Научная статья на тему 'Влияние золы рисовой шелухи на свойства гидротехнических бетонов'

Влияние золы рисовой шелухи на свойства гидротехнических бетонов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
657
96
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник МГСУ
ВАК
RSCI
Ключевые слова
ЗОЛА РИСОВОЙ ШЕЛУХИ / РИСОВАЯ СОЛОМА И ШЕЛУХА / АМОРФНЫЙ КРЕМНЕЗЕМ / ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНАЯ ДОБАВКА / ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ / ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ / ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ / ПРОНИЦАЕМОСТЬ ИОНОВ ХЛОРА / ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ БЕТОН / ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД / RICE HUSK ASH / RICE HUSK AND STRAW / AMORPHOUS SIO2 OXIDE / ORGANO-MINERAL ADDITIVE / HYDRAULIC STRUCTURE / COMPRESSIVE STRENGTH / WATER RESISTANCE / PERMEABILITY FOR CHLORIDE IONS / HYDROTECHNICAL CONCRETE / ELECTRICAL CHARGE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Нго Суан Хунг, Танг Ван Лам, Булгаков Борис Игоревич, Александрова Ольга Владимировна, Ларсен Оксана Александровна

Предмет исследования: эксплуатация бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений на речных системах и в прибрежной зоне Вьетнама проходит в условиях воздействия агрессивных сред, что существенно ограничивает сроки их службы. Ранее проведенными исследованиями была установлена возможность повышения эксплуатационных показателей гидротехнических бетонов (ГБ) путем модификации их структуры комплексными добавками, сочетающими водоредуцирующий и уплотняющий эффекты действия. Сформулирована возможность улучшения качества гидротехнических бетонов за счет использования золы рисовой шелухи (ЗРШ) в качестве тонкодисперсной минеральной добавки, обладающей высокой пуццолановой активностью. Цели: определить влияние органо-минерального модификатора, состоящего из ЗРШ в сочетании с суперпластификатором, на водонепроницаемость, хлоридно-ионную проницаемость и прочность гидротехнических бетонов. Материалы: для получения бетонной смеси было использовано тонкодисперсное вяжущее, состоящее из портландцемента с добавлением золы рисовой шелухи и суперпластификатора. В качестве заполнителей применялись речной кварцевый песок и известняковый щебень. Все использованные сырьевые компоненты за исключением суперпластификатора местного для Вьетнама происхождения. Методы: состав бетонной смеси, прочность бетонов на сжатие, водонепроницаемость проницаемость структуры бетона для ионов хлора рассчитывали по методикам российских и международных стандартов. Результаты: применение органо-минерального модификатора, состоящего из водоредуцирующего суперпластификатора Ace 388 и тонкодисперсной золы рисовой шелухи, приводит к уплотнению структуры ГБ, что способствует повышению их водонепроницаемости и снижению проницаемости для ионов хлора. Выводы: установлено, что введение в бетонную смесь разработанной органо-минеральной добавки приводит к уплотнению структуры бетона, способствует не только росту прочности на сжатие в возрасте 28 сут на 32 % для ГБ-10, на 23 % для ГБ-20 и на 9 % для ГБ-30, но и повышению его водонепроницаемости на одну-две марку. Кроме того, наблюдается значительное уменьшение проницаемости образцов разработанных гидротехнических бетонов для ионов хлора, поскольку среднее значение электрического заряда, прошедшего сквозь образцы из ГБ-10, ГБ-20 и ГБ-30, составило соответственно 305, 367,5 и 382,7 К против 2562 К для случая контрольных образцов из немодифицированного бетона.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Нго Суан Хунг, Танг Ван Лам, Булгаков Борис Игоревич, Александрова Ольга Владимировна, Ларсен Оксана Александровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECT OF RICE HUSK ASH ON THE PROPERTIES OF HYDROTECHNICAL CONCRETE

Subject: operation of concrete and reinforced concrete hydraulic structures on river systems and in the extended coastal zone of Vietnam takes place under the influence of aggressive environments, which significantly limits their service life. Therefore, the search for ways to solve the problem of increasing the durability and terms of maintenance-free operation of such facilities is very important. Previous studies have established the possibility of increasing the operational performance of hydraulic concrete (HC) by modifying their structure with complex additives that combine the water-reducing and densification effects. The possibility of increasing the quality of hydraulic concretes by using rice husk ash (RHA) as a finely dispersed mineral additive with high pozzolanic activity was also established. Research objectives: modification of the structure of hydraulic concrete; determination of the effect of an organo-mineral modifier consisting of RHA in combination with a superplasticizer on water resistance, chloride-ion permeability and strength of hydraulic concrete. Materials and methods: portland cement of type CEM II 42.5 N was used with the addition of rice husk ashes and a superplasticizer ACE 388 “Sure Tec” BASF. Quartz sand and limestone crushed stone were used as aggregates. Composition of the concrete mixture, compressive strength of concretes, water resistance and permeability of the concrete structure for chloride ions was calculated based on methods of Russian and international standards. Results: the use of an organo-mineral modifier consisting of a water-reducing superplasticizer ACE 388 and finely dispersed rice husk ash leads to a densification of the HC structure, which increases their water resistance and decreases the permeability for chloride ions. Conclusions: it was found that the introduction of the developed organo-mineral additive into the concrete mixture leads to densification of the concrete structure, contributes not only to the growth of compression strength at the age of 28 days by 32 % for HC-10, 23 % for HC-20 and 9 % for HC-30, but also to the increase of its water resistance by one or two marks. In addition, there is a significant decrease in the permeability for chloride ions of HC samples containing 10, 20 and 30 % RHA by mass of the binder, since the average value of electric charge that have passed through the samples made of HC-10, HC-20 and HC-30 were 305, 367.5 and 382.7 K respectively against 2562 K for control samples made of non-modified concrete without RHA. (The experimental results of measuring permeability for chloride ions were obtained according to standard ASTM C1202-12). Our study has confirmed the assumption that the introduction into the concrete mix of organo-mineral modifier consisting of a polycarboxylate superplasticiser and fine ash of rice husk, up to 90 % consisting of amorphous silica, will increase the density of hydraulic concrete structure, which will increase their strength, water resistance and reduce permeability for chloride ions.

