CC BY
0Рисунок 3. Возведение неполной внутренней перегородки
Таким образом, при использовании комплексных добавок хлорида кальция с суперпластификатором С-3, увеличивается скорость твердения композитной смеси и конечная ее прочность, вследствие чего расширяется спектр использования материала в строительстве.
Список литературы
1. Корнеев А.Д., Гончарова М.А., Шаталов Г.А. Технология композиционной черепицы с теплоизоляцией из наполненного пенополиуретана. Строительные материалы. 2014 .№4. С. 92-95.
2. Гончарова М.А., Бондарев Б.А., Проскурякова А.О. Прогнозирование долговечности наполненного пенополиуретана в кровельной сэндвич-панели. Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. 2014. №3(35). С.31-37.
3. Ламов И.В. Гончарова М.А. Применение арболитовых блоков «LEGO» в малоэтажных жилых и производственных зданиях и сооружениях. Научные исследования: от теории к практике : материалы V Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 6 нояб. 2015 г.). ISSN 2413-3957. С. 47-50.
4. Формирование систем твердения композитов на основе техногенного сырья. Гончарова М.А. Чернышев М.А. Строительные материалы. 2013. №5. С.60-63.
5. Разработка SIP-панелей для легковозводи-мых домов с повышенными теплотехническими свойствами. Дедяев Г.С. Гончарова М.А. Научные исследования: от теории к практике. 2015. Т.2.№4(5). С.29-31.
Гончарова М.А.,
д.т.н., профессор, научный руководитель Матченко Н.А., магистрант Ламов И.В., магистрант Мирзабаев Р.Р. магистрант
Липецкий Государственный Технический Университет, г. Липецк,
Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ФАЗОВОГО СОСТАВА ГЕОПОЛИМЕРНОМ БЕТОНОВ С ЦЕЛЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕГО В
СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯХ
THE STUDY OF THE PROPERTIES AND LAWS OF FORMATION OF PHASE COMPOSITION OF GEOPOLYMER CONCRETE WITH A VIEW TO USING IT IN BUILDING PRODUCTS
Goncharova M.Al., doctor of technical sciences, professor, scientific director Matchenko N.A., master LamovI.V., master Mirzabaev R.R., master
Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
АННОТАЦИЯ
Целью работы является разработка состава геополимербетона с улучшенными свойствами по сравнению с бетоном на основе портландцемента путем замены заполнителя, наполнителя и вяжущего на основе отходов строительной индустрии.
Методы. Был использован комплекс методов определения физико-механических свойств и методов оценки бетонных изделий. Изготовление образцов изделий из геополимербетона проводились в соответствии с ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Предел прочности на сжатие и предел прочности на растяжение при изгибе был определен в соответствии с ГОСТ 10180-2012 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Определение водонепроницаемости проводилось в соответствии с ГОСТ 12730.5—84 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости». Плотность определялась в соответствии с ГОСТ 12730.1—78. «Бетоны. Методы определения плотности». Морозостойкость была определена в соответствии с ГОСТ 10060.1-95 «Бетоны. Базовый метод определения морозостойкости».
ABSTRACT
The aim is to develop geopolymer concrete composition with improved properties in comparison with concrete based on Portland cement replacement by a filler, a aggregate and a binder on the basis of the construction industry waste.
Ключевые слова: геополимер, геополимербетон, геополимерцемент, геополимерный бетон, строительные материалы, производство.
Keywords: geopolymer, geopolimerbeton, geopolimertsement, geopolymer concrete, building materials production.
Современные строительные технологии позволяют использовать бетон как основной строительный материал при производстве изделий и конструкций, а так же позволяют возводить жилые и промышленные объекты. Потребление портландцемента тесно связано с обширным потреблением природных сырьевых ресурсов и высокой энергоемкостью производства, что в свою очередь сопровождается высокими выбросами вредных веществ в атмосферу.
Расширение номенклатуры применяемых сырьевых материалов в современной технологии бетона и железобетона тесно связано с разработкой и внедрением новых разновидностей вяжущих веществ, обеспечивающие получение новых, высокопрочных изделий. Все большее внимание в России и на Западе уделяется разработке и производству бетонных изделий на основе отходов металлургической промышленности, позволяющие решать одновременно несколько задач по снижению затрат на производство железобетонных изделий, ре-сурсо- и энергосбережение, охраны окружающей среды и рационального природопользования. К вяжущим, способным конкурировать с портландцементом относят шлакощелочные вяжущие. Высокие характеристики бетонов на основе шлакоще-лочного вяжущего (прочность, морозостойкость, коррозионностойкость и тд) позволяют использовать их для возведения зданий и сооружений.
Одно из важных направлений дальнейшего развития - использование более доступных и экономически выходных заменителей затворителей. Для получения геополимербетона с улучшенными свойствами, структурой и составом пригоден весьма большой диапазон сырьевых материалов.
Вяжущие, в которых алюмосиликатный компонент состоит из отходов техногенного происхождения, к примеру из металлургических шлаков или зол-уноса ТЭС известны как шлако- и золощелоч-ные вяжущие. Вяжущие из алюмосиликатов природного происхождения называют геополимерами.
