Публикации автора

Комплексное воздействие динамических нагрузок, климатических факторов, агрессивных сред является драйвером преждевременного деформирования асфальтобетонных покрытий. Основными типами разрушений являются: пластические деформации в виде колеи, возникающие при высоких положительных температурах; усталостные трещины в покрытии, образующиеся от действия многократных повторяющихся нагрузок; низкотемпературные поперечные трещины, возникающие в области отрицательных температур при охлаждении покрытия. По современным представлениям, вклад вяжущего в образование обозначенных дефектов достигает до 90–100 %. Однако битум утрачивает свои оригинальные свойства, вступая во взаимодействие с минеральным порошком и формируя асфальтовяжущее, которое выполняет роль связующего в асфальтобетоне. Поэтому прогнозирование поведения асфальтобетонов в широком диапазоне температур и особенно в отрицательной его части целесообразно выполнять, опираясь не на битумное вяжущее, а на асфальтовяжущее. Материалы и методы. Экспериментальные лабораторные исследования материалов выполнены в соответствии с ГОСТ 33133–2014, ГОСТ Р 58400.1–2019, ГОСТ 32761–2014, ГОСТ 58401.1–2019, ГОСТ Р 58400.8–2019, ГОСТ Р 58400.11–2019. В роли объектов исследования выступал битум, наполненный минеральными порошками из известняка и пыли электрофильтров асфальтобетонного завода. Результаты. Обнаружены значительные изменения свойств исходного битума под влиянием различной степени наполнения минеральным порошком из известняка и пыли электрофильтров. Показано, что наполнение вяжущего минеральным порошком (пылью) в максимально допустимом концентрационном пределе изменяет параметр марки PG (Х) на три позиции с 64 оС до 82 оС. Кардинальные данные получены для низкотемпературной устойчивости образцов с обрушением параметра (± Y) c величины -34 оС до -22 оС. Выявляя параметры, отвечающие за низкотемпературное растрескивание системы на уровне асфальтовяжущего, возможно масштабировать знания и на асфальтобетоны.

Введение. Важной задачей является эффективное использование промышленных отходов, в частности керамического кирпичного боя (ККБ), в производстве строительных материалов, что позволяет одновременно решать экологические проблемы и повышать экономическую эффективность технологических процессов. ККБ, ежегодно образующийся в объёмах 15–20 млн т в России, обладает перспек тивными физико-механическими свойствами, позволяющими применять его в качестве вторичного сырья для создания высококачественных кладочных растворов. Особенно это актуально при разработке технологий восстановления разрушенных зданий и сооружений в ЛНД, ДНР и новых регионах России. Особую актуальность приобретает разработка таких растворов в рамках закона сродства структур, предложенного в Белгородском технологическом университете, поскольку использование материалов с близким составом и структурой обеспечивает повышенную адгезию, долговечность и эксплуатационные характеристики каменных конструкций на основе ККБ.

Цель написания статьи. Целью исследования является разработка и обоснование применения кладочных растворов с использованием тонкодисперсного наполнителя из керамического кирпичного боя, обеспечивающих повышенные эксплуатационные свойства при возведении стеновых конструкций. Для этого были решены задачи по изучению влияния наполнителей на физико-механические и адгезионные свойства растворов, анализу кинетики их твердения, оценке деформационных характеристик и исследованию микроструктуры контактной зоны с различными стеновыми материалами.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования выполнялись в лабораториях кафедры строительного материаловедения изделий и конструкций, а анализ научной литературы – в научно-технической библиотеке Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. Работы проводились с применением стандартных методов испытаний, а также в соответствии с инструкциями по эксплуатации используемых приборов и оборудования.

Обсуждение и заключение. Исследование подтвердило, что использование тонкомолотого керамического кирпича в качестве наполнителя в кладочных растворах значительно повышает их адгезию за счёт структурной совместимости с керамическими стеновыми материалами, что соответствует закону сродства структур.

Введение. Современное строительство сталкивается с необходимостью экономии природных ресурсов и сокращения объемов строительных отходов, ежегодно образующихся в количестве десятков миллионов тонн в России и странах СНГ. Особенно актуальной проблема утилизации становится в условиях восстановления территорий, пострадавших от военных действий, таких как ЛНР и ДНР и новые регионы Российской Федерации, где разрушенные здания представляют собой как экологическую угрозу, так и потенциальный источник вторичного сырья. Разработка технологий для производства композиционных вяжущих на основе продуктов рециклинга, таких как бой керамзитобетона, является стратегически важной задачей, позволяющей решать экологические проблемы, снижать затраты на восстановление и ускорять темпы строительства. Цель написания статьи. Целью исследования является разработка и обоснование применения композиционных вяжущих на основе портландцемента с использованием тонкоизмельченного боя керамзитобетона (КБ) в качестве минеральной добавки. Задачи включают изучение влияния удельной поверхности (400 и 1000 м²/кг) и массовой доли добавки (5, 15, 25%) на физико-механические свойства вяжущих, такие как нормальная густота, плотность и прочность цементного камня, для определения оптимального состава.

