Гидрофизические и механические свойства мелкозернистого бетона на основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего

Введение. Наиболее важными показателями мелкозернистого бетона на основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего, позволяющими расширить возможности его применения в несущих строительных конструкциях зданий, являются прочностные и гидрофизические свойства. Особенно это актуально для конструкций, которые эксплуатируются в условиях жаркого тропического климата Йеменской Республики и будут находиться в сложном напряженно-деформированном состоянии. С другой стороны, низкая способность гипсоцементно-пуццоланового бетона выдерживать воздействие влаги, проникающей в тело бетона вместе с агрессивными веществами из окружающей среды, очевидно, будет приводить к потере его первоначальных свойств.

Материалы и методы. Для приготовления гипсоцементно-пуццоланового вяжущего использовали гипсовое вяжущее марки Г-5 и цементное вяжущее марки ЦЕМ I 42,5Н, а также два вида пуццолановых добавок: природный цеолит и микрокремнезем. В качестве волокнистого материала применяли базальтовую фибру, в качестве химических модификаторов — суперпластификатор марки Master Glenium 112 и гидрофобизатор кристаллизационного действия марки Flocrete WP Crystal. Для приготовления гипсоцементно-пуццоланового бетона в качестве мелкого заполнителя использовали нефракционированный природный кварцевый песок и два вида песка, рассеянного по фракциям. Методом глубинного проникновения воды под давлением исследована водопроницаемость гипсоцементно-пуццоланового бетона. Подвижность определяли по диаметру расплыва гипсоцементно-пуццолановой смеси по ГОСТ 23789–2018 с использованием прибора Суттарда; прочность на сжатие оценивали после 28 суток твердения в соответствии с ГОСТ 10180–2012; водопоглощение — по методике ГОСТ 23789–2018; водостойкость оценивали по коэффициенту размягчения.

Результаты. В результате проведенных экспериментов получен оптимальный состав гипсоцементно-пуццоланового бетона с высокими прочностными и гидрофизическими свойствами за счет оптимального гранулометрического состава мелкого заполнителя, армирования фибровым волокном и применения различных комплексных химических добавок.

Выводы. Получены следующие показатели: прочность при сжатии 60 МПа, водопоглощение 2,8 %, коэффициент размягчения 1,17, водонепроницаемость W10.

1. Хантимиров А.Г., Сулейманов А.М., Абдрахманова Л.А., Низамов Р.К., Хохряков О.В. Влияние модификации на долговечность поливинил-хлоридных древесно-полимерных композитов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 3 (65). C. 26–35. DOI: 10.52409/20731523_2023_3_26. EDN CMSMHV.

2. Альтдинова А.И., Хамидуллина Н.Р., Кузнецова Г.В. Влияние вида песка на долговечность и свойства силикатных изделий автоклавного твердения // Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. 2023. № 1 (11). С. 30–39. EDN JEDODO.

3. Вдовин Е.А., Буланов П.Е., Строганов В.Ф. Повышение характеристик дорожных цементогрунтов кремнийорганическими соединениями // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 4 (66). С. 301–309. DOI: 10.52409/20731523_2023_4_301. EDN JZUJND.

4. Хозин В.Г., Морозова Н.Н., Матеюнас А., Захарова Н.А., Акимова Э.П. Исследование внутренней коррозии модифицированных монолитных бетонов на основе местных заполнителей РТ // Технологии бетонов. 2008. № 3. С. 58.

5. Беляков А.Ю., Хохряков О.В., Хозин В.Г. Функционализированный минеральный наполнитель — эффективный модификатор цементных бетонов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 3 (65). С. 45–56. DOI: 10.52409/20731523_2023_3_45. EDN FCPOKY.

6. Хабибуллина В.С., Аюпов Д.А. Прогноз старения модифицированных битумов // Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. 2024. № 1 (12). С. 154–156. EDN GJTGMN.

7. Антонян А.А. Водонепроницаемость бетона с суперпластификаторами // Технологии бетонов. 2017. № 3–4 (128–129). С. 36–39. EDN ZBMNUX.

8. Ферронская А.В., Коровяков В.Ф. Гипсовые вяжущие в ресурсосберегающих системах малоэтажного строительства // Сухие строительные смеси. 2005. № 3. С. 56–57.

9. Гончаров Ю.А., Бурьянов А.Ф. Ключевые факторы успешного развития отрасли гипсовых материалов // Строительные материалы. 2013. № 2. С. 70–72. EDN PXESTF.

10. Ферронская А.В. и др. Гипс в малоэтажном строительстве. М. : Изд-во АСВ, 2008. EDN QNNSHH.

