Изучение эксплуатационных свойств модифицированного бетона на основе полидисперсного вяжущего для гидромелиоративного строительства

Для создания эффективных условий использования мелиорируемых земель и их плодородия необходимо обеспечить строительство и эксплуатацию разветвленной системы оросительных систем (лотков) с высокой степенью долговечности и надежности на протяжении всего периода эксплуатации. В рамках данных исследований рассматриваются вопросы, связанные с повышением эксплуатационных характеристик модифицированного тяжелого бетона, работающего в суровых условиях эксплуатации. Целью исследования является установление возможности управления зерновым составом цементного вяжущего, модифицированного комплексным модификатором (суперпластификатор +полимер + микрокремнезем) за счет формирования пространственно-армированной мелкокристаллической структуры цементной матрицы с максимально плотной упаковкой, которая сохраняется во времени. Наличие в комплексном модификаторе микрокремнезёмистого компонента способствует протеканию пуццолановой реакции с образованием химически стойких низкоосновных гидросиликатов кальция, что положительно влияет на коррозионную стойкость бетона. Объект исследования: тяжелый бетон на основе полидисперсного вяжущего с комплексным модификатором (суперпластификатор + полимер + микрокремнезем), армированный базальтовым волокном для гидромелиоративного строительства, в частности лотков оросительных систем. В работе использованы следующие методы исследования: лазерной гранулометрии, рентгенофазового, электронно-микроскопического и химического анализов; в целях формирования плотных упаковок тонкодисперсных фракций клинкерного компонента применялся метод математической обработки полученных экспериментальных данных. Результаты исследований: получены новые данные, дополняющие теоретические представления о процессе структурообразования тяжелого бетона на основе полидисперсного вяжущего с управляемым зерновым составом совместно с комплексным модификатором и армированным базальтовым волокном. Разработан состав и технологические решения получения эффективного тяжелого бетона для гидромелиоративного строительства с повышенными эксплуатационными характеристиками: предел прочности на сжатие – 77,3 МПа; предел прочности на растяжение при изгибе – 8,62 МПа; водопоглощение – 1,9%; марка по водонепроницаемости – W14; морозостойкость F1=600, повышенная стойкость к агрессивным средам.

1. Хозин В.Г., Абдрахманова Л.А., Низамов Р.К. Разработка строительных материалов на основе поливинилхлорида и эпоксидных полимеров, Строительные материалы. 2024. № 11. С. 55-62

2. Mukhametrakhimov R.Kh., Garafiev A.M., Aleksandrova O.V., Bulgakov B.I. Structure and properties of modified shungite concrete during electrode heating, //Construction Materials and Products. 2023. 6 (6). 1. DOI: 10.58224/2618-7183-2023-6-6-1

3. Mukhametrakhimov R.Kh., Lukmanova L.V. Structure and properties of mortar printed on a 3D printer, // Magazine of Civil Engineering. 2021, 102. 10206. DOI: 10.34910/MCE.102.6

4. Asmatulayev B., Asmatulayev R., Asmatulayev N., Bakirbayeva A., Construction of Durable Roadsrom Rolled Concrete Based on Belite Slag Cement And Binders //International Journal of GEOMATE, Vol. 24, Issue 104, 2023, pp.27-35.

5. Es-samlali L., Yassine El Haloui, Fahd Oudrhiri-Hassani, Abdelmonaim Tlidi, & Abderrahman Bekri, Natural Aggregate Substitution by Steel Slag Waste for Concrete Manufacturing, //International Journal of GEOMATE, Vol. 26, Issue 115, pp. 61–72.

6. Bulgakov, B.I., Nguyen, V.Q.D., Aleksandrova, A.V., Larsen, O.A., Galtseva, N.A. High-performance concrete produced with locally available materials. //Magazine of Civil Engineering. 2023. Magazine of Civil Engineering. 117(1). Article no. 11702. DOI: 10.34910/MCE.117.2

7. Ларсен О.А., Наруть В.В., Бахрах А.М. Пуццолановая активность минеральных добавок для гидротехнических бетонов // Техника и технология силикатов. 2022. Т. 29. No3. С. 250 – 260.

