inbureИзвестия вузов. Инвестиции. Строительство. НедвижимостьIzvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost2227-29172500-154XIrkutsk National Research Technical University10.21285/2227-2917-2024-1-82-95JURMHAinbure-207Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВОTECHNICAL SCIENCES. CONSTRUCTIONСравнение эффективности модификации микрокремнеземом облегченных бетонов на крупных заполнителях из различных горных породComparison of the effectiveness of microsilica modification of lightweight concretes with coarse aggregates from various rockshttps://orcid.org/0009-0003-3815-9615ПаскачевА. Б.PaskachevA. B.

Паскачев Асламбек Боклуевич, д.э.н., профессор, директор

,123308, г. Москва, ул. 3-я Хорошевская, 2, стр. 1

Aslambek B. Paskachev, Dr. Sci. (Econ.), Professor, Director 

3-ya Khoroshevskaya St., 2 building 1, Moscow 123308

apaskachev@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0005-4291-6134РжевскаяТ. Г.RzhevskayaT. G.

Ржевская Татьяна Геннадьевна, д.э.н., профессор, профессор кафедры строительных сооружений, конструкций и материалов 

Author ID: 1230739 

141367, г. Сергиев Посад, пос. Загорские Дали, 6-11

 

Tat'yana G. Rzhevskaya, Dr. Sci. (Econ.), Professor, Professor of the Department of Civil Engineering, Structures and Materials

6-11, Zagorskie Dali, 141367 Moscow region, Sergiev Posad

rzhevskaiatatiana@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0364-5504СтельмахС. А.Stel'makhS. A.

Стельмах Сергей Анатольевич, к.т.н., доцент, заведующий кафедрой строительства уникальных зданий и сооружений 

Author ID: 782068 

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Sergei A. Stel'makh, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Head of the Department of Construction of Unique Buildings and Structures 

162 Sotsialisticheskaya St., Rostov-on-Don, 344022, Russia

sergej.stelmax@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5376-247XЩербаньЕ. М.ShcherbanE. M.

Щербань Евгений Михайлович, к.т.н., доцент, доцент кафедры инженерной геологии, оснований и фундаментов 

Author ID: 677684

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Evgenii M. Shcherban, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Engineering Geology, Bases and Foundations

Author ID: 677684

162 Sotsialisticheskaya St., Rostov-on-Don, 344022, Russia

au-geen@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-2600-5554МаилянЛ. Д.MailyanL. D.

Маилян Лия Дмитриевна, к.э.н., доцент и.о. заведующего кафедрой организации строительства

Author ID: 1000855

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Liya D. Mailyan, Cand. Sci. (Econ.), Associate Professor, Acting Head of the Department of Construction Organization

Author ID: 1000855 

162 Sotsialisticheskaya St., Rostov-on-Don, 344022, Russia

 

liya_mailyan@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0008-2094-2536МаилянА. Л.MailyanA. L.

Маилян Александр Левонович, к.т.н., доцент, профессор кафедры городского строительства и хозяйства 

Author ID: 1020822

344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

Aleksandr L. Mailyan, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Department of Urban Construction and Economy

Author ID: 1020822 

162 Sotsialisticheskaya St., Rostov-on-Don, 344022, Russia

 

mailyan_a@sroufo.ruИнститут миграции и межнациональных отношенийРоссияInstitute of Migration and InterethnicRussian FederationНаучно-исследовательский центр «Строительство»РоссияResearch Center "Construction"Russian FederationДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian Federation2024050420241418295Copyright © Паскачев А.Б., Ржевская Т.Г., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Маилян Л.Д., Маилян А.Л., 20242024Паскачев А.Б., Ржевская Т.Г., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Маилян Л.Д., Маилян А.Л.Paskachev A.B., Rzhevskaya T.G., Stel'makh S.A., Shcherban E.M., Mailyan L.D., Mailyan A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inbure.elpub.ru/jour/article/view/207

Перспективным направлением в строительной науке и практике является создание облегченных бетонов, характеризуемых так называемым коэффициентом конструктивного качества, т.е. относительной характеристикой между прочностью и весом получаемых бетонов. Данный коэффициент одновременно отражает максимально возможное снижение веса конструкции и ее эксплуатационную надежность. Целью исследования является сравнение эффективности модификации микрокремнеземом облегченных бетонов, полученных с помощью крупных заполнителей из различных горных пород. В исследовании проведен анализ существующей научной литературной базы по облегченным бетонам, их рецептуре, технологии и научной обоснованности, структурной совместимости применяемых компонентов. Проведено сравнение эффективности модификации облегченных бетонов при различных рецептурно-технологических параметрах. Прочность модифицированного облегченного бетона и его коэффициент конструктивного качества существенно изменялись в сравнении с немодифицированным облегченным бетоном. Наибольший эффект достигается при использовании облегченного бетона на гранитном щебне, модифицированного микрокремнеземом в количестве 9 %. В результате максимальная прочность на сжатие составила 55,9 МПа, а коэффициент структурного качества – 24,3•10-3 МПа•м3/кг по сравнению с другими изученными составами бетона. Увеличение прочности на сжатие составило 17,2 % по сравнению с немодифицированным облегченным бетоном, а коэффициент конструктивного качества увеличился на 19,1 % по сравнению с немодифицированным бетоном на крупном плотном заполнителе.