Материалы и методы. В качестве исходных материалов использовались: портландцемент ЦЕМ I 42,5 (Новоросцемент), кварцевый песок и бой керамзитобетона (КБ). Получение композиционных вяжущих осуществлялось путем совместного помола цемента с предварительно дробленным (фракция 0,14–1,25 мм) КБ до удельной поверхности 400 и 1000 м²/кг. Исследования проводились в соответствии со стандартными методами испытаний в лабораториях Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. Определялись нормальная густота, плотность и прочность на сжатие (в возрасте 7, 14 и 28 сут) образцов-кубов размером 3×3×3 см. При подборе составов руководствовались «законом структурного сродства», предполагающим, что совместимость компонентов по составу и структуре обеспечивает лучшие эксплуатационные свойства.

Обсуждение и заключение. Экспериментальные исследования подтвердили, что введение боя керамзитобетона в состав вяжущего позволяет снизить нормальную густоту (водопотребность) и повысить прочность цементного камня при оптимальных параметрах. Наилучшие результаты показал состав с 15% добавки КБ, измельченного до удельной поверхности 1000 м²/кг (состав 5), который достиг максимальной прочности на сжатие – 76,34 МПа на 28 сут, что превышает прочность контрольного образца (70,94 МПа). Это связано с высокой реакционной способностью тонкоизмельченных частиц, способствующих формированию более плотной и однородной структуры. Использование грубодисперсной фракции (400 м²/кг) или превышение дозировки до 25% приводит к снижению прочностных характеристик. Таким образом, оптимальным является введение 15% тонкоизмельченного (Sуд=1000 м²/кг) боя керамзитобетона, что позволяет эффективно замещать цемент без потери качества и улучшать эксплуатационные свойства вяжущего.

Введение. На практике требуется получение смесей равной удобоукладываемости, оцениваемой стандартными техническими показателями (осадка конуса, расплыв и др.), но в то же время с различными реологическими характеристиками. Эффективно снижают предел текучести и вязкость добавки-разжижители, однако влияние минеральных добавок в комбинации с органическими ПАВ на реологические показатели цементных дисперсий мало изучено. Работа посвящена исследованию данного вопроса.

Материалы и методы. Использовали тонкодисперсные кварц (Sуд=340 м2/кг) и мрамор (Sуд=320 м2/кг), полученные помолом в лабораторной мельнице; вяжущее ЦЕМ I 42,5 Н ЗАО «Осколцемент» (τн. схв=230 мин; НГ=26%, C3S=61,59%, C2S=14,2%, C3A=6,83%, C4AF=3,73%); суперпластификатор «Полипласт СП-1», гиперпластификатор Sunbo 2021. Реологические показатели цементных дисперсий определяли при малых градиентах скорости сдвига έ до 25 с-1, что позволяет обеспечить подобие потока в лабораторных и в реальных условиях.

Результаты. Установлено, что чистые и смешанные цементные дисперсии без добавок-разжижителей являются реологически сложными телами с наибольшим предельным напряжением сдвига и пластической вязкостью. Минеральные модификаторы в комбинации с пластифицирующими добавками эффективно снижают пластическую вязкость и напряжение сдвига, их течение переходит в режим ньютоновской жидкости с вязкостью, не зависящей от градиента скорости сдвига. Реологические показатели бездобавочных смешанных цементных дисперсий зависели от вида минерального наполнителя. При этом с вводом добавок-разжижителей преобладающее влияние на реологические показатели оказывают дозировки и химическая основа добавок.

Заключение. Смешанные цементно-мраморные и цементно-кварцевые дисперсии с вводом добавок разжижающего действия характеризуются более высокой текучестью, чем чисто цементные. Введение пластифицирующих добавок при определенных дозировках позволяет полностью снимать нелинейность, а ввод минеральных наполнителей усиливает эффективность действия ПАВ.

Введение. Актуальные проблемы качества жизни человека принимают глобальный характер и проявляются в деградации окружающей среды и активизации аномальных техногенных и природных процессов. Решение проблемы по созданию комфортных условий жизни человека возможно путем применения новых технологий и подходов; рационального использования минерального сырья с учетом его генезиса. Особенно актуально применение горных пород, специально подготовленных геологическими процессами.

