Development of alkaline concrete on the basis of active aggregates

Олександр Юрійович Ковальчук; Вікторія Василівна Зозулинець

doi:10.15587/2706-5448.2021.244780

Автор(и)

Олександр Юрійович Ковальчук Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0001-6337-0488
Вікторія Василівна Зозулинець Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0002-8066-2033

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.244780

Ключові слова:

лужний цемент, лужний бетон, реакційно здатний заповнювач, лужна корозія заповнювача, показник лужності (рН)

Анотація

Об’єктом дослідження є процес направленого структуроутворення в тілі лужного бетону, виготовленого з використанням реакційно здатного заповнювача, у даному випадку базальту, та процес розвитку деформацій в такому бетоні. Проблема використання реакційно здатних заповнювачів полягає у тому, що вони є причиною виникнення лужної корозії. Вона проявляється у вигляді тріщин та прошарків гелеподібних речових, що утворюються в місці контакту заповнювача з цементним каменем.

При проведенні досліджень було використано методи фізико-хімічного аналізу (рентгенофазовий, диференційно-термічний та термогравієметричний аналізи, електронна мікроскопія, інфрачервона спектроскопія, мікрозондовий аналіз). А також було використано методи математичного планування експериментів залежності фізико-технічних властивостей цементів та напрямків їх структуроутворення. Також проведення досліджень здійснювалось, спираючись на аналіз світових здобутків у вирішенні питання лужної корозії бетону.

Визначено можливість спільної роботи матриці лужних цементів і активних заповнювачів, представлених базальтом. Оптимізовано компонентний склад лужного цементу та доведено необхідність підвищення кількості лужного компоненту в системі для нормального протікання процесів структуроутворення. Проведено дослідження впливу технічних факторів та умов тверднення на розвиток процесів структуроутворення досліджуваних композицій. Досліджено деформаційні властивості дрібнозернистого бетону на основі шлаколужного цементу та базальтового заповнювача. Показано, що деформації розширення зразків, що супроводжують процес лужної корозії заповнювача в бетоні, напряму пов’язані із компонентним складом та умовами тверднення матеріалу.

Отримані результати досліджень підтверджують можливість використання активних заповнювачів для виготовлення будівельних матеріалів, зокрема, на основі лужних цементів. Але для безпечного перебігу процесів структуроутворення компонентний склад системи доводиться коригувати шляхом введення активної мінеральної добавки та додаткового лужного компоненту. Використання ж гідрофобізуючих добавок дозволяє підвищити міцність матеріалу навіть при експлуатації в нормальних тепловологісних умовах.

Біографії авторів

Олександр Юрійович Ковальчук, Київський національний університет будівництва і архітектури

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів ім. В. Д. Глуховського

Вікторія Василівна Зозулинець, Київський національний університет будівництва і архітектури

Аспірант

Кафедра технології будівельних конструкцій та виробів

Посилання

Krivenko, P. V., Ilin, V. P., Zgardan, E. P. (1998). Dolgovechnost shlakoschelochnykh betonov s zapolnitelyami, sposobnymi k reaktsii «scheloch-silikat». 4-i Kitaiskii Mezhdunarodnyi Simpozium po tsementu i betonu. Pekin, 54–61.
Krivenko, P. V., Mkhitaryan, N. M., Chirkova, V. V., Zgardan, E. P. (1999). Dolgovechnost schelochnykh portlandtsementnykh betonov, sdelannykh s scheloche-reaktivnym zapolnitelem. Chetvertaya Mezhdunarodnaya Konferentsiya po dolgovechnosti betona. Sidnei, 17–22.
Krivenko, P. V., Kovalchuk, O. Y. (2020). Influence of Type of Alkaline Activator on Durability of Alkali Activated Concrete Using Aggregates Capable to Alkali-Silica Reaction. Key Engineering Materials, 864, 180–188. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.864.180
Kovalchuk, O., Kochetov, G., Samchenko, D., Kolodko, A. (2019). Development of a technology for utilizing the electroplating wastes by applying a ferritization method to the alkalineactivated materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (98)), 27–34. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160959
Zhang, C., Wang, A., Tang, M., Wu, B., Zhang, N. (1999). Influence of aggregate size and aggregate size grading on ASR expansion. Cement and Concrete Research, 29 (9), 1393–1396. doi: http://doi.org/10.1016/s0008-8846(99)00099-x
Yang, T., Zhang, Z., Wang, Q., Wu, Q. (2020). ASR potential of nickel slag fine aggregate in blast furnace slag-fly ash geopolymer and Portland cement mortars. Construction and Building Materials, 262, 119990. doi: http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119990
Khan, M. N. N., Sarker, P. K. (2019). Alkali silica reaction of waste glass aggregate in alkali activated fly ash and GGBFS mortars. Materials and Structures, 52 (5). doi: http://doi.org/10.1617/s11527-019-1392-3
Peng, Z., Shi, C., Shi, Z., Lu, B., Wan, S., Zhang, Z. et. al. (2020). Alkali-aggregate reaction in recycled aggregate concrete. Journal of Cleaner Production, 255, 120238. doi: http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120238
Barreto Santos, M., De Brito, J., Santos Silva, A. (2020). A Review on Alkali-Silica Reaction Evolution in Recycled Aggregate Concrete. Materials, 13 (11), 2625. doi: http://doi.org/10.3390/ma13112625
Leemann, A., Borchers, I., Shakoorioskooie, M., Griffa, M., Müller, C., Lura, P. (2019). Microstructural analysis of ASR in concrete – accelerated testing versus natural exposure. International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS) Durability, monitoring and repair of structures. Rovinj, 222–229. Available at: https://www.dora.lib4ri.ch/empa/islandora/object/empa:19231
Mahanama, D., De Silva, P., Kim, T., Castel, A., Khan, M. S. H. (2019). Evaluating Effect of GGBFS in Alkali–Silica Reaction in Geopolymer Mortar with Accelerated Mortar Bar Test. Journal of Materials in Civil Engineering, 31 (8), 04019167. doi: http://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0002804