сотрудник
аспирант
сотрудник
сотрудник
аспирант
Исследование посвящено изучению структуры и свойств гипсозольных композиций, которые представляют собой экологически чистые строительные материалы. Для их изготовления используются смеси, включающие помимо гипсового вяжущего модификатор на основе золы сухого удаления с высоким содержанием оксида кальция (свободной извести). Именно эта особенность их химического состава препятствует широкому применению таких зол в строительной индустрии. Свободный оксид кальция в достаточно большом объеме (свыше 5 %) является причиной протекания деструктивных процессов в затвердевшем гипсовом камне. Поэтому основной целью данного исследования являлось изучение влияния свободного оксида кальция в составе высококальциевых зол на процесс синтеза гипсовой высокопрочной композиции, поскольку это позволит эффективно утилизировать многотоннажный технологический отход. В статье представлены результаты экспериментального исследования, включающего анализ свойств высокопрочных композиций, полученных варьированием золы в составе композиций на основе гипсового вяжущего α-модификации. Результаты исследования показали, что применение золы с высоким содержанием «свободной извести» в качестве активного компонента в составе композиции, позволяет достичь прочности более 95 МПа. что почти в 3 раза превышает прочность чистого гипсового камня. Введение высокодисперсного зольного компонента обуславливает повышение свойств композиции за счет синергии механического и физико-химического воздействия на ее структуру и свойства модифицированного камня. Общую оценку структурных и физико-механических свойств возможно сформировать по результатам исследований основных характеристик модифицированного камня в сопоставлении с данными химического и микроструктурного анализа. Кроме того, исследование порового пространства камня подтвердило высокую эффективность введения золы сухого удаления в составе модифицированной высокопрочной гипсовой композиции.
гипс, композиция, вяжущее, отход, зола сухого удаления, кальций, свободная известь
1. Chen L., Yang M., Chen Z., Xie Z., Huang L., Osman A.I., Farghali M., Sandanayake M., Liu E., Han Y.H., Al-Muhtaseb A.H., Rooney D.W., Yap P.-S.Conversion of waste into sustainable construction materials: A review of recent developments and prospects // Materials Today Sustainability. – 2024. Vol. 27. – Art. 100930. DOI:https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2024.100930.
2. Al Khaffaf I., Hawileh R.A., Sahoo S., Abdalla J.A., Kim J.H. Toward carbon-neutral construction: A review of zero-carbon concrete // Journal of Building Engineering. – 2025. 99(11). – Art. 111578. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.111578
3. Gupta R. Experimental analysis of partial replacement of glass powder and fly ash with different-different percentages of cement to improve the compressive and flexural strength of concrete // International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology. – 2021. Vol. 9, Iss. IX. – Pp. 1037–1047. DOI:https://doi.org/10.22214/ijraset.2021.38115.
4. Ватин Н.И., Петросов Д.В., Калачев А.И., Лахтинен П. Применение зол и золошлаковых отходов в строительстве // Инженерно-строительный журнал. – 2011. №4. – С. 16–21. DOI: https://doi.org/10.5862/MCE.22.2
5. Delihowski J., Isaak P., Wójcik Ł., Gajek M., Kozień D., Jarosz M. Size fraction characterisation of highly calcareous and siliceous fly ashes // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2024. 149. – Pр. 10587–10603. DOI:https://doi.org/10.1007/s10973-024-13566-x
6. Pozo-Antonio J.S. Evolution of mechanical properties and drying shrinkage in lime-based and lime cement-based mortars with pure limestone aggregate // Construction and Building Materials. – 2015. Vol. 77. – Pр. 472–478. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.12.115
7. Li Q., Zhou X., Teng S. Delayed ettringite formation in fly ash concrete under moist curing conditions // Proceedings of the International Conference on Durability of Concrete Structures. 2014. – Pр. 1–11. DOIhttps://doi.org/10.5703/1288284316127
8. Anastasiou E.K. Effect of high calcium fly ash, ladle furnace slag, and limestone filler on packing density, consistency, and strength of cement pastes // Materials. – 2021. 14(2). – Art. 301. DOIhttps://doi.org/10.3390/ma14020301
9. Azan E.H., Hakim S.J. A study on the mechanical properties of concrete containing fly ash as partial cement replacement: a critical review // Recent Trends in Civil Engineering and Built Environment. – 2022. Vol. 3. No. 1. – Pр. 641–649.