Методика исследования. Исследование характеристик сырьевых материалов осуществлялось при помощи растровой микроскопии и рентгенофазового анализа. Определялись также сравнительные показатели кварцитопесчаников, что позволило всесторонне оценить свойства этого сырья.

Результаты. Установлено, что состав и свойства выветренных кварцитопесчаников оказывают существенное влияние на процессы структурирования композиционного вяжущего. Выделяющийся при гидратации клинкерных минералов Са(ОН)2 взаимодействует с аморфными фазами этой породы с образованием гидросиликатов кальция второй генерации, что приводит к оптимизации структуры цементного камня.

Заключение. Результаты научных исследований говорят об улучшении прочностных характеристик композиционных вяжущих с использованием выветренного кварцитопесчаника во всех случаях по сравнению с вяжущими на невыветренном кварцитопесчанике. Максимальное значение достигается у композиционного вяжущего КВ20 (при расходе наполнителя в количестве 20%) и превышает прочностные показатели цемента на 23% при увеличении удельной поверхности цемента с 500 до 700 м2/кг, при этом происходит уплотнение композита.

Введение. Важным вопросом в технологии приготовления бетонной смеси является поиск путей эффективного использования свойств заполнителей (наполнителей) в твердеющих поликомпонентных системах. Самой распространенной вяжущей композицией является смесь вяжущей системы с измельченным кварцсодержащим полиминеральным песком. Известно, что микрокремнезем относится к активным минеральным добавкам (наполнителям), свойства которых принято характеризовать по количеству поглощенных из насыщенного известкового раствора ионов Ca2+. Сейчас известны прямые аналитические методы определения пуццолановой активности, которые отслеживают изменение содержания Ca(OH)2 во времени в ходе протекания пуццолановой реакции, и косвенные, которые направлены на определение физико-механических характеристик, отражающих способность исследуемого материала связывать свободный оксид кальция в устойчивые гидратные соединения. Ранее была подтверждена применимость потенциометрического метода анализа с использованием ион-селективного электрода с рCa-функцией для оценки пуццолановой активности высокодисперсных материалов. Следует отметить, что этот метод, функционально связанный с концентрацией определяемого компонента в испытуемом растворе, являются весьма эффективным с точки зрения экспрессности и трудоемкости. Поэтому целью исследований является апробация метода для микрокремнеземных систем, полученных способом механического помола полиминеральных песков различных месторождений. Для выполнения экспериментов были использованы пески месторождений Архангельской области. В качестве эталонного объекта для установления характера изменения функциональной взаимосвязи измеряемого потенциала электродной системы от объема добавляемого раствора Ca(OH)2 был выбран кварцевый песок (КП). Методы и материалы. Полиминеральный песок месторождения «Краснофлотский-Запад» относится к аллювиально-морским современным четвертичным отложениям (am IV). Песок месторождения «Холмогорское» - это кварцево-полевошпатовый песок, который относится к аллювиальным современным четвертичным отложениям (a IV). Минералогический состав полиминеральных песков определен полуколичественным методом с помощью бинокулярного микроскопа МБС-1. Тонкодисперсные порошки песков получали методом сухого механического помола на планетарной шаровой мельнице Retsch PM100. Удельную поверхность порошков определяли методом газопроницаемости Козени-Кармана на установке ПСХ-10а. Для проведения потенциометрического анализа была собрана установка, представляющая собой электродную пару из измерительного электрода с pCa-функцией и электрода сравнения, подключенных к иономеру Эксперт-001-3.0.1 и погруженных в стеклянный стаканчик вместимостью 100 мл. Перемешивание реакционной системы осуществлялось с помощью магнитной мешалки. Калибровку электрода проводили по стандартным растворам хлорида кальция с разной концентрацией. Для определения сорбционной способности кремнеземсодержащего сырья предварительно готовили раствор извести и суспензию из проб тонкодисперсных порошков песков. В полученную суспензию последовательно добавляли известковый раствор и проводили измерение ЭДС (потенциал) системы при постоянном перемешивании. Далее рассчитывали концентрацию ионов кальция Сф по предварительно установленной калибровочной зависимости. Для определения активности строили зависимость между значениями задаваемой концентрации ионов кальция в растворе извести при добавлении ее определенного объема в суспензию исследуемых песков и значениями концентрации, полученными потенциометрическими измерениями. Результаты и обсуждение. Полученные тонкодисперсные порошки кварцсодержащих полиминеральных песков имели следующие значения удельной поверхности: кварцевый