Текст научной работы на тему «Влияние золы рисовой шелухи на свойства гидротехнических бетонов»

УДК 666.97 DOI: 10.22227/1997-0935.2018.6.768-777

ВЛИЯНИЕ ЗОЛЫ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ НА СВОЙСТВА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ БЕТОНОВ

Нго Суан Хунг, Танг Ван лам, Б.И. Булгаков, О.В. Александрова, О.А. ларсен, Ха Хоа ки, А.И. Мельникова

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Предмет исследования: эксплуатация бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений на речных системах и в прибрежной зоне Вьетнама проходит в условиях воздействия агрессивных сред, что существенно ограничивает сроки их службы. Ранее проведенными исследованиями была установлена возможность повышения эксплуатационных показателей гидротехнических бетонов (ГБ) путем модификации их структуры комплексными добавками, сочетающими водоредуцирующий и уплотняющий эффекты действия. Сформулирована возможность улучшения качества гидротехнических бетонов за счет использования золы рисовой шелухи (ЗРШ) в качестве тонкодисперсной минеральной добавки, обладающей высокой пуццолановой активностью.

Цели: определить влияние органо-минерального модификатора, состоящего из ЗРШ в сочетании с суперпластификатором, на водонепроницаемость, хлоридно-ионную проницаемость и прочность гидротехнических бетонов. Материалы: для получения бетонной смеси было использовано тонкодисперсное вяжущее, состоящее из портландцемента с добавлением золы рисовой шелухи и суперпластификатора. В качестве заполнителей применялись речной кварцевый песок и известняковый щебень. Все использованные сырьевые компоненты за исключением суперпластификатора — местного для Вьетнама происхождения.

Методы: состав бетонной смеси, прочность бетонов на сжатие, водонепроницаемость проницаемость структуры бетона для ионов хлора рассчитывали по методикам российских и международных стандартов. Результаты: применение органо-минерального модификатора, состоящего из водоредуцирующего суперпластификатора Ace 388 и тонкодисперсной золы рисовой шелухи, приводит к уплотнению структуры ГБ, что способствует повышению их водонепроницаемости и снижению проницаемости для ионов хлора.

Выводы: установлено, что введение в бетонную смесь разработанной органо-минеральной добавки приводит к уплотнению структуры бетона, способствует не только росту прочности на сжатие в возрасте 28 сут на 32 % — для ГБ-10, на 23 % — для ГБ-20 и на 9 % — для ГБ-30, но и повышению его водонепроницаемости на одну-две марку. Кроме того, наблюдается значительное уменьшение проницаемости образцов разработанных гидротехнических бетонов для ионов хлора, поскольку среднее значение электрического заряда, прошедшего сквозь образцы из ГБ-10, ГБ-20 и ГБ-30, составило соответственно 305, 367,5 и 382,7 К против 2562 К для случая контрольных образцов из немодифицированного бетона.

КЛЮчЕВыЕ СЛОВА: зола рисовой шелухи, рисовая солома и шелуха, аморфный кремнезем, органо-мине-ральная добавка, гидротехническое сооружение, прочность на сжатие, водонепроницаемость, проницаемость ионов хлора, гидротехнический бетон, электрический заряд

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Нго Суан Хунг, Танг Ван Лам, Булгаков Б.И., Александрова О.В., Ларсен О.А., Ха Хоа Ки, Мельникова А.И. Влияние золы рисовой шелухи на свойства гидротехнических бетонов // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. Вып. 6 (117). С. 768-777. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.6.768-777

EFFECT OF RICE HUSK ASH ON THE PROPERTIES OF g HYDROTECHNICAL CONCRETE

л

Ngo Xuan Hung, Tang Van Lam, B.I. Bulgakov, O.V. Aleksandrova, GO O.A. Larsen, Ha Hoa Ky, A.I. Melnikova

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

O

Subject: operation of concrete and reinforced concrete hydraulic structures on river systems and in the extended coastal zone of Vietnam takes place under the influence of aggressive environments, which significantly limits their service life. O Therefore, the search for ways to solve the problem of increasing the durability and terms of maintenance-free operation of

^ such facilities is very important. Previous studies have established the possibility of increasing the operational performance of

hydraulic concrete (HC) by modifying their structure with complex additives that combine the water-reducing and densification effects. The possibility of increasing the quality of hydraulic concretes by using rice husk ash (RHA) as a finely dispersed S mineral additive with high pozzolanic activity was also established.

¡S Research objectives: modification of the structure of hydraulic concrete; determination of the effect of an organo-mineral

O modifier consisting of RHA in combination with a superplasticizer on water resistance, chloride-ion permeability and strength

^ of hydraulic concrete.

768

© Нго Суан Хунг, Танг Ван Лам, Б.И. Булгаков, О.В. Александрова, О.А. Ларсен, Ха Хоа Ки, А.И. Мельникова

Materials and methods: portland cement of type CEM II 42.5 N was used with the addition of rice husk ashes and a superplasticizer ACE 388 "Sure Tec" BASF. Quartz sand and limestone crushed stone were used as aggregates. Composition of the concrete mixture, compressive strength of concretes, water resistance and permeability of the concrete structure for chloride ions was calculated based on methods of Russian and international standards.

