Сравнение эффективности модификации цементных бетонов золой-уноса и молотым доменным гранулированным шлаком
DOI:
https://doi.org/10.24866/2227-6858/2025-2/105-116Ключевые слова:
зола-уноса, молотый доменный гранулированный шлак, бетон, прочность на сжатие, промышленные отходыАннотация
Проблема утилизации таких промышленных отходов, как зола-уноса (ЗУ) и молотый доменный гранулированный шлак (МДГШ), в настоящее время является актуальной и требует решений, направленных на её устранение. Целью данного исследования является разработка экологичных и экономически эффективных составов бетона, изготовленных с применением промышленных отходов. Всего было изготовлено 13 экспериментальных составов бетона с заменой части цемента на ЗУ и МДГШ от 0 до 30% с шагом 5%. Исследовались свойства бетонных смесей и бетонов. По результатам экспериментальных исследований было установлено, что оптимальное количество замены части цемента как для ЗУ, так и для МДГШ составляет 15%. Прирост прочности на сжатие для бетона с ЗУ составил 18,6%, для бетона с МДГШ – 14,4%. Значения водопоглощения снизились на 15,2 и 13,7% соответственно. Полученные в ходе исследования результаты доказывают, что предложение по применению промышленных отходов в виде золы-уноса и молотого доменного гранулированного шлака при изготовлении бетонов является рациональным и позволяет решить проблему их утилизации. Сами же бетоны обладают улучшенными свойствами и являются более экологичными и экономичными.
Библиографические ссылки
1. Пузатова А.В., Дмитриева М.А., Захаров А.А, Лейцин В.Н. Зола-уноса при производстве бетонов различного назначения и сухих строительных смесей // Строительство и реконструкция. 2023. № 5(109). С. 132–147. DOI: https://doi.org/10.33979/2073–7416–2023–109–5–132–147.
2. Астафьева О.Е. Применение золошлаковых отходов в промышленности строительных материалов // Уголь. 2024. № 2(1177). С. 85–88. DOI: https://doi.org/10.18796/0041–5790–2024–2–85–88.
3. Макаренко С.В., Лозовский Б.М., Хохряков О.В., Хозин В.Г. Влияние активных пуццолановых наполнителей на свойства мелкозернистого цементного бетона // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. № 3(53). С. 39–46.
4. Путилова И.В. Современное состояние проблемы обращения с золошлаками ТЭС в России и за рубежом // Альтернативная энергетика и экология. 2023. № 1(406). С. 51–62. DOI: https://doi.org/10.15518/isjaee.2023.01.051–062.
5. Дмитрак Ю.В., Цидаев Б.С., Дзапаров В.Х., Харебов Г.Х. Влияние режима перемешивания компонентов при изготовлении смесей с добавкой золы-уноса // Вектор ГеоНаук. 2019. Т. 2, № 1. С. 83–89. DOI: https://doi.org/10.24411/2619–0761–2019–10011.
6. Шацкая В.А., Шитиков Е.С., Шацкий С.В. Разработка методов получения цементобетонных материалов повышенного качества с использованием техногенных отходов ТЭЦ // Успехи в химии и химической технологии. 2022. Т. 36, № 6(255). С. 94–97.
7. Романенко И.И., Фадин А.И., Петровнина И.Н., Романенко М.И. Влияние модификаторов структуры шлакощелочного вяжущего на трещинообразование // Инженерный вестник Дона. 2021. № 7(79). С. 347–365.
8. Щербань Е.М. Современное состояние вопроса геополимерных бетонов в России и за рубежом // Вестник ГГНТУ. Технические науки. 2022. Т. 18, № 3(29). С. 42–54. DOI: https://doi.org/10.34708/GSTOU.2022.33.96.005.
9. Rihan M.A.M., Alahmari T.S., Onchiri R.O., Gathimba N., Sabuni B. Impact of alkaline concentration on the mechanical properties of geopolymer concrete made up of fly ash and sugarcane bagasse ash // Sustainability [Internet]. 2024. Vol. 16. P. 28–41. DOI: https://doi.org/10.3390/su16072841.
10. Hussain S., Matthews J., Amritphale S., Edwards R., Matthews E., Paul N., Kraft J. Influence of steel and poly vinyl alcohol fibers on the development of high-strength geopolymer concrete // Minerals [Internet]. 2024. Vol. 14. P. 1007. DOI: https://doi.org/10.3390/min14101007.
11. Luo J., Shi X., Wang Q., Dai J., Deng X., Xue Y. Study on improving measures of mechanical properties of geopolymer materials and its effect on CO2 emission // Polymers [Internet]. 2023. Vol. 15. P. 1699. DOI: https://doi.org/10.3390/polym15071699.
12. Иванов И.М., Крамар Л.Я., Мордовцева М.В. Молотый гранулированный доменный шлак – средство повышения эффективности и долговечности бетонов // Цемент и его применение. 2023. № 2. С. 62–69.
13. Коровкин М.О., Короткова А.А., Ерошкина Н.А., Саденко С.М. Влияние доменного гранулированного шлака на свойства мелкозернистого самоуплотняющегося бетона // Инженерный вестник Дона. 2021. № 8(80). С. 486–494.
