Дослідження низькоемісійних багатокомпонентних цементів з високим вмістом цементозаміщуючих матеріалів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.175472Ключові слова:
багатокомпонентні низькоемісійні цементи, цементозаміщуючі матеріали, гранульований доменний шлак, суперцеоліт, зола-винесення, клінкер-факторАнотація
Проведеними дослідженнями встановлено вплив різних видів цементозаміщуючих матеріалів на фізико-механічні властивості та структуроутворення низькоемісійних багатокомпонентних цементів. Отримано результати гранулометричного складу основних складників багатокомпонентних цементів та проведена комплексна оцінка розподілу їх частинок за розмірами відносно об’єму та питомої поверхні. Доведено, що збільшення дисперсності цементозаміщуючих матеріалів призводить до зниження їх водовідділення та зростання активності, проте при цьому збільшується водопотреба, а також підвищуються енергозатрати на механічну активацію. Проведено порівняння ефективності механічної активації неклінкерних основних складників різної природи активності.
Експериментальними дослідженнями підтверджено, що вирішення проблеми підвищення гідравлічної активності гранульованих доменних шлаків досягається за рахунок зростання вмісту фракції до 10 мкм. Разом з тим, при одержанні високоактивних гранульованих доменних шлаків суттєво зростають енергозатрати на розмелення, особливо в кульових млинах. Слід відзначити, що в найближчі роки в цементній промисловості передбачається дефіцит якісних шлаків. Це визначає необхідність пошуку нових комбінацій цементозаміщуючих матеріалів, а саме природних цеолітів і золи-винесення, що характеризуються високими пуцолановими властивостями. Проведеними дослідженнями часткової та повної заміни гранульованих доменних шлаків у складі низькоемісійних цементів з показником клінкер-фактору 0,50 встановлено, що за рахунок оптимізації гранулометричного складу пуцоланових добавок, забезпечуються необхідні показники ранньої та стандартної міцностей. При цьому з віком тверднення міцність в’яжучого суттєво зростає і через 90 діб перевищує стандартну міцність на 30 %. Це дозволяє стверджувати, що внаслідок пуцоланової реакції між високодисперсним цеолітом, золою-винесення та гідроксидом кальцію стимулюються процеси утворення гідратних фаз у міжзерновому просторі та відбувається ущільнення мікроструктури цементуючої матриці. Показано, що при використанні низькоемісіних багатокомпонентних цементів, модифікованих суперпластифікаторами полікарбоксилатного типу, забезпечуються технологічний, технічний, економічний та екологічний ефекти.
Таким чином, є підстави стверджувати про доцільність одержання клінкер-ефективних низькоемісійних багатокомпонентних цементів шляхом оптимізації гранулометричного складу цементозаміщуючих матеріалів різних видів з метою зменшення енергозатрат у технологічних процесах їх виробництваПосилання
- Miller, S. A., John, V. M., Pacca, S. A., Horvath, A. (2018). Carbon dioxide reduction potential in the global cement industry by 2050. Cement and Concrete Research, 114, 115–124. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.08.026
- Andrew R. M. Global CO2 emissions from cement production. Earth System Science Data. 2018. Vol. 10, Issue 1. P. 195–217. doi: https://doi.org/10.5194/essd-10-195-2018
- Scrivener, K. L., John, V. M., Gartner, E. M. (2018). Eco-efficient cements: Potential economically viable solutions for a low-CO2 cement-based materials industry. Cement and Concrete Research, 114, 2–26. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.03.015
- Bolte, G., Zajac, M., Skocek, J., Ben Haha, M. (2019). Development of composite cements characterized by low environmental footprint. Journal of Cleaner Production, 226, 503–514. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.04.050
- Lothenbach, B., Scrivener, K., Hooton, R. D. (2011). Supplementary cementitious materials. Cement and Concrete Research, 41 (12), 1244–1256. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.12.001
- Kumar, P. R., Reddy, C. S., Baig, M. S. (2014). Zmiany wytrzymałości na ściskanie betonu, w którym część cementu zastąpiono dodatkami mineralnymi. Cement Wapno Beton, 1, 8–16.
- Chlądzynski, S., Garbacik, A. (2007). Wlasciwosci cementow wieloskladnikowych CEM V z duza iloscia dodatkow mineralnych. Budownictwo, Technologie, Architektura, 2, 60–64.
