CC BY
17
Анализ использования местных добавок и отходов в производстве
строительных материалов
З. Р. Тускаева, С. Б. Каряев, М.Г. Музаева ФГБОУВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (ГТУ)»
Аннотация: В данной статье рассматривается использование местных добавок и отходов для производства строительных материалов и изделий. Эта тема очень актуальна в нынешнее время, так как во всем мире собралось большое количество отходов, которые занимают огромные территории плодородных земель и загрязняют окружающую нас среду. Кроме того, мы рассмотрели вопрос об увеличении качества бетонов путем химизации.
Также, при использовании отходов для производства строительных материалов и изделий, снижается цена на строительные материалы, и на строительство в целом, а самое главное -использовав отходы, мы решаем важную экологическую проблему.
Ключевые слова: строительство, строительный материал, отходы, добавки, загрязнение окружающей среды, экология, новая технология.
Строительная индустрия невозможна без бетона и железобетона. Появляются все новые виды бетонов, увеличивается потребность в строительных материалах, тем самым повышается расход природного сырья для изготовления бетонной смеси. Истощаются горные породы, которые применяют в качестве заполнителей в различные виды бетонов [1,2].
Во всем мире большое количество металлургических заводов, которые выбрасывают огромное количество отходов. С точки зрения экологии вышеперечисленные действия истощают природные запасы и ухудшают экологическое состояние окружающей нас среды [3,4].
Эти проблемы обсуждаются на протяжении многих лет. Одним из решений данных вопросов по результатам лабораторных исследований, проведенных нами в ИЦ «ИРИСТОН» на базе СКГМИ (ГТУ), является использование вторичных продуктов металлургических предприятий, вместо природных материалов: щебня и песка.
Другой немаловажной проблемой является повышение качества, долговечности, экономичности бетона и железобетона. Этот вопрос решается путем химизации бетонной смеси. Используются различные добавки в
бетонную смесь, которые вводят в незначительных количествах по отношению к массе вяжущего вещества. Они улучшают физико-механические свойства бетона [5,6].
Перечисленные вопросы актуальны и нуждаются в исследовании.
В последнее время частым компонентом для бетонной смеси являются минеральные добавки. В наших исследованиях мы применили местную добавку Д-5, разработанную предприятием «ТОКАР» на основе экологически чистых местных природных компонентов. Эта добавка улучшает прочностные характеристики бетонов, удобоукладываемость, пластичность, водонепроницаемость и морозостойкость. Ее и применили в наших испытаниях [7,8].
Изготовили лабораторные замесы бетонной смеси контрольных образцов: без добавок (базовый), с добавкой Д-5, со шлаком и молибденовыми отходами местных заводов.
Порядок проектирования состава бетона производился по ГОСТу 27006-86.
За базовую марку был выбран бетон В25 М350 со средней проектной прочностью 327.4 кгс/см . Подобрали состав для этой марки [9].
При проведении экспериментальных исследований в качестве основных исходных компонентов для получения бетонной смеси использовались:
- портландцемент ПЦ 500 (Воронежский филиал АО «Евроцемент групп»);
- в качестве крупного заполнителя применялся щебень фракций 5-20 мм (ООО «ПРОГРЕСС» РСО-Алания);
- в качестве мелкого заполнителя применялся песок с модулем крупности Мк=2,5 (ООО «ПРОГРЕСС» РСО-Алания).
Определили прочности бетонных образцов. Испытание провели согласно ГОСТ 10180-2012
Результаты испытаний на сжатие образцов кубов (100 ><100*100 мм) контрольного бетона без добавки, с добавками и отходами на 14 сутки, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты прочности образцов на 14 сутки
Вид бетона Разрушающая нагрузка, тс Прочность кгс/см2 Средняя прочность, кгс/см2 Класс бетона на сжатие Марка
Без добавок 33,33 316,64 315,07 В22,5 М300
33,0 313,5
С добавкой Д-5 39,41 374,62 375,0 В25 М350
38,30 375,38
С добавкой Д-5 (-цемент 20%) 37,90 330,33 339,8 В25 М350
35,64 349,27
С молибденовым и отходами 33,79 321,05 320,4 В22,5 М300
33,66 319,77
Со шлаком 33,24 317,3 317,8 В22,5 М300
33,05 318,3
Результаты испытаний прочности бетонных образцов на сжатие на 28
сутки приведены в таблице 2.
Таблица 2
Результаты прочности образцов на 28 сутки
Вид бетона Разрушающая нагрузка, тс Прочность, кгс/см2 Средняя прочность, кгс/см2 Класс бетона на сжатие Марка
Без добавок 48,6 461,68 461,2 В35 М450
48,50 460,72
С добавкой Д-5 56,24 536,3 536,0 В40 М500
56,51 535,7
С добавкой Д-5 (-цемент 20%) 46,83 478,7 479,3 В30 М400
47,03 479,9
С молибденовыми отходами 41,22 469,5 469,8 В35 М450
41,82 470,1
Со шлаком 35,43 463,1 463,4 В35 М450
37,62 463,7
В результате проведенного анализа в лабораторных условиях бетонных образцов с местными добавками и отходами промышленных заводов можно заключить, что местная добавка Д-5 позволяет технологам заводов по производству строительных материалов и изделий модифицировать свойства и качества производимой продукции.