14. Смирнов Д.С., Мавлиев Л.Ф., Хузиахметова К.Р., Мотыйгуллин И.Р. Влияние минеральной добавки на основе молотого доменного шлака на свойства бетонов и бетонных смесей // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. № 4(62). С. 61–69. DOI: https://doi.org/10.52409/20731523_2022_4_61.
15. Cheng J., Qin Y., Yao Z., Luo L., Qu C. Study on the chloride-sulfate resistance of a metakaolin-based geopolymer mortar // Materials [Internet]. 2024. Vol. 17. P. 5045. DOI: https://doi.org/10.3390/ma17205045.
16. Girish M.G., Shetty K.K., Nayak G., Kamath K. Evaluation of mechanical, ecological, economical, and thermal characteristics of geopolymer concrete containing processed slag sand // Sustainability [Internet]. 2024. Vol. 16. P. 7402. DOI: https://doi.org/10.3390/su16177402.
17. Liu M., Liu H., Hua M., Chen C., Wang X., Guo X., Ma T. Potential for recycling metakaolin/slag-based geopolymer concrete of various strength levels in freeze-thaw conditions // Materials [Internet]. 2024. Vol. 17. P. 1944. DOI: https://doi.org/10.3390/ma17091944.
18. Akbulut Z.F., Yavuz D., Tawfik T.A., Smarzewski P., Guler S. Examining the workability, mechanical, and thermal characteristics of eco-friendly, structural self-compacting lightweight concrete enhanced with fly ash and silica fume // Materials [Internet]. 2024. Vol. 17. P. 3504. DOI: https://doi.org/10.3390/ma17143504.
19. Клюев А.В., Клюев С.В., Щекина Н.А. Композиционные смеси с использованием природного и техногенного сырья // Молодёжный вестник Новороссийского филиала Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2023. Т. 3, № 2(10). С. 7–11. DOI: https://doi.org/10.51639/2713–0576_2023_3_2_7.
20. Курочка П.Н., Гаврилов А.В. Экспериментально-теоретические предпосылки повышения прочности цементного камня тонкодисперсными минеральными добавками и добавкой, содержащей фуллерены // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2013. № 1(49). С. 97–102.
21. Зазнаева Е.П., Демиденко Е.И. Роль тонкодисперсных минеральных добавок в составе сухих строительных смесей // Техника и технологии строительства. 2018. № 3(15). С. 8–12.
22. Абдуллаев М.А.В., Абдуллаев А.М., Абдуллаев Р.М. Высокопрочные мелкозернистые бетоны на основе комплексной нанодобавки // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2024. № 6(786). С. 78–93. DOI: https://doi.org/10.32683/0536–1052–2024–786–6–78–93.
23. Халюшев А.К., Прудников В.В., Стельмах С.А., Щербань Е.М., Нажуев М.П. Оценка эффективности комбинирования минеральных добавок в мелкозернистом бетоне // Науковедение. 2017. Т. 9, № 5. URL: https://naukovedenie.ru/PDF/25TVN517.pdf.
24. Стельмах С.А., Щербань Е.М., Коробкин А.П., Налимова А.В., Серебряная И.А., Нажуев М.П. Разработка состава композиционного портландцемента на основе золошлаковой смеси Новочеркасской ГРЭС // Вестник СевКавГТИ. 2017. № 3(30). С. 148–153.
25. He J., Sun C., Wang X. Study on the effect of fly ash on mechanical properties and seawater freeze-thaw resistance of seawater sea sand concrete // Buildings [Internet]. 2024. Vol. 14. P. 2191. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings14072191.
26. Ahmad J., Martínez-García R., Szelag M., de Prado-Gil J., Marzouki R., Alqurashi M., Hussein E.E. Effects of steel fibers (SF) and ground granulated blast furnace slag (GGBS) on recycled aggregate concrete // Materials [Internet]. 2021. Vol. 14. P. 7497. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14247497.
27. Fediuk R.S., Lesovik V.S., Liseitsev Yu.L., Timokhin R.A., Bituyev A.V., Zaiakhanov M.Ye., Mochalov A.V. Composite binders for concretes with improved shock resistance // Magazine of Civil Engineering. 2019. № 1(85). С. 28–38. DOI: https://doi.org/10.18720/MCE.85.3.
28. Konovalova N., Pankov P., Bespolitov D., Petukhov V., Panarin I., Fomina E., Lushpey V., Fatkulin A., Othman A. Road soil concrete based on stone grinder waste and wood waste modified with environmentally safe stabilizing additive // Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 19. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02318.
29. Алексейко Л.Н., Таскин А.В. О комплексной переработке золошлаковых отходов энергетики // Экология и развитие общества: Труды IX Международной конференции, Санкт-Петербург, 19–24 июля 2005 года. Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы, 2005. С. 12–21.
30. Титова Л.А., Титов М.Ю., Бейлина М.И. [и др.] Эффективность применения гранулированных доменных шлаков при производстве бетонных смесей и бетонов // Бетон и железобетон. 2021. № 2(604). С. 16–20.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Вестник Инженерной школы ДВФУ
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
