Шарапбекова А.Б., Ажибаева А.Э., Базарбаев Д.О.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В САМОУПЛОТНЯЮЩЕМСЯ БЕТОНЕ *
Аннотация:
данная научная статья посвящена исследованию эффективности добавок на основе переработки отходов промышленности в самоуплотняющемся бетоне. В исследовании использовались добавки в виде золы в размере 30%, а также микрокремнезем в соотношениях 10% и 25%. Целью работы является оценка влияния данных добавок на удобство укладки, скорость расплыва и механические характеристики бетонных смесей. В ходе экспериментов были проведены анализ расплыва конуса и времени Т500 для оценки укладки и скорости расплыва, а также испытания на прочность и текучесть для определения механических свойств. Полученные результаты позволяют сделать вывод о потенциале использования данных добавок для оптимизации самоуплотняющегося бетона с точки зрения, как его технических характеристик, так и экологической устойчивости.
Ключевые слова:
самоуплотняющийся бетон, добавки, переработка отходов промышленности, зола, микрокремнезем, удобство укладки, скорость расплыва, механические характеристики
Введение. Бетон является одним из основных строительных материалов, широко применяемых в различных инженерных конструкциях благодаря своей прочности, устойчивости и долговечности. В последние десятилетия проблема устойчивости окружающей среды и увеличение объемов отходов промышленности стали актуальными вызовами для строительной индустрии. В ответ на эти вызовы и в поисках устойчивых и экологически безопасных методов производства строительных материалов, внимание исследователей всё чаще обращается к использованию переработанных отходов промышленности в качестве добавок для бетонных смесей.Среди различных видов бетона, самоуплотняющийся бетон (СУБ) выделяется своей способностью без дополнительной вибрации распределяться по форме и заполнять её без образования пустот и трещин. Самоуплотняющийся бетон (СУБ) представляет собой перспективный материал, который активно применяется в современном строительстве благодаря его способности автоматического распределения по форме без применения вибрации. Эта особенность делает его особенно привлекательным для использования в различных строительных приложениях, обеспечивая повышенную продуктивность и качество конечных конструкций.Однако, для дальнейшего улучшения технических и экологических характеристик самоуплотняющегося бетона, исследователи активно работают над разработкой новых добавок, основанных на переработке отходов промышленности. Такие добавки имеют потенциал не только улучшить механические свойства бетона, но и снизить его экологический след.Целью данной научной работы является оценка эффективности добавок на основе переработки отходов промышленности в самоуплотняющемся бетоне. В нашем исследовании мы сосредоточимся на добавках в виде золы в размере 30%, а также микрокремнезем в соотношениях 10% и 25%. Мы планируем оценить их влияние на удобство укладки, скорость расплыва и механические характеристики бетонных смесей.Полученные результаты могут иметь важное значение для развития устойчивых и экологически эффективных строительных материалов. Также, они могут стать основой для дальнейших исследований в области улучшения свойств самоуплотняющегося бетона и его применения в строительной практике.Обзор литературы. В настоящее время в мировой практике существуют обширные исследования по использованию добавок из переработки промышленных отходов (IWRAs) в производстве самоуплотняющегося бетона. Исследователи изучали влияние различных добавок на основе переработки промышленных отходов на свойства СУБ, включая удобоукладываемость, прочность и долговечность. Исследования показали, что использование добавок на основе переработки промышленных отходов значительно улучшить механические свойства СУБ, такие как прочность на сжатие, прочность на изгиб и модуль упругости. Кроме того, использование добавок (IWRAs) может уменьшить количество цемента, необходимого для производства СУБ, что может снизить углеродный след от производства бетона.В рассмотренных трудах приведены результаты и последние инновации в технологии самоуплотняющгося бетона, содержащие отходы промышленного производства. Также рассмотрены последние достижения в области применения добавок и их влияние на качество самоуплотняющегося бетона.