ВПЛИВ ЗАМІНИ ЧАСТИНИ ЦЕМЕНТУ ЗОЛОЮ-ВИНЕСЕННЯМ НА МІЦНІСТЬ БЕТОНІВ ТРАНСПОРТНИХ СПОРУД І ДОРОЖНІХ ПОКРИТТІВ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2024-10-82-88Ключові слова:
зола-винесення, бетон, транспортні споруди, жорстке дорожнє покриття, суперпластифікатор, міцність.Анотація
Визначено вплив заміни частини цементу золою-винесенням на міцність бетонів для транспортних споруд і дорожніх покриттів.
Для виготовлення бетонів використовувався портландцемент ПЦ ІІ/А-Ш-500, щебінь фракції 5-20 мм, кварцовий пісок з Мкр=2,3, суперпластифікатор Поліпласт СП-1 і зола-винесення Дарницької ТЕЦ. Досліджено властивості бетонів трьох складів. Склад №1 (без золи винесення) використовувався як контрольний і у якості в’яжучого в ньому застосовано портландцемент у кількості 300 кг/м3. У складі №2 10% портландцементу замінено на 75 кг/м3 золи-винесення. У складі №3 20% портландцементу замінено на 150 кг/м3 золи-винесення. У всі бетони вводився суперпластифікатор у кількості 2,4 кг/м3.
Всі бетонні суміші мали рівну рухомість S1 та їх В/Ц залежало від складу. Для контрольного складу №1 значення В/Ц суміші дорівнювало 0,390. Для складу №2 фактичне В/Ц, тобто за умови розрахунку кількості в’яжучого як суми кількості цементу і золи, дорівнювало 0,333. Для складу №3 – 0,308. Тобто у міру збільшення частки золи у в’яжучому В/Ц сумішей знижувалася.
Середня густина бетону контрольного складу №1 і складу №2 є приблизно рівною (2441 кг/м3 і 2446 кг/м3), а складу №3 дещо меншою (2423 кг/м3). Це пояснюється тім, що при заміні частини цементу більшою за масою кількістю золи-винесення у бетоні знижується В/Ц суміші, але одночасно збільшується розсунення крупного заповнювача.
Міцність на стиск бетонів визначалася у віці 7 і 28 діб. Встановлено, що у віці 7 діб міцність на стиск бетону складу №2, у якому 30 кг/м3 цементу замінено на 75 кг/м3 золи-винесення, є на 6,8% менше міцності контрольного складу №1. Але у віці 28 діб міцність бетону складу №2 є на 3,8% більше міцності бетону контрольного складу №1. Для складу №3 заміна 60 кг/м3 цементу на 150 кг/м3 золи винесення викликала зниження міцності на стиск у порівняння з контрольним складом №1 у віці 7 діб на 28,3%, у віці 28 діб – на 14,0%. Тобто бетони, у складі яких використовувалася зола-винесення, характеризувалися меншою швидкістю набору міцності у порівнянні з бетоном, в якому у якості в’яжучого використовувався лише портландцемент. Заміна 10% портландцементу раціональною кількістю золи дозволила отримати бетон з міцністю, яка є не менш міцності контрольного складу. Проте заміна 20% портландцементу не була повністю компенсована введенням золи.
Тобто можливим і ефективним є застосовування золи-винесення у складі бетонів транспортних споруд і дорожніх покриттів. Введення раціональної кількості золи дозволяє знизити витрати в’яжучого, що має важливе екологічне значення і економічно доцільно.
Посилання
[1] M.A. Sanytsky, T.P. Kropyvnytska, H.S. Ivashchyshyn, B.H. Rusyn, "Kontseptsiya nyzʹkovuhletsevoho rozvytku v tsementniy promyslovosti", Building materials and products, 5-6, pp. 24-27, 2017.
[2] M. Sanytsky, T. Kropyvnytska, H. Ivashchyshyn, "Sustainable modified pozzolanic supplementary cementitious materials based on natural zeolite, fly ash and silica fume", IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1254, 012004, 2023. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012004
[3] D. Nayak, P.P. Abhilash, R. Singh, R. Kumar, V. Kumar, "Fly ash for sustainable construction: A review of fly ash concrete and its beneficial use case studies", Cleaner Materials, 6, 100143, 2022. https://doi.org/10.1016/j.clema.2022.100143
[4] L.Y. Dvorkin, A.V. Myronenko, Budivelʹni materialy ta vyroby iz zastosovuvannyam promyslovykh vidkhodiv. Rivne: NUVHP, 2019.