Results: the use of an organo-mineral modifier consisting of a water-reducing superplasticizer ACE 388 and finely dispersed rice husk ash leads to a densification of the HC structure, which increases their water resistance and decreases the permeability for chloride ions.

Conclusions: it was found that the introduction of the developed organo-mineral additive into the concrete mixture leads to densification of the concrete structure, contributes not only to the growth of compression strength at the age of 28 days by 32 % for HC-10, 23 % for HC-20 and 9 % for HC-30, but also to the increase of its water resistance by one or two marks. In addition, there is a significant decrease in the permeability for chloride ions of HC samples containing 10, 20 and 30 % RHA by mass of the binder, since the average value of electric charge that have passed through the samples made of HC-10, HC-20 and HC-30 were 305, 367.5 and 382.7 K respectively against 2562 K for control samples made of non-modified concrete without RHA. (The experimental results of measuring permeability for chloride ions were obtained according to standard ASTM C1202-12).

Our study has confirmed the assumption that the introduction into the concrete mix of organo-mineral modifier consisting of a polycarboxylate superplasticiser and fine ash of rice husk, up to 90 % consisting of amorphous silica, will increase the density of hydraulic concrete structure, which will increase their strength, water resistance and reduce permeability for chloride ions.

KEY WORDS: rice husk ash, rice husk and straw, amorphous SiO2 oxide, organo-mineral additive, hydraulic structure, compressive strength, water resistance, permeability for chloride ions, hydrotechnical concrete, electrical charge

FOR CITATION: Ngo Xuan Hung, Tang Van Lam, Bulgakov B.I., Aleksandrova O.V., Larsen O.A., Ha Hoa Ky, Melnikova A.I. Vliyanie zoly risovoy shelukhi na svoystva gidrotekhnicheskikh betonov [Effect of rice husk ash on the properties of hydrotechnical concrete]. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering]. 2018, vol. 13, issue 6 (117), pp. 768-777. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.6.768-777

ВВЕДЕНИЕ

Гидротехнические бетоны используют для строительства бетонных и железобетонных сооружений, эксплуатация которых происходит, как правило, в условиях воздействия агрессивных сред. Такие бетоны находят широкое применение при возведении железобетонных платформ для добычи нефти и газа на океанических шельфах, а также гидроэнергетических, гидромелиоративных, транспортных сооружений и др. [1-4].

В зависимости от местоположения бетона в сооружении по отношению к уровню воды его подразделяют на бетон подводный, бетон зоны переменного уровня воды или надводной зоны. При этом бетон в подземных гидротехнических сооружениях рассматривается как подводный, для которого особенно важны водонепроницаемость и стойкость к коррозии в агрессивных средах [5, 6].

В работах [7-9] описана возможность получения модифицированных бетонов, предназначенных для строительства гидротехнических и гидроэнергетических сооружений и обладающих необходимыми эксплуатационными показателями, за счет совместного использования органо-минеральных добавок-модификаторов структуры, состоящих из водоредуцирующего суперпластификатора, тонкодисперсного минерального наполнителя, который содержит аморфный кремнезем, связывающий свободный гидроксид кальция в менее растворимые низкоосновные гидросиликаты кальция типа CSH и уплотняет структуру бетона.

Вьетнам расположен в районе внутренних тропиков северного полушария с характерным муссон-ным типом климата и сильной дифференциацией по сезонам и территории страны, вытянутой с севера на юг более чем на 3200 км вдоль морского побережья. В последние годы количество гидротехнических сооружений в прибрежной зоне увеличилось многократно. Существенным дополнением к ним являются многочисленные гидротехнические объекты, составляющие систему водохранилищ и каналов по всей территории страны [10].

По результатам анализа, проведенного рядом научно-исследовательских учреждений Вьетнама, более 50 % узлов и конструкций морских и речных до гидротехнических сооружений страны приобретают С серьезные повреждения или полностью разрушают- н ся после 5-20 лет эксплуатации [11, 12]. В процессе длительной эксплуатации под воздействием грун- ^ товых вод снижаются прочность и долговечность Г железобетонных конструкций: в бетоне появляются С трещины, постепенно истирается защитный слой, Я в результате чего обнажается и подвергается корро- О зии стальная арматура [13, 14]. м

1

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Я

00 Г

В странах-производителях риса в процессе его □ переработки образуется огромное количество от- С ходов в виде соломы, отрубей и шелухи. В среднем Я при получении 1 т зерна образуется более 1 т рисо- ® вой соломы и шелухи, поэтому существует серьезная 1 проблема их утилизации [15, 16]. Рисовую солому 7

используют в основном для сельскохозяйственных нужд (на корм животным идет до 70 % ее количества), а также в строительстве в качестве отделочных и кровельных материалов (до 5 %), остальную солому сжигают непосредственно на полях (до 15 %) или просто оставляют там, а также в местах обмолота риса для естественного разложения (до 10 %). В настоящее время основными направлениями утилизации для рисовой соломы являются получение целлюлозы и ее производных продуктов [17, 18], а для рисовой шелухи — получение кремнезема в кристаллической и аморфной формах [19] с последующим использованием аморфного кремнезема в технологии строительных материалов. С 1994 г. во Вьетнаме, как и в других рисопроизводящих странах мира, проводятся различные исследования, направленные на использование рисовой соломы и золы рисовой шелухи (ЗРШ) при производстве строительных материалов [20, 21]. Рассмотрев историю вопроса, можно сделать вывод, что большинство проведенных исследований было направлено на изучение влияния ЗРШ на свойства бетонов и строительных растворов.

