Сравнение эффективности модификации микрокремнеземом облегченных бетонов на крупных заполнителях из различных горных пород

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.

1. Баженов 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.

2. Абдыкалыков Т.А., Джамаева А.М. Облегченные мелкозернистые бетоны на основе композиционных вяжущих веществ // Материаловедение. 2017. № 2 (22). С. 20–23. EDN: FTHADU.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. Джаббарова Н.Э., Гасанова У.Ф. Влияние добавки микрокремнезема на прочность бетона // Проблемы науки. 2022. № 1 (69). С. 12–15.

17. 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.

18. 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.

19. 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.