A promising line of research in construction science and practice is the creation of lightweight concretes. They exhibit the so-called strength-density ratio, i. e. a relative characteristic between the strength and weight of the resulting concrete. This ratio simultaneously reflects the maximum possible weight reduction of the structure and its operational reliability. The research aims to compare the effectiveness of microsilica modification of lightweight concretes produced with coarse aggregates from various rocks. The study analyzed the existing scientific literature on lightweight concretes, their formulations, technology, and scientific validity, as well as the structural compatibility of the components used. A comparison was made of the effectiveness of lightweight concrete modification for various formulation technological parameters. The strength of modified lightweight concrete and its strengthdensity ratio changed significantly compared to unmodified lightweight concrete. The strongest effect is achieved when using lightweight granite concrete modified with 9 % of microsilica. As a result, the maximum compressive strength was 55.9 MPa, and the strength-density ratio was 24.3•10-3 MPa•m3/kg compared to other studied concrete compositions. The increase in compressive strength was 17.2 % compared to unmodified lightweight concrete. The strength-density ratio increased by 19.1 % compared to unmodified coarse dense aggregate concrete.

облегченный бетонкрупный плотный заполнитель для бетонапористый заполнитель для бетонаплотность бетонапрочность на сжатие бетонакоэффициент конструктивного качества бетонаlightweight concretecoarse dense aggregate for concreteporous aggregate for concretedensity of concretecompressive strength of concretestructural quality factor of concreteReferencesБаженов Ю.М., Федюк Р.С., Лесовик В.С. Обзор современных высокоэффективных бетонов // Наукоемкие технологии и инновации: материалы Международной науч.-практ. конф., посвященной 65-летию БГТУ им. В.Г. Шухова (г. Белгород, 29 апреля 2019 г.). Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2019. Ч. 4. С. 45–49. https://doi.org/10.12737/conferencearticle_5cecedc1472d77.15382194. EDN: MOGOKR.Bazhenov Yu.M., Fedyuk R.S., Lesovik V.S. Review of modern high-performance concretes. In: Naukoemkie tekhnologii i innovatsii: materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, posvyashchennoi 65-letiyu BGTU im. V.G. Shukhova = High-tech technologies and innovations: materials of the International Scientific and Practical Conference dedicated to the 65th anniversary of V.G. Shukhov BSTU. 29 April 2019, Belgorod. Belgorod: Belgorod State Technological University V.G. Shukhov; 2019. Part 4. p. 45-49. (In Russ.). https://doi.org/10.12737/conferencearticle_5cecedc1472d77.15382194. EDN: MOGOKR.Абдыкалыков Т.А., Джамаева А.М. Облегченные мелкозернистые бетоны на основе композиционных вяжущих веществ // Материаловедение. 2017. № 2 (22). С. 20–23. EDN: FTHADU.Abdykalykov T.A., Dzhamaeva A.M. Lightweight fine-grained concretes based on composite binders. Materialovedenie. 2017;2:20-23. (In Russ.). EDN: FTHADU.Khalyushev A., Mayilyan A., Stelmakh S., Shcherban E. The activation technology for the surface modification high voltage electric field dispersed mineral additives for concrete // Materials science forum. 2020. Vol. 1011. P. 23–30. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1011.23.Khalyushev A., Mayilyan A., Stelmakh S., Shcherban E. The activation technology for the surface modification high voltage electric field dispersed mineral additives for concrete. Materials science forum. 2020;1011:23-30. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1011.23.Федосов С.В., Акулова М.В., Гунина Н.М., Потемкина О.В. Исследование влияния вида и размера заполнителя на свойства цементного композита // Строительство и реконструкция. 2012. № 3 (41). С. 59–65. EDN: OZMCHJ.Fedosov S.V., Akulova M.V., Gunina N.M., Potemkina O.V. Investigation of the influence of the type and size of aggregate on the properties of cement composite. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya = Building and reconstruction. 2012;3(41):59-65. (In Russ.). EDN: OZMCHJ.Леонович С.Н., Полейко Н.Л. Эксплуатационные характеристики бетона на заполнителе из осадочных горных пород // Строительные материалы. 