Technique and technology of silicates Technique and technology of silicates Техника и технология силикатов 2076-0655 98712 10.62980/2076-0655-2025-4-15 aprier ОСНОВНАЯ РУБРИКА MAIN RUBRIC ОСНОВНАЯ РУБРИКА OPTIMIZATION OF THE COMPOSITION OF COMPOSITE BINDER FOR DRY HOT CLIMATE CONCRETE ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА КОМПОЗИЦИОННОГО ВЯЖУЩЕГО ДЛЯ БЕТОНОВ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА Ларсен Оксана Александровна Larsen Oksana Aleksandrovna larsen.oksana@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Иноземцев Сергей Сергеевич Inozemtsev Sergey Sergeevich inozemcevss@mgsu.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Иноземцев Александр Сергеевич Inozemtsev Alexander Sergeevich inozemcevas@mgsu.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Альобаиди Дия Абдулкадим Насер Alobaidi Diya Abdulkadim Naser dheyaa.alobaidi@gmail.com Никулина Ксения Александровна Nikulina Ksenia Alexandrovna butenkoka@yandex.ru Раббаа Илья Омарович Rabbaa Ilya Omarovich ilya_rabbaa@mail.ru Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет Москва Россия Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет Москва Russian Federation ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation 06 06 2025 06 06 2025 32 1 4 15 15 01 2025 04 02 2025 https://tsilicates.ru/en/nauka/article/98712/view

Сухой жаркий климат оказывает значительное влияние на свойства бетонов. В работе представлены резуль-тате экспериментальных исследований при разработке состава композиционного вяжущего, состоящего из порт-ландцемента и доломитового микронаполнителя, полученного активацией отсева дробления доломита в шаровой лабораторной мельнице. Содержание доломитового наполнителя в портландцементе составило 10, 30 и 50%. Показано, что доломитовый микронаполнитель при его содержании в вяжущем, в количестве более 10%, снижает прочность на сжатие. Установлено, что доломитовый наполнитель снижает водопотребность, сокращает время схватывания и уменьшает усадку композиционного вяжущего при твердении. Для оптимизации состава применялся двухфакторный композиционный (ротатабельный) эксперимент с квадратичной моделью, обеспечивающий максимальную прочность при достижении требуемых технологических показателей. Установлен оптимальный состав композиционного вяжущего, состоящего из 67% портландцемента и 23 % доломитового микронаполнителя с удельной поверхностью 600 см2/г. Поэтому для повышения трещиностойкости бетона применение доломитового наполнителя в составе композиционного вяжущего для бетонов сухого жаркого климата актуально, что связано с его меньшей усадкой при твердении.

A hot dry climate has a significant impact on the properties of concrete. The paper presents the results of experimental studies in the development of the composition of a composite binder consisting of Portland cement and a dolomite microfiller obtained by activating the screening of dolomite crushing in a ball laboratory mill. The content of dolomite filler in Portland cement was 10, 30 and 50%. It has been shown that dolomite micron filler, when its content in the binder is more than 10%, reduces compressive strength. It has been found that dolomite filler reduces water consumption, reduces setting time and reduces shrinkage of the composite binder during hardening. To optimize the composition, a two-factor composite (rotatable) experiment with a quadratic model was used, which ensures maximum strength when the required technological parameters are achieved. The optimal composition of the composite binder, consisting of 67% Portland cement and 23% dolomite filler with a specific surface area of 600 cm2/g, has been established. Therefore, to increase the crack resistance of concrete, the use of dolomite filler as part of a composite binder for concrete in dry, hot climates is relevant, due to its low-er shrinkage during hardening.