[5] L.O. Bohinsʹka, "Vykorystannya vidkhodiv vyrobnytstv u budivnytstvi", Novi tekhnolohiyi v budivnytstvi, pp. 35-42, 2021. https://doi.org/10.32782/2664-0406.2021.39.5
[6] V.P. Kovalskyy, V.O. Tymoshenko, "Doslidzhennya perspektyvy vykorystannya zoly vynosu v budivnytstvi", Suchasni tekhnolohiyi, materialy i konstruktsiyi v budivnytstvi, 34(1), pp. 36–42, 2023. https://doi.org/10.31649/2311-1429-2023-1-36-42
[7] L.Y. Dvorkin, V.V. Zhitkovsky, V.V. Marchuk, Yu.O. Stepasyuk, M.M. Skrypnyk, Efektyvni tekhnolohiyi betoniv ta rozchyniv iz zastosuvannyam tekhnohennoyi syrovyny. Rivne: NUVHP, 2017.
[8] O.V. Stepanchuk, Ya. Shilin, "Application of fly ash in concrete production: an integrated study of environmental benefits and material properties", Airport Planning, Construction and Maintenance Journal, 1(3), pp. 85-95, 2024. https://doi.org/10.32782/apcmj.2024.3.12
[9] O. Mohamed, "Durability and compressive strength of high cement replacement ratio self-consolidating concrete", Buildings, 8(11), 153, 2018. https://doi.org/10.3390/buildings8110153
[10] L.Y. Dvorkin, Efektyvni zolovmisni tsementy, betony ta rozchyny. Rivne: NUVHP, 2022.
[11] F.A. Sabet, N.A. Libre, M. Shekarchi, "Mechanical and durability properties of self consolidating high performance concrete incorporating natural zeolite, silica fume and fly ash", Construction and Building Materials, 44, pp. 175-184, 2013. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.02.069
[12] P. Nath, P. Sarker, "Effect of fly ash on the durability properties of high strength concrete", Procedia Engineering, 4, pp. 1149-1156, 2011. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.07.144.
[13] H. Bilal, X. Gao, L. Cavaleri, A. Khan, M. Ren, "Mechanical, durability, and microstructure characterization of pervious concrete incorporating polypropylene fibers and fly ash/silica fume", Journal of Composites Science, 8(11), 456, 2024. https://doi.org/10.3390/jcs8110456
[14] M.L. Zeggar, N. Azline, N.A. Safiee, "Fly ash as supplementry material in concrete: A review", IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 357, 012025, 2019. https://doi.org/10.1088/1755-1315/357/1/012025
[15] V.V. Hrabovchak, A.I. Kushtym, B.I. Kudryavetsʹ, "Palyvni zoly i shlaky, yak osnovna syrovyna dlya vyrobnytstva tsementiv i betoniv na yikh osnovi", Problemy rozvytku misʹkoho seredovyshcha, 1(20), pp. 32-38, 2018.
[16] O.V. Mykhaylovsʹka, V.P. Bulhakov, "Doslidzhennya vplyvu zoly vynesennya na mitsnistʹ hruntotsementu", Grail of Science, 17, pp. 210-212, 2022. https://doi.org/10.36074/grail-of-science.22.07.2022.038
[17] SOU 42.1-37641918-104:2013. Zoly-vynosu ta sumishi zoloshlakovi teplovykh elektrostantsiy dlya dorozhnikh robit. Tekhnichni umovy. Kyyiv, 2013.
[18] O.V. Stepanchuk, Shilin Yang, "Application of fly ash in concrete production: an integrated study of environmental benefits and material properties", Airport Planning, Construction and Maintenance Journal Issue, 1(3), pp. 85-95, 2024. https://doi.org/10.32782/apcmj.2024.3.12
[19] DBN V.2.3-4:2015. Avtomobilʹni dorohy. Sporudy transportu. Chastyna I. Proektuvannya. Chastyna II. Budivnytstvo. Kyiv, 2015.
[20] DSTU B V.2.7-114-2002. Budivelʹni materialy. Sumishi betonni. Metody vyprobuvan. Kyiv, 2002.
[21] DSTU B V.2.7-214:2009. Budivelʹni materialy. Betony. Metody vyznachennya mitsnosti za kontrolʹnymy zrazkamy. Kyiv, 2010.
[22] K. Konieczna, K. Chilmon, W. Jackiewicz-Rek, "Investigation of mechanical properties, durability and microstructure of low-clinker high-performance concretes incorporating ground granulated blast furnace slag, siliceous fly ash and silica fume", Applied Sciences, 11, 830, 2021. https://doi.org/10.3390/app11020830.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
