Исследование водопотребности доломитовых заполнителей для бетонов в условиях сухого жаркого климата

Введение. Рассмотрены основные свойства карбонатных заполнителей, которые имеют широкое применение при изготовлении бетонных смесей, работающих в условиях повышенных температур и пониженной относительной влажности. Бетоны с карбонатными заполнителями обладают повышенной водопотребностью, что связано с их высоким водопоглощением, пористой поверхностью и различной удельной поверхностью. Приведена методика определения водопотребности заполнителя ультразвуковым и ускоренным методом, который проводится на равноподвижных смесях. Полученные данные являются важными показателями и в дальнейшем будут учитываться при расчете состава бетона.

Материалы и методы. Применялся портландцемент ЦЕМ I 52,5Н «ХайдельбергЦемент» в соответствии с ГОСТ 31108–2020; доломитовый щебень фракции 5–10 мм; стандартный монофракционный песок в соответствии с ГОСТ 6139–2020. Химический анализ портландцемента и доломитового заполнителя изучался на рентгеновском анализаторе Bruker S4 Pioneer и Bruker S8 Tiger. Минералогический состав портландцемента устанавливался на лазерном дифрактометре Bruker D2. Определение водопотребности крупного заполнителя из доломита проводилось ультразвуковым методом, разработанным в НИУ МГСУ. Также выявление водопотребности мелкого заполнителя производилось по ускоренной методике на равноподвижных смесях по диаметру расплыва цементного теста, равному 170 мм. Установление средней плотности в куске в цементном тесте карбонатного щебня фракции 5–10 мм проводилось в соответствии с ГОСТ 9758–2012. 

Результаты. Карбонатные заполнители отличаются повышенной водопотребностью по сравнению с другими заполнителями. Водопотребность доломитового заполнителя составляет 5,4 %, а водопоглощение и содержание пылевидных и глинистых частиц находится в пределах 2,6 и 2,95 % соответственно. Средняя плотность зерен доломитового щебня в куске, определяемая в цементном тесте, составила 2,5 г/см3.

Выводы. В условиях повышенных температур и пониженной относительной влажности применение доломитовых заполнителей является особенно актуальным. Однако бетонные смеси с карбонатными заполнителями обладают повышенной водопотребностью, что связано с высоким водопоглощением, пористой поверхностью и различной удельной поверхностью заполнителей.

1. Самченко С.В., Ларсен О.А., Альобаиди Д.А.Н., Наруть В.В., Бахрах А.М., Солодов А.А. Бетоны на карбонатном сырье для сухого жаркого климата // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 9. С. 74–79. DOI: 10.33622/0869-7019.2022.09.74-79. EDN JZTOJO.

2. 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. Vol. 13. Issue 10. P. 2462. DOI: 10.3390/buildings13102462

3. Soroka I., Ravina D. Hot weather concreting with admixtures // Cement and Concrete Composites. 1998. Vol. 20. Issue 2–3. Pp. 129–136. DOI: 10.1016/S0958-9465(98)80005-X

4. Алимов Л.А., Воронин В.В., Ларсен О.А. Оценка влияния компонентов бетона на формирование его структуры и свойств // Техника и технология силикатов. 2020. Т. 27. № 1. С. 20–24. EDN KYFYIL.

5. Ларсен О.А., Воронин В.В., Самченко С.В. Критерии оценки структурно-технологических характеристик бетона // Техника и технология силикатов. 2023. Т. 30. № 2. С. 129–143. EDN QXSDZK.

6. Маилян Р.Л. Бетон на карбонатных заполнителях. Ростов н/Д : Изд-во Рост. ун-та, 1967. 272 с.

7. Образцов И.В., Белов В.В. Программно-вычислительный метод подбора зернового состава заполнителя // II Международный семинар-конкурс молодых ученых и аспирантов, работающих в области вяжущих веществ, бетонов и сухих смесей : сб. докл. 2011. С. 88–91.

8. Хозин В.Г., Хохряков О.В., Сибгатуллин И.Р., Гиззатуллин А.Р., Харченко И.Я. Карбонатные цементы низкой водопотребности — зеленая альтернатива цементной индустрии России // Строительные материалы. 2014. № 5. С. 76–82. EDN SCZHZH.

9. Sernas O., Vorobjovas V., Sneideraitienė L., Vaitkus A. Evaluation of asphalt mix with dolomite aggregates for wearing layer // Transportation Research Procedia. 2016. Vol. 14. Pp. 732–737. DOI: 10.1016/j.trpro.2016.05.340

10. Thorpe D., Zhuge Y. Advantages and disadvantages in using permeable concrete as a pavement construction material // Proceedings of 26th annual ARCOM conference. 2010. Pp. 1341–1350.

11. Cohen E., Peled A., Bar-Nes G. Dolomite-based quarry-dust as a substitute for fly-ash geopolymers and cement pastes // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 235. Issue 3. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.06.261

12. Balakrishnan S.D., Paulose K.C. Workability and strength characteristics of self-compacting concrete containing fly ash and dolomite powder // AJER. 2013. Vol. 24. Pp. 43–47.

13. Isa N.F., Muhammad K., Yahya N., Ahmad M.M., Manaf A., Hisyam M.B. et al. Dolomite quarry waste as sand replacement in sand brick // Materials Science Forum. 2016. Vol. 857. Issue 5. Pp. 319–322.

14. Selvan David A., Suntar Raajan V.C. An experimental study on autoclaved aerated concrete by replacing fine aggregate with dolomite // Icon (Integrating Concepts). 2016. Vol. 1. Issue 1. P. 10.

15. Abdel-Hay A.S. Properties of recycled concrete aggregate under different curing conditions // HBRC Journal. 2017. Vol. 13. Issue 3. Pp. 271–276. DOI: 10.1016/j.hbrcj.2015.07.001

16. Korjakins A., Gaidukovs S., Sahmenko G., Bajare D., Pizele D. Investigation of alternative dolomite filler properties and their application in concrete production // Scientific Journal of Riga Technical University. Construction Science. 2008. Vol. 2. Issue 9. Pp. 64–71.

17. Алимов Л.А. Исследование влияния структурных характеристик на основные физико-механические свойства бетонов : автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 1970. 12 с.

18. Netinger I., Miličević I., Guljas I. The effect of high temperatures on the mechanical properties of concrete made with different types of aggregates // Fire Safety Journal. 2011. Vol. 46. Issue 7. Pp. 425–430. DOI: 10.1016/j.firesaf.2011.07.002

19. Donza H., Cabrera O., Irassar E.F. High-strength concrete with different fine aggregate // Cement and Concrete Research. 2002. Vol. 32. Issue 11. Pp. 1755–1761. DOI: 10.1016/S0008-8846(02)00860-8

20. Баженов Ю.М., Горчаков Г.И., Алимов Л.А., Воронин В.В. Получение бетона заданных свойств. М. : Стройиздат, 1978. 53 c.