Розробка рецептур геобетонів на основі активованого шламу каменеобробки для зменшення споживання природних ресурсів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.341720Ключові слова:
шлам каменеобробної промисловості, геополімерний бетон, утилізація відходів, механічна міцність, ультразвукові властивості, наноактивація матеріалуАнотація
Об’єкт дослідження є бетонні суміші, модифіковані шляхом часткової або повної заміни цементу та піску гранітним і габровим шламом каменеобробних підприємств, з активацією 12М розчином NaOH для покращення їхніх механічних властивостей і мікроструктури.
Проблема, яка вирішувалась, полягає в тому, що надмірне накопичення шламових відходів каменеобробної промисловості забруднює довкілля, що викликає потребу в зниженні споживання природних ресурсів (цементу, піску) у виробництві бетону. Це виробництво супроводжується високими викидами CO₂ і значними витратами. Усе це вимагає розробки екологічно чистих та економічно вигідних будівельних матеріалів.
Досліджено вплив заміни цементу (0–100%) та піску (0–100%) сумішшю гранітного та габрового шламу на міцність на стиск і швидкість поширення ультразвуку після 7, 14 і 28 діб тверднення. Заміна піску до 30% забезпечує міцність 45–50 МПа, а цементу до 20% – 30–32 МПа на 28-му добу, що відповідає конструкційним вимогам (>10 МПа). Швидкість ультразвуку (4200–4300 м/с при 30% заміни піску та 3800–4000 м/с при 20% заміни цементу) вказує на збереження щільної структури.
Особливості та відмінності результатів полягають в тому, що використання комбінації гранітного та габрового шламу з активацією NaOH забезпечує мікрофілерний ефект і пуцоланову активність. Це дозволяє зменшити споживання піску на 30% і цементу на 20% без значної втрати міцності. На відміну від традиційних сумішей чи рішень з одним типом шламу, міцність падає швидше через утворення мікротріщин.
Результати придатні для виробництва екологічно чистих бетонів для будівництва доріг і житлових споруд за умов помірно агресивних середовищ. Оптимальна заміна (30% піску або 20% цементу) ефективна в лабораторних і промислових умовах, якщо шлам має однорідний склад і активується NaOH
Посилання
- Lozano-Lunar, A., Dubchenko, I., Bashynskyi, S., Rodero, A., Fernández, J. M., Jiménez, J. R. (2020). Performance of self-compacting mortars with granite sludge as aggregate. Construction and Building Materials, 251, 118998. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118998
- Medina, G., Sáez del Bosque, I. F., Frías, M., Sánchez de Rojas, M. I., Medina, C. (2018). Durability of new recycled granite quarry dust-bearing cements. Construction and Building Materials, 187, 414–425. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.07.134
- Chajec, A. (2023). The use of granite powder waste in cementitious composites. Journal of Materials Research and Technology, 25, 4761–4783. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.06.253
- Medina, G., Sáez del Bosque, I. F., Frías, M., Sánchez de Rojas, M. I., Medina, C. (2020). Sulfate Resistance in Cements Bearing Ornamental Granite Industry Sludge. Materials, 13 (18), 4081. https://doi.org/10.3390/ma13184081
- Surra, E., Sousa, J., Correia, M., Carvalheiras, J., Labrincha, J. A., Marques, J. C. et al. (2023). Technical, Environmental, and Cost Assessment of Granite Sludge Valorisation. Applied Sciences, 13(7), 4513. https://doi.org/10.3390/app13074513
- Duan, D., Liao, H., Wang, J., Cheng, F. (2023). Hydration characteristics of tailing mud–42.5 OPC composite cementitious system and its application to dry-mixed mortar. Journal of Building Engineering, 70, 106294. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106294
- Leonets, I., Kyrylenko, N., Mykytenko, S., Syroid, Y. (2024). Impact Assessment of Natural Stone Processing Techniques on the Grain Composition of Sludge Admixtures for Press Powder. Geoheritage, 16 (4). https://doi.org/10.1007/s12371-024-01030-z
- Korobiichuk, I., Shamray, V., Korobiichuk, V., Kryvoruchko, A., Iskov, S.; Szewczyk, R., Zieliński, C., Kaliczyńska, M. (Eds.) (2021). Dose Measurement of Flocculants in Water Treatment of Stone Processing Plants. Automation 2021: Recent Achievements in Automation, Robotics and Measurement Techniques. Cham: Springer, 387–394. https://doi.org/10.1007/978-3-030-74893-7_34
- Shamrai, V., Leonets, I., Melnyk-Shamrai, V., Patseva, I., Naumov, Y. (2024). Reuse of stone working enterprise slurry in geopolymer and concrete products. Mining of Mineral Deposits, 18 (4), 10–17. https://doi.org/10.33271/mining18.04.010
- Sadek, D. M., El-Attar, M. M., Ali, H. A. (2016). Reusing of marble and granite powders in self-compacting concrete for sustainable development. Journal of Cleaner Production, 121, 19–32. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.02.044
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Volodymyr Shamrai, Valentyn Korobiichuk, Iryna Leonets, Viktoriia Melnyk-Shamrai, Yaroslav Naumov
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.
