Наведено результати дослідження добавки високодисперсного крейди на фізико-механічні властивості цементного каменю і бетонів. Встановлено, що введення високодисперсного крейди до складу в'яжучого збільшує вміст найдрібніших частинок. частинки крейди заповнюють поровий простір між частинками цементу, збільшуючи при цьому щільність упаковки, що веде до збільшення щільності, що відповідно призводить до поліпшення фізико-механічних властивостей бетонів: Водонепроникності, морозостійкості, корозійної стійкості, тріщиностійкості та інших властивостей

Анотація наукової статті за технологіями матеріалів, автор наукової роботи - Чепурна С.Н., Жидкова Т.В.


Analysis of fine-dispersed chalk usage as mineral additive in the composition of sand aggrerate concrete

The research results of fine-disperse chalk addition on physical and mechanical properties of the cement stone and concrete are shown. It is determined that fine-disperse chalk addition in the binder composition increases the content of ultrafine particles. The chalk particles fill the pore space between the cement particles, increasing the packing density, which leads to a density increase, which consequently leads to improved physical and mechanical properties of the concrete: Water tightness, cold resistance, corrosion resistance, crack resistance and other properties


Область наук:
  • технології матеріалів
  • Рік видавництва діє до: 2016
    Журнал: ScienceRise
    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОДИСПЕРСНОГО МЕЛА ЯК МІНЕРАЛЬНОЇ ДОБАВКИ У СКЛАДІ дрібнозернистого бетону'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОДИСПЕРСНОГО МЕЛА ЯК МІНЕРАЛЬНОЇ ДОБАВКИ У СКЛАДІ дрібнозернистого бетону»

    ?УДК 691.32

    DOI: 10.15587 / 2313-8416.2016.85576

    АНАЛІЗ ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОДИСПЕРСНОГО МЕЛА ЯК МІНЕРАЛЬНОЇ ДОБАВКИ У СКЛАДІ дрібнозернистого бетону

    © С. Н. Чепурна, Т. В. Жидкова

    ANALYSIS OF FINE-DISPERSED CHALK USAGE AS MINERAL ADDITIVE IN THE COMPOSITION OF SAND AGGRERATE CONCRETE

    © S. Chepurna, T. Zidkova

    Наведено результати дослідження добавки високодисперсного крейди на фізико-механічні властивості цементного каменю і бетонів. Встановлено, що введення високодисперсного крейди до складу в'яжучого збільшує вміст найдрібніших частинок. Частинки крейди заповнюють поровий простір між частинками цементу, збільшуючи при цьому щільність упаковки, що веде до збільшення щільності, що відповідно призводить до поліпшення фізико-механічних властивостей бетонів: водонепроникності, морозостійкості, корозійної стійкості, тріщиностійкості та інших властивостей Ключові слова: бетон, крейда, добавка, щільність, гідрокарбоалюмінат кальцію, цемент, новоутворення

    The research results of fine-disperse chalk addition on physical and mechanical properties of the cement stone and concrete are shown. It is determined that fine-disperse chalk addition in the binder composition increases the content of ultrafine particles. The chalk particles fill the pore space between the cement particles, increasing the packing density, which leads to a density increase, which consequently leads to improved physical and mechanical properties of the concrete: water tightness, cold resistance, corrosion resistance, crack resistance and other properties

    Keywords: concrete, chalk, addition, density, calcium hydrocarboaluminate, cement, new composition

    1. Введення

    В даний час велика увага в сучасному матеріалознавстві приділяють виробництву нових композиційних матеріалів, які володіють високими експлуатаційними та технологічними властивостями. При отриманні таких матеріалів вирішуються питання економії вихідних матеріалів, енергозбереження та охорони навколишнього середовища. Однак в даний час в Україні при виробництві цементів загальнобудівельного призначення як добавки крейда не використовується жодним цементним підприємством.

    Мел досить широко поширений в природі і в більшості родовищ виходить на поверхню землі. Тому його видобуток не становить серйозних проблем [1]. Мел є літологію-чеський різновидом вапняків і являє собою м'яку пухку, слабосцементірованние тонкозернисту породу на 98% складається з карбонату кальцію, а також містить катіони, які входять до складу більшості клінкерних мінералів [2]. Він відрізняється значною мінливістю механічних властивостей при зміні вологості і порушення структури, а глинисті домішки, що входять до складу крейди, сприяють підвищенню гідрофілен-ності, щільності і міцності крейди, але при зволоженні наявність цих домішок дає більш значне зниження міцності.

