Электрохимические и физико-механические свойства композитов на основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего

Введение. Применение смешанных вяжущих с повышенным содержанием активных минеральных добавок (МД) позволяет улучшить ряд важнейших физико-механических свойств бетона. Однако снижение доли клинкера для конструкционных бетонов может негативно сказаться на долговечности железобетонного изделия и сооружения в целом вследствие потенциального понижения рН поровой жидкости бетона. Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ)
относятся к материалам с малым клинкерным фондом, поскольку в их составе преобладает гипсовое вяжущее, имеющее кислую среду. Поэтому при внедрении в производство несущих изделий и конструкций необходимо проверять защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре.

Материалы и методы. Для приготовления ГЦПВ использовали гипсовое вяжущее марки Г-5, цементное марки ЦЕМ I 42,5Н и пуццолановые МД: природный цеолит, отходы промышленности: микрокремнезем и зола-уноса. Методами потенциометрическими и кондуктометрическими исследованы величины рН и ионной концентрации гидратированных суспензий с различными активными МД, как моно-, так и бинарными их модификациями. Прочность на сжатие оценивали после 7, 28 и 90 сут твердения в соответствии с ГОСТ 10180–2012; водопоглощение — по методике ГОСТ 23789–2018; водостойкость — по коэффициенту размягчения.

Результаты. В результате проведенных экспериментов получен состав ГЦПВ с высокими защитными и физико-механическими свойствами, который может быть использован для изготовления конструкционного быстротвердеющего бетона.

Выводы. Полученные результаты свидетельствуют о достаточных защитных свойствах бетонов на основе ГЦПВ по отношению к стальной арматуре: показатель рН не менее 12 и состав, содержащий 60 % гипсового вяжущего, 25 % портландцемента и бинарную активную МД на основе микрокремнезема и природного цеолита при их соотношении 2:1 по массе.

1. Шахов С.А. Влияние механоакустической активации волластонита на структуру и прочность цементного камня // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2024. № 4 (70). С. 8–18. DOI: 10.48612/NewsKSUAE/70.1. EDN BKAWQL.

2. Смирнов Д.С., Мавлиев Л.Ф., Хузиахметова К.Р., Мотыйгуллин И.Р. Влияние минеральной добавки на основе молотого доменного шлака на свойства бетонов и бетонных смесей // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. № 4 (62). С. 61–69. DOI: 10.52409/20731523_2022_4_61. EDN KQDLZR.

3. Вдовин Е.А., Буланов П.Е., Строганов В.Ф. Проектирование дорожных одежд со слоями из модифицированных кремнийорганическими соединениями цементогрунтов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2024. № 1 (67). С. 207–216. DOI: 10.48612/NewsKSUAE/67.20. EDN ZABBNC.

4. Морозова Н.Н., Гуляков Е.Г. Свойства бетона на цеолитсодержащем вяжущем // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 2 (64). С. 27–39. DOI: 10.52409/20731523_2023_2_27. EDN LCQWVC.

5. Гиззатуллин А.Р., Морозова Н.Н., Нестерова К.О. Функционализированные наполнители для применения в цементных бетонах // Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. 2023. № 1 (11). С. 47–57. EDN CBGPNV.

6. Хозин В.Г. Перспективы развития отрасли строительных материалов в свете использования вторичных ресурсов // Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. 2023. № 1 (11). С. 22–29. EDN NEVNVS.

7. Морозова Н.Н., Закиров К.И. Сравнительная эффективность замедлителей схватывания гипсо-цементно-пуццоланового бетона для 3D-печати // Решения современных проблем материаловедения и технологий в строительстве. ВладСтройТех 2024 : мат. I Междунар. конф. молодых ученых. 2024. С. 143–149. EDN OTOCPD.

8. Рахимов Р.З., Мухаметрахимов Р.Х., Зиганшина Л.В. Совершенствование аддитивных технологий малоэтажного жилищного строительства // Жилищное строительство. 2024. № 8. С. 11–19. DOI: 10.31659/0044-4472-2024-8-11-19. EDN IUNORV.

9. Мухаметрахимов Р.Х. Влияние пластифицирующих добавок на основе поверхностно-активных натриевых солей на свойства бетонов, применяемых в технологии 3D-печати // Полимеры в строительстве : научный интернет-журнал. 2022. № 1 (10). С. 47–61. EDN ZIMNSF.

10. Ферронская А.В. Долговечность конструкций из бетона и железобетона : учебное пособие. М. : Изд-во АСВ, 2006. 335 с. EDN QNMOKT.

11. Deschner F., Winnefeld F., Lothenbach B., Seufert S., Schwesig P., Dittrich S. et al. Hydration of Portland cement with high replacement by siliceous fly ash // Cement and Concrete Research. 2012. Vol. 42. Issue 10. Pp. 1389–1400. DOI: 10.1016/j.cemconres.2012.06.009

12. Liu X., Niu D., Li X., Lv Y., Fu Q. Pore Solution pH for the Corrosion Initiation of Rebars Embedded in Concrete under a Long-Term Natural Carbonation Reaction // Applied Sciences. 2018. Vol. 8. Issue 1. P. 128. DOI: 10.3390/app8010128

13. Изотов B.C. Защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре как функция структуры цементного композита // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2006. № 1 (5). С. 23–27. EDN KBBJUN.

14. Hsu T., Slate F., Winter G. Microcracking of Plain Concrete and the Shape of the Stress-Strain Curve // ACI Journal Proceedings. 1963. Vol. 60. Issue 2. DOI: 10.14359/7852

15. Степанова В.Ф., Спивак Н.А., Королева Е.Н. Влияние степени коррозионного поражения арматуры на совместную работу с бетоном // Вестник НИЦ Строительство. 2024. № 1 (40). С. 105–116. DOI: 10.37538/2224-9494-2024-1(40)-105-116. EDN ORPAWU.

16. Клименко В.Г., Володченко А.Н. Кинетика гидратации и гидролиза различных форм сульфата кальция // Современные проблемы строительного материаловедения : мат. Междунар. науч.-техн. конф. Четвертые академические чтения РААСН. 1998. С. 53–54.

17. 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.

18. Халиуллин М.И., Гильманшина А.И. Влияние вида и механоактивации минеральных наполнителей на свойства композиционных гипсовых вяжущих. М. : Издательство МИСИ – МГСУ, 2021. С. 148–155.

19. Кайс Х.А., Морозова Н.Н. О возможности изготовления строительных изделий на основе гипсо-цементно-пуццоланового вяжущего в Республике Йемен // Решения современных проблем материаловедения и технологий в строительстве. ВладСтройТех 2024 : мат. I Междунар. конф. молодых ученых. 2024. С. 238–243. EDN ALTVDG.

20. Tashima M.M., Soriano L., Monzó J., Borrachero M.V., Akasaki J.L., Payá J. New method to assess the pozzolanic reactivity of mineral admixtures by means of pH and electrical conductivity measurements in lime:pozzolan suspensions // Materiales de Construcción. 2014. Vol. 64. Issue 316. P. e032. DOI: 10.3989/mc.2014.00914

21. Sinthaworn S., Nimityongskul P. Effects of temperature and alkaline solution on electrical conductivity measurements of pozzolanic activity // Cement and Concrete Composites. 2011. Vol. 33. Issue 5. Pp. 622–627. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2011.02.012