В данной работе приведены результаты исследования влияния органо-минерального модификатора, состоящего из ЗРШ в сочетании с суперпластификатором, на водонепроницаемость, хлоридно-ионную проницаемость и прочность гидротехнических бетонов.

материалы и методы

Для получения гидротехнических бетонов были использованы следующих сырьевые материалы:

1. Портландцемент (Ц) ЦЕМ II 42,5 Н производства завода «Там Дьеп» (Вьетнам) с истинной плотностью 3,12 г/м3 и удельной поверхностью 3650 см2/г. Содержание оксидов и минералов в нем следующее:

(О X

о >

с

10

«

s о

H >

о

X

s

I h

о ф

Вещество Массовая доля, %

СаО 62,23

SiO2 22,27

А12Оз 5,37

F^ 4,12

MgO 2,4

so3 2,63

Потери при прокаливании 0,98

C3S 56,3

C2S 23,4

С3А 4,7

C4AF 12,4

Прочие минералы 3,2

ностью 2,65 г/м3 и средней насыпной плотностью в уплотненном состоянии 1540 кг/м3.

4. Поликарбоксилатный суперпластификатор (А388) АСЕ 388 «Sure Tec» BASF (Германия) с плотностью 1,1 г/м3 при температуре 20 ± 5 °С и оптимальной дозировкой 1 % массы вяжущего.

5. ЗРШ с истинной плотностью 2,32 г/м3 и насыпной плотностью 572 кг/м3 следующего химического состава:

Вещество SiO2

Al2O3 Fe2O3

SO3

K2O

Na2O

MgO

CaO

TiO2

P2O5

Потери при прокаливании

Массовая доля, % 88,2 1,25 1,75 0,5 1,14 2,67 0,8 0,52 0,15 0,25 2,77

Методология работы включала:

• изучение формы и морфологии частиц золы рисовой шелухи с помощью метода лазерной гранулометрии;

• подсчет расхода сырьевых материалов на 1 м3 бетонной смеси с помощью методики, описанной в стандарте АС1 211^-08', а также метода абсолютных объемов;

• прочность бетонов на сжатие определяли на образцах-кубах размером 100 х 100 х 100 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-20122;

• марку бетонов по водонепроницаемости определяли по ГОСТ 1273 0.5-843 по методу «мокрого пятна»;

• для оценки плотности структур гидротехнических бетонов применяли метод проницаемости ионов хлора по стандарту ASTM С1202-124.

результаты исследования

В странах, выращивающих рис, весьма широко используют отходы его обработки в качестве сырья для производства различных строительных материалов, в том числе и для получения тонкодисперсных минеральных добавок в бетонные смеси и строительные растворы [22-24].

Использованная в работе рисовая шелуха была получена на севере Вьетнама в результате обработ-

2. Кварцевый песок (П) реки Ло (Вьетнам) с модулем крупности Мк = 2,92, истинной плотностью 2,62 г/м3 и средней насыпной плотностью в уплотненном состоянии 1620 кг/м3.

3. Известняковый щебень (Щ) из карьера «Киен Кхе» (Вьетнам) фракции 5.. .10 мм с истинной плот-

1 ACI 211.4R-08. Guide for Selecting Proportions for High-Strength Concrete with Portland Cement and Fly Ash.

2 ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

3 ГОСТ 12730.5-84. Группа Ж19. Бетоны. Методы определения водонепроницаемости.

4 ASTM C1202-12. Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration.

Рис. 1. Технологическая схема получения ЗРШ из рисовой шелухи

Figure 1. Technological scheme for obtaining rice husk ash from rice husks in Vietnam

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ки риса. Она сушилась и потом сжигалась в лабораторной печи при температуре 800 °С с последующим охлаждением и измельчением полученного продукта в вибрационной мельнице в течение часа для получения тонкого порошка (рис. 1).

С помощью стандарта АС1 211.4R-08, а также метода абсолютных объемов были рассчитаны составы бетонных смесей для получения гидротехнических бетонов с прочностью на сжатие 50 МПа в возрасте 28 сут (табл. 1). Свойства полученных бетонных смесей и бетонов на их основе приведены в табл. 2.

так как гидротехнические сооружения работают в условиях больших давлений, а также воз-

действия грунтовых вод и агрессивных сред на их поверхность, в результате чего они подвержены деформациям и разрушениям, то поэтому для их строительства следует использовать бетонные и железобетонные изделия и конструкции из плотного бетона, обладающего высокой прочностью, водостойкостью, водонепроницаемостью, коррозионной стойкостью и незначительной усадкой5.

Экспериментальный метод изучения плотности бетона по проницаемости его структуры для ионов хлора получил широкое распространение в мире,

5 СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003.

Л

Ф

0 т

1

s

*

Табл. 1. Составы бетонных смесей Table 1. Compositions of concrete mixtures

Бетонная смесь / Concrete mixture ЗРШ, % / RHA, % В Вяж / W/B Составы бетонных смесей, кг/м3 / Concrete mixture compositions, kg/m3

Ц/C ЗРШ / RHA Вяж / Binder П / Sand Щ / Crushed Stone В / Water А388

ГБ-0 (контрольный) / HC-0 (control) 0 0,48 569 0 569 405 1027 273 0

ГБ-10 / HC-10 10 0,28 512 57 569 612 1027 160 5,69

ГБ-20 / HC-20 20 0,28 455 114 569 645 1027 160 5,69

ГБ-30 / HC-30 30 0,28 398 171 569 661 1027 160 5,69

О У

Т

0

1

(л)

В

г

3 У

о *

- водо-вяжущее отношение, где Вяж = Ц + ЗРШ.