 бетон карбонатные материалы отсев дробления доломита микронаполнитель композиционное вяжущее портландцемент concrete carbonate materials dolomite quarry waste filler blended binder Portland cement

S. Ghourchian, M. Wyrzykowski, L. Baquerizo, P. Lura. Sus-ceptibility of Portland cement and blended cement concretes to plas-tic shrinkage cracking // Cement and Concrete Composites. 2018, № 85. Pp. 44-55. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.10.002 S. Ghourchian, M. Wyrzykowski, L. Baquerizo, P. Lura. Sus-ceptibility of Portland cement and blended cement concretes to plas-tic shrinkage cracking // Cement and Concrete Composites. 2018, № 85. Pp. 44-55. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.10.002 M. Wyrzykowski, C. Di Bella, D. Sirtoli, N. Toropovs, P. Lura. Plastic shrinkage of concrete made with calcined clay-limestone cement // Cement and Concrete Research. 2025, N. 189, P. 107784 M. Wyrzykowski, C. Di Bella, D. Sirtoli, N. Toropovs, P. Lura. Plastic shrinkage of concrete made with calcined clay-limestone cement // Cement and Concrete Research. 2025, N. 189, P. 107784 Kayondo M., Combrinck R., Boshoff W.P. State-of-the-art review on plastic cracking of concrete // Construction and Building Materials 2019, N. 225. Pp. 886–899. Kayondo M., Combrinck R., Boshoff W.P. State-of-the-art review on plastic cracking of concrete // Construction and Building Materials 2019, N. 225. Pp. 886–899. Kouznetsova T.V.; Samchenko S.V. Resistance of the calcium sulphoaluminate phases to carbonation. Cement. Wapno. Beton, 2014, №5, Pp. 317–322. Kouznetsova T.V.; Samchenko S.V. Resistance of the calcium sulphoaluminate phases to carbonation. Cement. Wapno. Beton, 2014, №5, Pp. 317–322. L. Courard, D. Herfort, Y. Villagran. Limestone Powder, In book Properties of Fresh and Hardened Concrete Containing Supplementary Cementitious Materials. State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 238-SCM, Working Group 4. L. Courard, D. Herfort, Y. Villagran. Limestone Powder, In book Properties of Fresh and Hardened Concrete Containing Supplementary Cementitious Materials. State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 238-SCM, Working Group 4. Полиструктурная теория композиционных строительных материалов / В.И. Соломатов, В. Н. Выровой, А. Н. Бобрышев и др. Ташкент: Фан, 1991. - 342 с. Polistrukturnaya teoriya kompozicionnyh stroitel'nyh materialov / V.I. Solomatov, V. N. Vyrovoy, A. N. Bobryshev i dr. Tashkent: Fan, 1991. - 342 s. В. И. Соломатов, М. К. Тахиров, Мд. Тахер Шах. Интенсив-ная технология бетонов. Москва: Стройиздат, 1989. – 264 с. V. I. Solomatov, M. K. Tahirov, Md. Taher Shah. Intensiv-naya tehnologiya betonov. Moskva: Stroyizdat, 1989. – 264 s. В. И. Соломатов, В. Н. Выровой, Н. А. Аббасханов. Бетон как композиционный материал: Обзор. Ташкент: УзНИИНТИ, 1985. - 31 с. V. I. Solomatov, V. N. Vyrovoy, N. A. Abbashanov. Beton kak kompozicionnyy material: Obzor. Tashkent: UzNIINTI, 1985. - 31 s. Ю. М. Баженов, В. С. Демьянова, В. И. Калашников. Модифицированные высококачественные бетоны. М.: Изд-во АСВ, 2006. - 368 с. Yu. M. Bazhenov, V. S. Dem'yanova, V. I. Kalashnikov. Modificirovannye vysokokachestvennye betony. M.: Izd-vo ASV, 2006. - 368 s. Zajac, M., Rossberg, A., Le Saout, G., Lothenbach, B. Influence of limestone and anhydrite on the hydration of Portland cements // Cement & Concrete Composites. 46 (2014). P. 99 – 108 https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2013.11.007 Zajac, M., Rossberg, A., Le Saout, G., Lothenbach, B. Influence of limestone and anhydrite on the hydration of Portland cements // Cement & Concrete Composites. 46 (2014). P. 99 – 108 https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2013.11.007 Самченко, С. В. Термодинамическая оценка влияния кар-боната кальция на гидратацию цемента / С. В. Самченко, Н. И. Кудряшов, А. Ю. Гуркин // Техника и технология силикатов. – 2020. – Т. 27, № 1. – С. 6-12. – EDN WCHLDQ. Samchenko, S. V. Termodinamicheskaya ocenka vliyaniya kar-bonata kal'ciya na gidrataciyu cementa / S. V. Samchenko, N. I. Kudryashov, A. Yu. Gurkin // Tehnika i tehnologiya silikatov. – 2020. – T. 27, № 1. – S. 6-12. – EDN WCHLDQ. В.