10. Копаница Н.О., Демьяненко О.В., Куликова А.А., Самченко С.В., Козлова И.В., Лукьянова Н.А. Влияние способов активации на структурно-технологические характеристики наномодифицированных цементных композиций // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. – 2022. Т. 14. № 6. – С. 481-492. DOI:https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-6-481-492
11. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы из отходов промышленности: учебно-справочное пособие. Ростов н/Д: Феникс, – 2007. – 368 с.
12. Logoń D., Kobaka J., Domski J. Modifying water–frost resistance and mechanical properties of lime mortar using siliceous and fluidised bed fly combusted ashes activated with cement // Materials. – 2023. No. 16(18). – 3013. DOIhttps://doi.org/10.3390/ma16083013
13. Islam M.M., Islam M.S. Strength behaviour of mortar using fly ash as partial replacement of cement // Concrete Research Letters. – 2010. Vol. 1(3). – Pр. 98–106.
14. Gartner E.М., Young J.F., Damidot D., Jawed I. Hydration of Portland Cement. In book: Structure and Performance of Cements. Publisher: CRC Press. – 2001. – Pр. 57-113.
15. Бердіқұл Н.И. Повышение эксплуатационных свойств мелкозернистых бетонов за счёт использования эффективных химических добавок: дис. … д-ра философии (PhD): 8D07305 – Строительство и производство строительных материалов и конструкций / Казахский нац. исслед. техн. ун-т им. К.И. Сатпаева. Алматы, – 2024. – 130 с.
16. Тихомирова И.Н., Макаров А.В. Механоактивация известково-кварцевых вяжущих // Construction materials. – 2012. № 9. – С. 4-7.
17. Fan W.-J., Wang X.-Y., Park K.-B. Evaluation of the chemical and mechanical properties of hardening high-calcium fly ash blended concrete // Materials. – 2015. No. 8(9). – Pр.5933-5952. DOIhttps://doi.org/10.3390/ma8095282
18. Aragaw T.A. Hydration of Portland Cement. In: Concise Introduction to Cement Chemistry and Manufacturing. Synthesis Lectures on Engineering. Springer, Cham. – 2018. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-031-79386-8_9
19. Копаница Н.О., Саркисов Ю.С., Демьяненко О.В. Применение нанодисперсного кремнезема в производстве строительных смесей // Вестник ТГАСУ. – 2016. №5 (58). – С. 140-150.
20. Полякова С.В. Анализ особенностей микроструктуры летучей золы и потенциал ее использования с учетом зарубежного опыта // Дороги и мосты. – 2023. № 50-2. – С. 349-372.
21. Petropavlovskaya V., Novichenkova T., Petropavlovskii K., Buryanov A. Gypsum Composites Reinforcement // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. – 2018. No. 365. – Pp. 032060. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/365/3/032060
22. Петропавловский К., Каляскин П., Петропавловская В., Новиченкова Т. Самоупрочняющиеся гипсовые композиции на основе золы-уноса // Техника и технологии силикатов. 2024. Т. 31. № 3. – С. 262–273. DOI:https://doi.org/10.62980/2076-0655-2024-262-273.
23. Бондарь И., Аль Дулайми С., Малик А., Алдекеева Д., Қыстаубаев С. Определение параметров трещиностойкости бетонов при статическом нагружении // Вестник КазАТК. –2024. 132(3). – С. 61–72.
24. Каляскин П.А., Петропавловская В.Б., Баркая Т.Р., Петропавловский К.С., Новиченкова Т.Б. Влияние типа армирования гипсобетона на его свойства // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия: Строительство. Электротехника и химические технологии. – 2023. № 1 (17). – С. 27–41. DOI:https://doi.org/10.46573/2658-7459-2023-1-27-41
25. Петропавловская В.В., Петропавловский К.С., Каляскин П.А., Новиченкова Т.Б., Сульман М.Г. Высокопрочный зологипсовый композит // 19-я Международная многопрофильная научная геоконференция SGEM. – 2019. Т. 4.1. – С. 36–43. DOI:https://doi.org/10.5593/sgem2024/4.1/s18.36.
26. Шкробко Е. В., Маноха А. М., Гущина Е. Н., Андрюшина Е. Е., Шибаева Г. Н. Эффективные гипсоцементнозольные композиционные вяжущие вещества // Ползуновский вестник. – 2012. №1-2. – С.153-156.