Примечание. ВЖ Note. W/B — water binder ratio, where B = C + RHA

Табл. 2. Свойства бетонных смесей и бетонов на их основе

Table 2. Properties of concrete mixtures and concretes on their basis

Бетонная смесь и бетон / Свойства бетонной смеси / Concrete mixture properties Водонепроницаемость бетона в возрасте 28 сут / Water resistance of concrete at the age of 28 days Прочность бетона на сжатие при времени твердения, МПа / Compressive strength of concrete for curing time, MPa

Concrete mixture and concrete Средняя плотность, кг/м3 / Average density, kg/m3 ОК, cм МПа / MPa Марка бетона / Concrete grade 3 сут / 3 days 7 сут / 7 days 14 сут / 14 days 28 сут / 28 days

ГБ -0 (контрольный) / HC-0 (control) 2274 9 0,25 В2 31,4 45,3 49,7 51,1

ГБ-10 / HC-10 2374 19 0,67 В6 40,3 53,6 62,9 67,5

ГБ-20 / HC-20 2407 18 0,53 В4 35,5 50,4 59,1 62,7

ГБ-30 / HC-30 2423 14 0,48 В4 31,4 48,2 52,5 55,7

особенно для оценки стойкости к коррозии стальной арматуры в железобетонных изделиях и конструкциях, эксплуатируемых в агрессивных водных средах [25, 26].

В данной работе была проведена в соответствии со стандартом ASTM С1202-976 оценка возможности проницаемости для ионов хлора структуры разработанных гидротехнических бетонов. Схема экспериментальной установки и изображение бетонного образца, с помощью которых проводился эксперимент, приведены на рис. 2.

Метод основан на принципе измерения величины электрических зарядов, проходящих через поперечное сечение бетонного образца цилиндрической

6 ASTM C1202-97. Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability to Resist Chloride Ion Penetration (отменен)

формы с диаметром 102 мм и высотой 51 мм в течение 6 ч. Бетонные образцы помещали между анодом и катодом, как изображено на рис. 2. При этом со стороны анода поверхность испытуемого образца контактировала с раствором 0,3Н №ОН, а со стороны катода — с 3%-ным раствором соли №С1. Напряжение постоянного тока составляло и = 60 В. Испытания проводились после достижения бетоном возраста 28 сут.

Под влиянием электрического поля ионы хлора диффундировали сквозь капиллярные поры бетонных образцов и за счет этого переносили сквозь них электрические заряды. Сила возникающего при этом тока измерялась через каждые 30 мин в течение 6 ч. Далее суммарный заряд электричества, передаваемый через образец бетона, рассчитывали по формуле

Q = 900(/„ + 2/30 + 2/б0 +... + 2/300 + 2/330 + I360

(О X

о >

с

10

«

s о

H >

о

X

s

I h

о ф

Рис. 2. Схема экспериментальной установки для определения проницаемости бетона для ионов хлора Figure 2. Layout of experimental equipment and concrete sample size used to determine chloride-ions

Табл. 3. Средние величины электрических зарядов, передаваемых сквозь бетонные образцы, и уровень проницаемости структуры бетонов для ионов хлора

Table 3. The average values of electric charge transmitted through the concrete samples and the level of permeability of concrete's structure to chloride ions

Бетон / Concrete ЗРШ, % / RHA, % А388, % В Вяж, / W/B Средняя величина электрического заряда, К / Average value of electric charge, K Уровень проницаемости бетона для ионов хлора / Level of permeability of concrete to chloride ions

ГБ-0 (контрольный) / HC-0 (control) 0 0 0,48 2562 Средний / Average

ГБ-10 / HC-10 10 1,0 0,28 305 Очень низкий / Very low

ГБ-20 / HC-20 20 1,0 0,28 367,5 Очень низкий / Very low

ГБ-30 / HC-30 30 1,0 0,28 382,7 Очень низкий / Very low

где Q — общая величина электрических зарядов, проходящих через бетонный образец, К; I — сила измеряемого электрического тока в момент времени т, мА.

Средние значения величины электрических зарядов, передаваемых сквозь испытуемые бетонные образцы, и уровень проницаемости структуры бетонов для ионов хлора приведены в табл. 3.

Из приведенных в табл. 3 результатов следует, что проницаемость образцов разработанных гидротехнических бетонов для ионов хлора значительно ниже, чем у контрольных бетонных образцов. Среднее значение величины электрического заряда, прошедшего сквозь образцы из ГБ-10, ГБ-20 и ГБ-30, составило соответственно 305, 367,5 и 382,7 К против 2562 К для случая контрольных образцов из не-модифицированного бетона.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований было установлено, что введение в бетонную смесь разработанной органо-минеральной добавки, состоящей из суперпластификатора Ace 388 и тонкодисперсной уплотняющей добавки — золы рисовой шелухи, приводящее к уплотнению структуры бетона, способ-

ствует не только росту прочности на сжатие в возрасте 28 сут на 32 % для ГБ-10, на % — для ГБ-20 и на 9 % — для ГБ-30, но и повышению его водонепроницаемости на одну-две марку. Кроме того, наблюдается значительное уменьшение проницаемости образцов разработанных гидротехнических бетонов для ионов хлора, поскольку среднее значение величины электрического заряда, прошедшего сквозь образцы из ГБ-10, ГБ-20 и ГБ-30, составило соответственно 305, 367,5 и 382,7 К против 2562 К для случая контрольных образцов, и, согласно классификации стандарта ASTM С1202-12, такие бетоны относятся к очень низкому уровню ионной хлорной проницаемости. Поэтому разработанные гидротехнические бетоны с модифицированной структурой представляют собой весьма перспективный строительный материал, пригодный для строительства морских и речных гидротехнических сооружений во Вьетнаме.

