Механические характеристики и водопоглощение сжатых грунтовых кирпичей, стабилизированных малыми дозами извести и цемента

Введение. Сжатые стабилизированные грунтовые кирпичи (ССГК) представляют собой устойчивую альтернативу традиционному обожженному кирпичу, обеспечивая значительные экологические преимущества, такие как снижение энергопотребления и уменьшение выбросов углерода. ССГК изготавливаются путем смешивания грунта, песка, воды и стабилизирующей добавки, как правило, портландцемента, извести, золы-уноса, битума или их комбинации с последующим механическим уплотнением смеси в формах.

Материалы и методы. Изучены механические свойства (прочность на сжатие и прочность при изгибе) и водопоглощение ССГК, стабилизированных в малых дозировках: 2 % извести + 3 % цемента, 3 % извести + 4 % цемента, 4 % извести + 6 % цемента, 5 % цемента, 0 % стабилизатора (нестабилизированный образец). Экспериментальная программа включала оценку прочности на сжатие в сухом и увлажненном состоянии, прочности при изгибе, а также капиллярного и общего водопоглощения.

Результаты. Увеличение содержания стабилизатора значительно повышает как прочность на сжатие, так и прочность при изгибе. При этом механические характеристики соответствуют требованиям стандартов для категорий A и B. Однако общее водопоглощение также возрастает с увеличением дозировки стабилизатора. Несмотря на это, зафиксированные значения водопоглощения остаются ниже максимальных пределов, установленных соответствующими стандартами.

Выводы. В целом результаты исследования демонстрируют, что применение небольших дозировок стабилизаторов позволяет ССГК обладать достаточным потенциалом в качестве устойчивого, эффективного и пригодного для практического применения строительного материала. Использование местных сырьевых ресурсов способствует существенному снижению стоимости строительства и минимизации негативного воздействия на окружающую среду по сравнению с традиционными обожженными кирпичами и бетонными блоками.

1. Bell F.G. Engineering Treatment of Soils. London, CRC Press, 1993; 320. DOI: 10.1201/97814-82288971

2. Kamal M.A. The Study of Thermal Mass as a Passive Design Technique for Building Comfort and Energy Efficiency. Journal of Civil Engineering and Architecture. 2011; 5(1). DOI: 10.17265/1934-7359/2011.01.009

3. Kamal M.A. Analyzing the Potential of Compressed earth blocks as a feasible and sustainable building material. Architecture Engineering and Science. 2023; 4(2):62-71. DOI: 10.32629/aes.v4i2.1183

4. Walker P.J. Strength, durability and shrinkage characteristics of cement stabilised soil blocks. Cement and Concrete Composites. 1995; 17(4):301-310. DOI: 10.1016/0958-9465(95)00019-9

5. Nagaraj H.B., Sravan M.V., Arun T.G., Jagadish K.S. Role of lime with cement in long-term strength of Compressed stabilized Earth Blocks. International Journal of Sustainable Built Environment. 2014; 3(1):54-61. DOI: 10.1016/j.ijsbe.2014.03.001

6. Deboucha S., Hashim R. A review on bricks and stabilized compressed earth blocks. Scientific Research and Essays. 2011; 6(3).

7. Bell F.G. Lime stabilization of clay minerals and soils. Engineering Geology. 1996; 42(4):223-237. DOI: 10.1016/0013-7952(96)00028-2

8. Raheem A.A., Bello O.A., Makinde O.A. A comparative study of cement and lime stabilized lateritic interlocking blocks. The Pacific Journal of Science and Technology. 2010; 11(2):27-34.

9. Alavéz-Ramíre R., Montes-García P., Martínez-Reyes J., Altamirano-Juárez D.C., Gochi-Ponce Y. The use of sugarcane bagasse ash and lime to improve the durability and mechanical properties of compacted soil blocks. Construction and Building Materials. 2012; 34:296-305. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2012.02.072

10. Khatib J.M., Ellis E.A. The influence of soil properties on compressive strength of stabilized earth blocks. International Journal of Sustainable Built Environment. 2018; 7(1):140-151.

11. Acosta L.A., Côté P. Effect of soil composition on the mechanical properties of compressed earth blocks. Construction and Building Materials. 2016; 113:246-253.

12. Rahman M.M., Rashiduzzaman M.M., Ak-hand F.Z., Kabir K.B. Compressed Stabilized Earth Block: A Green Alternative for Non-Load Bearing Building Block in Developing Countries Like Bangladesh. American Chemical Science Journal. 2016; 12(3):1-10. DOI: 10.9734/ACSJ/2016/23071

13. Bakar S.K.A., Abdullah A.H. Simulation of Thermal Performance in an Office Building. Business Engineering and Industrial Applications Colloquium. 2012; 318-323. DOI: 10.1109/BEIAC.2012.6226074

14. Abdullah A.H., Bakar S.K.A., Rahman I.A. Indoor thermal performance of an office building using conventional brick versus interlocking compressed earth brick (ICEB) wall. International Journal of Construction Technology and Management. 2013; 1(1):22-27.

15. Avizovas R., Baskutis S., Navickas V. Tamá-ndl L. Effect of Chemical Composition of Clay on Physical-Mechanical Properties of Clay Paving Blocks. Buildings. 2022; 12(7):943. DOI: 10.3390/buildings120-70943

16. Narloch P.L., Woyciechowski P., Kotowski J., Gawriuczenkow I., Wojcik E. The effect of soil mineral composition on the compressive strength of cement stabilized rammed earth. Materials. 2020; 13(2):324. DOI: 10.3390/ma13020324

17. Riza F.V., Rahman I.A., Zaidi A.M.A. Preliminary study of compressed stabilized earth brick (CSEB). Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 2011; 5(9):6-12.

18. Beckett C.T.S., Jaquin P.A., Morel J.C. Weathering the storm: A framework to assess the resistance of earthen structures to water damage. Construction and Building Materials. 2020; 242:118098. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118098

19. Panagiotou R., Kyriakides M.A., Illampas R., Ioannou I. An experimental approach for the investigation of the performance of non-stabilized Compressed Earth Blocks (CEBs) against water-mediated weathering. Journal of Cultural Heritage. 2022; 57(2):184-193. DOI: 10.1016/j.culher.2022.08.009

20. Turco C., Paula Junior A., Jacinto C., Fernandes J., Teixeira E., Mateus R. Influence of Particle Size on Compressed Earth Blocks Properties and Strategies for Enhanced Performance. Applied Sciences. 2024; 14(5):1779. DOI: 10.3390/app14051779