11. Бабков В.В., Латыпов В.М., Ломакина Л.Н., Шигапов Р.И. Модифицированные гипсовые вяжущие повышенной водостойкости и гипсокерамзито-бетонные стеновые блоки для малоэтажного жилищного строительства на их основе // Строительные материалы. 2012. № 7. С. 4–8. EDN PFTJZL.

12. Пуценко К.Н., Балабанов В.Б. Перспективы развития и применения сухих строительных смесей на основе гипса // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 7 (102). С. 148–154. EDN UBLONF.

13. Изотов В.С., Мухаметрахимов Р.Х., Галаутдинов А.Р. Исследование влияния активных минеральных добавок на реологические и физико-механические свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего // Строительные материалы. 2015. № 5. С. 20–23. EDN TUHVEN.

14. Чернышева Н.В. Водостойкие гипсовые композиционные материалы с применением техногенного сырья : автореф. дис. … д-ра техн. наук. Белгород, 2014. 22 с. EDN ZPPRAH.

15. Аунг Ч.Н., Потапова Е.Н. Влияние вида пуццолановой добавки на состав и свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего // Успехи в химии и химической технологии. 2022. Т. 36. № 3 (252). С. 7–9. EDN BXMIEA.

16. Кайс Х.А., Богданов Р.Р., Морозова Н.Н., Мавлюбердинов А.Р., Сулейманова Л.А. Влияние суперпластифицирующих добавок на основе эфира поликарбоксилата на технологические и физико-технические свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2024. № 8. С. 20–28. DOI: 10.34031/2071-7318-2024-9-8-20-28. EDN RXUQHT.

17. Кайс Х.А., Морозова Н.Н. Влияние пластифицирующих добавок на свойства комплексного гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (опыт Республики Йемен) // Известия вузов. Строительство. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2024. № 8 (788). С. 57–70. DOI: 10.32683/0536-1052-2024-788-8-57-70. EDN OGSNHC.

18. Нуриев М.И., Халиуллин М.И., Рахимов Р.З., Гайфуллин А.Р., Хайрварина А.М., Стоянов О.В. Влияние пластифицирующих добавок на свойства гипсо-цементно-пуццоланового вяжущего // Вестник Технологического университета. 2015. Т. 18. № 6. С. 119–122. EDN RTPNGF.

19. Мухаметрахимов Р.Х., Галаутдинов А.Р., Лукманова Л.В. Влияния пластифицирующих добавок на основные свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего на основе низкомарочного и техногенного сырья // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 4 (38). C. 382–387. EDN XAKONT.

20. Галаутдинов А.Р., Мухаметрахимов Р.Х. Повышение водостойкости гипсоцементно-пуццоланового вяжущего на основе низкомарочного гипса // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 4 (38). С. 333–343. EDN XAKOLB.

21. Кайс Х.А., Морозова Н.Н., Хохряков О.В. Сравнительная эффективность добавок гидрофобизирующего и кристаллизационного действия на свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего и бетона на его основе // Строительные материалы. 2024. № 11. С. 63–72. DOI: 10.31659/0585-430X-2024-830-11-63-72. EDN CBGAYY.

22. Mukhametrakhimov R., Galautdinov A., Gorbunova P., Gorbunova T. Water-resistant fiberreinforced gypsum cement-pozzolanic composites // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 138. P. 01011. DOI: 10.1051/e3sconf/201913801011

23. Курдюмова С.Е., Потапова Е.Н. Влияние полипропиленовых волокон на свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. 31. № 3 (184). С. 55–57. EDN ZRTOSV.

24. Potapova E., Manushina A., Urbanov A. Effect of fibers on the properties of gypsum-cement-pozzolanic binder // ZKG International. 2017. Vol. 70. Issue 11. Pp. 42–50. EDN XXLPXV.

25. Лесовик В.С., Урханова Л.А., Федюк Р.С. Вопросы повышения непроницаемости фибробетонов на композиционном вяжущем // Вестник ВСГУТУ. 2016. № 1 (58). С. 5–10. EDN VQECDN.

26. Кожухова М.И., Чулкова И.Л., Хархардин А.Н., Соболев К.Г. Оценка эффективности применения гидрофобных водных эмульсий с содержанием нано- и микроразмерных частиц для модификации мелкозернистого бетона // Строительные материалы. 2017. № 5. С. 92–97. EDN YQGAPD.

27. Залипаева О.А. Морозостойкость и проницаемость бетона на смеси пористых и плотных заполнителей // Вестник Череповецкого государственного университета. 2012. № 3–2 (41). С. 7–10. EDN PCEDSR.

