САМОУПЛОТНЯЮЩИЕСЯ БЕТОНЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ОТХОДОВ РАСТЕНИЕВОДСТВА

Введение. Разработка эффективных самоуплотняющихся бетонов является актуальной задачей для строительного материаловедения. Успешной реализацией задачи может служить применение золы рисовой шелухи в качестве альтернативного материала при производстве бетонов. Целью исследования было изучение влияния минерального наномодификатора на свойства самоуплотняющегося бетона.

Материалы и методы. Минеральный наномодификатор был разработан с применением портландцемента, золы рисовой шелухи и кварцевой муки, совместно помолотых до удельной поверхности 500-900 м2/кг. Суперпластификатор «ХИДЕТАЛ» использовался для снижения водоцементного отношения. Свойства смеси были протестированы на реологические характеристики. Плотность образцов измеряли методом Архимеда. Исследование микроструктуры бетона проводилось электронной микроскопией. Прочность на сжатие образцов была получена в возрасте 7 и 28 дней.

Результаты. Наиболее эффективная тонкость помола наномодификатора – 550 м2 /кг. Максимальный прирост прочности и лучшие реологические характеристики в сравнении с чистым тонкомолотым портландцементом достигаются введением наномодификатора в количестве 10,5 %. Однако, по разбросу модуля упругости образцов не прослеживается зависимость от количества наномодификатора. Модуль упругости самоуплотняющегося бетона в первую очередь зависит от количества крупного заполнителя. Пуццолановая реакция способствует увеличению прочности на сжатие бетона в позднем возрасте путем улучшения межфазной связи между цементным тестом и заполнителем.

Обсуждение и заключения. Отходы растениеводства обладают потенциалом для использования в качестве замены портландцемента в самоуплотняющемся бетоне, сохраняющем механические и эксплуатационные характеристики бетонной смеси и готового бетона. Площадь удельной поверхности золы была увеличена механохимической активацией. Включение золы привело к снижению удобоукладываемости бетона, однако с помощью дополнительного суперпластификатора данные свойства для всех образцов были выровнены. Увеличение содержания наномодификатора привело к снижению ранних физико-механических свойств, тогда как конечная прочность самоуплотняющегося бетона, содержащего наномодификатор, была сопоставима с обычными образцами. 

1. Ranjbar N., Behnia A., Alsubari B., Birgani P.M., Jumaat M.Z. Durability and mechanical properties of self-compacting concrete incorporating palm oil fuel ash. Journal of Cleaner Production. 2016. No. 112. Pp. 723-730.

2. Fediuk R.S., Yevdokimova Y.G., Smoliakov A.K., Stoyushko N.Y., Lesovik V.S. Use of geonics scientific positions for designing of building composites for protective (fortification) structures. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. No. 221(1). Pp. 012011

3. Lesovik V.S., Urkhanova L.A., Gridchin A.M., Lkhasaranov S.A. Composite binders on the basis of pearlite raw material of Transbaikalia. Research Journal of Applied Sciences. 2014. No. 9(12). Pp. 1016-1020.

4. Ranjbar N., Kuenzel C. Influenc of preheating of fl ash precursors to produce geopolymers. J Am Ceram Soc. 2017. No. 00. Pp. 1-10.

5. Чулкова И.Л. Повышение эффективности строительных композитов с использованием техногенного сырья регулированием процессов структурообразования.– автореф. дисс. …д.т.н. 05.23.05. Белгород, 2011. 39 с.

6. Казлитина О.В. Фибробетон для монолитного строительства. – автореф. дисс. … к.т.н. 05.23.05. – Белгород, 2013. 22 с.

7. S. Chithra, S.R.R. Senthil Kumar, K. Chinnaraju. The effect of Colloidal Nano-silica on workability, mechanical and durability properties of High Performance Concrete with Copper slag as partial fine aggregate. Construction and Building Materials, Vol. 113, 2016. Pp. 794-804.

8. Sánchez M., Alonso M.C., González R.. Preliminary attempt of hardened mortar sealing by colloidal nanosilica migration. Construction and Building Materials. Vol. 66, 2014. Pp. 306-312.

9. Aydin A.C. Self compactability of high volume hybrid fiber reinforced concrete. Construction and Building Materials. Vol. 21, Is. 6, 2007. Pp. 1149-1154.

10. Sahmaran M, Yaman I.O.. Hybrid fiber reinforced self-compacting concrete with a high-volume coarse fly ash. Construction and Building Materials. Vol. 21, Is. 1, 2007. Pp. 150-156.

11. Zemnukhova L.A., Panasenko A.E., Artemyanov A.P., Tsoy E.A. Dependence of porosity of amorphous silicon dioxide prepared from rice straw on plant variety. BioResources. 2015. No.10(2). Pp. 3713-3723.

12. Pelin G., Pelin C.-E., Ştefan, A., Dincă I., Andronescu E., Ficai A. Mechanical and tribological properties of nanofilled phenolic-matrix laminated composites. Materiali in Tehnologije. 2017. No.51(4). Pp. 569-575

13. Shi C., Wu Z., Cao Z., Ling T.C., Zheng J. Performance of mortar prepared with recycled concrete aggregate enhanced by CO2 and pozzolan slurry. Cement and Concrete Composites. 2018. No.86. Pp. 130-138

14. Голубев В.А., Пузырёв Е.М., Мухоедов И. Разработка технологии производства аморфного диоксида кремния из рисовой лузги // Горение топлива: теория, эксперимент и приложения: Материалы IX Всероссийской конференции с международным участием. Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2015 [Электронный ресурс]. Адрес доступа: http://www.itp.nsc.ru/conferences/gt2015/Files/D2_S2-9.pdf.

15. Земнухова Л.А., Панасенко А.Е., Цой Е.А., Федорищева Г.А., Шапкин Н.П., Артемьянов А.П., Майоров В.Ю. Cостав и строение образцов аморфного кремнезема // Неорганические материалы, т. 50, № 1, 2014. С. 82-89.

16. Self-compacting concrete: Test methods for SCC. Nordic Innovation Centre. 2005.

17. Inspection manual for self-consolidating concrete in precast members. The University of Texas at Austin. 2007.

18. Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete. EFNARC. 2002.

19. Федюк Р.С., Смоляков А.К., Тимохин Р.А. Строительные материалы для войсковой фортификации // В сборнике: XVIII Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов в г. Нерюнгри, с международным участием, посвященной 25-летию со дня образования Технического института (филиала) СВФУ Материалы конференции. Секции 1-3. 2017. С. 109-113.

20. Лесовик В.С., Федюк Р.С. Теоретические предпосылки создания цементных композитов повышенной непроницаемости // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2016. № 1 (47). С. 65-72.

21. Лесовик В.С., Чулкова И.Л. Влияние составов материалов на формирование структуры строительных композитов // Вестник СибАДИ, 2015. № 4 (44). С. 69-79.

22. Лесовик В.С., Чулкова И.Л. Управление структурообразованием строительных композитов // Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия. Омск, 2011. 420 c.