Исследователи Моника Батиста Лейта и Марсела Крузоэ Фигейредо которые являются аспирантами по инженерному строительству и охране окружающей среды, в государственным университете Фейра-де-Сантана, Бразилии в своей статье «Экспериментальное исследование самоуплотняющегося бетона, изготовленного с использованием наполнителя из отходов строительства и сноса зданий» [1] оценивали влияние замены портландцемента на 0, 5%, 10%, 15% и 20% наполнителя, содержащегося в отходах строительства и сноса зданий (CDW) при производстве самоуплотняющегося бетона (SCC). Их результаты показали, что весь СУБ, произведенный с наполнителем из отходов, соответствует пределам, установленным при любом уровне замены, без изменения соотношения в/ц (w / c) или содержания суперпластификатора.В работах М.О. Коровкин, А.И. Шестернин, Н.А. Ерошкина приведены результаты использования дробленого бетонного лома в качестве заполнителя для самоуплотняющегося бетона, а так же приведены результаты исследования эффективности многостадийного дробления бетонного лома по «мягкому» режиму. В их исследованиях установлено, что переработка бетонного лома по такой технологии позволяет значительно повысить характеристики вторичного заполнителя бетона, в частности дробимость, водопоглощение и пустотность. [2]В статье где авторами являются Мохан Кушваха, доктор Салим Ахтар, Сурвеш Раджпут из Индии «Разработка самоуплотняющегося бетона с использованием промышленных отходов (красная грязь)» основной целью эксперимента являлось выяснить влияние добавления красного шлама, который является отходы алюминиевой промышленности, на свойства самоуплотняющегося бетона, содержащего три добавки. В данном эксперименте комбинации добавок, в качестве которых были взяты супер пластификатор + ВМА(VMA). [3]В результате эксперимента авторами установлено, что красный шлам - отход промышленности можно эффективно использовать в разработке самоуплотняющегося бетона, а утилизация шлама уменьшит проблему загрязнения окружающей среды и снизит стоимость строительства.Методы и материалы:В работе использовались стандартные, прецизионные методы исследований строительных материалов и физико-механических испытаний.Выбор бетонных компонентов:Для приготовления самоуплотняющегося бетона использовались следующие основные компоненты:- Цемент высокого качества соответствующего стандарту [ГОСТ 31108].- Песок с модулем крупности (Мк) от 1,1 до 3,0, соответствующие ГОСТ 8736- Щебень фракций не более 20 мм соответствующие стандартам [ГОСТ 8267].- Переработанная зола от промышленных отходов, содержание которой составляло [30%].- Пластификатор С-3 для улучшения текучести и обеспечения самоуплотнения бетона.- Поликарбоксилатный суперпластификатор для контроля водонепроницаемости и прочности бетона.- Микрокремнезем в концентрациях 10% и 25% для улучшения механических свойств бетона.Приготовление бетонных смесей:Были подготовлены три различных варианта самоуплотняющегося бетона с добавками:- СУБ-Бетон с добавкой золы в 30% и пластификатором С-3.- СУБ-Бетон с добавкой микрокремнеземом в концентрациях 10% и поликарбоксилатным суперпластификатором.- СУБ-Бетон с добавкой микрокремнеземом в концентрация 25%, а также с суперпластификатором С-3.Для сравнения анализов также был подготовлен контрольный образец бетона.Испытания и анализ:После приготовления каждой бетонной смеси были выполнены следующие испытания и анализы:Определения удобоукладываемости и скорости расплыва самоуплотняющейся бетонной смеси (расплыва конуса и времени Т500).Определение текучести. Определение прочности СУБ бетона и контрольного образца.Удобоукладываемость самоуплотняющейся бетонной смеси оценивают по расплыву конуса (РК), отформованного из смеси, в соответствии с BS EN 12350-8:2010, ГОСТ 10181. Для определения удобоукладываемости самоуплотняющейся бетонной смеси используется оборудование который состоит из конуса Абрамса из нержавеющей стали (рис. 3), плиты основания с гладкой поверхностью и размерами не менее 800?800 мм (обычно размеры плиты 900?900 мм или 1000?1000 мм) и с разметкой 500 мм – круга и центра (для позиционирования конуса).Рис. 1. Конус для определения подвижности бетонной смеси и металлический лист.