    2. Аналіз літературних даних і постановка проблеми

    Про можливість застосування крейди в якості добавки до цементу розглядав Будніков П. П. ще в

    минулому столітті [3]. На його думку, крейда в бетоні виконує функції «ущільнювача і адсорбенту». У присутності крейди спостерігається прискорення процесу гідратації клінкерних частинок цементного в'яжучого, так як при цьому збільшується водо-цементне відношення в системі і здійснюється відведення продуктів розчинення із зони реакції до поверхні частинок крейди. Частинки гидрофобного крейди, розподіляючись в порах, створюють гідрофобні ділянки та перешкоджають просуванню води всередину складів. На думку Міхеенкова М. А. [4], Коренькової С. Ф. [5] крейда виконує роль пластифицирующей добавки в цементній системі, зменшуючи водопотребность в'яжучого. Згідно з дослідженнями Жидкової Т. В. [6], Leo G і інші [7] цементні композиції, що включають крейда, утворюють комплексні сполуки - гідрокарбонати, які володіють високою морозостійкістю і призводять до підвищення сульфатостійкості бетону і усунення висолів на його поверхні. Мел, виконуючи роль пластифицирующей добавки в цементній системі, зменшує водопотребность в'яжучого.

    3. Мета і завдання дослідження

    Головною метою проведення досліджень є вивчити можливість застосування високодисперсного крейди як мінеральної добавки, вплив її на структуроутворення бетону і формування структури такого композиту, що забезпечить поліпшення фізико-механічні властивості бетонів та підвищення експлуатації бетонних конструкцій.

    Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

    1. Визначити роль високодисперсного крейди в структурі цементного каменю.

    2. Дослідити вплив високодисперсного крейди в залежності від процентного вмісту в складі в'яжучого на фізико-механічні властивості бетонів.

    4. Матеріали та методи дослідження

    Для проведення експериментальних досліджень використовувався портландцемент ПЦ 1-500Н вироб-

    ництва ВАТ «Балцемент» наступного мінералогічного складу: Се8 - 63,7%; С2 $ - 14,8; С3А - 6,0; С4АF - 12,5. В якості мінеральної добавки використовувався крейда Слов'янського родовища, який являє собою частинки сферичної форми із середнім діаметром до 3 мкм, а також сегреговані конгломерати. Мел вводили в бетонну суміш замість частини цементу в різному процентному співвідношенні від 10% до 40%. Склади, використовувані в дослідженнях, представлені в табл. 1.

    Таблиця 1

    Склади бетонних зразків

    Марка цементу № зразків Витрата матеріалу,% В / Ц

    цемент Мел

    ПЦ 1-500Н 1.1 100 - 0,466

    1.2 90 10 0,460

    1.3 80 20 0,462

    1.4 70 30 0,468

    1.5 60 40 0,472

    5. Результати дослідження

    Дослідження показали, що бетони, в складі яких міститься високодисперсний крейда, змінювали показники поровой структури і фазового складу новоутворень [8, 9].

    Високими показниками водонепроникності, морозостійкості, корозійної стійкості мають зразки в складі в'яжучого, якого міститься 10% високодисперсного крейди [10-12]. Це пояснюється тим, що частинки високодисперсного крейди, розподіляючись в капілярних порах, кольматі-рует їх і перешкоджає просуванню води всередину складів, ущільнюючи зону «цементний камінь -наполнітель». При цьому відбувається «заростання» пор продуктами гідратації цементу.

    Продукти гідратації, представлені гекса-тональними пластинчастими кристалами гідрокар-боалюміната кальцію 3Са0хА1203хСаС03х30Н20, заповнюють порожнечі між частками цементу, збільшуючи при цьому щільність упаковки. Гідрокар-боалюмінат кальцію утворюється на зернах С3А у вигляді екранізує плівки, зростися між собою і з поверхнею високодисперсного крейди, утворюють щільний кристалічний конгломерат, що веде до утворення щільної структури і підвищуючи міцність цементного каменю. Результати дослідження показали, що зразки з добавкою 10% крейди мають високі показники міцності (рис. 1) і морозостійкості (рис. 2).