Утилизация отходов обработки риса (соломы и рисовой шелухи) в качестве сырья для производства строительных материалов рациональна и будет иметь большую технико-экономическую эффективность во Вьетнаме, поскольку использование указанных отходов позволит не только уменьшить уровень загрязнения окружающей среды, но и снизить стоимость строительных материалов.

литература

1. Popielski P., Zaczek-Peplinska J., Bartnik E. et al. Contemporary techniques of data acquisition for preparation of numerical models of hydrotechnical structures // Czasopismo Techniczne. 2015. No. 2. Pp. 114-128.

2. Ашрабова М.А. Особенности формирования структуры и свойств гидротехнических бетонов на

заполнителях из дробленого бетона // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2017. № 2 (66). С. 157-160.

3. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение. М. : Юрайт, 2012. 701 с.

4. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Специальные бетоны. М. : Инфра-Инженерия, 2013. 368 с.

Л

Ф

0 т

1

S

*

о

У

Т

0 2

1

(л)

В

г

3

у

о *

5. Lebedeva R., Skripkiunas G., Vasiljeva L. The effects of seawater on the durability of hydrotechnical concrete structures in the port of Klaipeda // Engineering structures and technologies. 2012. No. 4. Pp. 111-118.

6. Иванков С.В., Гришин В.П., Эсаулов С.Л. Оценка минерально-сырьевых запасов в районе города Певека для промышленного производства гидротехнических бетонов// Проектирование, строительство, эксплуатация ГТС. 2015. № 4 (41). С. 30-34.

7. Khatib J.M. Performance of self-compacting concrete containing fly ash // Construction and Building Materials. 2008. No. 22. Pp. 1963-1971.

8. Naik T.R., Ramme B.W. High early strength concrete containing large quantities of fly ash // ACI Materials Journal. 1989. No. 86. Pp. 111-116.

9. Lebedeva R. Analysis of the properties of hydrotechnical concrete employed in the marine environment // Statyba Civil Engineering. 2013. No. 5 (5). Pp. 481-486.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10. Донг Ким Хань. Использование фибробето-на при восстановлении гидротехнических сооружений Вьетнама // Вестник гражданских инженеров. 2008. № 4 (17). С. 67-68.

11. Hoang Minh Duc, Nguyen Tuan Nam. Reducing the permeability of concrete and the possibility of protecting steel reinforcement in the marine environment with the help of microsilica // 50th Scientific Conference of the Institute of Science and Technology of Construction. Hanoi, 11-2013. Pp. 100-109.

12. Tran Duc Ha, Nguyen Quoc Hoa. Assessment of water quality in the estuaries of rivers and coastal marine areas, and the technology of its processing for water supply purposes // Journal of Science and Technology of Construction. 2011. No. 10. Pp. 89-98.

13. Танг Ван Лам, Булгаков Б.И. Применение метода проницаемости ионов хлора для исследования плотности структуры высококачественных мелкозернистых бетонов по стандарту ASTMC1202-97 //

Р Промышленное и гражданское строительство. 2016. чт № 8. C. 45-49.

w 14. Pham Huu Hanh, Nguyen Van Tuan. Research <0 and production of high-quality concrete suitable for off-¡^ shore construction // Joint International Scientific Sym-^ posium "Scientific achievements in research on new 2 modern building materials". Hanoi, 2006. Pp. 46-63. 10 15. Вураско А.В., Минакова А.Р., Гулемина Н.Н.,

PO Дрикер Б.Н. Физико-химические свойства целлюлозы, полученной окислительно-органосольвентным q способом из растительного сырья // Леса России в Н XXI веке : мат. I Междунар. науч.-практ. интернет-5* конф. июнь 2009 г. СПб., 2009. С. 127-131.

16. Bui Danh Dai. Influence of ash of rice husk on 2 the properties of mortar and concrete // Joint Interna-X

X

JJ Поступила в редакцию 10 апреля 2017 г. Ф Принята в доработанном виде 22 апреля 2018 г. Одобрена для публикации 29 мая 2018 г.

tional Scientific Symposium "Scientific achievements in research on new modern building materials". Hanoi. 2006. Pp. 32-38.

17. Монсеф Шокри Р., Хрипунов А.К., Баклаги-на Ю.Г. и др. Исследование компонентного состава рисовой соломы ИРИ и свойств получаемой из нее целлюлозы // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: мат. III Все-росс. конф. 23-27 апреля 2007 г.: в 3-х кн. Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2007. Кн. 1. С. 53-55.

18. Вураско А.В., Дрикер Б.Н., Мозырева Е.А. и др. Ресурсосберегающая технология получения целлюлозных материалов при переработке отходов сельскохозяйственных культур // Химия растительного сырья. 2006. № 4. С. 5-10.

19. Земнухова Л.А., Федорищева Г.А., Егоров А.Г., Сергиенко В.И. Исследование условий получения, состава примесей и свойств аморфного диоксида кремния из отходов производства риса // Журнал прикладной химии. 2005. Т. 78. Вып. 2. С. 324-328.

20. Mehta P.K., Malhotra V.M. Rice husk ash-a unique supplementary cementing material // Advances in Concrete Technology. Canada Centre for Mineral and Energy Technology. Ottawa, 1994. Pp. 419-444.

21. Tang Van Lam, Bulgakov B., Aleksandrova O. et al. Effect of rice husk ash and fly ash on the compressive strength of high performance concrete // E3S Web of Conferences 33. 2018. 02030. 10.1051/e3s-conf/20183302030.

22. Горбунов Г.И., Расулов О.Р. Использование рисовой соломы в производстве керамического кирпича // Вестник МГСУ. 2014. № 11. С. 128-136. DOI: 10.22227/1997-0935.2014.11.128-136

23. Sathawane S.H., Vairagade V.S., Kene K.S. Combine effect of rice husk ash and fly ash on concrete by 30 % cement replacement // Procedia Engineering. 2013. 51. Pp. 35-44.

