ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ БЕТОН НА ОСНОВЕ БЕТОННОСТРОИТЕЛЬНЫХ ОТХОДАХ
Кулдашев Холжигит
Кулдашева Азиза
Абстракт
В этом исследовании авторы представляют возможность использования
некоторых бетонных строительных отходов для производства обычного
экологического бетона (ОЭК) и улучшения качества бетонных конструкций.
Для приготовления смесей использовали бетонный заполнитель (ББК)
фракции 5-20 мм. Бетоны с RCA смешивали с 265, 285 и 305 кг/м2 трех видов
цемента. Образцы бетонных образцов были испытаны на механические
свойства, связанные с долговечностью. Через 28 дней прочность на сжатие
увеличилась до 43 МПа, а через 90 дней - до 59 МПа.
Ключевые слова: Экологический бетон, отходы, регенеративная бетонная
смесь, долговечность.
Введение:
Чтобы сократить выбросы парниковых газов, необходимо бережливое
управление природными ресурсами и переработка отходов. Увеличение
использования переработанного бетонного заполнителя (RCA) и
дополнительных вяжущих материалов (SCM) в бетонной промышленности
позволяет значительно повысить экологичность производства бетона. Все
более и более ограниченная доступность ресурсов природных заполнителей,
которые составляют примерно 60% - 70% объема бетона, становится все более
и более значительной из-за ограничений на разработку карьеров и больших
расстояний доставки. При обсуждении будущего бетона важной и
предсказуемой тенденцией является все более широкое использование
промышленных отходов и вторичного сырья в качестве ингредиентов для
бетонных смесей и керамических изделий. РСА и отходы, используемые в
качестве УСМ, часто относят к низкокачественным компонентам, которые
несколько снижают стоимость бетона, но ухудшают большинство его
жизненно важных свойств [1, 2, 3]. Можно отметить, что RCA не является
подходящим компонентом для приготовления бетонов с расчетной
прочностью на сжатие выше 30 МПа. Были использованы различные цементы
CEM I 22,5, CEM I 32,5 и CEM I 42,5.
Материалы и методы
Использовали портландцементы ЦЕМ I 22,5, ЦЕМ I 32,5 и ЦЕМ I 42,5
производства Навоийского цементного завода по PN-EN 197. В качестве НС
речной песок и каменная порода фракций 0,16-2,5 мм и 2,5-5 мм были р.
Зеравшан и Миранкуль местами. RCA был получен путем дробления кусков
бетона с пределом прочности при сжатии от 28 до 57 МПа. В совокупности
выполнены требования RCAC II (согласно DIN 4226-100) и типа A (согласно
PN-EN-206:2014). РКА просеивали на фракции: 5-10, 10-20 и 20-40 мм.
Природные заполнители фракций 0,16-2 мм и 2,5-5 мм применялись вместе с
фракциями РКА 5-10 мм и 10-20 мм. Природный заполнитель использовали в
воздушно-сухом состоянии. РКА взвешивали и насыщали водой в количестве
3,6 % от воздушно-сухой массы. Использовался понизитель воды Muraplast FK
88. В качестве воды для замеса использовалась обычная водопроводная вода.
Таблица 1. Пропорции бетонных смесей [кг/м3]
Наименование материала REC1 REC2 REC3
ЦЕМ I 22,5
265
265
ЦЕМ I 32,5
285
ЦЕМ I 42,5
метакаолин
20
20
20
природный песок 0,16- 300
300
300
2,5
природный песок 2,5-5
280
280
280
РКА 5-10
300
600
600
РКА 10-20
300
300
РКА 20-40
300
600
300
РКА 40-70
300
вода
170
175
180
В/Ц*
0.64
0.66
0.63
REC4
REC5
REC6
20
300
305
20
300
305
20
300
280
400
400
400
185
0.65
280
600
600
190
0.62
280
600
300
300
195
0.64
285
* Перед смешиванием RCA был насыщен, вода для насыщения НЕ включается в
соотношение.
Было приготовлено шесть бетонных смесей. В них было использовано 265,
285 и 305 кг/м3 цемента вместе с метакаолином в количестве 7,55, 7,01 и
6,56%. Пропорции смесей представлены в Таблице 1. Удобоукладываемость
бетонных смесей измеряли с помощью таблицы текучести в соответствии с
PN-EN 12350-5.
Испытание на прочность на сжатие и растяжение
Образцы были приготовлены и отверждены в соответствии с PN-EN 123902. Они были отлиты в стальные формы и подвергнуты двойному уплотнению
на вибростоле. Через 2 дня образцы расформовывали и отверждали в
лаборатории до возраста 28 дней. Испытания на прочность при сжатии
проводились в соответствии с PN-EN 12390-3 на кубических образцах со
стороной 100 мм через 28 и 90 дней твердения. Испытания на растяжение при
раскалывании проводились на образцах того же типа в соответствии с PN-EN
12390-6.
Результаты и обсуждение
Результаты исследований представлены в таблице 2. Результаты
представляют собой средние значения четырех измерений. Только для свежих
бетонных смесей результат текучести представляет собой среднее значение
трех измеренных значений.