В. Тимашев, Колбасов В.И. Свойства цементов с карбонатными добавками // Цемент. 1981. №10, С. 10-12. V.V. Timashev, Kolbasov V.I. Svoystva cementov s karbonatnymi dobavkami // Cement. 1981. №10, S. 10-12. Samchenko, S.V.; Larsen, O.A.; Kozlova, I.V.; Alpackiy, D.G.; Alobaidi, D.A.N. Concrete Modification for Hot Weather Using Crushed Dolomite Stone. Buildings 2023,13,2462. https://doi.org/ 10.3390/buildings13102462 Samchenko, S.V.; Larsen, O.A.; Kozlova, I.V.; Alpackiy, D.G.; Alobaidi, D.A.N. Concrete Modification for Hot Weather Using Crushed Dolomite Stone. Buildings 2023,13,2462. https://doi.org/ 10.3390/buildings13102462 Ю. М. Баженов, В. С. Демьянова, В. И. Калашников. Модифицированные высококачественные бетоны. М. : Изд-во АСВ, 2006. 368 с. Yu. M. Bazhenov, V. S. Dem'yanova, V. I. Kalashnikov. Modificirovannye vysokokachestvennye betony. M. : Izd-vo ASV, 2006. 368 s. Ларсен О. А., Альобаиди Д. А. Н., Наруть В.В., Матюшин Е.В., Бутенко К. А., Веселов В.К. Получение доломитового микронаполнителя для бетонов, эксплуатируемых в условиях сухого жаркого климата // Техника и технология силикатов. 2023. Т.30. No 1. С. 56 – 65. Larsen O. A., Al'obaidi D. A. N., Narut' V.V., Matyushin E.V., Butenko K. A., Veselov V.K. Poluchenie dolomitovogo mikronapolnitelya dlya betonov, ekspluatiruemyh v usloviyah suhogo zharkogo klimata // Tehnika i tehnologiya silikatov. 2023. T.30. No 1. S. 56 – 65. Boos, P.; Hardtl, R. Experience Report Portland Limestone Cement; Report Heidelberg Cement Technology Center: Heidelberg, Germany, 2004; p. 34. Boos, P.; Hardtl, R. Experience Report Portland Limestone Cement; Report Heidelberg Cement Technology Center: Heidelberg, Germany, 2004; p. 34. Bentz, D.P.; Jones, S.Z.; Lootens, D. Minimizing Paste Content in Concrete Using Limestone Powders – Demonstration Mixtures. National Institute of Standards and Technology; Technical Note; National Institute of Standards and Technology: Gaithersburg, MD, USA, 1906. Bentz, D.P.; Jones, S.Z.; Lootens, D. Minimizing Paste Content in Concrete Using Limestone Powders – Demonstration Mixtures. National Institute of Standards and Technology; Technical Note; National Institute of Standards and Technology: Gaithersburg, MD, USA, 1906. Данилов А.М., Гарькина И.А., Королева О.В., Смирнов В.А. Математические методы при разработке и управлении качеством материалов специального назначения // Строительные материалы. 2010. № 3. С. 112-117. EDN: MSTUCD Danilov A.M., Gar'kina I.A., Koroleva O.V., Smirnov V.A. Matematicheskie metody pri razrabotke i upravlenii kachestvom materialov special'nogo naznacheniya // Stroitel'nye materialy. 2010. № 3. S. 112-117. EDN: MSTUCD Voglis N., Kakali G., Chaniotakis E., Tsivilis S. Portland-limestone cements. Their properties and hydration compared to those of other composite cements // Cement and Concrete Compo-sites 27 (2005) 191–196. Voglis N., Kakali G., Chaniotakis E., Tsivilis S. Portland-limestone cements. Their properties and hydration compared to those of other composite cements // Cement and Concrete Compo-sites 27 (2005) 191–196. Tsivilis S., Chaniotakis E., Badogiannis E., Pahoulas G., Ilias A. A study on the parameters affecting the properties of Portland limestone cements // Cement and Concrete Composites, 1999. № 21. Pp. 107-116. Tsivilis S., Chaniotakis E., Badogiannis E., Pahoulas G., Ilias A. A study on the parameters affecting the properties of Portland limestone cements // Cement and Concrete Composites, 1999. № 21. Pp. 107-116. Новиков, Н. В. Баритсодержащие радиационнозащитные строительные материалы / Н. В. Новиков, С. В. Самченко, Г. Э. Окольникова // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. – 2020. – Т. 21, № 1. – С. 94-98. – DOI 10.22363/2312-8143-2020-21-1-94-98. – EDN YFXCST. Novikov, N. V. Baritsoderzhaschie radiacionnozaschitnye stroitel'nye materialy / N. V. Novikov, S. V. Samchenko, G. E. Okol'nikova // Vestnik Rossiyskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Inzhenernye issledovaniya. – 2020. – T. 21, № 1. – S. 94-98. – DOI 10.22363/2312-8143-2020-21-1-94-98. – EDN YFXCST. I. B. Topccu, H. Baylavli, The use of concrete wastes as a lime-stone replacement in limestone-blended cement production // Kuwait Journal Science 2019. 