Композиционные вяжущие на техногенном сырье

Введение. Технологические особенности дорожного строительства выдвигают соблюдение требований к дорожно-строительным материалам в отношении физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик. Управление процессами структурообразования в цементных композиционных системах может быть осуществлено различными методами и подходами, включая выбор оптимального состава, добавление специальных добавок, регулирование условий гидратации и применение специальных методов обработки. Это позволяет улучшить свойства и характеристики конгломератных материалов, а также устранить или замедлить разрушение их структур. Целью настоящей статьи является разработка композиционных вяжущих, рекомендуемых для применения в производстве дорожно-строительных материалов или дорожного строительства.

Основная часть. Установлено, что у композиционных вяжущих с заменой 50% портландцемента отходами мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов при выявленной рациональной удельной поверхности 500 м2/кг активность практически сохраняется на том же уровне, как и у контрольных бездобавочных составов, что позволяет рекомендовать данный вид вяжущего для разработки составов бетонов для дорожного строительства.

Заключение. Добавление выявленного рационального содержания суперпластификатора ПФМ-НЛК (0,6 мас. %) в совместно помолотую систему «портландцемент-отходы ММС» позволило создать широкую номенклатуру композиционных вяжущих, обладающих сроками схватывания от 3 мин 5 сек (начало) до 6 мин 35 сек (конец), активностью на изгиб до 9,3 МПа и на сжатие 60,7 МПа (при отношении активности на изгиб к активности на сжатие до 0,16).

1. Fediuk R., Mochalov A., Timokhin R. Review of methods for activation of binder and concrete mixes. AIMS Materials Science. 2018; Vol. 5. no 5: 916-931.

2. Лесовик В.С., Чулкова И.Л. Управление структурообразованием строительных композитов: монография. Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия. Омск, 2011. 420 с.

3. Vinokur R. Infrasonic sound pressure in dwellings at the Helmholtz resonance actuated by environmental noise and vibration, Appl. Acoust. 2004. doi:10.1016/S0003-682X(03)00117-8

4. Li X., Liu Q., Pei S., Song L., Zhang X. Structure-borne noise of railway composite bridge: Numerical simulation and experimental validation. J. Sound Vib. 2015. doi:10.1016/j.jsv.2015.05.030

5. Tsunekawa S., Kajikawa Y., Nohara S., Ariizumi M., Okada A. Study on the perceptible level for infrasound, J. Sound Vib. 1987. doi:10.1016/S0022-460X(87)80089-5

6. Keränen J., Hakala J., Hongisto V. The sound insulation of façades at frequencies 5–5000 Hz, Build. Environ. (2019). doi:10.1016/j.buildenv.2019.03.061.

7. Lang W.W., Higginson R.F. The evolution of the ISO 3740 series of international standards, in: Int. Congr. Noise Control Eng. 2005. INTERNOISE 2005.

8. Kashapov R.N., Kashapov N.F., Kashapov L.N., Klyuev S.V., Chebakova V.Yu. Study of the plasma-electrolyte process for producing titanium oxide nanoparticles. Construction Materials and Products. 2022; 5 (5): 70 – 79. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-70-79

9. Kim H.K., Lee H.K. Influence of cement flow and aggregate type on the mechanical and acoustic characteristics of porous concrete, Appl. Acoust. 2010. doi:10.1016/j.apacoust.2010.02.001.

10. Chen Y., Yu Q.L., Brouwers H.J.H. Acoustic performance and microstructural analysis of bio-based lightweight concrete containing miscanthus, Constr. Build. Mater. 2017. doi:10.1016/j.conbuildmat.2017.09.161.

11. Maa D.Y. Microperforated-panel wideband absorbers, Noise Control Eng. J. 1987. doi:10.3397/1.2827694

12. Park H.S., Oh B.K., Kim Y., Cho T. Low-frequency impact sound transmission of floating floor: Case study of mortar bed on concrete slab with continuous interlayer, Build. Environ. 2015. doi:10.1016/j.buildenv.2015.06.005.