Таблица 2. Результаты испытаний
Свойство бетона / Признак REC1
смеси
компр. прочность 28d fcm 35.1
[МПа]
предел
прочности
при 3.45
растяжении 28d fctm [МПа]
компр. прочность 90d fcm 46.9
[МПа]
предел
прочности
при 5.1
растяжении 90d fctm [МПа]
В/Ц*
0.64
REC2
REC3 REC4
REC5 REC6
35.5
41.0
41.2
36.2
35.9
2.09
3.05
3.0
3.05
3.06
49.0
54.0
55.0
56.9
57.0
5,0
5,4
5,89
5.46
5.09
0.66
0.63
0.65
0.62
0.64
Прочность бетона на сжатие
Наибольшее значение средней прочности на сжатие 41,0 МПа получено
для серии РЭК3, содержащей цемент ЦЕМ И-32,5. Эта смесь достигла также
самой высокой прочности на сжатие 54 МПа через 90 дней, что означает
прирост прочности на 28 % за счет посттвердения. Значительный прирост
прочности на сжатие с 35,5 МПа через 28 дней до 49 МПа через 90 дней. Смеси
REC I и REC2 не дали неожиданного прироста прочности между 28 и 90
днями, они составили 15% и 16% соответственно. Разница в основном связана
с использованием природного заполнителя фракции 2,5-5 мм в бетонах серии
REC1 вместо RCA той же фракции в бетонах REC2. Этим объясняется
требование стандарта EN-206, исключающего из использования в
производстве бетона фракции 0,16-5 мм РСА. REC5 и REC6 показывают
хорошие результаты при 56,9 и 57,0 МПа. В то же время, если это снижение
прочности за счет мелкой ВКА компенсируется, то авторы не исключают
возможности использования таких фракций ВКА [4, 5].
Прочность бетона на растяжение
В соответствии со значениями прочности на сжатие, самая высокая
прочность на разрыв при раскалывании через 28 дней была измерена у бетона
из смеси REC4, которая составила 3,0 МПа. Через 90 дней самая высокая
измеренная прочность на разрыв была получена для бетона из смеси REC2,
которая составила 5 МПа. Средняя прочность бетона на растяжение при
раскалывании составляет 5,89 МПа. Среднее значение для всего бетона
составляет 5,89. Это типичные значения для бетона такого уровня средней
прочности. Использование фракции РКА 20-40 мм вместо НА привело к
увеличению среднего значения прочности на разрыв на 2,95%.
Выводы
В статье показано, что можно производить высококачественный бетон с
целевой средней прочностью на сжатие 56,9 МПа в возрасте 28 дней и более
56 МПа через 90 дней. Хорошие свойства, влияющие на долговечность, могут
быть измерены в то же время при использовании грубого RCA среднего
качества. Увеличение прочности между 28 и 90 днями отверждения в
лабораторных условиях окружающей среды показывает, что испытание после
более чем 28-дневного периода лучше отражает фактические свойства
испытанных бетонов. Это относится как к механическим свойствам, так и к
тем, которые связаны с долговечностью. Предел водопоглощения 5 %
соблюсти практически невозможно [6]. Замена природного заполнителя
фракцией 2,5-5 мм на РКА привела к незначительному ухудшению
большинства прочностных свойств бетона.
Литература:
[1] Turdimurod o’g, J. Q. L., Shahriyor, A., & Aziza, K. (2021). Concrete
Products from Waste Materials. European Journal of Life Safety and Stability (26609630), 12, 99-102.
EUROPEAN JOURNAL OF LIFE SAFETY AND STABILITY (EJLSS)
ISSN 2660-9630. www.ejlss.indexedresearch.org Volume 12, 2021.
http://ejlss.indexedresearch.org/index.php/ejlss/article/view/274.
[2] Aziza, K., & Kh, K. (2021). DURABILITY CHARACTERISTICS OF
CONCRETE ADMIXED WITH WOLLASTONITE MINERAL. European Journal
of Life Safety and Stability (2660-9630), 5, 9-13.
EUROPEAN JOURNAL OF LIFE SAFETY AND STABILITY (EJLSS)
ISSN 2660-9630. www.ejlss.indexedresearch.org Volume 5, 2021
http://ejlss.indexedresearch.org/index.php/ejlss/issue/view/5.
[3] Kuldashev, H., & Kuldasheva, A. Improvement Of Vertical Butting Seismicstability Large-panel Buildings. JournalNX, 210-215.
JournalNX - a Multidisciplinary Peer Reviewed Journalю ISSN No.(E):25814230 https://journalnx.com/journal-article/20151680.
[4] Ibragim, U., Erkin, E., & Aziza, K. (2021). Physical Properties of High
Performance Concrete on Base Wollastonite. European Journal of Life Safety and
Stability (2660-9630), 11, 101-105.
EUROPEAN JOURNAL OF LIFE SAFETY AND STABILITY (EJLSS)
ISSN 2660-9630
www.ejlss.indexedresearch.org Volume 11, 2021 ||
http://ejlss.indexedresearch.org/index.php/ejlss/issue/view/11.
[5] Mamatqosim, B., & Aziza, K. (2021). Reinforcing in the Production of
Gypsum Materials on Base Wollastonite Fibers. European Journal of Life Safety and
Stability (2660-9630), 12, 20-23.
EUROPEAN JOURNAL OF LIFE SAFETY AND STABILITY (EJLSS)
ISSN 2660-9630
www.ejlss.indexedresearch.org Volume 11, 2021 ||
http://ejlss.indexedresearch.org/index.php/ejlss/issue/view/11.
[6] Kuldasheva, A., Saidmuratov, B., & Kuldashev, H. (2020). The Use of
Wollastonite Fiber to Enhance the Mechanical Properties of Cement Compositions.
International Journal of Progressive Sciences and Technologies, 22(2), 37-45.
International Journal of Progressive Sciences and Technologies (IJPSAT)
ISSN: 2509-0119.
https://ijpsat.ijsht-journals.org/index.php/ijpsat/article/view/2175.