Кинетика набора прочности смешанного вяжущего

Введение. Хранение золы гидроудаления на золоотвалах негативно сказывается на экологической ситуации в близлежащих населенных пунктах, отвалы постоянно пылят и загрязняют источники воды. Для решения данной проблемы предлагается использовать золу гидроудаления в качестве компонента смешанного вяжущего. Поскольку удельная поверхность золы гидроудаления различна на всей территории отвала, необходимо изучить её влияние на набор прочности смешанного вяжущего при различных условиях твердения.
Материалы и методы. Перечислено оборудование, на котором выполнялся эксперимент. Для определения удельной поверхности использовался прибор ПСХ-12, сушка золы осуществлялась в сушильном шкафу. Хранение образцов проводилось в камере нормального твердения. Представлен химический состав золы гидроудаления с ТЭЦ-5 г. Омска.
Результаты. Приведены экспериментальные данные о прочности образцов смешанного вяжущего в возрасте 1,3,7,14,21,28,90 сут нормального твердения и данные о прочности образцов, прошедших тепловлажностную обработку. Прочность материала смешанного вяжущего с удельной поверхностью золы гидроудаления 460–490 м2/кг при нормальных условиях твердения составляет 42,57 МПа, что не уступает контрольному образцу. У образца с использованием золы гидроудаления 460–490 м2/кг после тепловлажностной обработки наблюдается повышение прочности на 12% по сравнению с контрольным образцом. Образцы, в которые вводилась зола гидроудаления с удельной поверхностью 220–250, 340–370, 650–700 м2/кг, показывают результаты по прочности ниже, чем контрольный беззольный образец независимо от условий твердения.
Обсуждение и заключение. Обосновано, что рациональным является использование золы гидроудаления с удельной поверхностью 460–490 м2/кг. Его прочность при нормальных условиях твердения составляет 42,57 МПа, что не уступает контрольному беззольному образцу. У образца с использованием золы гидроудаления 460–490 м2/кг после тепловлажностной обработки наблюдается повышение прочности на 12% по сравнению с контрольным образцом. Повышение прочности образцов из смешанного вяжущего связано с ускорением в них прохождения пуццолановой реакции, продукты которой положительно влияют на прочность получаемых изделий.

1. Федюк Р. С., Смоляков А. К., Тимохин Р. А. Применение золошлаковых отходов в строительстве как фактор улучшения экологической обстановки // Экологический сборник 6: труды молодых ученых Поволжья. 2017. С. 391–395.

2. Yadav S., Pandey V. C., Singh L. Ecological restoration of fly-ash disposal areas: Challenges and opportunities // Land Degradation & Development. 2021. Т. 32. №. 16. С. 4453–4471.

3. Raheel M., Rahman F., Ali Q. A stoichiometric approach to find optimum amount of fly ash needed in cement concrete //SN Applied Sciences. 2020. Т. 2. №. 6. – рр. 1-9.

4. Насруллоев Ф. Х., Кобулиев З. В., Тагоев С. А. Комплексная переработка золошлаковых отходов душанбинской ТЭЦ-2 // Химия и инженерная экология-XX. 2020. С. 128–131.

5. Sowjanya S., Adiseshu S. Statistical analysis of the physical properties of ternary blended concrete // Innovative Infrastructure Solutions. 2022. Т. 7. №. 1. рр. 1-9.

6. Divitkumar R. P. et al. Rheology of Sustainable Self Compacting Concrete with Triple Blend Cementitious Materials //International Conference on Structural Engineering and Construction Management. Springer, Cham, 2021. р. 905-919.

7. Khan R. A., Ganesh A. The effect of coal bottom ash (CBA) on mechanical and durability characteristics of concrete //Journal of building materials and structures. 2016. Т. 3. №. 1. – р. 31

8. Баженов Ю. М. Эффективные бетоны для строительных и восстановительных работ с использованием бетонного лома и отвальных зол ТЭС / Ю. М. Баженов, С. А. Ю. Муртазаев // Вестник МГСУ. 2008. № 3. С. 124–127.

9. Толстой А. Д., Лесовик В. С., Загороднюк Л. Х., Ковалева И. А. Порошковые бетоны с применением техногенного сырья // Вестник МГСУ. Москва. 2015. № 11. C. 101–109.

10. Федюк Р. С., Мочалов А. В., Пезин Д. Н., Тимохин Р. А. Самоуплотняющиеся бетоны с применением отходов растениеводства // Вестник СибАДИ. 2018. Т. 15, № 2 (60). С. 294–304.

11. Шейнин А. М., Эккель С. В. Причина долговечности // Строительная техника и технологии. 2004. №1(29). С. 62–65

12. Салимова Б. Д., Худайкулов Р. М. Цементобетонные смеси в строительстве автомобильных дорог // Вестник науки и образования. 2020. №. 3-3 (81). С. 9–11.

13. Harle S. M. Experimental Investigation on the use of Pond Ash in the Concrete // International Journal of Scientific Research in Network Security and Communication. 2019. Т. 7. №. 3. р. 12-20.

14. Amran M., Debbarma S., Ozbakkaloglu T. Fly ash-based eco-friendly geopolymer concrete: A critical review of the long-term durability properties // Construction and Building Materials. 2021. Т. 270. С. 121857.

15. Yousuf A. et al. Fly ash: production and utilization in India - an overview // J Mater Environ Sci. 2020. Т. 11. №. 6. pp. 911-921.

16. Jose A. et al. Characterization of cement stabilized pond ash using FTIR spectroscopy // Construction and Building Materials. 2020. Т. 263. pp. 120136.

17. Lal D., Chatterjee A., Dwivedi A. Investigation of properties of cement mortar incorporating pond ash – an environmental sustainable material //Construction and Building Materials. 2019. Т. 209. pp. 20-31.

18. Lee J. S. et al. A Study on the Possibility of Using Cement Raw Material through Chemical Composition Analysis of Pond Ash //Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection. 2020. Т. 24. №. 6. pp. 180-188.

19. Махмудов А. М., Трофимов Б. Я., Гафоров Ф. А. Влияние количества и дисперсности золы на формирование структуры и свойства цементного камня // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2021. Т. 21, № 4. С. 40–47.

20. Joshi R.C. Fly Ash – Production, Variability and Possible Complete Utilization // Indian Geotechnical Conference. 2010. P. 16–18.

21. Коровкин М. О., Петухов А. В. Высокопрочные бетоны с высоким содержанием золы Канско-Ачинского буроугольного бассейна // Инженерный вестник Дона. 2017. № 1. С. 106–112.

22. Siddique R., Khan M. I. Supplementary cementing materials. Springer Science & Business Media, 2011.

23. Zhang Y., Sun Q., Yang X. Changes in color and thermal properties of fly ash cement mortar after heat treatment //Construction and Building Materials. 2018. Т. 165. С. 72-81.

24. Явинский А. В., Чулкова И. Л. Влияние золы гидроудаления на свойства тяжелого бетона для строительства дорожного покрытия // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2022. № 3. С. 16–24

25. Murtazaiev S. A.Y., Saidumov M. S., Lesovik V. S., Chernysheva N. V., Bataiev D. K. S. Finegrainedcellular concrete creep analysis technique with consideration forcarbonation // Modern Applied Science. 2015. Т. 9. № 4. pp. 233–245.