Рис. 2-6. Испытание для определения удобоукладываемости и скорости расплыва самоуплотняющейся бетонной смеси СУБС с поликарбоксилатом и МК-10%.Рис. 7-10. Испытание для определения удобоукладываемости и скорости расплыва самоуплотняющейся бетонной смеси, СУБС с поликарбоксилатом и МК-25%.Рис. 11-14. Испытание для определения удобоукладываемости и скорости расплыва самоуплотняющейся бетонной смеси.СУБС с суперпластификатором С-3 и золой-30%.По результатам испытаний были получены результаты, указанные в таблице 1, и в графике 1. Таблица 1. Результат значений удобоукладываемости и скорости расплыва самоуплотняющейся бетонной смеси. График 1. График зависимости расплыва конуса и время расплыва от содержания добавки.Для определения текучести использовали метод с помощью блокирующего кольца для оценки способности смеси проникать при ее заливке в узкие пространства, включая просветы между арматурными стержнями и другие препятствия (анкеры закладных деталей и др.) без расслоения или закупоривания (ГОСТ Р 59715— 2022). Рис. 15-22. Испытание для определения текучести, СУБС с поликарбоксилатом и МК-10%.Рис. 23-31. Испытание для определения текучести, СУБС с поликарбоксилатом и МК-25%.Рис. 32-40. Испытание для определения текучести, СУБС с суперпластификатором С-3 и золой-30%.По результатам испытаний были получены результаты, указанные в таблице 2, и в графике 2. Таблица 2. Результат значений определения текучести самоуплотняющейся бетонной смеси. График 2. График зависимости текучести самоуплотняющейся бетонной смеси и время расплыва от содержания добавки. После получения результатов по бетонной смеси, данные смеси были залиты в кубические формы для определения прочности за 1,7,14,28 суток.Рис. 41-43. Образцы СУБ-бетона с добавкой микрокремнеземом и золы, с использованием поликарбоксилатных суперпластификаторов и суперпластификатора С3.Рис. 44-45. Образцы контрольного бетона.Результаты значений прочности бетонов приведены ниже в таблицах 3-4:Таблица 3. Результат значений прочности на сжатие для контрольного образца с фракциями 5-10 и 10-20. График 3. График зависимости предела прочности при сжатии. Таблица 3. Результат значений прочности на сжатие для СУБ с добавками МК-10%, МК-25% и Зола-30%. Возраст, дн СУБ бетон с поликарбоксилатом + МК 10%, МПа СУБ бетон с поликарбоксилатом + МК 25%, МПа СУБ бетон с суперпластификатором С-3 + Зола 30%, МПа. График 4. График зависимости предела прочности при сжатии от содержания добавки. Выводы. Научная статья была посвящена исследованию текучести и удобоукладываемости трех видов самоуплотняющихся бетонных смесей с различными добавками. В результате проведенных экспериментов были получены данные о прочности на сжатие этих бетонов в течение различных временных интервалов, а также проанализированы их основные характеристики.Из результатов исследования следует, что бетонные смеси с добавкой поликарбоксилата и микрокремнезема демонстрируют значительное увеличение прочности по сравнению с контрольным образцом. Смесь с содержанием поликарбоксилата и микрокремнезема в 10% показала прочность в пределах 38,6-57,2 МПа, в то время как смесь с содержанием МК в 25% достигала значений прочности от 38,9 до 61,1 МПа. Это свидетельствует о высокой эффективности данных добавок в увеличении прочностных характеристик самоуплотняющихся бетонов.Самоуплотняющийся бетон с суперпластификатором и золой в 30% также показал улучшение прочности по сравнению с контрольным образцом, однако его характеристики были несколько ниже, чем у бетонов с поликарбоксилатом и микрокремнеземом. Прочность этой смеси составила от 28,3 до 39,8 МПа.Таким образом, экспериментальные данные подтверждают эффективность добавок поликарбоксилата и микрокремнезема в увеличении прочности самоуплотняющихся бетонов, что делает их перспективными для использования в строительстве сооружений, требующих высокой прочности и долговечности.
Номер журнала Вестник науки №3 (72) том 4
Ссылка для цитирования:
Шарапбекова А.Б., Ажибаева А.Э., Базарбаев Д.О. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОБАВОК НА ОСНОВЕ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В САМОУПЛОТНЯЮЩЕМСЯ БЕТОНЕ // Вестник науки №3 (72) том 4. С. 451 - 469. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/13512 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+