песок - 1020±31 м2/кг, Краснофлотский Запад» - 465±14 и «Холмогорское» -450±14 м2/кг. Приведенные данные позволяют проводить сравнительный анализ экспериментальных потенциометрических измерений. Вместе с тем зависимость измеряемого потенциала от концентрации ионов кальция в растворе для суспензии кварцевого песка может быть использована в качестве некоторого эталона в связи с значительно более высокой удельной поверхностью порошка, а следовательно, более ярко выраженной зависимостью Е = f(VROf). Полученная зависимость измеряемого потенциала электродной системы от объема добавляемого раствора Ca(OH)2 в суспензию кварцевого песка (в качестве эталонного образца) и дистиллированную воду (в качестве холостого опыта) показали, что характер изменения функциональной взаимосвязи анализируемых двух образцов (КП и H2O) различен, что свидетельствует о достаточной чувствительности используемого ион-селективного электрода к уровню задаваемых концентраций извести в растворе. Вместе с тем, можно отметить, что добавление раствора извести в воду приводит к практически постоянному росту значений измеряемого потенциала, величина которого пропорциональна -/gCCa, при этом начальный потенциал электродной пары (до ввода раствора извести) соответствует значению фоновой концентрации ионов кальция в растворе. Изменение потенциала электродной пары в суспензии порошка кварцевого песка имеет характер, отличный от вышеотмеченного для воды. Данную функциональную зависимость можно разделить на три периода. Первый - индукционный период, когда электродный потенциал линейно возрастает с увеличением концентрации Ca(OH)2 в растворе. Наличие второго периода функциональной зависимости, на котором наблюдается стабилизация значений потенциала при добавлении в реакционную систему гидроксида кальция, связан непосредственно с адсорбционным (пуццолановым) эффектом тонкодисперсного кварца. Третий заключительный период характеризуется ростом величины потенциала электродов за счет появления избытка ионов Ca2+ в растворе. Полученные данные показывают, что наибольшую пуццолановую и адсорбционною активность по отношению к ионам кальция проявляет порошок месторождения «Краснофлотский Запад». Такая зависимость имеет ярко выраженный трехстадийный характер, фиксируемый нами при проведении аналогичного эксперимента с порошком кварцевого песка. Учитывая, что высокодисперсные кварцсодержащие порошки проявляют свойства сорбентов, разница в зависимостях может указывать также на количественное отличие в активных центрах адсорбции у исследуемых порошков и, как следствие, на разницу в их степени заполнения. Данный факт является кинетическим фактором процесса твердофазного концентрирования определяемых катионов. Используя алгоритм расчета параметров активности порошков по данным потенциометрии, были определены емкость поглощения оксида кальция и коэффициент гидравлической активности. Полученные результаты показали, что сорбционная емкость по отношению к оксиду кальция у полученных порошков исследуемых месторождений песков практически одинакова, однако характер функциональной зависимости изменения определяемой концентрации гидроксида кальция в растворе относительно добавляемого ее значения различается. Данные факт может свидетельствовать о разном механизме сорбционных процессов. Заключение. Показано, что потенциометрический метод определения сорбционной емкости по отношению к оксиду кальция может быть использован в качестве экспресс-способа для порошков кварцсодержащих полиминеральных песков. Для корректного расчета определяемых параметров при полностью повторяющихся условиях опытов необходимо проведение эксперимента с суспензией кварцевого песка и эксперимента сравнения, в котором в качестве объекта измерений используется вода растворения. Функциональную зависимость изменения определяемой концентрации гидроксида кальция в растворе относительно добавляемого ее значения можно использовать для сравнительной оценки механизма сорбционных процессов для порошков различной вещественной природы.

Статья посвящена исследованию воздействия тонкодисперсного оксида алюминия различной модификации на нормальную густоту и сроки схватывания цементного теста. Показано, что нормальная густота цементного теста не зависела от дозировки и вида вводимого оксида алюминия. Сроки схватывания достаточно чувствительны к содержанию модификаторов α-Аl2O3 и γ-Аl2O3, и удельной поверхности. С увеличением содержания α- Аl2O3 в вяжущем от 0,5 до 2 % время начала схватывания сокращается на 2 … 21 мин, время конца схватывания - на 10 … 50 мин. Добавка Г-00 (γ- Аl2O3) вызывает более резкое сокращение начала схватывания, на слабее влияет на сокращение конца схватывания, интервал схватывания мало меняется. Выявленный эффект может быть обусловлен влиянием электроповерхностных свойств глинозема на процессы гидролиза, коллоидации, коагуляции и другие этапы гидратации.