Анализируя основные положения теории твердения, можно отметить то, что она не содержит данных о характере и скорости гидратации в зависимости от основной системы, химико-минералогического состава и физического состояния дисперзной фазы, природы щелочного компонента и условий твердения. Все это, в большей степени не позволяет управлять процессами гидратации, а так же направленно прогнозировать состав новообразований и свойства получаемого геополимерного цементного камня. Пути решения задач направленного прозгнозирования состава новооборазований и свойств можно установить, что в качестве основных факторов, применяемых для прогнозной оценки выбора исходных компонентов и назначения состава продуктов твердения, можно использовать основность, соотношение стекловидной или гелевидной и кристаллическо фаз и их стабильность, содержание амфотерного оксида, а так же природу щелочного компанента.
Свойства щелочного компонента в части формирования вяжущих свойств также зависят от его состава. Его влияние на свойства доминирующее, т.к. именно щелочной компонент определяет активность композиций. В связи с этим он разделил используемые щелочные компоненты на шесть групп:
1) Едкие щелочи ROH;
2) Несиликатные соли слабых кислот, например: R2CO3, R2SO3, R2S, RF и т.д.;
3) Силикатные соли типа R2O , SiO2;
4) Алюминатные соли типа R2OAl2O3;
5) Алюмосиликатные соли состава R2OAl2O3 SiO2;
6) Несиликатные соли сильных кислот: RCl, R2SO4 и т.д.
Основные закономерности формирования фазового состава продуктов твердения, механизм процессов гидратации и твердения, основные факторы, предопределяющие интенсивность процессов
структурообразования, установленные исследователями, позволили управлять процессами структу-рообразования:
1. Сроки схватывания регулируются путем выбора щелочного компонента с регулируемой скоростью гидратации, основностью дисперсной фазы и микрокапсулированием частиц этой фазы.
2. Скорость набора прочности на ранних стадиях твердения регулируется введением в состав вяжущего минералов,портландцементного клинкера, сталеплавильных шлаков, зол, являющихся затравками и иницирующих выкристаллизовыва-ние первичных фаз.
3. Скорость набора прочности на поздних стадиях регулируется введением водных и безводных кристаллических затравок, иницирующих выделение вторичных фаз - щелочных и щелочно-ще-лочноземельных гидроалюмо - и железосиликатов, образующихся преимущественно в поровом пространстве цементного камня и модифицирующих первичные фазы;
4. Управление деформативностью цементного камня обеспечивается увеличением в системе молярного отношения Ме2О3:Ме2О4 (введение в состав вяжущего добавок С3А, С4АF, портландце-ментного клинкера и др.) или модификаций структуры гидросиликатов кальция (замещение Si4+ -Al3+, Fe3+ и внедрение SO42- за счет введения алюминатов, ферритов, сульфатов натрия) и других соединений или использования сырья с высоким содержанием А1^3. Инициирование выделения в твердеющем камне соединений заданного состава осуществляется введением кристаллических затравок в виде быстро гидротирующихся высокоосновных минералов, морфологически однородных этим соединениям;
5. Коррозионная стойкость камня управляется подбором оптимального количества щелочного компонента., содержащих ионы коррозионной среды;
6. Уменьшение свободной щелочи в составе цементного камня достигается регулированием основности дисперсной фазы, вида и концентрации щелочного компонента, введением выше отмеченных минералов, а также введением глинистых компонентов в естественном или обожженном состоянии (каолин, горелые породы).
Приведенные сведения о геополимерцемент-ных бетонах на различных заполнителях дают основание рассматривать процессы их структурооб-разования с учетом общих правил формирования структуры портландцементных бетонов такого типа, общепринятых на современном этапе развития науки о строительных материалах. В результате
анализа работ установлено, что при получении бетонных композиций процессы структурообразова-ния следует рассматривать с учетом зависимостей «состав - технология - свойства». Такие зависимости предполагают оптимизацию структуры бетона на каждой стадии его получения. Следует отметить, что известные теоретические и практические воззрения о процессах структурообразования, в той или иной степени, раскрывают закономерные условия формирования различных типов структур, касающихся в основном цементных паст. Как известно, свойства макроструктуры бетонов при совмещении вяжущих веществ и заполнителей определяются в основном их свойствами и их количественным соотношением, пористостью, а также состоянием контактной зоны.
Список литературы
1. Разработка составов геополимерного бетона для конструкционного материала [Текст] / М. А. Гончарова, Н. А. Матченко // Научные исследования: от теории к практике : материалы V Между-нар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 6 нояб. 2015 г.). В 2 т. Т. 2 / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. — Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2015. — № 4 (5). — С. 15-18. — ISSN 2413-3957. [и др.]. — Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. — С. 181183. — ISBN 978-5-9907919-4-7.
2. Исследование свойств геополимерного бетона с целью применения его в строительстве [Текст] / Н. А. Матченко, Г. С. Дедяев, И. В. Ламов // Научное сообщество студентов : материалы VII Междунар. студенч. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 28 февр. 2016 г.) / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. — Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2016. — С. 181-183. — ISBN 978-5-9907919-4-7.
3. Исследование активности минеральных добавок из отходов металлургической промышленности / Корнеев А.Д., Гончарова М.А., Копейкин А.В.// Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона, 2014. №4 С. 51
4. Кожухова, Н.И. Особенности формирования микроструктуры вя- жущих систем гидратаци-онного и полимеризационного типов твердения / Н.И. Кожухова, А.И. Бондаренко, М.И. Кожухова // Строительные мате- риалы и изделия: межвузовский сборник научных трудов. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, 2013. - С. 57-62.
5. Формирование систем твердения композитов на основе техногенного сырья / Горчарова М.А., Чернышов Е.М. //Строительные материалы. 2013. №5. С. 60-63
