторфовермикулитовый материаллегкие бетоныторфогипсовый композиттеплоизоляционные материалы на основе торфагранулированные материалыторфовермикулитовая смеськомпозиционный материалpeatvermiculitegypsumpeat-vermiculite materiallightweight concretepeat-gypsum compositeheat-insulating materials based on peatgranular materialspeat-vermiculite mixturecompositeReferencesКопаница Н. О. Теплоизоляционные торфодревесные строительные материалы / Н. О. Копаница, А. И. Кудяков, М. А. Ковалева. Томск: STT, 2009. 183 с.Kopanica N. O., Kudjakov A. I., Kovaleva M. A. Teploizoljacionnye torfodrevesnye stroitel’nye materialy [Heat-insulating peat-wood construction materials]. Tomsk: STT, 2009. 183 p. (in Russ.)Копаница Н. О., Кудяков А. И., Саркисов Ю. С. Строительные материалы и изделия на основе модифицированных торфов Сибири. Томск: Изд-во ТГАСУ, 2013. 295 с.Kopanica N. O., Kudjakov A. I., Sarkisov Ju. S. Stroitel’nye materialy i izdelija na osnove modificirovannyh torfov Sibiri [Building materials and products based on modified peat in Siberia]. Tomsk: Izd-vo TGASU, 2013. 295 p. (in Russ.)Копаница Н. О., Ковалева М. А. Исследование вяжущих свойств низинных торфов // Вестник ТГА-СУ. 2012. № 4. С. 153 –158.Kopanica N. O., Kovaleva M. A. Issledovanie vjazhushhih svojstv nizinnyh torfov [Study of the binding properties of lowland peat]. Vestnik TGASU. 2012; 4: 153 –158. (in Russ.)Горкольцева Д. С., Копаница Н. О. Торфовермикулитовые смеси для производства теплоизоляционного гранулированного материала // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2021;23(5):93-104. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2021-23-5-93-104Gorkol’ceva D. S., Kopanica N. O. Torfovermikulitovye smesi dlja proizvodstva teploizoljacionnogo granulirovannogo materiala [Peat-vermiculite mixtures for the production of heat-insulating granular material]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arhitekturno- stroitel’nogo universiteta. 2021; 23 (5):93-104. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2021-23-5-93-104 (in Russ.)Гуюмджян П. П., Ветренко Т. Г., Виталова Н. М. Производство экологически безопасных строительных материалов на основе торфа и гипса // Вестник МГСУ. 2012. № 1. С. 94–99.Gujumdzhjan P. P., Vetrenko T. G., Vitalova N. M. Proizvodstvo jekologicheski bezopasnyh stroitel’nyh materialov na osnove torfa i gipsa [Production of environmentally friendly building materials based on peat and gypsum]. Vestnik MGSU. 2012; 1: 94 –99. (in Russ.)Пичугин А. П., Хританков В. Ф., Смирнова О. Е. Строительные материалы из растительного сырья: монография. НГАУ, 2020. 207 с.Pichugin A. P., Hritankov V. F., Smirnova O. E. Stroitel’nye materialy iz rastitel’nogo syr’ja. Monografija [Building materials from vegetable raw materials. Monograph]. NGAU, 2020. 207 p. (in Russ.)Аветов Н. А., Кузнецов О. Л., Шишконакова Е. А. Опыт использования классификации и диагностики почв России в систематике торфяных почв биогеоценозов олиготрофных болот северо-таежной подзоны Западной Сибири // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2019. № 4. С. 37–47.Avetov N. A., Kuznecov O. L., Shishkonakova E. A. Opyt ispol’zovanija klassifikacii i diagnostiki pochv Rossii v sistematike torfjanyh pochv biogeocenozov oligotrofnyh bolot severo-taezhnoj podzony Zapadnoj Sibiri [Experience in the use of Russian soil classification and diagnostics in the systematics of peat soils in biogeocenoses of oligotrophic bogs in the north taiga subzone of Western Siberia]. Vestnik Mosk. unta. Ser. 17, pochvovedenie. 2019; 4: 37-47. (in Russ.)Пичугин А. П. Ресурсы и местное сырье в строительном материаловедении / А. П. Пичугин, А. С. Денисов, X. В. Фишер // Инновации и продовольственная безопасность. 2019. № 1 (15). С. 38–6.Pichugin A. P., Denisov A. S., Fisher X. V. Resursy i mestnoe syr’e v stroitel’nom materialovedenii. Innovacii i prodovol’stvennaja bezopasnost’. 2019; 1 (15): 38-6. (in Russ.)Виталова Н. М. Использование торфа для изготовления теплоизоляционных плит // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 8. С. 68–71.Vitalova N. M. Ispol’zovanie torfa dlja izgotovlenija teploizoljacionnyh plit [The use of peat for the manufacture of heat-insulating plates]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2011; 8: 68 - 71. (in Russ.)Kurmangalieva A. I., Anikanova L. A., Volkova O. V., Kudyakov A. I., Sarkisov Yu. S., Abzaev Yu. A. Activation of hardening processes of fluorogipsum compositions by chemical additives of sodium salts // ChemChemTech. 2020. Т. 63. No 8. pp. 73-80.Kurmangalieva A. I., Anikanova L. A., Volkova O. V., Kudyakov A. I., Sarkisov Yu. S., Abzaev Yu. A. Activation of hardening processes of fluorogipsum compositions by chemical additives of sodium salts. ChemChemTech. 2020; T. 63. No 8: 73-80.Кудяков А. И., Копаница Н. О., Прищепа И. А., Шаньгин С. Н. Конструкционно-теплоизоляционные пенобетоны с термомодифицированной торфяной добавкой // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. №1 (38). С. 172–177.Kudjakov A. I., Kopanica N. O., Prishhepa I. A., Shan’gin S. N. Konstrukcionno-teploizoljacionnye penobetony s termomodificirovannoj torfjanoj dobavkoj [Structural and thermally insulating foam concrete with thermally modified peat additive]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel’nogo universiteta. 2013: 1 (38): 172-177. (in Russ.)Malik S. S., Fasih A. K., Yasir I. B., Fayaz A. K., Muhammad F., Asim A., Waqas A.,Evaluation of Mechanical Properties of Lightweight Concrete with Pumice Aggregate, Adv. Sci. Technol. Res. J. 2021; 15(2):30–38.Malik S. S., Fasih A. K., Yasir I. B., Fayaz A. K., Muhammad F., Asim A., Waqas A., Evaluation of Mechanical Properties of Lightweight Concrete with Pumice Aggregate, Adv. sci. Technol. Res. J. 2021; 15(2):30–38.Pykin A. A., Gornostaeva E. Y., Lukutsova N. P., Pykina J. S. Lightweight Concrete Based on Gypseous. Binding Materials, Modified with Microcrystalline Cellulose, and Cavitationly Processed Sawdust, Materials Science Forum. 2019. pp.188-192.Pykin A. A., Gornostaeva E. Y., Lukutsova N. P., Pykina J. S. Lightweight Concrete Based on Gypseous. Binding Materials, Modified with Microcrystalline Cellulose, and Cavitationly Processed Sawdust, Materials Science Forum. 2019: 188-192.Smirnova O. E., Pichugin A. P. Structural and thermal insulation products based on vegetable raw materials // Conference Series: Materials Science and Engineering. International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety - 2. Building Materials and Products. 2019. С.20-24.Smirnova O. E., Pichugin A. P. Structural and thermal insulation products based on vegetable raw materials. Conference Series: Materials Science and Engineering. International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety - 2. Building Materials and Products. 2019: 20-24.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.