- Chung, S.-Y., Abd Elrahman, M., Sikora, P., Rucinska, T., Horszczaruk, E., Stephan, D. (2017). Evaluation of the Effects of Crushed and Expanded Waste Glass Aggregates on the Material Properties of Lightweight Concrete Using Image-Based Approaches. Materials, 10 (12), 1354. doi: https://doi.org/10.3390/ma10121354
- Krivenko, P., Sanytsky, M., Kropyvnytska, T. (2018). Alkali-Sulfate Activated Blended Portland Cements. Solid State Phenomena, 276, 9–14. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.276.9
- Krivenko, P., Petropavlovskyi, O., Kovalchuk, O. (2018). A comparative study on the influence of metakaolin and kaolin additives on properties and structure of the alkaliactivated slag cement and concrete. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (91)), 33–39. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.119624
- Savchuk, Y., Plugin, A., Lyuty, V., Pluhin, O., Borziak, O. (2018). Study of influence of the alkaline component on the physico-mechanical properties of the low clinker and clinkerless waterproof compositions. MATEC Web of Conferences, 230, 03018. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823003018
- Smrčková, E., Bačuvčík, M., Janotka, I. (2014). Basic Characteristics of Green Cements of CEM V/A and V/B Kind. Advanced Materials Research, 897, 196–199. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.897.196
- Kropyvnytska, T., Semeniv, R., Ivashchyshyn, H. (2017). Increase of brick masonry durability for external walls of buildings and structures. MATEC Web of Conferences, 116, 01007. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711601007
- Shamshad, A., Mohammad, Sh., Sirajuddin, A. (2016). Use of Ultrafine Slag in High Strength Concrete. International Journal of Science and Research, 5 (10), 1341–1344.
- Oles'ko, M. (2018). Vliyanie razmera chastits granulirovannogo domennogo shlaka na gidratatsiyu shlakoportlandtsementa i ego svoystva. Tsement i ego primenenie, 6, 86–92.
- Markiv, T., Sobol, K., Franus, M., Franus, W. (2016). Mechanical and durability properties of concretes incorporating natural zeolite. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 16 (4), 554–562. doi: https://doi.org/10.1016/j.acme.2016.03.013
- Sokoltsov, V., Tokarchuk, V., Sviderskiy, V. (2015). Hardening peculiarities of blended cements with silicate admixtures of different origin. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (11 (75)), 9–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.43460
- Chen, J. J., Li, L. G., Ng, P. L., Kwan, A. K. H. (2017). Effects of superfine zeolite on strength, flowability and cohesiveness of cementitious paste. Cement and Concrete Composites, 83, 101–110. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.06.010
- Sabet, F. A., Libre, N. A., Shekarchi, M. (2013). Mechanical and durability properties of self consolidating high performance concrete incorporating natural zeolite, silica fume and fly ash. Construction and Building Materials, 44, 175–184. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.02.069
- Muller M., Ludvig H-M., Ben Haha M., Zajac M. (2015). Optimization of multi-component cements containing cement clinker, slag, fly ash, limestone. 19th Internationale Baustofftagung (IBAUSIL 19). Weimar, 449–456.
- Ludwig, H.-M. (2012). Future cements and their properties. Cement International, 4, 81–89.
- Canytskyi, M. A., Sobol, Kh. S., Markiv, T. Ye. (2010). Modyfikovani kompozytsiyni tsementy. Lviv: Vyd-vo Lviv. politekhniky, 130.
- Krivenko, P. V., Sanytsky, M., Kropyvnytska, T., Kotiv, R. (2014). Decorative Multi-Component Alkali Activated Cements for Restoration and Finishing Works. Advanced Materials Research, 897, 45–48. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.897.45
- Gucluer, K., Gunaydin, O., Unal, O., Bilen, S. (2016). Use of Natural Zeolite with Fly Ash In Conventional Concrete Production. Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology, 3 (2), 4119–4122.
- EN 196-6: 2018. Methods of testing cement - part 6: Determination of fineness (2018). Comite Europeen de Normalisation.
- Sanytsky, M., Kropyvnytska, T., Kruts, T., Horpynko, O., Geviuk, I. (2018). Design of Rapid Hardening Quaternary Zeolite-Containing Portland-Composite Cements. Key Engineering Materials, 761, 193–196. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.761.193
- Dean, S. W., Bentz, D. P., Durán-Herrera, A., Galvez-Moreno, D. (2012). Comparison of ASTM C311 Strength Activity Index Testing versus Testing Based on Constant Volumetric Proportions. Journal of ASTM International, 9 (1), 104138. doi: https://doi.org/10.1520/jai104138
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Hanna Ivashchyshyn, Myroslav Sanytsky, Tetiana Kropyvnytska, Bohdan Rusyn
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