24. Tang Van Lam, Bulgakov B., Bazhenova S. et al. Effect of rice husk ash and fly ash on the workability of concrete mixture in the high-rise construction // E3S Web of Conferences 33 : High-Rise Construction 2017 (HRC 2017), 2018. 02029. 10.1051/ e3sconf/20183302029.

25. Thuy Ninh Nguyen, Hoang Quoc Vu A simple approach to modeling chloride diffusion into cracked reinforced concrete structures // Journal of Civil Engineering Research. 2015. No. 5. Pp. 97-105.

26. Mien T.V., Stitmannaithum B., Nawa T. Chloride penetration into concrete using various cement types under flexural cyclical load and tidal environment // The IES Journal Part A: Civil & Structural Engineering. 2009. no. 2 (3). Pp. 13.

Об авторах: Нго Суан Хунг — аспирант кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, xuanhung1610@gmail.com;

Танг Ван лам — аспирант кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, lamvantang@gmail.com;

Булгаков Борис Игоревич — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г Москва, Ярославское шоссе, д. 26; fakultetst@mail.ru;

Александрова Ольга Владимировна — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г Москва, Ярославское шоссе, д. 26; aleks_olvl@mail.ru;

ларсен Оксана Александровна — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г Москва, Ярославское шоссе, д. 26; larsen.oksana@mail.ru;

Ха Хоа ки — студентка кафедры строительство уникальных зданий и сооружений, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; hahoaky1995@gmail.com;

Мельникова Анастасия Игоревна — студентка Института строительства и архитектуры, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; nastmel1@mail.ru.

references

1. Popielski P., Zaczek-Peplinska J., Bartnik E. et al. Contemporary techniques of data acquisition for preparation of numerical models of hydrotechnical structures. Czasopismo Techniczne [Technical Magazine]. 2015, no. 2, pp. 114-128.

2. Ashrabova M.A. Osobennosti formirovaniya struktury i svoystv gidrotekhnicheskikh betonov na za-polnitelyakh iz droblenogo betona [Features of formation of structure and properties of hydraulic concrete on aggregates from crushed concrete]. Puti povysh-eniya effektivnosti oroshaemogo zemledeliya [Ways of increasing the efficiency of irrigated agriculture]. 2017, no. 2 (66), pp. 157-160. (In Russian)

3. Ryb'ev I.A. Stroitel'noe materialovedenie [Construction Material Science]. Moscow, Yurayt Publ., 2012. 701 p. (In Russian)

4. Dvorkin L.I., Dvorkin O.L. Spetsial'nye betony [Special concretes]. Moscow, Infra-Inzheneriya, 2013. 368 p. (In Russian)

5. Lebedeva R., Skripkiunas G., Vasiljeva L. The effects of seawater on the durability of hydrotechnical concrete structures in the port of Klaipeda. Engineering structures and technologies. 2012, no. 4, pp. 111-118.

6. Ivankov S.V., Grishin V.P., Esaulov S.L. Ot-senka mineral'no-syr'evykh zapasov v rayone goroda Peveka dlya promyshlennogo proizvodstva gidrotekhnicheskikh betonov [Evaluation of mineral resources in the area of the Pevek city for the industrial production of hydraulic concrete]. Proektirovanie, stroitel'stvo, ekspluatatsiya GTS [Design, construction, operation of the GTS.]. 2015, no. 4 (41), pp. 30-34. (In Russian)

7. Khatib J.M. Performance of self-compacting concrete containing fly ash. Construction and Building Materials. 2008, no. 22, pp. 1963-1971.

8. Naik T.R., Ramme B.W. High early strength concrete containing large quantities of fly ash. ACI Materials Journal. 1989, no. 86, pp. 111-116.

9. Lebedeva R. Analysis of the properties of hydro-technical concrete employed in the marine environment. Statyba Civil Engineering. 2013, no 5 (5), pp. 481-486.

10. Dong Kim Khan'. Ispol'zovanie fibrobetona pri vosstanovlenii gidrotekhnicheskikh sooruzheniy V'etnama [Use of fiber-reinforced concrete for the restoration of hydrotechnical structures in Vietnam]. Vestnik B grazhdanskikh inzhenerov [Bulletin of Civil Engineers]. C 2008, no. 4 (17), pp. 67-68. (In Russian) H

11. Hoang Minh Duc, Nguyen Tuan Nam. Reduc- s ing the permeability of concrete and the possibility of * protecting steel reinforcement in the marine environ- p ment with the help of microsilica. 50th Scientific Con- q ference of the Institute of Science and Technology of X Construction. Hanoi, 11-2013, Pp. 100-109.

12. Tran Duc Ha, Nguyen Quoc Hoa. Assessment M of water quality in the estuaries of rivers and coastal ma- 1 rine areas, and the technology of its processing for water w supply purposes. Journal of Science and Technology of ^ Construction. 2011, no. 10, pp. 89-98.

13. Tang Van Lam, Bulgakov B.I. Primenenie C metoda pronitsaemosti ionov khlora dlya issledovaniya X plotnosti struktury vysokokachestvennykh melkoz- ® ernistykh betonov po standartu ASTMC1202-97 [Appli- 1 cation of the chlorine ion permeability method to study 7 the density of the structure of high-quality fine-grained w

X

О >

с

10

<0

2 о

н >

О

X S I h

О ф

concrete according to ASTMC1202-97]. Promyshlen-noe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2016, no. 8, pp. 45-49. (In Russian)

14. Pham Huu Hanh, Nguyen Van Tuan. Research and production of high-quality concrete suitable for offshore construction. Joint International Scientific Symposium "Scientific achievements in research on new modern building materials". Hanoi, 2006. Pp. 46-63.

15. Vurasko A.V., Minakova A.R., Gulemina N.N., Driker B.N. Fiziko-khimicheskie svoystva tsellyulozy, poluchennoy okislitel'no-organosol'ventnym sposo-bom iz rastitel'nogo syr'ya [Physicochemical properties of cellulose obtained by the oxidation-organosolvent method from vegetable raw materials]. Lesa Rossii v XXI veke : mat. I Mezhd. nauch.-prakt. internet-konf. iyun' 2009 g.[Forests of Russian in the XXI century: proceedings of the I Internatonal scientific and practical Internet-conference. June 2009]. St-Petersburg, 2009, pp. 127-131. (In Russian)

16. Bui Danh Dai. Influence of ash of rice husk on the properties of mortar and concrete. Joint International Scientific Symposium "Scientific achievements in research on new modern building materials". Hanoi. 2006. Pp. 32-38.

17. Monsef Shokri R., Khripunov A.K., Baklagina Yu.G. et al. Issledovanie komponentnogo sostava riso-voy solomy IRI i svoystv poluchaemoy iz nee tsellyulozy [Investigation of the component composition of rice straw of IRI and the properties of cellulose obtained of it]. Novye dostizheniya v khimii i khimicheskoy tekh-nologii rastitel'nogo syr'ya : mat. III Vseross. konf. 23-27 aprelya 2007 g. [New achievements in chemistry and chemical technology of plant raw materials: proc. of the III All-Russian Conference April 23-27, 2007]: 3 vols. Barnaul, AltGU, 2007. vol. 1, pp. 53-55. (In Russian)

18. Vurasko A.V., Driker B.N., Mozyreva E.A. et al. Resursosberegayushchaya tekhnologiya po-lucheniya tsellyuloznykh materialov pri pererabotke otkhodov sel'skokhozyaystvennykh kul'tur [Resource-saving technology for obtaining cellulosic materials during processing of agricultural waste products]. Khimiya rastitel'nogo syr'ya [Chemistry of plant raw materials]. 2006, no. 4, pp. 5-10. (In Russian)

19. Zemnukhova L.A., Fedorishcheva G.A., Egorov A.G., Sergienko V.I. Issledovanie usloviy po-lucheniya, sostava primesey i svoystv amorfnogo diok-sida kremniya iz otkhodov proizvodstva risa [Investigation of the conditions for obtaining, the composition of impurities and the properties of amorphous silicon dioxide from waste products of rice]. Zhurnal prikladnoy khimii [Journal of Applied Chemistry]. 2005, vol. 78, iss. 2, pp. 324-328. (In Russian)

20. Mehta P.K., Malhotra V.M. Rice husk ash-a unique supplementary cementing material. Advances in Concrete Technology. Canada Centre for Mineral and Energy Technology. Ottawa, 1994. Pp. 419-444.

21. Tang Van Lam, Bulgakov B., Aleksandrova O. et al. Effect of rice husk ash and fly ash on the compressive strength of high performance concrete. E3S Web of Conferences 33. 2018. 02030. 10.1051/e3s-conf/20183302030.

22. Gorbunov G.I., Rasulov O.R. Ispol'zovanie risovoy solomy v proizvodstve keramicheskogo kirpicha [Use of rice straw in the production of ceramic bricks]. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering]. 2014, no. 11, pp. 128136. (In Russian) DOI: 10.22227/1997-0935.2014.11. 128-136

23. Sathawane S.H., Vairagade V.S., Kene K.S. Combine effect of rice husk ash and fly ash on concrete by 30 % cement replacement. Procedia Engineering. 2013, 51, pp. 35-44.

24. Tang Van Lam, Bulgakov B., Bazhenova S. et al. Effect of rice husk ash and fly ash on the workability of concrete mixture in the high-rise construction. E3S Web of Conferences 33: High-Rise Construction 2017 (HRC 2017), 2018. 02029. 10.1051/ e3sconf/20183302029.

25. Thuy Ninh Nguyen, Hoang Quoc Vu. A simple approach to modeling chloride diffusion into cracked reinforced concrete structures. Journal of Civil Engineering Research. 2015, no. 5, pp. 97-105.

26. Mien T.V., Stitmannaithum B., Nawa T. Chloride penetration into concrete using various cement types under flexural cyclical load and tidal environment. The IES Journal Part A: Civil & Structural Engineering. 2009, no. 2 (3), pp. 13.

Received April 10, 2017.

Adopted in final form on April 22, 2018.

Approved for publication on May 29, 2018.

About the authors : Ngo Xuan Hung — Postgraduate Student, Department Technology of Binders and Concretes, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; xuanhung1610@gmail.com;

Tang Van Lam — Postgraduate Student, Department Technology of Binders and Concretes, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; lamvantang@gmail.com;

Bulgakov Boris Igorevich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of the Technology of Binders and Concretes, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; fakultetst@mail.ru;

Aleksandrova Ol'ga Vladimirovna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of the Technology of Binders and Concretes, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; aleks_olvl@mail.ru;

Larsen Oksana Alexandrovna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of the Technology of Binders and Concretes, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; larsen.oksana@mail.ru;

Ha Hoa Ky — Student, Department of the Construction of Unique Buildings and Structures, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; hahoaky1995@gmail.com;

Mel'nikova Anastasiya Igorevna — Student, Institute of Construction and Architecture, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; nastmel1@mail.ru;

m

ф

0 т

1

s

*

о

У

Т

0 s

1

(л)

В

г

у

о *

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.