    Незважаючи на високі показники водонепроникності і морозостійкості зразків з добавками 20%, 30%, 40%, слід зазначити для даних зразків значне зниження міцності. Це пов'язано з тим, що збільшення процентного зміст крейди в складі в'яжучого веде до зменшення кількості гідрокарбоалюміната кальцію. При цьому збільшується кількість кубічного гідроалюмінати С3АН6, який утворюється в результаті перекристалізації гідроалюмінатов кальцію типу С4АН13-19, а також утворення гідросилікатів, переважно типу СSН, це робить

    структуру більш пухкої, збільшує кількість пір і веде до зниження міцності.

    Мал. 2. Залежність коефіцієнта морозостійкості (кморю) від% вмісту крейди

    Мал. 1. Залежність міцності на стиск і водонепроникності

    6. Висновки

    В результаті проведених досліджень встановлено:

    1. Високодисперсний крейда бере участь в струк-турообразованіі цементного каменю, збільшується обсяг кристалічної фази, змінюється характер пористості, утворюються моногідрокарбоалюмінати кальцію і тверді розчини гідрокарбоалюміната і гідроксиду кальцію.

    2. Добавка високодисперсного крейди в кількості 10% позитивно впливає на водонепроникність, морозостійкість і міцність бетонів.

    3. Добавка крейди в межах 20-40% від маси цементу знижує міцності, при цьому характеризується підвищеними показниками водонепроникності і морозостійкості.

    література

    1. ПАУСІ, К. Ф. Хімія і технологія крейди [Текст] / К. Ф. ПАУСІ, І. С. Євтушенко. - М .: Стройиздат, 1977. - 137 с.

    2. Полуектова, В. А. Колоїдно-хімічні властивості водних дисперсій крейди і мармуру [Текст] / В. А. Полуектова, В. А. Ломаченко, З. В. Столярова, С. М. Ломаченко, В. М . Маліновкер // Фундаментальні дослідження. Технічні науки. - 2014. - № 9. - С. 1205-1209.

    3. Будніков, П. П. До питання про роль високодисперсних карбонатних добавок у формуванні структури і складу новоутворень, що виникають в гидратирующие-щем цементному камені [Текст] / П. П. Будников, В. М. К-басів // Тр. VI нараду з експериментальної та технічної мінералогії та петрографії АН СРСР. - 1962. -С. 189-196.

    4. Михеєнко, М. А. Вплив карбонатного наповнювача на властивості бетонів [Текст] / М. А. Михеенков, С. А. Мамаєв, І. С. Анаськин // Технології бетонів. -2011. - № 11-12. - С. 41-45.

    5. Коренькова, С. Ф. Структура і властивості цементного бетону з добавкою мікродісперсний карбонату кальцію [Текст] / С. Ф. Коренькова, В. Г. Зіміна, Л. Н. Безгина, Е. В. Ренкас // Известия вузів. Будівництво. - 2008. -№ 6. - С. 34-37.

    6. Жидкова, Т. В. Дослідження корозійної стійкості в'яжучих композицій, що містять крейда і суглинок [Текст] / Т. В. Жидкова // Реконструкція та капітальний ремонт будівель і споруд. - 1989. - С. 7-10.

    7. Leo, G. Adding limestone fines as cementitious paste replacement to improve tensile strength, stiffness and durability of concrete [Text] / G. Li. Leo, A. K. H. Kwan // Cement and Concrete Composites. - 2015. - Vol. 60. - P. 17-24. doi: 10.1016 / j.cemconcomp.2015.02.006

    8. Donatello, S. Comparison of test methods to assess poz-zolanic activity [ТеХ] / S. Donatello, M. Tyrer, C. R. Cheeseman // Cement and Concrete Composites. - 2010. - Vol. 32, Issue 2. -P. 121-127. doi: 10.1016 / j.cemconcomp.2009.10.008

    9. Тараканов, В. А. Формування мікроструктури наповнених цементних матеріалів [Текст] / В. А. Тараканов, Е. О. Тараканова // Інженерно-будівельний журнал. - 2009. - № 8. - С. 13-16.

    10. Чепурна, С. Н. Морозостійкість бетону на основі в'яжучого компонента, що містить карбонат кальцію (крейда) [Текст] / С. Н. Чепурна, М. С. Золотов // Наука-вий вюнік будiвництва. - 2009. - № 54. - С. 66-70.