13. ASTM C423, Standard Test Method for Sound Absorption and Sound Absorption Coefficients by the Reverberation Room Method 1, ASTM Int. 2007. doi:10.1520/C0423-17.2.

14. Lesnichenko E.N., Chernysheva N.V., Drebezgova M.Yu., Kovalenko E.V., Bocharnikov A.L. Development of a multicomponent gypsum cement binder using the method of mathematical planning of the experiment. Construction Materials and Products. 2022; 5 (2): 5 – 12. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-2-5-12

15. Zhuang X.Y., Chen L., Komarneni S., Zhou C.H., Tong D.S., Yang H.M., Yu W.H., Wang H. Fly ash-based geopolymer: clean production, properties and applications. J. Clean. Prod. 125. 2016. 253–267. doi:10.1016/J.JCLEPRO.2016.03.019

16. Bradley J.S. Using ISO 3382 measures, and their extensions, to evaluate acoustical conditions in concert halls, in: Acoust. Sci. Technol., 2005. doi:10.1250/ast.26.170.

17. Milford I., Høsøien C.O., Løvstad A., Rindel J.H., Klæboe R. Socio-acoustic survey of sound quality in dwellings in Norway, in: Proc. INTER-NOISE 2016 - 45th Int. Congr. Expo. Noise Control Eng. Towar. a Quieter Futur., 2016.

18. International Organization for Standardization, ISO 10534-2, Work. 2001.

19. American Society for Testing and Materials, Standard Test Method for Impedance and Absorption of Acoustical Materials by the Impedance Tube Method, ASTM Philadelphia. (1999). doi:10.1520/C0384-04R11.2

20. Iwase T., Izumi Y. A new sound tube measuring method for propagation constant in porous material: Method without any air space at the back of test material. J. Acoust. Soc. Japan. 1996. doi:10.20697/jasj.52.6_411

21. Feng L. Modified impedance tube measurements and energy dissipation inside absorptive materials, Appl. Acoust. 2013. doi:10.1016/j.apacoust.2013.06.013

22. Mastali M., Kinnunen P., Isomoisio H., Karhu M., Illikainen M. Mechanical and acoustic properties of fiber-reinforced alkali-activated slag foam concretes containing lightweight structural aggregates, Constr. Build. Mater. 2018. doi:10.1016/j.conbuildmat.2018.07.228

23. ISO 717-1 Acoustics – Rating of sound insulation in buildings and of building elements – Part 1: Airborne sound insulation, Standards. 2013.

24. Mašović D.B., Pavlović D.S.Š., Mijić M.M. On the suitability of ISO 16717-1 reference spectra for rating airborne sound insulation, J. Acoust. Soc. Am. 2013. doi:10.1121/1.4824629

25. Di Bella A., Granzotto N., Pavarin C. Comparative analysis of thermal and acoustic performance of building elements, in: Proc.. Forum Acust. 2014.

26. Guigou-Carter C., Balanant N. Acoustic comfort evaluation in lightweight wood-based and heavyweight concrete-based buildings, in: INTER-NOISE 2015 - 44th Int. Congr. Expo. Noise Control Eng., 2015.

27. Yang W., Kang J. Acoustic comfort evaluation in urban open public spaces, Appl. Acoust. 2005. doi:10.1016/j.apacoust.2004.07.011

28. Bradley J.S. Deriving acceptable values for party wall sound insulation from survey results, in: Internoise 2001, 2001.

29. Mihai T., Iordache V., Determining the Indoor Environment Quality for an Educational Building, in: Energy Procedia. 2016. doi:10.1016/j.egypro.2015.12.246

30. Høsøien C.O., Rindel J.H., Løvstad A., Klæboe R. Impact sound insulation and perceived sound quality, in: Proc. INTER-NOISE 2016 - 45th Int. Congr. Expo. Noise Control Eng. Towar. a Quieter Futur., 2016.

