кафедра композиционных материалов и строительной экологии, Высшая инженерная школа, ассистент,
163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17
the assistant of the Department “Composite materials and environmental engineering”, Higher School of Engineering,
163002, Arkhangelsk, 17, Severnaya Dvina Emb.
Введение. Реализация программы развития Северных и Арктических территорий не представляется возможной без использования в строительной индустрии современных материалов и технологий. Одним из наиболее распространённых и востребованных строительных материалов является мелкозернистый бетон, для производства которого используют химические добавки в основном импортного производства, улучшающие эксплуатационные характеристики композита. Поэтому актуальной проблемой является замена импортных составляющих на добавки российского производства. В качестве такой добавки можно использовать техногенное сырье в виде сапонитсодержащего отхода алмазодобывающей промышленности.
Материалы и методы. Для изготовления мелкозернистого бетона использовали речной песок средней крупности месторождения «Кеницы», в качестве вяжущего – портландцемент ЦЕМ II/А-Ш компании ОАО «Мордовцемент». Выделенный из оборотной воды процесса обогащения кимберлитовых руд сапонитсодержащий материал предварительно подвергали механоактивации. Контрольные образцы бетона и опытные (с высокодисперсной добавкой) готовили по стандартным методикам. После выдержки в течение 28 сут были определены эксплуатационные характеристики полученных образцов (предел прочности на сжатие, морозостойкость и водонепроницаемость).
Результаты. В качестве добавки в бетонную смесь использовали высокодисперсный сапонит-содержащий материал со средним размером частиц 445±40 нм и удельной поверхностью 50670±10 м2 /кг. Определение прочностных и морозостойких характеристик показало значительное увеличение данных показателей у опытных образцов. Кроме того, введение минеральной добавки способствует повышению марки по водонепроницаемости. Анализ микроструктуры бетонных образцов методом растровой электронной микроскопии показал, что в опытных образцах, в отличие от контрольных, присутствуют гидросиликаты группы тоберморита, играющие роль дополнительного связующего.
Обсуждение и заключение. Установлено, что минеральная добавка увеличивает прочность опытных образцов бетона в 1,6 раза по сравнению с контрольными. При этом повышается морозостойкость (с F100 до F300) и водонепроницаемость (с W6 до W10). Полученные данные позволяют рассматривать ССМ как активный минеральный компонент в вяжущих композициях гидратационного типа твердения. Разрабатываемая бетонная смесь с добавкой сапонитсодержащего материала позволит не только снизить антропогенное воздействие на регион, но и получить экологически чистое сырье российского производства. Экономический эффект при сравнении с аналогами составит 26%.
Introduction. Implementation of the program of development of the northern and Arctic territories is not possible without the use of the construction industry of modern materials and technologies. One of the most common and popular building materials is fine grained concrete with the chemical additives of imported production and such additives enhance the performance characteristics of composite. So the actual problem is the replacement of imported chemical additives to additives produced in Russia. For such supplements the industrial raw material, for example, saponit-containing diamond industry’s departure can be used.
Materials and methods. The river sand of the average size from the “Kenicy” mining as an astringent - portland cement CEM II/А-S of the “Mordovcement” company is used for the manufacturing of fine grained concrete. The saponit-containing material from recycled water enrichment process of the kimberlite ore is previously subjected to mechanical activation. Control and experimental samples of concrete (with a fine supplement) are prepared by standard methods. After 28 days the performance characteristics of obtained samples are described, such as the compressive strength, the frost resistance and the water resistance.
Results. As a result the usage of additives in concrete mixture, such as the superfine saponit-containing material with an average particle size of 445 ± 40 nm and specific surface of 50670 ± 10 m2 /kg, shows that the strength and frost-resistant characteristics significantly increase with such parameters in comparison with the prototypes. In addition, the introduction of mineral additives contributes to the enhancement of the brand on the resistance to penetration of water.
Discussion and conclusion. It was established that the mineral additive increases the strength of the test concrete samples by 1.6 times in comparison with the control ones. It also increases the frost resistance (from F100 to F300) and water resistance (from W6 to W10). The obtained data allows us to consider the CMM as an active mineral component in concrete compositions of the hydration hardening type. Therefore, the developed concrete mixture with the addition of saponite-containing material would allow not only to reduce the anthropogenic impact on the region, but also to receive environmentally raw materials of Russian production. The economic effect in comparison with analogues would be 26%.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.