    11. Chepurna, S. Modified properties of concrete of fine-disperse chalk [Text] / S. Chepurna, T. Zhydkova // Scientific letters of Academic Society of Michal Baludansky. -2016. - Vol. 1, Issue 4. - P. 59-62.

    12. Чепурна, С. М. Шдвіщення водонепронікносп бетошв з добавкою вісокодісперсно! Крейд [Текст]: зб. наук. пр. / С. М. Чепурна, Т. В. Жидкова, М.?. Чепурна // сучастіем технологи та методи розрахункгв у будiв-ніцтш. - 2016. - № 5. - С. 85-91.

    References

    1. Paus, K. F., Evtushenko, I. S. (1977). Himiya i tehnologiya mela. Moscow: Stroyizdat, 137.

    2. Poluektova, V. A., Lomachenko, V. A., Stolyaro-va, Z. V., Lomachenko, S. M., Malinovker, V. M. (2014 року). Kolloid-no-himicheskie svoystva vodnyih dispersiy mela i mramora. Fun-damentalnyie issledovaniya. Tehnicheskie nauki, 9, 1205-1209.

    3. Budnikov, P. P., Kolbasov, V. M. (1962). K voprosu o roli vyisokodispersnyih karbonatnyih dobavok v formirovanii strukturyi i sostava novoobrazovaniy, voznikayuschih v gid-ratiruyuschem tsementnom kamne. Tr. VI soveschanie po ek-sperimentalnoy i tehnicheskoy mineralogii i petrografii AN SSSR, 189-196.

    4. Miheenkov, M. A., Mamaev, S. A., Anaskin, I. S. (2011). Vliyanie karbonatnogo napolnitelya na svoystva betonov. Tehnologii betonov, 11-12, 41-45.

    5. Korenkova, S. F., Zimina, V. G., Bezgina, L. N., Renkas, E. V. (2008). Struktura i svoystva tsementnogo betona s dobavkoy mikrodispersnogo karbonata kaltsiya. Izvestiya vuzov. Stroitelstvo, 6, 34-37.

    6. Zhidkova, T. V. (1989). Issledovanie korrozionnoy stoykosti vyazhuschih kompozitsiy, soderzhaschih mel i suglinok. Rekonstruktsiya i kapitalnyiy remont zdaniy i sooru-zheniy, 7-10.

    7. Li, L. G., Kwan, A. K. H. (2015). Adding limestone fines as cementitious paste replacement to improve tensile strength, stiffness and durability of concrete. Cement and Concrete Composites, 60, 17-24. doi: 10.1016 / j.cemconcomp. 2015.02.006

    8. Donatello, S., Tyrer, M., Cheeseman, C. R. (2010). Comparison of test methods to assess pozzolanic activity. Cement and Concrete Composites, 32 (2), 121-127. doi: 10.1016 / j.cemconcomp.2009.10.008

    9. Tarakanov, V. A., Tarakanova, E. O. (2009). Formi-rovanie mikrostrukturyi napolnennyih tsementnyih materialov. Inzhenerno-stroitelnyiy zhurnal, 8, 13-16.

    10. Chepurnaya, S. N., Zolotov, M. S. (2009). Moro-zostoykost betona na osnove vyazhuschego komponenta, soderzhaschego karbonat kaltsiya (mel). Naukoviy visnik budivnitstva, 54, 66-70.

    11. Chepurna, S., Zhydkova, T. (2016). Modified properties of concrete of fine-disperse chalk. Scientific letters of Academic Society of Michal Baludansky, 1 (4), 59-62.

    12. Chepurna, S. M., Zhidkova, T. V., Chepurna, M. E. (2016). Pidvischennya vodoneproniknosti betoniv z dobavkoyu visokodispersnoyi kreydi. Suchasni tehnologiyi ta metodi roz-rahunkiv u budivnitstvi, 5, 85-91.

    Рекомендовано до публгкацІ д-р техн. наук Романенко 1.1.