8. Nguyen Binh Ha, Le Ba Danh, Pham Duy Hoa, & Nguyen Ngoc Tuyen, Research on the Application of Geopolymer Concrete for Prestressed Girder Structures of Bridges Towards Sustainable Development, // International Journal of GEOMATE, Vol. 25, Issue 110, 2023, pp. 21–28.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Урханова Л.А., Иванов А.И., Лхасаранов С.А. Hydraulic Engineering concrete based on a Composite Binder using dispersed perlite and a colloidal additive// International Journal for Computational Civil and Structural Engineering/ 2025/ Issue 1. Volume 21. PP. 69-78.

13. Урханова Л.А. Saidova, Z.; Yakovlev, G.; Orbán, Z.; Grakhov, V. Cement Compositions Modified with Dispersed Magnesium Silicate Dihydrate- and Carbon-Based Additives // Construction Materials. – 2022. №2. РР. 101113. https://doi.org/10.3390/constrmater2020008.

14. Танг Л.В., Нгуен З.Ч., Булгаков Б.И., Александрова О.В. Строительные материалы с низким углеродным следом с использованием промышленных отходов //Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2025. т. 17. № 1. с. 83-94

15. Fediuk R., Makarova N., Qader D.N., Petropavlovskaya V., Novichencova T., Sulman M., Petropavlovskii K. Combined effect on properties and durability performance of nanomodified basalt fiber blended with bottom ash-based cement concrete: ANOVA evaluation // Journal of Materials Research and Technology, 2023, 23, C. 2642–2657. DOI10.1016/j.jmrt.2023.01.179

16. Fediuk R., Makarova N., Kozin A., Petropavlovskaya V., Novichencova T., Sulman M., Petropavlovskii K. Nanomodified Basalt Fiber Cement Composite with Bottom Ash // Journal of Composites Science, 2023, 7(3), 96. DOI10.3390/jcs7030096

17. 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.

18. M. B. Kaddo, Yu.S. Filimonova Hydrophysical properties of heavy-duty concrete with a complex modifier for hydromeliorative construction // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 20(4) 72– 80 (2024). DOI: https://doi.org/10.22337/2587-9618-2024-20-4-72-80.

19. Ткач Е.В., Temirkanov R. I., Tkach S.A. Comprehensive study of modified concrete based on activated microsilicon together with micro-reinforcing fiber to improve performance // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. – 2021. – Vol. 332. – No. 5. – P. 215–226. DOI: 10.18799/24131830/2021/5/3204

20. Rauza Serova, Evgeniya Stasilovich, Yedil Imanov, Tatyana Bogoyavlenskaya, Maksim Khan, Ткач Е.В. Modified aerated concrete based on man-made waste // International Journal of GEOMATE, Sept. 2022, Vol.23, Issue 97, pp.131-138 ISSN: 2186-2982 (P), 2186-2990 (O), Japan, DOI: https://doi.org/10.21660/2022.97.3334

21. 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.

22. Kalmagambetova A.Sh., Bogoyavlenskaya T.A., Effekt of physical of samplec on the mechanical charakterictiks, An International Journal “Advances in Materials Research”, Vol. 10, No. 1, 2021, pp. 67-76

23. Довгань И.В. Топологические аспекты структурообразования в дисперсных системах и вяжущих материалах / И.В. Довгань, А.В. Колесников, С.В. Семенова, Г.А. Кириленко // Строительные материалы. 2011. №3. С.100-102.

24. Королев Е.В. Композиционные материалы как полидисперсные системы. Эффективные модели / Е. В. Королев, А. Н. Гришина, А. М. Айзенштадт // Региональная архитектура и строительство. – 2021. – № 3(48). – С. 16-25.