31. Li M., Khelifa M., Khennane A., El Ganaoui M. Structural response of cement-bonded wood composite panels as permanent formwork, Compos. Struct. 2019. doi:10.1016/j.compstruct.2018.10.079

32. Kuznetsov O.F., Ivanova A.P., Vasilyeva M.A., Deligirova V.V., Piskareva T.I., Mezhueva L.V. Alternative method of experimental measurement of the angle of deviation from the verticality of the frame in design and construction. Construction Materials and Products. 2022; 5 (2): 13 – 21. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-2-13-21

33. Hagberg K.G. Evaluating field measurements of impact sound, Build. Acoust. 2010. doi:10.1260/1351-010X.17.2.105

34. Ljunggren F., Simmons C., Hagberg K. Correlation between sound insulation and occupants’ perception - Proposal of alternative single number rating of impact sound, Appl. Acoust. 2014. doi:10.1016/j.apacoust.2014.04.003

35. Bodlund K. Alternative reference curves for evaluation of the impact sound insulation between dwellings, J. Sound Vib. 1985. doi:10.1016/S0022-460X(85)80149-8

36. Hopkins C., Turner P. Field measurement of airborne sound insulation between rooms with non-diffuse sound fields at low frequencies, Appl. Acoust. 2005. doi:10.1016/j.apacoust.2005.04.005.

37. Klyuev S.V., Kashapov N.F., Radaykin O.V., Sabitov L.S., Klyuev A.V., Shchekina N.A. Reliability coefficient for fibreconcrete material. Construction Materials and Products. 2022; 5 (2): 51 – 58. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-2-51-58

38. Da Rocha R.E., Maiorino A.V., Dias L.L., Smiderle R., Bertoli S.R. Field investigations of the sound insulation performance in a brazilian public school building, in: INTER-NOISE 2015 - 44th Int. Congr. Expo. Noise Control Eng. 2015.

39. International Organization for Standardization, ISO 14044, 2006.

40. Cassidy M., Cooper R.K., Gault R., Wang J. Evaluation of standards for transmission loss tests, in: Proc. - Eur. Conf. Noise Control. 2008. doi:10.1121/1.2933313

41. LoVerde J.J., Dong W. Investigation of a two-parameter system of evaluating impact noise insulation, in: 14th Int. Congr. Sound Vib. 2007, ICSV 2007, 2007.

42. Zhang B., Poon C.S. Sound insulation properties of rubberized lightweight aggregate concrete, J. Clean. Prod. 2018. doi:10.1016/j.jclepro.2017.11.044

43. Strelkov Yu.M., Sabitov L.S., Klyuev S.V., Klyuev A.V., Radaykin O.V., Tokareva L.A. Technological features of the construction of a demountable foundation for tower structures. Construction Materials and Products. 2022. 5 (3). P. 17 – 26. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-3-17-26

44. Holmes N., Browne A., Montague C. Acoustic properties of concrete panels with crumb rubber as a fine aggregate replacement, Constr. Build. Mater. 2014. doi:10.1016/j.conbuildmat.2014.09.107.

45. Tada S. Material design of aerated concrete-An optimum performance design, Mater. Struct. 1986. doi:10.1007/BF02472306.

46. Cellular Concretes Part 2 Physical Properties, ACI J. Proc. 1954. doi:10.14359/11795

47. Jones M.R., Mccarthy M.J., Mccarthy A. Moving fly ash utilisation in concrete forward: A UK perspective, Int. Ash Util. Symp. Cent. Appl. Energy Res. Univ. Kentucky. 2003.

48. Allard J.F., Atalla N. Propagation of Sound in Porous Media: Modelling SoundAbsorbing Materials, 2009. doi:10.1002/9780470747339.

49. Лесовик В.С., Федюк Р.С. Теоретические предпосылки создания цементных композитов повышенной непроницаемости // Научный рецензируемый журнал «Вестник СибАДИ». 2016;(1(47)): 65–72.