Operating Characteristics of Concrete Modified by High-Vapor Saponite-Containing Material

Abstract

Введение. Реализация программы развития Северных и Арктических территорий не представляется возможной без использования в строительной индустрии современных материалов и технологий. Одним из наиболее распространённых и востребованных строительных материалов является мелкозернистый бетон, для производства которого используют химические добавки в основном импортного производства, улучшающие эксплуатационные характеристики композита. Поэтому актуальной проблемой является замена импортных составляющих на добавки российского производства. В качестве такой добавки можно использовать техногенное сырье в виде сапонитсодержащего отхода алмазодобывающей промышленности. Материалы и методы. Для изготовления мелкозернистого бетона использовали речной песок средней крупности месторождения «Кеницы», в качестве вяжущего-портландцемент ЦЕМ II/А-Ш компании ОАО «Мордовцемент». Выделенный из оборотной воды процесса обогащения кимберлитовых руд сапонитсодержащий материал предварительно подвергали механоактивации. Контрольные образцы бетона и опытные (с высокодисперсной добавкой) готовили по стандартным методикам. После выдержки в течение 28 сут были определены эксплуатационные характеристики полученных образцов (предел прочности на сжатие, морозостойкость и водонепроницаемость). Результаты. В качестве добавки в бетонную смесь использовали высокодисперсный сапонит-содержащий материал со средним размером частиц 445±40 нм и удельной поверхностью 50670±10 м 2 /кг. Определение прочностных и морозостойких характеристик показало значительное увеличение данных показателей у опытных образцов. Кроме того, введение минеральной добавки способствует повышению марки по водонепроницаемости. Анализ микроструктуры бетонных образцов методом растровой электронной микроскопии показал, что в опытных образцах, в отличие от контрольных, присутствуют гидросиликаты группы тоберморита, играющие роль дополнительного связующего. Обсуждение и заключение. Установлено, что минеральная добавка увеличивает прочность опытных образцов бетона в 1,6 раза по сравнению с контрольными. При этом повышается морозостойкость (с F100 до F300) и водонепроницаемость (с W6 до W10). Полученные данные позволяют рассматривать ССМ как активный минеральный компонент в вяжущих композициях гидратационного типа твердения. Разрабатываемая бетонная смесь с добавкой сапонитсодержащего материала позволит не только снизить антропогенное воздействие на регион, но и получить экологически чистое сырье российского производства. Экономический эффект при сравнении с аналогами составит 26%.