ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА, МОДИФИЦИРОВАННОГО ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКОЙ И МИКРОАРМИРУЮЩИМИ ВОЛОКНАМИ

Основной задачей осуществления экологической политики является создание ресурсоэффективной системы размещения и утилизации промышленных отходов и вторичного сырья, в частности, при производстве строительных материалов и изделий заданных свойств. В рамках данных исследований рассмотрены вопросы, связанные с активацией микрокремнезема, являющийся отходом ферросплавного производства и способы его применения для модифицирования структуры цементного камня, в частности, для тяжелого бетона. Определены механизм процесса структурообразования, способ введения и оптимальный расход добавки для модифицирования бетонной смеси. С помощью комплексного исследования определены продукты диспергирования микрокремнезема, входящего в состав комплексного модификатора. Установлено, что процесс действия химической активации минеральных частиц изучен недостаточно, в связи с этим представленные исследования, заключающиеся в поиске решений повышения эксплуатационных характеристик за счет процесса предварительной обработки микрокремнезема щелочной средой pH=10.2 совместно с микроармирующим компонентом, являются актуальными. Целью исследования является установить положительное действие процесса активации микрокремнезема совместно с микроармирующим компонентом на модифицирование структуры тяжелого бетона для повышения гидрофизических свойств. Объект исследования - модифицированный тяжелый бетон на основе активированного микрокремнезема совместно с микроармирующим компонентом. В данной работе применялись следующие методы исследования: физико-химическая активация микрокремнезема водой, обработанная методом электролиза прибором «Мелеста»; определение марки морозостойкости в климатической камере WK3 180/40; водонепроницаемость определяли в установке УВБ-МГ4.01; водопоглощение определяли, используя электрическую цифровую печь СНОЛ. Результаты исследования: установлено положительное влияние на гидрофизические свойства тяжелого бетона путем уменьшения содержания вяжущего (цемента) и замены его микродисперсным наполнителем, предварительно активированным щелочной средой с pH=10.2. Дальнейшее модифицирование комплексной добавкой (высоководоредуцирующая добавка «MasterGlenium 115» с расходом 1% плюс реакционно-химическая добавка микрокремнезем марки МКУ-95 - 15% от массы вяжущего) совместно базальтовым волокном, позволяет улучшить следующие характеристики: водопоглощение - 2%; марка по водонепроницаемости - W14; морозостойкость - F600, что дает возможность применять данный состав на практике для получения строительных изделий и конструкций с заданными характеристиками в суровых условиях эксплуатации.

морозостойкость, водонепроницаемость, водопоглощение, кремнезем, базальтовое волокно, гидрофизические свойства

1. Lam T.Q.K, Do T.M.D, Ngo V.T, Nguyen T.C. Increased plasticity of nano concrete with steel fibers // Magazine of civil engineering. 2020. № 1 (93). С. 27-34

2. Teramoto A., Maruyama I., Mitani Y. Influence of silica fume additive and temperature history on the volume change of ultra-high-strength cement paste and concrete // Advances in civil engineering materials. 2019. № 3. С. 153-172

3. Kherraf L., Abdelouehed A., Belachia M., Hebhoub H. Effects of the incorporation of combined additions in cement on the properties of concretes // International review of civil engineering. 2018. № 1(9). С. 31-39

4. Иноземцев А.С., Королев Е.В., Зыонг Т.К. Реологические особенности цементно-минеральных систем, пластифицированных поликарбоксилатным пластификатором // Региональная архитектура и строительство. 2019. № 3(40). С. 24-34

5. Яковлев Г.И., Первушин Г.Н., Корженко А., Бурьянов А.Ф., Пудов И.А., Лушникова А.А. Модификация цементных бетонов многослойными углеродными нанотрубками // Строительные материалы. 2011. № 2. С.47-51

6. Zhao Y., Ding P., Ba C., Tang A., Song N., Liu Y., Shi L. Preparation of TIO2 coated silicate micro-spheres for enhancing the light diffusion property of polycarbonate composites // Displays. 2014. № 4 (35) С. 220-226