46, 2. Pp. 67-73. I. B. Topccu, H. Baylavli, The use of concrete wastes as a lime-stone replacement in limestone-blended cement production // Kuwait Journal Science 2019. 46, 2. Pp. 67-73. L. Courard, R. Degeimbre, A. Darimont, F. Michel, X. Willem, S. Flamant Some effects of limestone aggregates as a partial replacement of cement in solutions of the composition. In: Banthia N (ed.) ConMat’05 Third International Conference on Building Materials: Performance, Innovation and Design Implications. Vancouver, Canada (2005) (August 22-24, 2005). L. Courard, R. Degeimbre, A. Darimont, F. Michel, X. Willem, S. Flamant Some effects of limestone aggregates as a partial replacement of cement in solutions of the composition. In: Banthia N (ed.) ConMat’05 Third International Conference on Building Materials: Performance, Innovation and Design Implications. Vancouver, Canada (2005) (August 22-24, 2005). С.В. Самченко, О.В. Александрова, А.Ю. Гуркин. Свойства цементных композитов на основе известняка в зависимости от его гранулометрического состава // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. Вып. 7. С. 999–1006. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.7.999-1006 S.V. Samchenko, O.V. Aleksandrova, A.Yu. Gurkin. Svoĭstva cementnyh kompozitov na osnove izvestnyaka v zavisimosti ot ego granulometricheskogo sostava // Vestnik MGSU. 2020. T. 15. Vyp. 7. S. 999–1006. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.7.999-1006 Barbhuiya, S. Effects of fly ash and dolomite powder on the properties of self-compacting concrete. Construction and Building Materials 2011, 25(8), 3301–3305. Barbhuiya, S. Effects of fly ash and dolomite powder on the properties of self-compacting concrete. Construction and Building Materials 2011, 25(8), 3301–3305. J. Stark, B. Moser, F. Bellmann, Nucleation and growth of C-S-H phases on mineral admixtures, Advances in Construction Materials (2007) 531-538. J. Stark, B. Moser, F. Bellmann, Nucleation and growth of C-S-H phases on mineral admixtures, Advances in Construction Materials (2007) 531-538. Структурообразующая роль микрокальцита в цементных композициях для 3D-печати / Г. С. Славчева, В. А. Солонина, Ю. Ф. Панченко [и др.] // Техника и технология силикатов. – 2024. – Т. 31, № 4. – С. 313-322. – DOI 10.62980/2076-0655-2024-313-322. – EDN ZAQLZO. Strukturoobrazuyuschaya rol' mikrokal'cita v cementnyh kompoziciyah dlya 3D-pechati / G. S. Slavcheva, V. A. Solonina, Yu. F. Panchenko [i dr.] // Tehnika i tehnologiya silikatov. – 2024. – T. 31, № 4. – S. 313-322. – DOI 10.62980/2076-0655-2024-313-322. – EDN ZAQLZO. Briki, Y.; Zajac, M.; Haha, M.B.; Scrivener, K. Impact of lime-stone fineness on cement hydration at early age. Cement and Concrete Research. 2021, №147. P.106515. Briki, Y.; Zajac, M.; Haha, M.B.; Scrivener, K. Impact of lime-stone fineness on cement hydration at early age. Cement and Concrete Research. 2021, №147. P.106515. Самченко, С. В. Карбонизация гидратных составляющих портландцемента, алюминатного и сульфоалюминатного цементов / С. В. Самченко, Е. М. Макаров // Техника и технология силикатов. – 2013. – Т. 20, № 3. – С. 27-29. – EDN REPQZR. Samchenko, S. V. Karbonizaciya gidratnyh sostavlyayuschih portlandcementa, alyuminatnogo i sul'foalyuminatnogo cementov / S. V. Samchenko, E. M. Makarov // Tehnika i tehnologiya silikatov. – 2013. – T. 20, № 3. – S. 27-29. – EDN REPQZR. Королев Е.В. Технико-экономическая эффективность но-вых технологических решений. Анализ и совершенствование // Строительные материалы. 2017. No 3. С. 85–88. Korolev E.V. Tehniko-ekonomicheskaya effektivnost' no-vyh tehnologicheskih resheniĭ. Analiz i sovershenstvovanie // Stroitel'nye materialy. 2017. No 3. S. 85–88.