При использовании отходов промышленности, в частности, шлака и вторичных продуктов молибдена мы сократим расход природного материала, и в то же время сохраним природный баланс, а также избавимся от огромного количества отходов, расчистив большие плодородные участки земли и городской территории [10,11].
При использовании вышеуказанных материалов, бетонная смесь стала более удобоукладываемой, увеличились прочностные показатели. Влияние добавок и отходов на прочность бетона показано на рис.
Рис. - График влияния добавок и отходов на прочность бетона
Литература
1. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы из отходов промышленности. Ростов н/. Д: Феникс, 2007. 368 с.
2. Богдасаров А.С., Нестеренко А.И. Использование отходов промышленности для производства шлако-известково-гипсового вяжущего //
Инженерный
вестник
Дона, 2020, №3. URL:
ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2020/6374
3. Каряев С.Б. Использование промышленных отходов в производстве бетона // Научно-практическая конференция «Перспективы развития научных систем в глобальном мире». Саратов, ЦМП «Академия Бизнеса», 2019. Сс. 50-52.
4. Tuskaeva Z.R. and Karyaev S.B. Analysis of molybdenum waste usage as thinning agent in concrete production // VIII International Scientific Conference Transport of Siberia, 2020, URL: doi:10.1088/1757-899X/918/1/012093.
5. Yu-Hang Wang, Jie Yu, Jie-Peng Liu, Bao-Xu, Zhou Y, Frank Chen // Journal of Constructional Steel Research, 2020. URL: doi.org/10.1016/j.jcsr.2019.06.004
6. Cumhur Cosgun, Ahmet MuratTurk Atakan Mangir, Turgay Cosgun, Guven Kiymaz Engineering Failure Analysis, 2020. URL: doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.104247
7. Bao J Q, Long X, Tan K H, Lee C K Engineering Structures, 2013, URL: doi.org/10.1016/j.engstruct.2013.08.025
8. Quoc Huy Vu, Pham Gabrie, Chonier A, Brouard E, Rathnarajan S and others. Construction and Building Materials, 2019. URL: doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.263
9. Dzigita Nagrockiene, Giedrius Girskas, Gintautas Skripkiunas Construction and Building Materials, 2017. URL: doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.215
10. Tuskaeva Z.R. and Karyaev S.B. Influence of various additives on properties of concrete // Conclusion E3S Web of Conferences, 2020. URL: doi.org/10.1051/e3sconf /2020164140 07
11. Грушко И.С., Яценко Е.А. Разработка технологии стеклокристаллических материалов на основе шлака Несветай ГРЭС //
Инженерный вестник Дона, 2009, №3. URL:
ivdon.ru/magazine/archive/n3y2009/150/.
References
1. Dvorkin L.I., Dvorkin O.L. Stroitel'ny'e materialy' iz otxodov promy'shlennosti [Construction materials from industrial waste]. Rostov n/.D: Feniks, 2007. 368 p.
2. Bogdasarov A.S., Nesterenko A.I. Ispol'zovanie otxodov promy'shlennosti dlya proizvodstva shlako-izvestkovo-gipsovogo vyazhushhego // Inzhenernyj vestnik Dona, 2020, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2020/6374
3. Karyaev S.B. Nauchno-prakticheskaya konferenciya «Perspektivy' razvitiya nauchnyx sistem v global'nom mire». Saratov, CzMP «Akademiya Biznesa», 2019. pp. 50-52.
4. Tuskaeva Z.R. and Karyaev S.B. p VIII International Scientific Conference Transport of Siberia, 2020. URL: doi:10.1088/1757-899X/918/1/012093.
5. Yu-Hang Wang, Jie Yu, Jie-Peng Liu, Bao-Xu, Zhou Y, Frank Chen pJournal of Constructional Steel Research, 2020. URL: doi.org/10.1016/j.jcsr.2019.06.004
6. Cumhur Cosgun, Ahmet MuratTurk Atakan Mangir, Turgay Cosgun, Guven Kiymaz Engineering Failure Analysis, 2020. URL: doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.104247
7. Bao J Q, Long X, Tan K H, Lee C K Engineering Structures, 2013. URL: doi.org/10.1016/j.engstruct.2013.08.025
8. Quoc Huy Vu, Pham Gabrie, Chonier A, Brouard E, Rathnarajan S and others. Construction and Building Materials, 2019. URL: doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.263
9. Dzigita Nagrockienè, Giedrius Girskas, Gintautas Skripkiunas Construction and Building Materials, 2017. URL: doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.215
10. Tuskaeva Z.R. and Karyaev S.B. Conclusion E3S Web of Conferences, 2020. URL: doi.org/10.1051/e3sconf /2020164140 07
11. Grushko I.S., Yacenko E.A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2009, №3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2009/150/.