2016. № 8. С. 66–69. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2016-740-8-66-69.Leonovich S.N., Poleyko N.L. Operational characteristics of concrete on aggregate from sedimentary rocks. Stroitel'nye materialy = Building materials. 2016;8:66-69. (In Russ.). https://doi.org/10.31659/0585-430X-2016-740-8-66-69.Чернильник А.А., Ельшаева Д.М., Жеребцов Ю.В., Доценко Н.А., Самофалова М.С. Выбор рациональной рецептуры облегченных бетонов на смеси керамзитового гравия, природного щебня и гранулированного шлака // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2021. № 12. С. 34–42. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-6-12-34-42. EDN: RZZMMM.Chernil'nik A., El'shaeva D., Zherebtsov Y., Dotsenko N., Samofalova M. Selection of a rational recipe of lightweight concrete on a mixture of ceramsite gravel, natural crushed stone and granular slag. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova = Bulletin of Belgorod state technological university named after V.G. Shukhov. 2021;12:34-42. (In Russ.). https://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-6-12-34-42. EDN: RZZMMM.Mailyan L.R., Beskopylny A.N., Meskhi B., Stel’makh S.A., Shcherban E.M., Ananova O. Optimization of composition and technological factors for the lightweight fiber-reinforced concrete production on a combined aggregate with an increased coefficient of structural quality // Applied Sciences. 2021. Vol. 11. Iss. 16. P. 7284. https://doi.org/10.3390/app11167284.Mailyan L.R., Beskopylny A.N., Meskhi B., Stel’makh S.A., Shcherban E.M., Ananova O. Optimization of composition and technological factors for the lightweight fiber-reinforced concrete production on a combined aggregate with an increased coefficient of structural quality. Applied Sciences. 2021;11(16):7284. https://doi.org/10.3390/app11167284.Смоляниченко А.С., Чернильник А.А., Ельшаева Д.М., Жеребцов Ю.В., Доценко Н.А., Самофалова М.С., и др. Вариатропная эффективность центробежно уплотненных облегченных бетонов на комбинированных заполнителях // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2021. Т. 11. № 4 (39). С. 662–673. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2021-4-662-673. EDN: VSPZWF.Smolyanichenko A.S., Chernil'nik A.A., El'shaeva D.M., Zherebtsov Yu.V., Dotsenko N.A., Samofalova M.S., et al. Variatropic efficiency of centrifugal lightened concrete based on combined fillers. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost' = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2021;11(4):662-673. (In Russ.). https://doi.org/10.21285/2227-2917-2021-4-662-673. EDN: VSPZWF.Shcherban’ E.M., Stel’makh S.A., Beskopylny A., Mailyan L.R., Meskhi B., Varavka V. Nanomodification of Lightweight Fiber Reinforced Concrete with Micro Silica and Its Influence on the Constructive Quality Coefficient // Materials. 2021. Vol. 14. Iss. 23. P. 7347. https://doi.org/10.3390/ma14237347.Shcherban’ E.M., Stel’makh S.A., Beskopylny A., Mailyan L.R., Meskhi B., Varavka V. Nanomodification of lightweight fiber reinforced concrete with micro silica and its influence on the constructive quality coefficient. Materials. 2021;14(23):7347. https://doi.org/10.3390/ma14237347.Abdelgader H.S., Fediuk R.S., Kurpinska M., Khatib J., Murali G., Baranov A.V., et al. Mechanical properties of two-stage concrete modified by silica fume // Magazine of Civil Engineering. 2019. Vol. 89. Iss. 5. P. 26–38. https://doi.org/10.18720/MCE.89.3. EDN: ATOSCY.Abdelgader H.S., Fediuk R.S., Kurpinska M., Khatib J., Murali G., Baranov A.V., et al. Mechanical properties of two-stage concrete modified by silica fume. Magazine of Civil Engineering. 2019;89(5):26-38. https://doi.org/10.18720/MCE.89.3. EDN: ATOSCY.Адилходжаев А.И., Махаматалиев И.М., Цой В.М., Шаумаров С.С. Научно-обоснованная методика подбора добавок при проектировании состава комплексно-модифицированных бетонов // Научнотехнический вестник Брянского государственного университета. 2019. № 2. С. 269–279. EDN: ZYJKWL.Adilhodjaev A.I., Mahamataliev I.M., Tsoy V.M., Shaumarov S.S. Scientifically-based methodology for the selection of additives in the design of the composition of complex-modified concrete. Nauchno-tekhnicheskii vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. 2019;2:269-279. (In Russ.).Нелюбова В.В., Усиков С.А., Строкова В.В., Нецвет Д.