7. Антипов А. А., Аракелян С.М., Кутровская С.В., Кучерик А.О., Ногтев Д.С., Прокошев В.Г. Осаждение металлических наночастиц из коллоидных растворов импульсно-периодическим лазерным излучением // Перспективные материалы. 2011. №10. С. 200-205

8. Баженов Ю.М., Александрова О.В., Нгуен Д.К., Булгаков Б.И., Ларсен О.А., Гальцева Н.А., Голотенко Д.С. Высокопрочный бетон из материалов Вьетнама // Строительные материалы. 2020. №3. С.32-38

9. Liu W., Tan H., Ni C., Chen Z., Luo T., Yu L. Effect of silica fume and fly ash on compressive strength and weight loss of high strength concrete material in sulfuric and acetic acid attack // Key engineering materials. 2017. № 748. С.301-310

10. Luo X., Weng Y., Wang S., Du J., Wang H., Xu C. Superhydrophobic and oleophobic textiles with hierarchical micro-nano structure constructed by sol-gel method // Journal of sol-gel science and technology. 2019. № 3. С. 820-829

11. Massana, J., Reyes, E., Bernal, J., Leon, N., Sanchez-Espinosa, E. Influence of nano- and micro-silica additions on the durability of a high-performance self-compacting concrete // Construction and Building Materials. 2018. № 165. С. 93-103

12. Sun X., Gao Z., Cao P., Zhou C. Mechanical properties tests and multiscale numerical simulations for basalt fiber reinforced concrete // Construction and building materials. 2019. № 202. С. 58-72

13. Attia K., Elrefai A., Alnahhal W., Rihan Y. Flexural behavior of basalt fiber-reinforced concrete slab strips reinforced with bfrp and gfrp bars // Composite structures. 2019. № 211. С. 1-12

14. Afroz M., Patnaikuni I., Venkatesan S. Chemical durability and performance of modified basalt fiber in concrete medium // Construction and building materials. 2017. № 154. С.191-203

15. Хозин В.Г., Красиникова Н.М., Морозов И.М., Хохряков О.В. Оптимизация состава цементного бетона для аэродромных покрытий // Известия казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 2 (28). С.166-172

16. Клюев А.В., Клюев С.В., Нетребенко А.В., Дураченко А.В. Мелкозернистый фибробетон армированный полипропиленовым волокном //Вестник белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2014. № 4. С.67-72

17. Шулдяков К.В., Крамар Л.Я., Трофимов Б.Я., Мамаев Н.А. Влияние добавки "микрокремнезем-поликарбоксилатный суперпластификатор" на гидратацию цемента, структуру и свойства цементного камня // Цемент и его применение. 2013. № 2. С. 114-118

18. Бахир В.М., Атаджанов А.Р., Мамаджанов У.Д., Алехин С.А., Мариампольский Н.А., Наджимитдинов А.Х. Активированные вещества. Некоторые вопросы теории и практики // Изв. АН УзССР. Сер. техн. Наук. 1981. № 5. С. 68-72

19. Бахир В.М., Задорожний Ю.Г., Леонов Б.И., Паничева С.А., Прилуцкий В.И. Электрохимическая активация: универсальный инструмент зеленой химии. М.: Маркетинг Саппорт Сервисиз, 2005. 176 с

20. Петрушанко И. Ю., Лобышев В. И. Физико-химические свойства водных растворов, полученных в мембранном электролизере // Биофизика. 2004. №1 (49). С. 22 -31

21. Баженов Ю.М., Демьянова В.С., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны. М.: Изд. Ассоциации строительных вузов, 2006. 368 с

22. Соловьев В.И., Ткач Е.В., Серова Р.Ф., Ткач С.А., Тоимбаева Б.М., Сейдинова Г.А. Исследование пористости цементного камня, модифицированного комплексными органоминеральными модификаторами // Фундаментальные исследования. 2014. № 8-3. С. 590-595