Исследование влияния извести в качестве модифицирующей добавки на физико-механические свойства бетонов специального назначения

Введение. Рассмотрены возможности повышения физико-механических характеристик бетонов специального назначения (жаростойких бетонов, гипсобетона для изготовления стеновых панелей, предназначенных для зданий промышленного и гражданского назначения путем модификации с помощью извести).

Цель. Исследование процессов структурной модификации жаростойких бетонов и гипсобетона для повышения их физико-механических характеристик и увеличения долговечности.

Материалы и методы. В составы жаростойких бетонов включалась тонкомолотая добавка – отработанный катализатор ИМ‑2201. В качестве активаторов процессов применялась гашеная известь в количестве 10 %, в результате чего наблюдалось увеличение прочности при сжатии исследуемых материалов по сравнению с изделиями того же состава, но без извести. Для повышения прочности гипсобетона, изготовленного на высокопрочном гипсе, вводилась добавка в виде негашеной молотой извести 5 и 10 %. Проводилось измерение электродных потенциалов стали в высокопрочном гипсе.

Результаты. Испытания на предел прочности при сжатии образцов жаростойких бетонов, приготовленных на портландцементе с добавкой гашеной извести в количестве 10 %, показали 32 кгс/см². В результате электрохимических исследований коррозии стали в гипсобетоне было выявлено, что включение в состав гипсобетона 10 % негашеной молотой извести не только повышает прочность изделий, но и способствует антикоррозионным процессам.

Выводы. Жаростойкие бетоны на портландцементе с добавками в качестве отработанного катализатора ИМ‑2201 и гашеной извести в количестве 10 %, пропитанные ортофосфорной кислотой с концентрацией 30 %, обладают физико-термическими показателями, удовлетворительными для работы бетона при температуре 800 °C. Защитой стальной арматуры в гипсобетоне является добавка в гипсобетон молотой негашеной извести в количестве 10 % от веса гипса, что позволяет использовать его в производстве гипсобетонных панелей в промышленных и гражданских зданиях.

1. <i>Передерий И.А., Федоров В.П.</i> Исследование коррозии стали в гипсобетоне на высокопрочном гипсе и электрохимическая защита. Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. 1967;(3):20–25.

2. <i>Соколова С.В., Сидоренко Ю.В.</i> Получение эффективных материалов на основе отходов сернокислотной промышленности. Вестник НИЦ Строительство. 2024;41(2):131–147. https://doi.org/10.37538/2224-9494-2024-2(41)-131-147.

3. <i>Хафизова Э.Н., Панченко Ю.Ф., Панченко Д.А.</i> Применение технологических отходов дробления горных пород при разработке составов цементных бетонов. Научный рецензируемый журнал «Вестник СибАДИ». 2021;18(6):790–799. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-6-790-799.

4. <i>Lohmann J., Kölzer T., Schaan G., Schmidt-Döhl F.</i> Self-organizing systems in the construction industry. Engineering Reports. 2023;5(11):12692. https://doi.org/10.1002/eng2.12692.

5. <i>Sun C., Chen L., Xiao J., Singh A., Zeng J.</i> Compound utilization of construction and industrial waste as cementitious recycled powder in mortar. Resources, Conservation and Recycling. 2021;170:105561. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.105561.

6. <i>Liu Y., Zhuge Y., Fan W., Duan W., Wang L.</i> Recycling industrial wastes into self-healing concrete: A review. Environmental Research. 2022;214(4):113975. https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113975.

7. <i>Ren C., Wu S., Wang W., Chen L., Bai Y., Zhang T., Li H., Zhao Y.</i> Recycling of hazardous and industrial solid waste as raw materials for preparing novel high-temperature-resistant sulfoaluminate-magnesia aluminum spinel cement. Journal of Building Engineering. 2023;64:105550. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.105550.

8. <i>Sandanayake M., Bouras Y., Haigh R., Vrcelj Z.</i> Current Sustainable Trends of Using Waste Materials in Concrete – A Decade Review. Sustainability. 2020;12(22):9622. https://doi.org/10.3390/su12229622.

9. <i>Хлыстов А.И., Соколова С.В.</i> Термодинамический принцип оценки пригодности техногенного сырья для синтеза фосфатных связующих. Башкирский химический журнал. 2004;(2):27.

10. <i>Хлыстов А.И., Соколова С.В., Баранова М.Н., Коннов М.В., Широков В.А.</i> Совершенствование технологии применения футеровочных пропиточно-обмазочных составов и структурно-химической модификации алюмосиликатных и высокоглиноземистых огнеупоров. Огнеупоры и техническая керамика. 2015;(10):48–55.

11. <i>Хлыстов А.И., Соколова С.В., Баранова М.Н., Васильева Д.И., Холопов Ю.А.</i> Перспективы использования глиноземсодержащих отходов промышленности в производстве жаростойких бетонов. Экология и промышленность России. 2021;25(7):13–19. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-7-13-19.

12. <i>Соколова С.В., Баранова М.Н., Васильева Д.И., Холопов Ю.А.</i> Перспективы применения промышленных отходов для повышения долговечности и огнеупорности жаростойких бетонов. Строительство и реконструкция. 2023;(2):123–133. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-106-2-123-133.

13. <i>Соколова С.В., Баранова М.Н., Васильева Д.И., Холопов Ю.А.</i> Вторичное использование глиноземсодержащих отходов промышленности для синтеза жаростойких бетонов. Строительные материалы. 2023;(4):20–23. https://doi.org/10.31659/0585-430x-2023-812-4-20-23.

14. <i>Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Чилин И.А., Дондуков В.Г., Селютин Н.М.</i> Модифицированные бетоны: реальность и перспективы. Вестник НИЦ «Строительство». 2024;40(1):92–104. https://doi.org/10.37538/2224-9494-2024-1(40)-92-104.

15. <i>Батраков В.Г.</i> Модифицированные бетоны. Теория и практика. Москва: Технопроект; 1998.

16. <i>Каприелов С.С.</i> Общие закономерности формирования структуры цементного камня и бетона с добавкой ультрадисперсных материалов. Бетон и железобетон. 1995;(4):16–20.

17. <i>Kuz’min M.P., Larionov L.M., Kuz’mina M.Yu., Kuz’mina A.S., Ran J.Q., Burdonov A.E., Zenkov E.V.</i> Production of portland cement using fluorine gypsum – hydrofluoric acid waste. Magazine of Civil Engineering. 2022;111(3):11113. https://doi.org/10.34910/MCE.111.13.

18. <i>Bigdeli Y., Barbato M., Gutierrez-Wing M.T., Lofton C.D.</i> Use of slurry fluorogypsum (FG) with controlled pH-adjustment in FG-based blends. Construction and Building Materials. 2018;163:160–168. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.12.099.

19. <i>Garg M., Pundir A</i>. Investigation of properties of fluorogypsum-slag composite binders – Hydration, strength and microstructure. Cement and Concrete Composites. 2014;45:227–233. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2013.10.010.

20. <i>Yan P., Yang W., Qin X., Yi Y.</i> Microstructure and properties of the binder of fly ash-fluorogypsum-Portland cement. Cement and Concrete Research. 1999;29(3):349–354. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(98)00214-2.