Д. Состав и свойства самоуплотняющегося бетона с использованием комплекса модификаторов // Строительные материалы. 2021. № 12. С. 48–54. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-798-12-48-54. EDN: MWNAJK.Nelyubova V.V., Usikov S.A., Strokova V.V., Netsvet D.D. Composition and properties of self-compacting concrete using a complex of modifiers. Stroitel'nye materialy = Construction materials. 2021;12:48-54. (In Russ.). https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-798-12-48-54. EDN: MWNAJK.Кашапов Н.Ф., Ямалеев М.М., Лукашин Л.Н., Гребенщиков Е.А., Гилев И.Ю., Кашапов Р.Н., и др. Структура и анализ наночастиц аморфного диоксида кремния // Строительные материалы и изделия. 2022. Т. 5. № 6. С. 85–94. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-6-85-94. EDN: JFTZBK.Kashapov N.F., Yamaleev M.M., Lukashin L.N., Grebenshchikov E.A., Gilev I.Yu., Kashapov R.N., et al. Structure and analysis of amorphous silicon dioxide nanoparticles. Stroitel'nye materialy i izdeliya = Construction materials and products. 2022;5(6):85-94. (In Russ.). https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-685-94. EDN: JFTZBK.Özkılıç’ Y.O., Beskopylny A.N., Stel’makh S.A., Shcherban’ E.M., Mailyan L.R., Meskhi B., et al. Lightweight expanded-clay fiber concrete with improved characteristics reinforced with short natural fibers // Case studies in construction materials. 2023. Vol. 19. P. e02367. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02367.Özkılıç’ Y.O., Beskopylny A.N., Stel’makh S.A., Shcherban’ E.M., Mailyan L.R., Meskhi B., et al. Lightweight expanded-clay fiber concrete with improved characteristics reinforced with short natural fibers. Case studies in construction materials. 2023;19:02367. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02367.Rassokhin A.S., Ponomarev A.N., Figovsky O.L. Silica fumes of different types for high-performance finegrained concrete // Magazine of civil engineering. 2018. Vol. 2 (78). P. 151–160. https://doi.org/10.18720/MCE.78.12. EDN: XPKZUT.Rassokhin A.S., Ponomarev A.N., Figovsky O.L. Silica fumes of different types for high-performance finegrained concrete. Magazine of civil engineering. 2018;2(78):151-160. https://doi.org/10.18720/MCE.78.12. EDN: XPKZUT.Джаббарова Н.Э., Гасанова У.Ф. Влияние добавки микрокремнезема на прочность бетона // Проблемы науки. 2022. № 1 (69). С. 12–15.Jabbarova N.E., Gasanova U.F. The effect of the addition of silica on the strength of concrete. Problemy nauki = Problems of Science. 2022;1(69):12-15. (In Russ.).Bily P., Fladr J., Chylik R., Vrablik L., Hrbek V. The effect of cement replacement and homogenization procedure on concrete mechanical properties // Magazine of civil engineering. 2019. Vol. 2 (86). P. 46–60. https://doi.org/10.18720/MCE.86.5. EDN: ZBEMFY.Bily P., Fladr J., Chylik R., Vrablik L., Hrbek V. The effect of cement replacement and homogenization procedure on concrete mechanical properties. Magazine of civil engineering. 2019;86(2):46-60. https://doi.org/10.18720/MCE.86.5. EDN: ZBEMFY.Ибрагимова А.Р., Конюхов В.Ю., Опарина Т.А. Микрокремнезем как модификатор // Жизненный цикл конструкционных материалов: материалы XII Всероссийской научно-технической конференции (г. Иркутск, 06 июня 2022 г.). Иркутск: Иркутский национальный исследовательский технический университет, 2022. С. 282–285. EDN: CCKBJE.Ibragimova A.R., Konyukhov V.Yu., Oparina T.A. Microsilicon as a modifier. In: Zhiznennyi tsikl konstruktsionnykh materialov: materialy XII Vserossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii = Life cycle of structural materials: materials of the XII All-Russian scientific and technical conference. 06 June 2022, Irkutsk. Irkutsk: Irkutsk National Research Technical University; 2022. p. 282-285. (In Russ.). EDN: CCKBJE.Khalyushev A., Stelmakh S., Shcherban E., Chernilnik A. Structural formation of the cement pastes based on the concrete modified dispersed mineral components // Materials science forum. 2020. Vol. 1011. 14–22. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1011.14.Khalyushev A., Stelmakh S., Shcherban E., Chernilnik A. Structural formation of the cement pastes based on the concrete modified dispersed mineral components. Materials science forum. 2020;1011:14-22. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1011.14.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.