28. Soongswang P., Tia M., Bloomquist D. Factors affecting the strength and permeability of concrete made with porous limestone // ACI Materials Journal. 1991. Vol. 88. Issue 4. DOI: 10.14359/1915

29. Ahmad S., Azad A.K., Loughlin K.F. Effect of the Key Mixture Parameters on Tortuosity and Permeability of Concrete // Journal of Advanced Concrete Technology. 2012. Vol. 10. Issue 3. Рp. 86–94. DOI: 10.3151/jact.10.86

30. Winslow D.N., Cohen M.D., Bentz D.P., Snyder K.A., Garboczi E.J. Percolation and pore structure in mortars and concrete // Cement and Concrete Research. 1994. Vol. 24. Issue 1. Рp. 25–37. DOI: 10.1016/0008-8846(94)90079-5

31. Halamickova P., Detwiler R.J., Bentz D.P., Garboczi E.J. Water permeability and chloride ion diffusion in portland cement mortars: Relationship to sand content and critical pore diameter // Cement and Concrete Research. 1995. Vol. 25. Issue 4. Рp. 790–802. DOI: 10.1016/0008-8846(95)00069-o

32. Warda B.A., Munaz A.N. Effects of Aggregate Gradation on Water Permeability of Concrete // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 488–489. Рp. 248–252. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.488-489.248

33. Ванькова Н.Р., Фомина А.Е. Cравнительный эксперимент по определению водонепроницаемости бетона методами «мокрого пятна» и «по воздухопроницаемости» // Construction and Geotechnics. 2022. Т. 13. № 1. С. 96–105. DOI: 10.15593/2224-9826/2022.1.08. EDN CFZRYX.

34. Закоршменный А.И. Сравнение результатов водонепроницаемости бетона подземных сооружений в натурных условиях, получаемых с использованием прямых и косвенных методов испытаний // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 4. С. 282–294. EDN KVOEEL.

35. Антонян А.А. О некоторых особенностях современных методов определения водонепроницаемости бетона // Технологии бетонов. 2017. № 9–10 (134–135). С. 29–33. EDN YMQQFZ.

36. Семененко С.Я., Арьков Д.П., Марченко С.С. Экспресс-метод диагностирования водонепроницаемости бетона конструкций гидротехнических сооружений // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2016. № 3 (43). С. 213–220. EDN WWHGHF.

37. Патент RU № 2558824. Способ определения водонепроницаемости строительных материалов / Кесарийский А.Г., Кондращенко В.И., Кондращенко Е.В., Кендюк А.В., Гусева А.Ю.; заявл. № 2014116874/15 от 28.04.2014; опубл. 10.08.2015. 9 с.

38. Патент RU № 2795491. Гидроизоляционное сооружение / Смирнов Э.В., Зданович М.Я., Урминский Д.Г., Скопинов М.В., Русаков М.И., Носов О.А., Елькин А.А.; заявл. № 2022125751/22 от 29.09.2022; опубл. 04.05.2023. 7 с.

39. Kassim M.M. The water permeability properties of re-vibrated lightweight concrete // Journal of Metals, Materials and Minerals. 2020. Vol. 30. Issue 1. DOI: 10.55713/jmmm.v30i1.575

40. Saif Allah S.J., Kassim M.M., Salman G.A. Concrete Mix Strength and Permeability with Various Supplementary Cementitious Materials // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 427. P. 02005. DOI: 10.1051/e3sconf/202342702005

41. Hung V.V., Seo S.Y., Kim H.W., Lee G.C. Permeability and strength of pervious concrete according to aggregate size and blocking material // Sustainability. 2021. Vol. 13. Issue 1. P. 426. DOI: 10.3390/su13010426

42. Кайс Х.А., Морозова Н.Н., Богданов А.Н. Влияние вида и зернового состава песка на свойства мелко-зернистого бетона на основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (опыт Республики Йемен) // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2024. № 9 (789). С. 65–76. DOI: 10.32683/0536-1052-2024-789-9-65-76. EDN ZFDWKE.

43. Morozova N., Kais K., Gilfanov R., Morozov V. Influence of the fractional composition of the aggregate on the technological and strength properties of HCPV concrete // AIP Conference Proceedings. 2022. Vol. 2487. P. 020009. DOI: 10.1063/5.0091723

44. Антонян А.А. Сравнительная оценка методов определения водонепроницаемости бетонов на примере исследования влияния содержания цемента // Бетон и железобетон. 2015. № 2. C. 44–47.