ВПЛИВ АКТИВНИХ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБАВОК НА ВЛАСТИВОСТІ НАДВИСОКОМІЦНОГО БЕТОНУ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2023-5-110-116Ключові слова:
бетон надвисокої міцності, мікрокремнезем, суперцеоліт, полікарбоксилатний суперпластифікатор, міцність, структуроутворення, економічне проектування.Анотація
У статті наведено результати дослідження впливу високоактивних мінеральних добавок на фізико-механічні властивості надвисокоміцних бетонів. На даний час, згідно з класичною концепцією виготовлення надвисокоміцного бетону, вводиться значна кількість ультрадисперсного мікрокремнезему, що зумовлює підвищену вартість його приготування. Для отримання рентабельних надвисокоміцних бетонів проведено оцінку складу сумішей за критеріями міцності та економічності шляхом заміни мікрокремнезему на технологічно оптимізований високодисперсний цеоліт (SSA=1200 м2/кг), який належить до клас суперцеоліту. Показано, що для модифікованого бетону з додаванням мікрокремнезему міцність на стиск через 2 доби становить 88,8 МПа, через 28 діб - 161,0 МПа. Встановлено, що при частковій заміні мікрокремнезему суперцеолітом досягаються достатньо високі механічні показники: через 2 доби міцність при стиску становить 75,8 МПа, через 28 діб міцність зростає в 2,1 рази і складає 163,2 МПа, при цьому досягається міцність на вигин 12,1 МПа. Мікрокремнезем вносить позитивний ефект завдяки підвищеній реакційній здатності, особливо в ранньому віці. Аналогічно дрібна фракція суперцеоліту характеризується прискоренням реакції пуцоланізації, тоді як грубша фракція сприяє підвищенню ступеня гідратації цементної системи за рахунок десорбції молекул води з мікропор, тобто забезпечує внутрішній догляд за бетоном. В результаті пуцоланової реакції мікрокремнезему та суперцеоліту відбувається ущільнення цементуючої матриці шляхом заповнення міжзернового простору за рахунок утворення нанодисперсних C-S-H фаз. Термічний аналіз свідчить, що кількість кальцію гідроксиду в цементуючій системі з суперцеолітом становить 2,75% або 66 кг/м3, що відповідає вимогам для надвисокогоміцного бетону. Представлені результати свідчать про те, що синергетичне поєднання мікрокремнезему та суперцеоліту з високою поверхневою активністю та полікарбоксилатного суперпластифікатора забезпечує підвищену щільність упаковки зерен цементуючої матриці, необхідні міцнісні характеристики надвисокоміцного бетону, а також сприяє зниженню вартості його приготування, що відкриває передумови для більш широкомасштабного застосування такого бетону в будівництві.
Посилання
[1] Li-Shan Wu, Zhi-Hui Yu, Cong Zhang, Toshiyuki Bangi, "Design approach, mechanical properties and cost-performance evaluation of ultra-high performance engineered cementitious composite (UHP-ECC): A review", Construction and Building Materials, vol. 340, 127734, 2022. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127734.
[2] M. Sadiq, P. Soroushian, M. Bakker, "Ultra high performance cementitious composites with enhanced mechanical and durability characteristics", SN Applied Sciences, vol. 3, рр. 676, 2021. doi.org/10.1007/s42452-021-04628-y.
[3] S. Kroviakov, V. Volchuk, M. Zavoloka, "Fractal model of the influence of expanded clay concrete macrostructure on its strength", Key Engineering Materials, vol. 864, pp. 43-52, 2020. doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.864.43.
[4] O.V. Sumariuk, V.F. Romankevych, O.D. Halunka, O.V. Kutsyk, V.V. Polevetsky, S.M. Novikov, I.M. Fodchuk, "Influence of polyfunctional nanomodificators on the microstructure of concrete composites of high strength and density", Physics and Chemistry of Solid State, vol. 21(1), pp. 19-26, 2020. doi org//scijournals.pnu.edu.ua /index.php/pcs s /article/view/2250.
[5] M.A. Johari, J.J. Brooks, Sh. Kabir, P. Rivard, "Influence of supplementary cementitious materials on engineering properties of high strength concrete", Construction and Building Materials, vol. 25, pp. 2639-2648, 2011. doi:10.1016/j.conbuildmat.2010.12.013.
[6] W. Zemei, H. Kh. Kamal, Sh. Caijun, "Changes in rheology and mechanical properties of ultra-high performance concrete with silica fume content", Cement and Concrete Research, vol. 23(6), 105786, 2019. doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.105786.
[7] K. L. Nam, K.T. Koh, K. Min Ook, G.S. Ryu, "Uncovering the role of micro silica in hydration of ultra-high performance concrete (UHPC)", Cement and Concrete Research, vol. 104, pp. 68-79, 2018. doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.11.002.
[8] X. Xing, W. Miaomiao, Sh. Weiguo, L. Jiangwei, "Performance and microstructure of ultra-high-performance concrete (UHPC) with silica fume replaced by inert mineral powders", Construction and Building Materials, vol. 327, 126996, 2022. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126996.
[9] M. Sanytsky, T. Kropyvnytska, I. Heviuk. Rapid hardening clinker-efficient cements and concretes. Lviv, 2021.
[10] A. Aashay, A. Matthew, H. Hannah, C. Cesar, "Microstructural packing- and rheology-based binder selection and characterization for Ultra-high Performance Concrete (UHPC)", Cement and Concrete Research, vol. 103, pp. 179-190, 2018. doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.10.013.
[11] X. Juyu, J. Liu. K. Yang. Sh. Zhang, "Role of silica fume on hydration and strength development of ultra-high performance concrete", Construction and Building Materials, vol. 338, 127600, 2022. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127600.
[12] M. Sanytsky, T. Kropyvnytska, R. Trefler, "Modified sulfate-resistant Portland cements with zeolite addition", Vіsnik Odes'koї derzhavnoї akademії budіvnictv ta arhіtekturi, vol. 87, pp. 100-107, 2022. doi.org/10.31650/2415-377X-2022-87-100-107.
[13] J.J. Chen, L.G. Li, P.L. Ng, "Effects of superfine zeolite on strength, flowability and cohesiveness of cementitious paste", Cement and Concrete Composites, vol. 83, pp. 101-110, 2017. doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.06.010.
[14] K. Maziar, Sh. Behrouz, "Internal curing capabilities of natural zeolite to improve the hydration of ultra-high performance concrete", Construction and Building Materials, vol. 340, 127452, 2022. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127452.
[15] M. Sanytsky, A. Usherov-Marshak, T. Kropyvnytska, I. Heviuk, "Performance of multicomponent Portland cements containing granulated blast furnace slag, zeolite and limestone", Cement Wapno Beton, vol. 25(5), pp. 416-427, 2020. doi.org/10.32047/ CWB.2020.25.5.7.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