    Дата надходження рукопису 03.11.2016

    Чепурна Світлана Миколаївна, асистент, кафедра міського будівництва, Харківський національний університет міського хазяйства ім. А. Н. Бекетова, вул. Революції, 12, г. Харьков, Україна, 61002 E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Жидкова Тетяна Володимирівна, кандидат технічних наук, доцент, кафедра міського будівництва, Харківський національний університет міського хазяйства ім. А. Н. Бекетова, вул. Революції, 12, г. Харьков, Україна, 61002

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Chepurna Svitlana, Assistant, Department of Urban Development, O. M. Beketov Kharkiv National University of Urban Economy, Revolution str., 12, Kharkiv, Ukraine, 61002 E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Zhydkova Tetyana, PhD, Associate Professor, Department of Urban Development, O. M. Beketov Kharkiv National University of Urban Economy, Revolution str., 12, Kharkiv, Ukraine, 61002 E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    УДК 681.5

    DOI: 10.15587 / 2313-8416.2016.85572

    ДОСЛ1ДЖЕННЯ П1ДТРІМКІ Прийняття Р1ШЕНЬ ПРИ КЕРУВАНН1 ОБ'бКТАМІ Природокористування

    © М. А. Шуфнаровіч

    RESEARCH OF DECISION-MAKING SUPPORT IN THE MANAGEMENT OF NATURAL RESOURCES

    © M. Shufnarovych

    Представлено аналіз iснуючіх математичних методгв моделювання та прогнозування стану про 'ектгв природокористування тд дieю природних та антропогенних факторiв. Виявлено, что бшьш ефективного е моделювання з Використання методiв штучного Штелекту. Розроблено методи моделювання та прогнозування стану про 'eктiв природокористування, яю базуються на вікорістант теорії штучних ній-ронніх мереж та iдей генетичних алгорітмiв

    Ключовi слова: про 'єкт природокористування, моделювання, штучний ттелект, штучш нейроннi міру-ж ^ генетічнi алгоритми

    The analysis of existing mathematical methods of modeling and forecasting of conditions of the natural resources under the influence of natural and anthropogenic factors is shown. It is revealed that the more effective is modeling using artificial intelligence methods. The methods of modeling and forecasting of conditions of the natural resources are developed. They are based on theory of artificial neural networks and ideas of genetic algorithms

    Keywords: natural resources, modeling, artificial intelligence, artificial neural networks, genetic algorithms

    1. Вступ

    Питання математичного моделювання проце-ав, что вщбуваються у природних системах тд впли-вом р1зноманггніх фактор1в, та! Х Подальшого прогнозування е не до шнця Вивчення. Причиною е ві-няткова складшсть природних систем,! Х! Ндівщуа-льону ушкальшстю та дінам1чшсть природних проце-ав. До таких складних для моделювання природних процеав вщносяться розповсюдження важка мета-л1в в грунтах, змша р1вня рж та ш. Такими процесами Важко Керувати, тому проведе дослщження е актом-льним.

    2. Анатз лггературніх джерел та постановка проблеми

    В основ! емтрічного моделювання процеав лежить метод найменших квадрапв (МНК), в якому структуру мо здебшьшого вібірають лшшною ввдносно І параметр1в [1]. Альо на практіщ, як правило, структура модел1 е невщома 1 це потребуе Вибори як вигляд самих функцш модел1, так 1! Х числа. Ем-тричного моделювання прикрутив до себе значний

    Рамус тсля з'явилися робгт акад. О. Г. 1ваненка [2, 3], у якіх започаткованій Ефективний апарат побудова моделей оптимально! складност1 - шдуктівній метод самооргашзаці моделей. Недолжен ще! групи метод1в е! х ограниченной! застосування у випадка велике! розм1рност1 об'екпв моделювання, Якими 1 е об'єкті природокористування.

    Анал1з юнуючіх метод1в показавши, что для ефе-ктивного моделювання природних процеав доцшьно залучаті методи штучного штелекту [4].

    3. Мета та задачi дослiдження

    Метою проведення дослщжень е розробка та Вдосконалення математичних метод1в моделювання з Використання щей штучного штелекту 1 на ЦШ основ! синтез системи тдтрімкі Прийняття р! шень при керування! об'єктах природокористування.

    Для Досягнення поставлено! мети були вірь шен! Наступний! задач !:

    1. Розробка метод! В моделювання та прогнозування стану об'екпв природокористування для прийняття ефективних ршень при керування! ними;


    Ключові слова: БЕТОН / CONCRETE / МЕЛ / CHALK / ДОБАВКА / ЩІЛЬНІСТЬ / DENSITY / ГІДРОКАРБОАЛЮМІНАТ КАЛЬЦІЮ / CALCIUM HYDROCARBOALUMINATE / ЦЕМЕНТ / CEMENT / НОВОУТВОРЕННЯ / ADDITION / NEW COMPOSITION

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити