B15 бетон: технические характеристики по ГОСТ, состав, цена за куб

Содержание

технические характеристики по ГОСТ, состав, цена за куб

Бетон марки М200 (класса В15) применяют для возведения фундамента, цоколя, стен, отмостки, садовых дорожек, тротуарной плитки и даже бассейнов. По соотношению цены и прочности эта марка подойдет для почти всех сфер частного строительства.

Оглавление:

  1. Особенности бетонной смеси
  2. Ингредиенты раствора В15
  3. Пропорции компонентов
  4. Прочность бетона
  5. Область применения
  6. Цена за куб

Технические характеристики В15

Средняя прочность на сжатие196 кгс/см2
Гарантированная прочность на сжатие15 мПа
ВодонепроницаемостьW2‒W6
МорозостойкостьF50 ‒F150
ПодвижностьП2‒П4
Плотность2300‒2400 кг/м3
Вес 1м32300‒2400 кг

1. Марка бетона определяет округленную среднюю прочность на сжатие, а класс — гарантированную в мегапаскалях. При желании можно перевести мПа в кгм/см2, для этого умножим 15 на 10,2. Получаем гарантированную прочность 153 кгс/см2. Раньше в строительстве бетон обозначали марками, теперь в нормативных документах используют класс, но продавцы еще не отошли от старой системы.

2. Водонепроницаемость зависит от специальных добавок, плотности, однородности и качества укладки. Эта характеристика показывает, какое давление воды может выдержать 1 см2 материала. У В15 она варьируется от W2 до W6.

3. Класс морозостойкости обозначает количество циклов заморозки и оттаивания. Чаще всего М200 способен пережить 100 циклов.

4. Материал с высокой подвижностью легче укладывать в тонкую или круглую опалубку, для этого в бетон добавляют пластификаторы. Согласно ГОСТу 10181.1-81 для определения этого параметра смесь заливают в специальный конус, вибрируют, а потом смотрят, на сколько сантиметров бетон осел.

5. Плотность зависит от объема воды, размеров заполнителей и грамотного уплотнения при заливке. Тяжелые бетоны имеют плотность от 1800 до 2500 кг/м3, все, что плотнее — особо тяжелые материалы, которые применяют в промышленном строительстве. Вес зависит от вида наполнителей и количества пустот.

Компоненты смеси

Чтобы приготовить М200 или В15 самостоятельно, необходимо соблюсти пропорции и подобрать подходящие ингредиенты.

Подойдет портландцемент М400 или М500, но выбор повлияет на пропорции. Покупайте свежий цемент, иначе прочность получится ниже.

Лучше использовать речной песок, так как его не надо промывать и отсеивать. Если вы все же выбрали карьерный, следите, чтобы в нем был минимум инородных частиц и глинистых примесей. Размер фракции: 1,3-3,5 мм.

При производстве класса В15 применяют гравийный или гранитный щебень с размером фракций 10-40 мм. Для увеличения плотности крупных частиц наполнителя их размешивают с щебенкой меньшего размера.

Необходимые пропорции

По ГОСТу в состав бетона на 1 м3 марки М200 входит 265 кг цемента, 860 кг песка, 1050 кг щебня, 180 л воды и пластификатор, вес которого равен 4,8 кг, при этом полученный материал имеет характеристики: W2, F50, П3. Но морозостойкость и водонепроницаемость В15 не подходит для фундамента или других строений, находящихся в агрессивной среде, поэтому в классическом рецепте для приготовления своими силами соотношение компонентов немного меняют.

В таблице даны пропорции заполнителей и воды в килограммах на 1 кг портландцемента популярных марок. Для увеличения водонепроницаемости и морозостойкости рекомендуем добавить меньше воды, так как именно излишняя влага образует пустоты в набирающей прочность смеси. Чтобы увеличить плотность, используйте виброуплотнитель.

Цемент М400Цемент М500
Песок2,83,5
Щебень4,85,6
Вода0,50,5

Набор прочности

В15 набирает марочную прочность только через 28 дней после заливки. Скорость твердения зависит от температуры окружающей среды. Рекомендуемая температура — +15-20. Если она выше, бетон придется постоянно смачивать, чтобы он не высох, а если столбик термометра опускается ниже 0 градусов, вода в смеси замерзает, и процесс твердения останавливается. Начав дальнейшее строительство раньше срока, вы получаете бетон с характеристиками ниже, даже если весь состав совпадает.

Температура\Сутки12571428
051228355065
+591938486277
+10122550587285
+202340657590100
+3035558090100

Сферы применения В15

Фундаменты, отмостки, дорожки, бассейны, стены цоколя и еще много других вещей каждый день отливают из тяжелого бетона класса В15. Однако его возможности ограничены из-за средней прочности, невысокой морозостойкости и водонепроницаемости. К каждой постройке необходимо подходить с умом, чтобы материал не дал трещин вскоре после заливки.

1. Фундамент.

Эту марку бетона используют для строительства основания домов, но далеко не всегда она будет идеальным вариантом. Двухэтажные дома из кирпича и железобетона сами по себе тяжелые, а если еще и площадь фундамента небольшая, то вряд ли М200 справится с такой нагрузкой. Ведь даже класс бетонной смеси обеспечивается только в 95% случаев.

Тип грунта играет большую роль при подборе фундамента, также важны параметры глубины промерзания, содержания агрессивных веществ и уровня грунтовых вод. Возведение на песчаных, скальных и полускальных поверхностях безопасно, а вот суглинки, супеси, глинистые, а тем более торфяные грунты требуют большой аккуратности в выборе типа и материала для фундамента.

Если вы строите небольшой дом, баню или гараж из легких изделий, а уровень УГВ в почве приемлемый, использование марки М200 вполне оправдано, в другом случае заранее выполните все требуемые подсчеты.

2. Отмостка, крыльцо, дорожки.

Эти конструкции не воспринимают больших нагрузок, поэтому для них смело используйте М200, только обратите внимание на классы водостойкости и морозостойкости или хорошо изолируйте бетон от лишней влаги.

3. Стяжки и полы.

В этой сфере можно работать и с маркой М150, но некоторые предпочитают М200, когда важна не только прочность и водонепроницаемость материала, например, для основы пола в ванной комнате или бане.

Стоимость

Цена зависит от вида наполнителя в составе, морозостойкости и водонепроницаемости, а также пластификатора для повышения подвижности. Некоторые фирмы предлагают широкий выбор, другие производят каждую марку со статичными параметрами. Цена за куб с доставкой изменяется в зависимости от расстояния, на которое надо везти материал.

В таблице представлены средние цены по России на М200, они актуальны на ноябрь 2015 года. Во многом стоимость зависит от региона, в Москве бетон продается на порядок дороже, чем в остальной России. Оптом покупать дешевле, у крупных фирм действуют большие скидки за заказ, начиная от 20-50 м3. Минимальный размер автобетоносмесителя — 6 кубов, даже если вы решили заказать меньше, оплатить работу машины придется полностью. Вес материала не имеет значения, важен только объем.

Заранее продумайте, как вы будете транспортировать бетон В15 к месту строительства. Не всегда удобно заказывать бетононасос, особенно если вам нужно купить небольшое количество бетона, можно просто нанять рабочих.

ХарактеристикиЦена, рубли
В15, F75, W4, П3, гранитный щебень.2 600
В15, F50, W2, П3, гравийный щебень.2 400
В15, F100,W4, П3, гранитный щебень.3 500
В15, F100,W4, П3, гравийный щебень.3 300
В15, F150, W6, П3, гранитный щебень.3 600

Профессионалы применяют марку бетона М200 в самых разных сферах, но когда появляются сомнения, выдержит или нет, они проверяют это с помощью расчетов, а не опытным путем.

Бетон B15 М200 с доставкой в Екатеринбурге

Бетон М200 – один из наиболее популярных видов общестроительных бетонов. Востребованность данной марки обусловлена оптимальными техническими параметрами, широкими возможностями применения и доступной стоимостью. В производстве материала используется портландцемент 400-й и 500-й марок прочности, а также заполнители. Класс прочности на сжатие бетона B15, класс водонепроницаемости – четвертый, морозостойкость F100 соответствует ста циклам, в течение которых эксплуатация материала проходит без изменений в структуре и образования дефектов и трещин.

Самая низкая цена за куб в Бетон Граде

Марка Цена Цена с ПМД
Бетон B15 М200 2650
2750

Качества Бетон B15 М200

Водонепроницаемость Морозостойкость Удобоукладываемость
W4 F100 П2-П5

Преимущества Бетон B15 М200

  • Хорошие прочностные характеристики
  • Оптимальная жизнестойкость для большинства строительных работ
  • Бетон B15 М200 выдерживает 100 циклов заморозки/оттаивания
  • Средний уровень водонепроницаемости
  • Широкие возможности использования в любых видах строительства и ремонта
  • Готовый товарный бетон прост в применении
  • Отличное соотношение стоимости и качественных характеристик

Применение Бетон B15 М200

Товарный бетон 200 марки активно используется при заводском изготовлении ЖБИ, в частности, из него делают фундаментные блоки (ФБС), автодорожные плиты и бордюры.

В строительстве данный материал применяется особенно широко: в возведении конструкций малоэтажных зданий, в укладке легких (ленточных и столбчатых) фундаментов, в устройстве монолитных стяжек и т.д.

Бетон класса В15 нашел применение и в дорожном строительстве. Он используется при укладке монолитной подушки для нижнего (базового) слоя дорожного полотна.

Материал незаменим и для частного использования: при заливке дорожек, лестниц, отмосток, различных площадок, автомобильных стоянок.

Основные причины столь широкой популярности бетона Б15 цена и технические характеристики.

технические характеристики марки, цена с доставкой

Бетон М200 В 15 – универсальный материал для строительства

B15

Объём: м3

Сделать расчет

На сегодняшний день в строительстве часто используется  бетон B 15, технические характеристики которого позволяют успешно применять его для обустройства стяжек для пола, фундаментов и прочих конструкций. Его прочность по ГОСТ — 15 МПА. Это означает, что каждый квадратный метр материала может выдерживать на себе вес до 1500 тонн. Поэтому он незаменим при строительстве подпорных стен, лестниц, дорожных плит и фундаментных блоков.

Преимущества бетонной смеси

Низкая стоимость за куб бетона класса В15, его безупречные характеристики и долговечность – далеко не полный перечень преимуществ, которыми обладает данный материал. Он имеет широкое практическое применение – бетон б15 (марка М200)с одинаковым успехом используется в жилом, коммерческом и промышленном строительстве. С его помощью можно сооружать конструкции различной этажности и функционального назначения: начиная от одноэтажных дачных домов и заканчивая высотными офисными зданиями. Кроме того, из этого материала производятся дорожные плиты. Он очень прочный. Благодаря этому он остаётся в изначальном состоянии даже после продолжительного использования в тяжёлых условиях: например, на дорогах, по которым постоянно ездят грузовики, строительная техника, бульдозеры и проч.

Важной особенностью материала является также его морозоустойчивость. Под влиянием резкого перепада температур он не трескается. В результате даже после эксплуатации в течение нескольких десятилетий в холодных регионах бетон класса  В15 марки М200 не меняет своих характеристик.

Выгодные условия для всех

Перед тем, как купить бетон (класс В15), вы можете узнать цену за м3 с доставкой и сравнить его с другими материалами прямо на нашем сайте. Технические характеристики бетона класса в15 указаны ниже. Если хотите приобрести бетон класса В15 W6 по доступной цене бетонного раствора с доставкой миксером, просто свяжитесь с нашим менеджером, сообщите ему требуемое количество материала, адрес своей строительной площадки и наиболее удобное для вас время доставки товара. Мы обязательно предоставим вам сертификат на бетон В15 w6 (ГОСТ), поэтому вы можете быть уверены: его характеристики полностью соответствуют стандартам.

Один звонок — и строительство станет более выгодным.

Характеристики

Класс прочностиВ15
МорозостойкостьF100
Средняя прочность кгс/кв.см196
ПодвижностьП2,П3,П4,П5
ВодонепроницаемостьW4
Пропорции (цемен, песок, щебень)1:2.8:4.8
Марка бетонаМ200

Бетон М200 B15 — Завод ГЕОБЕТОН!

Применение М200 В15

Бетон М200 чаще всего используется для устройства бетонных стяжек полов, строительства фундаментов, дорожек, отмосток. Для частного строительства товарный бетон класс В15 M200 – несомненный лидер продаж, ведь его прочности вполне достаточно для решения таких строительных задач: заливки малонагруженных ленточных, монолитных, свайно-ростверковых, столбчатых и плитных фундаментов, изготовления бетонных ступеней и лестниц. Из бетона указанной марки выполняют площадки под стоянку автомобилей, фундаменты под забор, под террасы и беседки, подпорные стенки. Тощие виды этого бетона используют в дорожном строительстве, для установки бордюров и поребриков, в качестве бетонной подушки. Также из бетона М200 выполняют внутренние межкомнатные перегородки.

Основа, цемент

  • гравийный щебень;
  • гранитный щебень;
  • известковый щебень;
  • цемент М-400 и М-500.

Пропорции и состав бетона М200 В15

Марка бетонаМарка цементаОбъемный состав (10 л)
Ц : П : Щ
Массовый состав (1 кг)
П : Щ
Объем бетона
(из 10л цемента)
Ц — цемент, П – песок, Щ – щебень
М200М4001 : 2,8 : 4,825 : 4254-55
 М5001 : 3,5 : 5,632 : 4962-63

Мы осуществляем доставку и подачу бетона в любой район Санкт-Петербурга и Ленинградской области с 4-х БРУ на севере, юге и востоке города, в непосредственной близости от КАД. Чтобы купить бетон М200 c доставкой, достаточно отправить нам заявку или воспользоваться калькулятором.

Бетон класс В15 производства завода «ГЕОБЕТОН» имеет все необходимые сертификаты. Контроль сырья и готовой продукции выполняет собственная сертифицированная лаборатория завода. По требованию заказчика или проектным показателям в процессе производства возможен ввод в бетонную массу дополнительных добавок пластификаторов, повышающих водонепроницаемость и морозостойкость бетона.

какая марка, класс, состав f150, характеристики М 200, прочность Б15

Цементные составы характеризуются широким распространением в строительной области, поэтому очень важно подобрать подходящий продукт по техническим характеристикам. Чтобы облегчить эту задачу была разработана особая классификация, позволяющая узнать основные показатели исключительно по марке бетонной смеси.

Что собой представляет бетон класса В 15 марки М 200, сферы его использования и основные строительные объекты, выполненные с применением этого раствора — подробней в информации нашей статьи.

Качественный состав

Состав бетонных смесей и определяет окончательные характеристики готовых изделий. При создании бетона класса В 15 используется цемент марки М 200, а также мелкие заполнители, например, песок. Размер фракции наполнителя среднего звена варьируется от 6 до 70 мм. Для заливки большой территории лучше использовать щебень или гравий более крупного размера, до 140 мм.

Какова толщина отмостки из бетона, указано в статье.

Сама технология проста и знакома многим домашним мастерам:

  1. Компоненты в сухом состоянии тщательно отбираются в нужном количестве. Песок желательно просеять для исключения посторонних включений.
  2. Примерные пропорции таковы:
    1. Цемент — 30 кг.
    2. Песок — 40 кг.
    3. Гравий или щебень — 90 кг.
    4. Вода — 40 л.
  3. Все составляющие перемешать до однородного состояния.
  4. Химические добавки, используемые для придания дополнительных свойств раствору, каждый производитель добавляет согласно собственным предпочтениям. Это могут быть противоморозные вещества, средство, обеспечивающее дополнительную бактериологическую защиту и прочие компоненты. 

При самостоятельном изготовлении раствора берутся те же пропорции и составляющие, химические добавки можно применять по необходимости.

Каков расчет времени прогрева бетона в зимнее время можно узнать из данной статьи.

Характеристики

Эти составы относятся к бетону средней прочности (до 196 кг/см²). Его состав и производство регламентируется государственным стандартом, а изготовление ведется на автоматизированных линиях. Подробнее с техническими характеристиками можно ознакомиться в таблице.

Сколько мешков цемента на 1 куб бетона необходимо указано в статье.

Основные свойства бетона марки М 200 класс прочности В 15:

№ п/п:Анализируемый показатель:Среднее значение:
1.Марка цемента в смеси.М 200.
2.Предел прочности.200 кг/м³.
3.Максимальное давление на поверхность (класс бетона).15 МПа.
4.Морозостойкость (способность выдерживать несколько циклов разморозки без значительной потери прочности).F = 100 циклов.
5.Влагонепроницаемость (проникновение воды невозможно при определенном давлении).W = 6 (до 0,6 атм).
6.Подвижность (осадка конуса).П = 3.

Подобные характеристики позволяют достаточно широко использовать бетонные составы класса В 15. Сферы применения и виды бетонных конструкций из этого материала представлены далее.

Огнеупорный бетон состав и иные технические данные указаны в статье.

Область использования

Главной «специализацией» подобных составов можно считать заливку полов в промышленном и гражданском инженерном строительстве. Вследствие достаточно хрупкой структуры, бетон класса В 15 не слишком стойко противостоит атмосферным условиям и перепадам температурного режима, поэтому нежелательно использовать такие смеси вне стен помещения.

В монолитно-каркасном строительстве используется “тяжелый” бетон,  так как он имеет повышенные прочностные характеристики.

С другой стороны, подобные цементные растворы отличаются хорошей пластичностью и идеально подходят для получения прочной и устойчивой стяжки пола. Основные сферы использования не ограничиваются подобными работами, существуют еще несколько отраслей, где этот материал чрезвычайно востребован.

Бетон марки В 15 применяется для создания:

  • Основания фундаментов под хозяйственные постройки.
  • Заливка стен при помощи опалубочных конструкций.
  • Формирование пешеходных дорожек и бордюров.
  • Для постройки стационарных лестниц.
  • Для закрытых веранд или террас.
  • При производстве железобетонных изделий.
  • Изготовление колонн и декоративных элементов.
  • Для бетонной подложки при изготовлении дорожных покрытий.
  • Заливка отмосток.

Сколько весит 1 куб бетона можно узнать в данной статье.

Хорошая востребованность материала обуславливается качеством готового бетона. В настоящее время можно разграничить несколько видов смеси. В основном классификация ведется по типу используемого наполнителя.

Различают следующие типы бетонного раствора марки В 15:

  • С использованием гранитного щебня считается самым распространенным.
  • Смесь гравия и щебня хорошо держит форму и может применяться для создания объемных конструкций.
  • Известковый щебень менее прочен, но его стоимость компенсирует этот недостаток. В основном используется в промышленном строительстве. 

Вид используемого наполнителя будет влиять не только на прочность, но и стоимость готового раствора. Гранитный наполнитель будет дороже примерно на 10%, нежели известковый щебень и гравий.

Из данной статьи можно узнать сколько сохнет жидкое стекло на бетоне.

Самостоятельное изготовление раствора

Описанный ранее алгоритм действий по изготовлению бетонного раствора марки В 15, также относится и к созданию смеси своими руками. Некоторые нюансы позволят приготовить состав должного качества, при этом выиграв в стоимости.

О том сколько кубов щебня в кубе бетона, можно узнать из данной статьи.

На видео – самостоятельное изготовление бетона в15:

О том как происходит заливка бетона в минусовую температуру, можно прочесть в данной статье.

Маленькие хитрости при изготовлении бетонной смеси:

  • Замес раствора осуществляется сначала в сухом состоянии.
  • Первоначально необходимо добавить не более 70% общего количества воды.
  • После смешения ингредиентов (песка и цемента) до однородного состояния, добавляется остаток воды.
  • Использование специальных добавок – пластификаторов позволит увеличить морозостойкость бетонного раствора.
  • Щебень добавляется в смесь позже всего, когда раствор немного «схватится».
  • Перемешивать массу необходимо в течение не менее трех минут.

В статье описывается, что такое бетон класса в20.

Использование бытовой бетономешалки существенно облегчит механический труд и позволит получить раствор высокого качества.

Для заливки пола рекомендовано использовать примерно такие пропорции компонентов:

  • Цемент марки М 200 — 10 л.
  • Песок — 19 л.
  • Щебень (гравий) — 33 л.
  • Вода — 15 л.

Как происходит подбор состава бетона по ГОСТУ рассказывается в данной статье.

Мерилом лучше всего использовать чистую и сухую литровую банку, поэтому в «рецепте» указан именно литраж, а не сухой вес компонентов. Это значительно ускорит и облегчит подготовительные работы. Добавочные компоненты вроде модификаторов и пластификаторов, а также различных химических добавок применяют согласно инструкции в зависимости от объема готовой смеси.

Каков вес 1 м-3 бетона указано здесь.

Бетон марки В 15 весьма популярный и востребованный строительный материал. С его помощью выполняются множество работ по заливке фундаментов и напольных покрытий, а также формирование подложного слоя в дорожном строительстве. В частном порядке такие смеси используют при возведении хозяйственных пристроек и одноэтажных домов. Относительно невысокая степень стойкости к нагрузкам не мешает этому материалу занимать лидирующие места среди бетонных смесей, так как довольно неплохие эксплуатационные характеристики в нем удачно скомбинированы с относительно невысокой стоимостью раствора.

Пикет бетонщиков возле площадок B4 и B15, часть общегородской акции по контракту

Обновление 7/3 от Лауры Габби: «Забастовка бетонщиков окончена. Они выиграли повышение на 2 доллара через 2 дня, ожидая, чтобы узнать, были ли какие-либо выплаты по соотношению A к B или мобильности».
Снаружи B4, Шестая авеню, 18, 1 июля
Широкая забастовка бетонщиков по всему городу началась вчера на различных строительных площадках, включая пикеты за пределами площадок B4 (Шестая авеню, 18) и B 15 (Шестая авеню, 37).

Забастовка связана не с какими-либо конкретными действиями разработчиков этих проектов, а скорее с предложением контракта от Цементной лиги, объединяющей группы подрядчиков, которое профсоюз считает неадекватным.

Влияние забастовки? Неясно, но это продолжается и сегодня, как задокументировано внизу.

Снаружи B15, Шестая авеню, 37, 1 июля
Один сосед сказал мне, что три грузовика с цементом были отправлены, а другой видел одну доставку.Вчера я видел, что какие-то строительные работы продолжаются, а сегодня свидетель сказал, что какие-то работы продолжаются.

Я связался с местным отделом CEMENT AND CONCRETE LABORERS’ LOCAL 20, а также с представителем застройщика Atlantic Yards/Pacific Park, но не получил ответа.

Предыдущие забастовки

За последние годы, как сообщил Crain’s New York Business от 01.07.15, ровно пять лет назад, бетонщики забастовали как минимум две раза.

В этот момент были пикеты «примерно в 30 основных местах по всему городу», частично приостановившие работу после истечения срока действия коллективного договора между Цементной лигой и Окружным советом плотников Нью-Йорка.

(В ленте Carpenters в Твиттере указано, что они не участвуют в текущей забастовке.)
Фоном для напряженности стал рост строительства без профсоюзов с более низкими затратами. Предыдущая забастовка была проведена в 2013 году.

Первый отчет в Твиттере
🚨Предупреждение о забастовке🚨

Бетонщики в Нью-Йорке объявляют забастовку завтра утром. Подрядчики пытаются потребовать серьезного сокращения заработной платы.

Следите за пикетом рядом с вами. Я буду публиковать некоторые адреса.

— Лора Габби ♥️🔨 (@CarpenterLauraG) 1 июля 2020 г.

Владелец компании тоже был там, раздавая копии «окончательного предложения» Цементной лиги с некоторыми плохими положениями.

Активные пикеты для остановки и поддержки (будут собираться больше):
— 1185 Бродвей (28-я и Бродвей)
— 34-я и 11-я авеню

— Лора Габби ♥️🔨 (@CarpenterLauraG) 1 июля 2020 г.

— Норман Одер (@AYReport) 1 июля 2020 г.
Фотографии с 2 июля
B4, 2 июля

9000

Механические и микроструктурные свойства обычного бетона с высокими добавками стекольной крошки

Материалы (Базель).2021 апрель; 14(8): 1872.

Шериф Белебшуш

1 Отделение гражданского строительства, Факультет технических наук, Университет Фререс Ментури Константин 1, Константин 25000, Алжир; [email protected]_s

Салах-Эддин Бенсебти

1 Департамент гражданского строительства, Технологический факультет, Университет Фререс Ментури Константин 1, Константин 25000, Алжир; [email protected]_s

Абделькарим Айт-Мохтар

3 Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement UMR CNRS 7356, Université de La Rochelle, 17042 La Rochelle, France; рф. [email protected]

Slawomir Czarnecki

4 Факультет гражданского строительства, Вроцлавский университет науки и технологий, Wybrzeze Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland

Lizhi Sun, Academic Editor

Lizhi Sun, Academic Editor

Lizhi Sun, Départment de Génie Civil, Факультет наук о технологиях, Université Frères Mentouri Constantine 1, Constantine 25000, Алжир; [email protected]_s 3 Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement UMR CNRS 7356, Université de La Rochelle, 17042 La Rochelle, France; рф[email protected]

4 Факультет гражданского строительства, Вроцлавский университет науки и технологии, Wybrzeze Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland

Поступила в редакцию 22 февраля 2021 г.; Принято 7 апреля 2021 г.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

В этом исследовании исследуется использование измельченных отходов стекла в качестве частичной замены цемента в обычных бетонах. Было разработано и приготовлено шесть бетонных смесей: эталонная без замещения и пять с процентным содержанием дробленого стеклобоя от 5% до 25%.Приготовленная бетонная смесь подвергалась различным испытаниям, а именно: испытанию на осадку, механическую прочность, термогравиметрическому анализу (ТГА), рентгеноструктурному анализу (РФА), определению Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) и, наконец, водной порометрии, чтобы оценить влияние использования дробленых стекольных отходов на свойства свежего и затвердевшего бетона. Результаты по механической прочности показывают, что использование 15% дробленых отходов стекла повышает механическую прочность. Анализ ТГА подтверждает этот результат, выделяя более высокую степень гидратации.Последнее способствует уменьшению пористости и, как следствие, повышению механической прочности. Также это может быть вызвано увеличением количества хрома, который при небольшом добавлении ускоряет гидратацию C3S и приводит к увеличению механической прочности. Метод БЭТ и порометрические испытания показали, что использование дробленых отходов стекла снижает общую пористость бетона. Это связано с наполняющим эффектом стеклянного порошка.

Ключевые слова: рядовой бетон, дробленые отходы стекла, механическая прочность, степень гидратации, пористость, устойчивые материалы

1.Введение

Цементная промышленность является одним из наиболее загрязняющих секторов, на долю которого приходится почти 7% глобальных выбросов CO 2 [1,2]. Это представляет угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Эмиссия CO 2 в основном связана с разложением известняка [3,4]. Использование добавок в качестве частичной замены цемента представляется эффективным методом снижения его воздействия на окружающую среду [5,6,7,8,9]. Также это снижает затраты, сохраняет природные ресурсы, экономит энергию и уменьшает объем отходов [10,11,12].

Использование отходов для частичной замены цемента, таких как молотый гранулированный доменный шлак, зола-уноса, мраморная мука и стеклянная мука изучались многими исследователями [13,14,15]. Тем не менее, стекло можно считать наиболее подходящим в качестве цементного основания, благодаря его химическому составу и физическим свойствам [16,17,18,19,20], а также его распространению на свалках в больших количествах. В Алжире в окружающую среду выбрасывается почти 170 000 тонн стекла в год, зная, что стеклянная бутылка разлагается не менее 4000 лет [21,22].

Несколько ученых исследовали использование стеклянного порошка в некоторых вяжущих материалах. Замечено, что введение в самоуплотняющиеся бетоны порошка стекла значительно улучшает их характеристики по отношению к агрессивным средам за счет его пуццоланового потенциала [6]. Также сообщалось, что использование 20 % стеклянного порошка повышает прочность бетона на сжатие [7]. Кроме того, использование 10% стеклянного порошка в качестве замены цемента улучшает прочность бетона на сжатие, прочность на растяжение, абсорбцию, коэффициент пустот и плотность; однако больше 15.0%, так как замена цемента снижает прочность бетона на сжатие через 28 дней [23]. Также использование стеклянного порошка в бетоне повышает прочность на сжатие и снижает пористость через 28 дней [24]. В России представлены образцовые исследования, в которых порошок из отходов стекла использовался в качестве экологически чистой добавки к бетону.

Таблица 1

Примеры исследований на тему использования заполнителя из отходов стекла в качестве экологически чистой добавки.

Авторы Содержание смеси Проанализированные свойства Основные выводы
Nassar et al.[6] Измельченные отходы стекла в качестве 20-процентной замены цемента по весу и 50-процентной и 100-процентной замены заполнителя.
Тип смеси: Традиционный бетон
Испытание на осадку, плотность, прочность (на сжатие и изгиб), сорбция, Более высокое водопоглощение, улучшение характеристик поровой системы, повышение долговечности, например, сорбции, проницаемости для хлоридов и морозостойкости
Ислам и др. [7] Стеклянный порошок в качестве 10–25% заменителя цемента.
Тип смеси: Строительный раствор
Испытание на текучесть, прочность на сжатие, анализ затрат Повышение прочности, снижение затрат.
Шварц и др. [17] Стеклянный порошок в качестве 5%, 10% и 20% заменителя цемента по массе в растворе.
Тип смеси: Строительный раствор
Индекс активности прочности, эффективная проводимость, степень гидратации, Повышение индекса активности прочности, снижение эффективной проводимости, уменьшение степени гидратации
Soliman et al.[18] Стеклянный порошок в качестве замены цемента в UHPC (от 0 до 50% замены по массе).
Тип смеси: Ультравысококачественный бетон
Прочность на сжатие, тепловой поток, удобоукладываемость, процесс гидратации Повышение прочности на сжатие, снижение теплового потока, большая удобоукладываемость, более медленный процесс гидратации
Mirzahosseini et al. [19] Прозрачное стекло и зеленое стекло в качестве 25% замены цемента
Тип смеси: Цементная паста
Химическая усадка, теплота гидратации, абсорбция, прочность на сжатие Увеличение химической усадки, увеличение теплоты гидратации , повышение прочности на сжатие,
Małek et al.[20] Стеклобой в качестве замены гранитного заполнителя до 20%. Содержание цемента не уменьшилось.
Тип смеси: Легкий бетон
Конус оседания, пористость, значения pH, насыпная плотность, прочность (на сжатие, изгиб, раскол, растяжение), модуль упругости, коэффициент Пуассона повышение прочности (на сжатие, изгиб, растяжение при разделении)
Chung SY et al. [22] Щебень или пеностекло как полноценная замена природного песка (0–4 мм). Содержание цемента не снижено
Тип смеси: Традиционный бетон
Пористость, теплопроводность, плотность, прочность (на сжатие и изгиб) Снижение теплопроводности, незначительное снижение пористости, увеличение прочности (на сжатие и изгиб)
Алиабдо и др. [23] Стеклянный порошок в качестве 5–25% заменителя цемента
Тип смеси: Традиционный бетон
Термогравиметрический анализ, прочность (на сжатие и растяжение), испытание на осадку, плотность, сорбция Повышение прочности на сжатие и растяжение , уменьшение поглощения, увеличение плотности,
Kim et al. [24] Стеклянный порошок для замены 10% и 20% цемента
Тип смеси: Традиционный бетон
Испытание на осадку, прочность (на сжатие и изгиб), пористость Повышение прочности на сжатие, снижение пористости,
Юсефи и др. [25] Расширенное стекло как 50% и 100% замена природного заполнителя. Содержание цемента не уменьшилось.
Тип смеси: Строительный раствор
Испытание на текучесть, плотность, водопоглощение, теплоизоляция Снижение плотности, увеличение водопоглощения, снижение прочности на сжатие, снижение скорости теплопередачи различные идеи использования отходов стекла в качестве побочного продукта в цементных композитах. Однако сведения о поведении затвердевшего бетона со стеклянным порошком, используемым в качестве заменителя цемента, по-прежнему полны пробелов в исследованиях. Даже если стеклянный порошок заменяет цемент, очень часто тестируется только одна дозировка отходов [19] или различия в смесях вяжущих композитов из-за использования слишком большого количества различных добавок значительны, так что наиболее эффективная смесь с точки зрения дозировки порошок из отходов стекла может быть исключен [18]. В большинстве вышеупомянутых работ также отсутствует более глубокое понимание путем создания моделей корреляции прочности на сжатие с другими исследуемыми механико-химическими свойствами.Таким образом, основные исследовательские цели, представленные в данной работе, заключаются в разработке устойчивого рядового бетона, содержащего в качестве частичной замены цемента порошок отработанного стекла (ЗС), варьируя дозировку ПС от 5% до 25%. На основании проведенных лабораторных испытаний на прочность на сжатие была выбрана наиболее эффективная бетонная смесь. Целью приложения является разработка продукта из цемента и порошка отходов стекла, который был бы привлекательным с экономической и экологической точек зрения и мог бы использоваться в цементных композитах.Были проведены термогравиметрические анализы, рентгеноструктурный анализ и тесты порометрии воды. После испытаний свойства, оцененные с использованием этих методов, были сопоставлены с прочностью на сжатие. Это позволяет глубже понять происходящие процессы при твердении бетона. Также для достижения цели применения был выполнен расчет снижения цены при использовании порошка стеклобоя в качестве заменителя цемента. На основе метода ранжирования была выбрана наиболее эффективная смесь вяжущего композита с порошком отработанного стекла.Это заполнит пробел в исследованиях и может убедить других исследователей уменьшить количество цемента, чаще заменяя его порошком из отходов стекла.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы и состав смеси

Использовался портландцемент типа CEM II 42. 5 производства GICA, соответствующий европейскому стандарту NF-EN 197-1. Этот цемент поступает из региона Эль-Хамма в Константине, Алжир, и его гранулометрический состав и физико-химические характеристики проиллюстрированы и представлены соответственно.Были использованы известняковые дробленые заполнители от Национальной компании агрегатов (NCA) региона Эль-Хруб города Константина, Алжир. Они бывают трех классов зернистости: песок 0/3 мм, гравий 3/8 мм и гравий 8/16 мм. Используемый стеклянный порошок был получен путем дробления стеклянных бутылок, извлеченных из общественных свалок; его гранулометрический состав показан на а. Используемые бутылки имеют одинаковую природу и зеленый цвет. По результатам гранулометрического состава видно, что стеклянный порошок мельче цемента.На b, c представлены форма частиц и основные компоненты используемого стеклянного порошка, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа «SEM» в сочетании с энергодисперсионной спектроскопией «EDS» Philips/FEI XL 30S FEG Chatsworth, CA, США. Согласно этому рисунку, стеклянные бутылки после дробления имеют угловатую форму, и можно наблюдать почти однородное распределение по размерам в диапазоне размеров от 0 до 50 мкм. Также отметим наличие кремния, кислорода, натрия, кальция, алюминия, магния, калия и железа.Элементарный химический состав стеклянного порошка, полученный методами рентгенофлуоресцентной и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС), приведен в и . Пробы цемента и стеклянного порошка анализировали в трех экземплярах. Результаты и показывают наличие большого количества кремнезема, что может привести к возможному пуццолановому эффекту, возникающему во время гидратации цемента [26].

Физико-химические характеристики используемого стеклянного порошка: ( a ) гранулометрический состав, ( b ) форма частиц и ( c ) распределение химических компонентов.

Таблица 2

Физико-химические характеристики цементного и стеклянного порошка.

Fe 2 O 3 O 3 Fe 2 O 3 O 3 94,15 ± 0,93 Na 2 O
Цемент ЦЕМ II 42,5
Соединения SIO 2 O 3 CAO MgO SO 3 K 2 o
(%) 19,83 ± 0,87 6,21 ± 0. 24 3.12 ± 0,08 60.08 60,52 ± 1,31 0,94 ± 0,09 1,02 ± 0,06 0,01 ± 0,00
Соединения Cr 2 O 3 Na 2 O Потеря зажигания = 2.41 Согласно NF EN 196-2
(%) 0,05 ± 0,01 SSA = 3310 см 2 / G Плотность = 3. 10
C3S = 49,41% C2S = 19,85% C3A = 11.18% C4AF = 9,48%
Стеклянный порошок
Соединения SIO 2 O 3 CAO MgO SO 3 K 2 o
(%)
74. 15 ± 0,93 2,12 ± 0,06 0,75 ± 0,09 5,63 ± 0,03 1,45 ± 0,14 0.15 ± 0,02
Соединения CR 2 o 2 O 3 Na 2 O Убытки зажигания = 0,85
(%) 0,19 ± 0,03 8,44 ± 0,21 SSA = 4530 см 2 /г Плотность = 3,53

Element O Na MG AL SI CR K CA Fe S
(%) 45. 45 ± 0,39 8,3 ± 0,2 2,04 ± 0,01 2,54 ± 0,09 31,85 ± 0,03 ± 0,02 0,65 ± 0,06 7,22 ± 0,36 1,87 ± 0,12 0,02 ± 0,01

Бетон на основе портландцемента имел ожидаемую прочность на сжатие 30 МПа и осадку 100 мм. Стеклянный порошок добавляли в качестве замены части цемента от 5% до 25% и эталона без стеклянного порошка (см. ). Бетон без стеклянного порошка служит эталоном для сравнения.

Таблица 4

Состав смеси для одного кубического метра бетона в кг/м 3 .

2. 2. Экспериментальные методы
2.2.1. Тест на осадку

Удобоукладываемость свежего бетона, измеренная по его осадке, контролировалась с помощью конуса Абрамса в соответствии со стандартом EN 12350-2 [27].Стальной осадочный конус укладывают на прочное, непроницаемое, ровное основание и заливают свежим бетоном в три равных слоя. Каждый слой утрамбовывается 25 раз для обеспечения уплотнения. Третий слой завершается на уровне вершины конуса. Конус осторожно поднимают, оставляя груду бетона, которая слегка оседает. Перевернутый конус осадки помещают на основание в качестве эталона, а разницу в уровне между его вершиной и верхом бетона измеряют и записывают с точностью до 10 мм, чтобы получить осадку бетона.

2.2.2. Механическая прочность

Прочность на сжатие измеряли с помощью гидравлического пресса типа 65-L11M2 по стандарту NF EN 206 [28]. Прочность на сжатие рассчитывали по уравнению (1):

где:

2.2.3. Термогравиметрический анализ (ТГА)

ТГА используется для изучения влияния добавления стеклянного порошка на степень гидратации исследуемых материалов. В нашем исследовании использовалось устройство SETARAM типа TG-DTA 92.Степень гидратации α (t) цемента затем рассчитывается по уравнению (2) [29,30]: (t)=|Δm145°C→1100°C(t)|−|Δm600°C→800°C(t)|+md,145°C→1100°C(t)−mc×LOI

(3 )

mc=msпроба(1+SC+AC+WC)×(1+LOI)

(4)

wel(∞)=0,24C3S(%)+0,21C2S(%)+0,4C3A(%) +0,37C4AF(%)

(5)

где:

  • m el ( t ): масса воды по отношению к цементу в момент « t » [кг];

  • mc : масса безводного цемента, добавленная к образцу [кг];

  • Δ m 145°C →1100°C ( t ): потеря массы образца между 145°C и 1100°C в [кг];

  • Δ m 600°C →800°C ( t ): потеря массы образца между 600°C и 800°C в [кг];

  • m d, 145°C →1100°C ( t ): дрейф прибора между 145°C и 1100°C в [кг]

  • m c : масса безводного цемента, введенного в образец, в [кг];

  • LOI : потери при прокаливании безводного цемента в [%];

  • m образец : Исходная масса образца в [кг];

  • В/Ц : соотношение вода/цемент [%];

  • S/C : отношение песка/цемента [%];

  • A/C : соотношение минеральных добавок и цемента [%];

  • Wel (∞): количество воды, необходимое для полной гидратации цемента [%]. Это количество воды оценивается по составу цемента по уравнениям Бога.

Массовую долю портландита Ca(OH) 2 (г/г цемента), присутствующего в цементном тесте, рассчитывают по математическому выражению (6) [26]:

mCa(OH)2(t )=|Δm400°C→500°C(t)|+md,400°C→500°C(t)mc×MCa(OH)2mh3O

(6)

где:

  • Δ m 400°C →500°C ( t ): потеря массы образца между 400°C и 500°C в [кг];

  • m d, 400°C →500°C ( t ): дрейф прибора между 400°C и 500°C в [кг];

  • MCa(OH)2: молярная масса портландита в [кг/моль];

  • mh3O: молярная масса воды в [кг/моль].

2.2.4. Рентгеноструктурный анализ (XRD)

Дифрактометр типа X’PERT PRO PANalytical использовали для анализа исследуемых смесей в виде мелкодисперсных порошков <100 мкм. Условия измерения следующие: 10° < 2 θ < 80° и шаг 0,017°. Затем полученные дифрактограммы обрабатывали с помощью программы X’Pert High Score для определения кристаллических фаз анализируемого образца, особенно портландита Ca(OH) 2 .

2.2.5. Водная порометрия

Открытая пористость считается важным параметром долговечности бетона. Порозиметрию воды проводили по методике AFPC-AFREM [31]. Для этого было испытано по три образца каждой смеси через 28 дней отверждения. Этот метод заключается во взвешивании образцов в различных состояниях. Для этого образец помещают в вакуум-эксикатор на 4 ч, затем образцы погружают в воду, еще под вакуумом. Через 24 часа при атмосферном давлении образец впервые взвешивают в воде с использованием гидростатических весов, затем получают массу погруженного образца « M sub ».Всегда насыщенные образцы затем взвешиваются в воздухе, и таким образом получается масса насыщенных образцов « M воздух ». На этом этапе образец помещают в печь при температуре 105 °C до стабилизации массы образца, который затем считается сухим. Если такая стабилизация массы достигается, то масса сухого образца получается « M сухой ». Затем пористость «ε» рассчитывается следующим образом:

ε=Mair-MdryMair-Msub×100

(7)

2.2.6. Порозиметрия с помощью изотерм десорбции (Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ))

Измерения сорбции в сочетании с теорией Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) позволяют определить удельную площадь поверхности и распределение пор по размерам на основе изотерм десорбции. Испытание заключается в помещении образца в замкнутый объем с определенным давлением газа, где наблюдается увеличение массы твердого тела, сопровождающееся уменьшением давления газа. Это увеличение массы, пропорциональное количеству адсорбированного газа, зависит от температуры Т, давления газа Р и химической природы пары твердое тело/газ.Во время испытания количество адсорбата, оставшегося на поверхности твердого вещества, уравновешивается в зависимости от давления газа (Активность в газовой фазе). Представление набора состояний равновесия, соответствующих давлениям между 0 и давлением насыщенного пара (P0), называется изотермой сорбции. Эта кривая характерна для исследуемой пары адсорбент/адсорбент. Перед началом анализа образцы дегазируют при 200 °С в течение 1 ч, а затем взвешивают. Для всех образцов измерения проводились с азотом, последний выступает в роли адсорбента при нормальной температуре его разжижения.Активность в газовой фазе, выраженная в граммах или молях адсорбента на единицу массы твердого адсорбента, представлена ​​как функция относительного давления P/P0. Интерпретация изотерм адсорбции-десорбции методом БЭТ позволяет определить среднее распределение пор по размерам и удельную поверхность образца.

Оценка распределения пор по размерам может быть получена из изотерм десорбции с использованием формулы Кельвина и уравнения Лапласа, целью которых является определение среднего диаметра пор [32,33].

d=-2γVcosθRTln(P/P0)

(8)

где:

  • d: средний диаметр пор;

  • R : газовая постоянная;

  • V : молярный объем азота;

  • T : температура азота;

  • γ : поверхностное натяжение азота;

  • θ : контактный угол.

Тогда удельная поверхность получается по следующей формуле (9):

где:

  • As: удельная поверхность;

  • n m : число молей адсорбата в монослое;

  • m : масса образца в граммах;

  • a : площадь поперечного сечения молекулы адсорбата азота;

  • N A : номер Авогадро.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Испытания на осадку свежего бетона

Осадки свежего бетона с конусом Абрамса представлены в .

Таблица 5

Осадки свежего бетона.

Обозначение CEment Water Sand 0/3 Гравий 3/8 Гравий 8/16
BT 350 0 175 713 314 628
B5% 332,5 17,5 175 714 314 629
В10% 315 35 175 715 315 629
B15% 297. 5 52.5 52.5 175 716 315 630
280
280 70 1757 716 315 630
B25% 262,5
Обозначение BT B5% B10% B15% B20% B25%
Спад (мм) 115 105 90 85 70 65

Согласно результатам, показанным на , мы можем отметить, что эталонный бетон имеет большую осадку, чем бетон, содержащий стеклянный порошок. Классы полученной осадки: S3 «очень пластичный бетон» для эталонных бетонов BT и B5%, S2 «пластичный бетон» для бетонов B10%, B15%, B20% и B25%. Эволюция измеренных осадок обусловлена ​​увеличением количества стекла в смеси, потребляющей часть воды из-за ее высокой удельной поверхности, определяемой по теории БЭТ, которая составляет порядка 4530 см 90 100 2 90 101 /г по сравнению с цемента (3310 см 90 100 2 90 101 /г) и, следовательно, приводит к низкой осадке. Также с увеличением объема стекла в смеси возникает значительное трение между твердыми зернами из-за угловатой формы (см. б) частиц стеклянного порошка, что снижает осадку бетона.

3.2. Прочность затвердевшего бетона на сжатие

Испытание на прочность на сжатие проводили через 7 и 28 дней, чтобы сравнить соответствие исследуемых бетонов требованиям и строительным стандартам. Модели отказов и испытательный стенд представлены в . В результатах испытаний также показана прочность на сжатие.

Вид исследуемых образцов: ( а ) в испытательном стенде во время испытаний и ( б ) моделей отказа после испытаний.

Прочность смесей на сжатие через 7 и 28 сут.

В целом, модели разрушения одинаковы для всех образцов и соответствуют литературным данным. По-видимому, прочность исследованных бетонов увеличивается с увеличением количества стеклянного порошка до 15%.

Последний более плотный [34] и способствует уменьшению пористости и, как следствие, повышению механической прочности. Кроме того, увеличение количества стеклянного порошка в смесях увеличивает количество хрома.Последнее ускоряет гидратацию C3S и приводит к образованию гидратов, которые придают бетонам лучшую механическую прочность [35,36].

Высокая удельная поверхность стеклянного порошка способствует эффекту наполнения (см. ). Последнее значительно снижает пористость бетона и приводит к повышению его прочности [35].

Эффект добавления более 15% стеклянного порошка заключается в снижении прочности на сжатие ниже значения, полученного для образца BT. Это можно объяснить уменьшением количества цемента в материале, уменьшением доли гидратов (C-S-H и портландита), обеспечивающих прочность бетонов. Также это может быть вызвано превышением количества хрома, поставляемого стеклянным порошком. Добавление хрома к вяжущим материалам в умеренных количествах вызывает повышение механической прочности. Когда количество хрома превышает определенный процент, это вызывает противоположный эффект и, следовательно, замедляет гидратацию зерен цемента [35,36].

3.3. Степень гидратации

Чтобы лучше проиллюстрировать повышение прочности смешанного бетона B5%; B10% и B15% по сравнению с БТ; Были проведены анализы B20% и B25%, TGA.Степени гидратации и количество портландита, полученные термогравиметрическим анализом через 28 дней отверждения, даны в зависимости от количества стеклянного порошка.

( a ) Степень гидратации, ( b ) количество портландита через 28 дней и ( c ) термогравиметрические (ТГ) кривые исследуемых бетонов.

Гистограмма степеней гидратации, приведенная в а, совпадает с гистограммой механической прочности (см. ). Видно, что степень гидратации материалов, содержащих менее 15% стеклянного порошка (т.е., 5%, 10% и 15%) выше, чем у эталонного бетона. Однако небольшое увеличение степени гидратации наблюдалось в В5%, В10% и В15%, несмотря на уменьшение количества цемента в составе смеси. Из кривых ТГ (б) и гистограммы количества портландита (в), оцененного через 28 дней твердения, несмотря на уменьшение количества цемента в В20% и В25%, наблюдали, что потеря массы портландита между 400 и 500 °С для В15% почти того же порядка, что и для В20% и В25%.Это подтверждает, что кремнезем, содержащийся в аморфном стекле, реагирует с портландитом, образующимся при гидратации цементных фаз (C3S и C2S), и образует C-S-H [17,34]. Эта реакция снижает пористость и увеличивает прочность бетона. Также это можно объяснить увеличением количества хрома (см. ) в смесях, так как последний ускоряет гидратацию частиц цемента за счет образования гидратов, придающих бетонам повышенную механическую прочность [35,36].

Было обнаружено, что при содержании 15% степень гидратации и прочность на сжатие снижаются, несмотря на увеличение количества стеклянного порошка. Видно, что на прочность бетона на сжатие также влияет степень гидратации. Об этом свидетельствует относительно высокое значение линейного коэффициента корреляции, равное 0,8959. Такое поведение затвердевшего бетона в основном связано с уменьшением количества цемента в смеси, которая становится неудовлетворительной для обеспечения большого количества гидратов и, как следствие, увеличивается пористость бетона и снижается механическая прочность [4].

Зависимость между степенью гидратации и прочностью на сжатие бетона с добавкой порошка стеклобоя.

Также это может быть вызвано избытком количества хрома, который замедляет гидратацию зерен цемента, когда его количество превышает определенный процент [35,36]. Чтобы лучше проиллюстрировать, что произошло в структуре исследуемых составов, рентгеноструктурный анализ (см. ) был проведен для эталонного бетона BT, B15%, который показал лучшую прочность на сжатие, и B25% с самой низкой прочностью на сжатие по сравнению с изученными составами.

Спектрограмма рентгеновской дифракции (XRD) бетона: ( a ) BT, ( b ) B15% и ( c ) B25%.

Полученные спектрограммы обрабатывали с помощью программы X’Pert High Score для определения кристаллических фаз с использованием карт ICDD «Международный центр дифракционных данных» (см. ).

Таблица 6

Минералогические соединения, обнаруженные с помощью программного обеспечения X’Pert High Score.

72 Caltium Silicate 40009
Legend Составное имя Reference
1
1 00-042-0551
2 Ларнит 00-033-0302
3 Calcite 00-005-0586
4
4 00-041-1451
5
5 Алюминат трикания 00-038-1429
6 Портландит 00-004-0733

Спектрограммы, полученные в результате рентгеноструктурного анализа, показывают присутствие портландита (Ca(OH) 2 ) и эттрингита, которые являются результатом реакций гидратации. Также наличие безводных зерен цемента в смесях. Результаты измерений РФА анализировали по методу Ритвельда [37]. Было замечено, что при увеличении количества стекольного порошка количество ларнита (C2S) и силиката кальция (C3S) имеет тенденцию к снижению на B15% по сравнению с количеством BT. C2S + C3S снизился примерно на 17,9% с 42,6% в БТ до 24,7% в В15%. Уменьшение количества C2S и C3S, вероятно, связано с лучшей растворимостью цементной фазы. Пуццолановая реакция портландита с кремнеземом стекольного порошка, вероятно, оказала наибольшее влияние на уменьшение интенсивности пиков портландита [38].Количество портландита уменьшилось примерно на 5,7% с 9,8% в БТ до 4,1% в Б15%. Это подтверждает результаты анализа ТГА и оправдывает пуццолановый потенциал стеклянного порошка [17,34]. Некристаллизованные зоны, которые наблюдаются между пиками в смесях BT и B15%, могут быть отнесены к аморфному гелю C-S-H [39,40] и/или к аморфному кремнезему стеклянного порошка [12], которые не обнаруживаются с помощью XRD.

По результатам РФА можно сделать вывод, что добавление 15% порошка стекла в бетон значительно снижает количество портландита за счет пуццолановых реакций кремнезема и портландита.Это явление рассматривается как выгодное преимущество, ограничивающее деградацию бетона после его отверждения по отношению к сульфатным атакам и ионам хлора [41].

3.4. Оценка доступной для воды пористости и среднего размера пор

Спецификации рецептур бетонов учитывают механические свойства, а также свойства этих материалов в свежем виде. Пористость материала является первым показателем стойкости бетона к внешним воздействиям.показывает эволюцию пористости и среднего размера пор различных исследованных составов в возрасте примерно 6 месяцев в зависимости от их составов.

Изучение изменения водопористости и среднего диаметра пор (полученных методом БЭТ) состава бетонной смеси.

Из результатов, проиллюстрированных на , видно, что пористость изменяется таким же образом, как и средний диаметр пор. Этот результат хорошо совпадает с результатами механической прочности, чем выше водопористость и слабее механическая прочность.Эти результаты также подтверждают оптимальную замену 15% стеклянного порошка, которая также представлена ​​в . Согласно этому рисунку значения прочности на сжатие сильно коррелируют с процентом пористости по воде. Об этом свидетельствует очень высокое значение линейного коэффициента корреляции r 2 , равное 0,9835.

Взаимосвязь между пористостью и прочностью на сжатие бетона с добавкой порошка стеклобоя.

Средний диаметр пор эталонного бетона BT составляет почти 162 нм, тогда как у бетона, содержащего 15% стеклянного порошка, он составляет 95 нм.3 нм. Это связано с (i) пуццолановым потенциалом стеклянного порошка для производства большего количества CSH, что уплотняет структуру бетона и улучшает его связность, и (ii) эффектом наполнения частиц стеклянного порошка из-за его высокой дисперсности по сравнению с цемента, тем самым уменьшая размер капиллярных пор и пористость бетона. За пределами процента замещения 15% наблюдается значительное увеличение среднего диаметра пор, сопровождающееся увеличением пористости. В основном это связано с недостаточным количеством цемента, который служит для сохранения плотности смеси от начала процесса гидратации [42].

4. Метод ранжирования для выбора наиболее эффективной вяжущей композиционной смеси

Для выбора наиболее эффективной вяжущей композиционной смеси был выбран метод ранжирования. Двумя анализируемыми свойствами были стоимость материала и прочность бетона на сжатие для всех исследованных смесей, включая эталонный образец. Предположение о цене бетона было сделано на основе средней рыночной стоимости бетона в Европейском Союзе, которая составляет около 100 евро/м 3 .Большую часть этой цены составляет стоимость цемента, которая составляет от 30% до 35% от этой цены (около 30 евро/м 3 ). Стоимость порошка отработанного стекла принята равной 10% от стоимости замещаемого цемента, что составляет около 3 евро/м 3 . Расчет стоимости готовых бетонных смесей с порошком отработанного стекла и рангов решений по прочности на сжатие и стоимости вяжущих композиционных смесей представлен в .

Таблица 7

Стоимость и растворимость вяжущих композиций с порошком отработанного стекла.

72 872 7
Смесь Цемент Стеклянный порошок Стоимость Стоимость затрат Прочность на компрессию Прочность на компрессию Сжимание Общий участок
[-] [KG] [KG] [EURO / M 3 ] [-] [-] [] [-] [-]
BT 350 0 100 6 35. 16 4 10
30009 332.5 17.59 98.5 5 5 39.80 3
B10% 315 35 97,6 4 4 45. 35 2 6
297.5 525 964 3 50,89 1 4
B20% 280 70 95.2 2 2 31. 15 5
B25%
262,5 87.59 94 94 1 24.41 6 7

Проаналируя результаты, представленные в . Видно, что наиболее эффективной по соотношению цена-качество по методу ранжирования является смесь БТ15%, содержащая 297,5 кг цемента, 52,5 кг порошка стеклобоя, 175 кг воды и 1661 кг заполнителя на 1 м2. 3 .

5. Выводы

Представленные в статье лабораторные испытания подтвердили возможность получения смеси путем введения в состав бетона порошка стеклобоя, положительно влияющей на физико-механические свойства. Это было подтверждено проведением анализов прочности на сжатие, степени гидратации и пористости. Было замечено, что оба свойства (степень гидратации и пористость) сильно коррелируют с прочностью на сжатие вяжущего композита с порошком отработанного стекла.Достигнута и вторая цель, так как использование для этой цели отработанного стеклянного порошка, полученного в процессе утилизации стеклянных бутылок, удешевляет бетон и является экологически безопасным. Проведена оценка методом ранжирования и подтвержден положительный экономический эффект по соотношению цена/качество при использовании порошка стеклобоя в качестве примеси.

Результаты, полученные в ходе этого исследования, подчеркивают следующие основные моменты:

  • Введение стеклянного порошка напрямую влияет на механическую прочность в возрасте 7 и 28 дней. Замена цемента с дозировкой 5%, 10% и 15% цемента порошком стеклобоя увеличивает значение прочности на сжатие, полученное в 7- и 28-дневном возрасте. Замена 15% цемента стеклянным порошком показывает самую высокую прочность на сжатие по сравнению с другими процентами замещения. Это можно считать оптимальной дозировкой;

  • Анализ ТГА показывает, что замена цемента на стеклопорошок в дозировке 15% и менее увеличивает степень гидратации бетона. Это связано с небольшим количеством оксида хрома, содержащегося в стеклянном порошке.Эти соединения ускоряют реакции гидратации частиц цемента. Однако увеличение дозировки порошка отработанного стекла более чем на 15% оказывает противоположный эффект и наблюдается быстрое снижение степени гидратации;

  • Рентгенодифракционный анализ состава бетонной смеси B15% выявил снижение интенсивности пиков портландита и подтвердил пуццолановый потенциал стеклянного порошка, который считается преимуществом для ограничения деградации бетона после его отверждения в отношении воздействия сульфатов и хлоридов;

  • Результаты анализа БЭТ показали, что замена цемента стеклянным порошком до 15% значительно уменьшила средний диаметр пор и, следовательно, пористость бетона.

Было бы желательно завершить данное исследование дальнейшими исследованиями морфологии микроструктуры полученного бетона и ее связи с проницаемостью, определяющей проникновение агрессивных агентов в бетон [43]. Это позволило бы нам более подробно осветить эффект включения дробленого стекла в материалы на основе цемента. Кроме того, изучение свойств, изменчивости таких материалов [18] завершит этот первый подход.

Вклад авторов

Концептуализация, C.Б. и С.К.; методология, C.B.; программное обеспечение, CB; формальный анализ, К.Б., К.М., А.А.-М., А.Х. и С.-Э.Б.; расследование, CB и SC; ресурсы, CB; курирование данных, C.B., K.M., A.A.-M. и С.-Э.Б.; написание — подготовка первоначального проекта, CB; написание — обзор и редактирование, C.B., K.M., A.A.-M., S.-E.B. и S.C. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование не получило внешнего финансирования.

Заявление Институционального контрольного совета

Неприменимо.

Заявление об информированном согласии

Неприменимо.

Заявление о доступности данных

Обмен данными неприменим.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Ссылки

1. Шехерьяр М., Рехан Р., Нехди М.Л. Оценка CO 2 Сокращение выбросов за счет сверхвысококачественного бетона: подход системной динамики.Материалы. 2021;14:995. doi: 10.3390/ma14040995. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]2. Мейер К. Экологизация бетонной промышленности. Цем. Конкр. Композиции 2009; 31: 601–605. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2008.12.010. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]3. Аль-Мансур А., Чоу К.Л., Фео Л., Пенна Р., Лау Д. Зеленый бетон: использование побочных продуктов и передовые подходы. Устойчивость. 2019;11:5145. doi: 10.3390/su11195145. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]4. Festa J., Dreux G. Nouveau Guide du Béton et de Ses Constituants (Новое руководство по бетону и его компонентам) Eyrolles; Париж, Франция: 1998.(на французском языке) [Google Scholar]5. Юстнес Х., Скочек Дж., Остнор Т.А., Энгельсен С.Дж., Скьолсволд О. Микроструктурные изменения гидратированного цемента, смешанного с летучей золой, при карбонизации. Цем. Конкр. Рез. 2020;137:106192. doi: 10.1016/j.cemconres.2020.106192. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 6. Нассар Р.У.Д., Сорушян П. Прочность и долговечность бетона из переработанного заполнителя, содержащего измельченное стекло, в качестве частичной замены цемента. Констр. Строить. Матер. 2012; 29: 368–377. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2011.10.061.[Перекрестная ссылка] [Академия Google] 7. Ислам Г.М.С., Рахман М.Х., Кази Н. Порошок из отходов стекла как частичная замена цемента для устойчивого производства бетона. Междунар. Дж. Сустейн. Построенная среда. 2017;6:37–44. doi: 10.1016/j.ijsbe.2016.10.005. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8. Шен Дж., Се З., Григгс Д., Ши Ю. Влияние каолина на технические свойства бетона на портландцементе. заявл. мех. Матер. 2012; 174–177: 76–81. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.174-177.76. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]9. Венг Т.Л., Лин В.Т., Ченг А. Влияние метакаолина на прочность и количество высолов композитов на основе цемента. науч. Мир J. 2013: 1–11. doi: 10.1155/2013/606524. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]10. Лю Дж., Чжан Ю., Лю Р., Чжан Б. Влияние летучей золы и микрокремнезема на скорость гидратации цементных паст и прочность строительных растворов. Дж. Уханьский унив. Технол. Матер. науч. Эд. 2014;29:1225–1228. doi: 10.1007/s11595-014-1072-7. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 11. Фонтес С.М.А., Сильва Р.Б., Лима П.Р.Л. Характеристика и влияние использования остатка и летучей золы от совместного сжигания отходов какао в качестве минеральной добавки в бетон. Валоризация отходов биомассы. 2019;10:223–233. doi: 10.1007/s12649-017-0031-x. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 12. Али-Бусетта Т., доктор философии. Тезис. Университет Аннабы; Аннаба, Алжир: 2014. Вклад Laitier Granulé et de la Poudre de Verre Sur les Proprieties D’écoulement et de Durabilité des Béton Sautoplaçants et de Hautes Performances. (Вклад гранулированного шлака и стеклянного порошка в свойства текучести и долговечности самоуплотняющегося бетона и высокоэффективного самоуплотняющегося бетона) [Google Scholar]13.Хенди А., Мостофинежад Д., Седагатдуст А., Зохраби М., Наейми Н., Таваколиния А. Состав смеси для сырого самоуплотняющегося бетона: добавление порошка из отходов стекла. Констр. Строить. Матер. 2019;199:369–384. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.12.020. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Кудрей К., Аман В., Кантегрит Л., Ле Бок А., Тери Ф., Дено А., Эйзенлор Л. Влияние условий дробления на поведение переработанных бетонных заполнителей (RCA) при выщелачивании. Валоризация отходов биомассы. 2017; 8: 2867–2880.doi: 10.1007/s12649-017-9868-2. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Тубал-Сегир Н., Бенаймече О., Кшивиньски К., Садовски Л. Ультразвуковая оценка строительных материалов на основе цемента, модифицированных мраморным порошком, полученным из промышленных отходов. Здания. 2020;10:38. doi: 10.3390/buildings10030038. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 16. Jurczak R., Szmatuła F., Rudnicki T., Korentz J. Влияние добавок молотого стеклобоя на прочность и долговечность низкопрочных бетонных смесей. Материалы. 2021;14:190.doi: 10.3390/ma14010190. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]17. Шварц Н., Нейталат Н. Влияние тонкодисперсного стеклянного порошка на гидратацию цемента: сравнение с летучей золой и моделирование степени гидратации. Цем. Конкр. Рез. 2008; 38: 429–436. doi: 10.1016/j.cemconres.2007.12.001. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 18. Солиман Н.А., Тагнит-Хамоу А. Разработка сверхвысококачественного бетона с использованием стеклянного порошка — На пути к экологически чистому бетону. Констр. Строить. Матер. 2016;125:600–612. дои: 10.1016/j.conbuildmat.2016.08.073. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 19. Мирзахоссейни М., Райдинг К.А. Влияние температуры отверждения и типа стекла на пуццолановую реакционную способность стеклянного порошка. Цем. Конкр. Рез. 2014;58:103–111. doi: 10.1016/j.cemconres.2014.01.015. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 20. Малек М., Ласица В., Яцковски М., Кадела М. Влияние добавления отходов стекла в качестве замены мелкозернистого заполнителя на свойства строительного раствора. Материалы. 2020;13:3189. doi: 10.3390/ma13143189. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]21.Ким И.С., Чой С.Ю., Ян Е.И. Оценка долговечности бетона, замещенного тяжелым стеклом в качестве мелкого заполнителя. Констр. Строить. Матер. 2018; 184: 269–277. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.06.221. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 22. Чанг С.-Ю., Абд Эльрахман М., Сикора П., Ручинска Т., Хорщарук Э., Стефан Д. Оценка влияния измельченных и расширенных заполнителей из отходов стекла на свойства материала легкого бетона с использованием подходов на основе изображений . Материалы. 2017;10:1354. дои: 10.3390/ма10121354. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]23. Алиабдо А.А., Абд-Элмоати А.Э.М., Абошама А.Ю. Утилизация отходов стеклянного порошка в производстве цемента и бетона. Констр. Строить. Матер. 2016; 124:866–877. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.08.016. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 24. Ким С.К., Хонг В.К. Высокая стойкость к воздействию сульфатов железобетонных желобов, содержащих порошок жидкокристаллического дисплея (ЖКД) из отходов стекла. Материалы. 2019;12:2031. doi: 10.3390/ma12122031.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]25. Юсефи А., Тан В., Хаварян М., Фанг С., Ван С. Термические и механические свойства композитного цементного раствора, содержащего переработанный заполнитель расширенного стекла и нанодиоксид титана. заявл. науч. 2020;10:2246. doi: 10.3390/app10072246. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 26. Сетина Ю., Габрене А., Юхневица И. Влияние пуццолановых добавок на структуру и химическую стойкость бетона. Procedia англ. 2013;57:1005–1012. doi: 10.1016/j.proeng.2013.04.127. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 27. EN 12350-2: Испытание свежего бетона. Часть 2. Испытание на осадку. Французская ассоциация нормализации; Париж, Франция: 2014. [Google Scholar]28. АФНОР . NF EN206: Технические характеристики бетона, характеристики, производство и соответствие. Французская ассоциация нормализации; Париж, Франция: 2014. [Google Scholar]29. Мунанга П., доктор философии. Тезис. Нантский университет; Нант, Франция: 2003. Étude Expérimental du Comportement de Ciment au Trèsjeuneage: Hydratation, Retraits, Propriétésthermophysiques (Экспериментальное исследование поведения цементных паст в очень раннем возрасте: гидратация, усадка, теплофизические свойства) [Google Scholar]30.Делми М.М.Ю., Айт-Мохтар А., Амири О. Моделирование совместной эволюции гидратации и пористости материалов на основе цемента. Констр. Строить. Матер. 2006; 20: 504–514. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2004.12.004. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 31. AFPC-АФРЕМ . Определение массы объемных и пористых материалов, доступных в соответствии с рекомендациями по использованию бетона в соответствии с рекомендациями по использованию материалов для крупных компаний в области долговечности. Compterendu des Journées Techniques. AFPC-АФРЕМ; Тулуза, Франция: 1997. [Google Scholar]32.Йоханнессон Б., Утгенаннт П. Микроструктурные изменения, вызванные карбонизацией цементного раствора. Цем. Конкр. Рез. 2001; 31: 925–931. doi: 10.1016/S0008-8846(01)00498-7. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 33. Трабелси А., Беларби Р., Туркри П., Айт-Мохтар А. Изменчивость десорбции водяного пара монолитного бетона и влияние на моделирование сушки. Маг. Конкр. Рез. 2015;63:333–342. doi: 10.1680/макр.9.00161. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 34. Ричардсон И.Г. Природа C-S-H в затвердевшем цементе. Цем. Конкр. Рез. 1999; 29:1131–1147.doi: 10.1016/S0008-8846(99)00168-4. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 35. Chen Q.Y., Hills C.D., Tyrer M., Slipper I. , Shen H.G., Brough A. Характеристика продуктов гидратации трехкальциевого силиката в присутствии тяжелых металлов. Дж. Азар. Матер. 2007; 47: 817–825. doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.01.136. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 36. Белебшуш К., Муссацеб К., Айт-Мохтар А. Оценка инкапсуляции отходов с высоким содержанием никеля, хрома и свинца в цементных матрицах с помощью теста TCLP. Евро. Дж. Окружающая среда.Гражданский англ. 2016;20:711–724. doi: 10.1080/19648189.2015.1061458. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 37. Молодой Р.А. Метод Ритвельда. ОУП Оксфорд; Оксфорд, Великобритания: 1995. [Google Scholar]38. Вайткявичюс В., Шерелис Э., Хилбиг Э. Влияние стеклянного порошка на микроструктуру сверхвысококачественного бетона. Констр. Строить. Матер. 2014;68:102–109. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.05.101. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 39. Кара-Али Р. к.т.н. Тезис. Университет Сержи-Понтуаз; Сержи, Франция: 2002. Influence des Additions Minérales Sur le Besoineneau et les Résistancesmécaniques des Mélanges Cimentaires (Влияние минеральных добавок на потребность в воде и механическую прочность цементных смесей) [Google Scholar]40. Планель Д., доктор философии. Тезис. Университет Марн-ла-Валле; Шам-сюр-Марн, Франция: 2002. Les Effetscouplés de la Précipitation d’es Pèces Secondaires Sur le Comportement Mécanique et la Dégradation des Bétons (Парное влияние осаждения вторичных частиц на механическое поведение и деградацию бетонов) [ Google Scholar]41. Александр М.Г., Бертрон А., Де-Бели Н. Характеристики материалов на основе цемента в агрессивных водных средах. Спрингер; Дордрехт, Нидерланды: 2013 г.[Перекрестная ссылка] [Академия Google] 42. Атахан Х.Н., Октар О.Н., Тасдемир М.А. Влияние водоцементного отношения и времени отверждения на критическую ширину пор затвердевшего цементного теста. Констр. Строить. Матер. 2009; 23:1196–1200. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2008.08.011. [CrossRef] [Google Scholar]43. Амири О., Аит-Мохтар А., Сархани М. Трехмерное моделирование проницаемости вяжущих материалов на основе полимодального распределения пор по размерам, полученного с помощью ртутно-интрузионной порозиметрии. Доп. Цем. Рез. 2005; 17:39–45. дои: 10.1680/прил.2005.17.1.39. [CrossRef] [Google Scholar]

Анализ сочетаний гидратации и оптимальной прочности тройного композита цемент-известняк-метакаолин

Метакаолин (MK) представляет собой алюмосиликатный пуццолановый материал, который может способствовать развитию свойств бетона благодаря пуццолановой реакции. Порошок известняка (LS) проявляет эффект разбавления, эффект зародышеобразования и химическое воздействие на гидратацию цемента. Когда метакаолин и известняк используются вместе, благодаря дополнительной химической реакции между алюминиевой фазой в MK и известняком может быть достигнут синергетический эффект.В данном исследовании представлена ​​модель гидратации тройных смесей цемент-известняк-метакаолин. Индивидуальные реакции цемента, метакаолина и известняка моделируются отдельно, а взаимодействие между гидратацией цемента, реакцией известняка и реакцией метакаолина рассматривается через содержание гидроксида кальция и капиллярной воды. Модель гидратации учитывает пуццолановую реакцию метакаолина, химические и физические эффекты известняка и синергетический эффект между метакаолином и известняком.Кроме того, соотношение гелеобразования гидратирующегося бетона рассчитывается с использованием степеней реакции вяжущих и бетонных смесей. Развитие прочности тройных смесей оценивают с использованием соотношения гель-пространство. На основе анализа параметров показан синергетический эффект на набор прочности и определены оптимальные сочетания тройных смесей цемент-известняк-метакаолин.

1. Введение

Метакаолин все чаще используется в современной бетонной промышленности. Добавление метакаолина может значительно улучшить эксплуатационные характеристики бетона.Метакаолин может улучшить обрабатываемость и отделочную способность, повысить прочность на сжатие и изгиб и снизить проницаемость для хлоридов. Однако бинарный бетон на основе метакаолина имеет некоторые недостатки. По мере увеличения степени замены цемента метакаолином требуется повышенное количество суперпластификатора для достижения требуемой консистенции. Стоимость материала метакаолина выше, чем у цемента. Чтобы избежать этих недостатков, уровень замены цемента метакаолином обычно ниже 25%.Таким образом, преимущества метакаолина, такие как механические характеристики и увеличенный срок службы, могут перевешивать его отрицательный эффект. Метакаолин является весьма перспективным дополнительным вяжущим материалом для бетонной промышленности [1, 2].

Порошок известняка может улучшить удобоукладываемость, уменьшить кровотечение и уменьшить количество выбросов CO 2 в бетонной промышленности. Цена известняка намного ниже, чем у метакаолина. Добавление известняка снижает прочность бетона в позднем возрасте.Когда известняк и метакаолин используются вместе, пуццолановая реакция метакаолина может способствовать повышению прочности бетона в позднем возрасте. Кроме того, метакаолин имеет высокое содержание алюминия, который может реагировать с известняком, образовывать карбоалюминатные фазы и увеличивать твердый объем и прочность бетона. Это синергетический эффект трехкомпонентного бетона. При индивидуальном добавлении метакаолина или известняка синергетический эффект не достигается. Таким образом, при использовании бетона с тройной смесью метакаолина и известняка можно получить экономическую выгоду и преимущество в прочности [1, 2].

Многие экспериментальные исследования были проведены в отношении удобоукладываемости, механических свойств и долговечности тройных смесей цемент-известняк-метакаолин. Вэнс и др. [3] сообщили, что для тройных смесей цемент-известняк-метакаолин предел текучести снижается по мере увеличения содержания известняка. Это связано с упаковкой частиц, потребностью в воде, расстоянием между частицами и контактами. Вэнс и др. [4] обнаружили, что синергетический эффект включения известняка и МК может улучшить свойства бетона в раннем возрасте и сохранить свойства бетона в позднем возрасте.Альварес и др. [5] показали, что комбинированные смеси известняка и МК повышают прочность на сжатие по сравнению со 100%-ным портландцементным бетоном. Ramezanianpour и Hooton [6] представили, что гидраты карбоалюмината образуются для тройных смесей цемент-известняк-МК, и существует оптимальный уровень известняка с точки зрения максимальной прочности и минимальной пористости. Перло и др. [7] сообщили, что трехкомпонентная смесь дает реальное преимущество в отношении стойкости к карбонизации благодаря измельчению пористой структуры.Сотириадис и др. [8] сообщили, что использование МК в известняково-цементном бетоне замедляет и препятствует износу из-за воздействия сульфатов и повышает его долговечность.

По сравнению с многочисленными экспериментальными исследованиями теоретические модели трехкомпонентных смесей цемент-известняк-метакаолин весьма ограничены. Антони и др. [9] построили термодинамическую модель тройных смесей цемент-известняк-метакаолин и представили фазовый комплекс для различных комбинаций вяжущих. Ши и др. [10, 11] представили термодинамическую модель карбонизации и ингрессии хлоридов тройных смесей цемент-известняк-метакаолин. Оцениваются изменения фазовых комплексов и общей пористости вследствие карбонизации и воздействия хлоридов [10, 11]. Термодинамические модели [9–11] в основном сосредоточены на химическом аспекте тройных смесей, таких как фазовые совокупности гидратированного бетона и продукты реакции между бетоном и проникающими ионами. Однако было выполнено ограниченное количество работ по механическим аспектам, таким как оценка развития прочности и оптимальные сочетания вяжущих тройных смесей [9-11].

Оптимальные сочетания вяжущих и тройных смесей являются интересной темой для производителей бетона и строительных компаний.В этом исследовании представлена ​​смешанная модель гидратации тройных смесей с учетом синергетического эффекта между известняком и МК. Развитие прочности тройных смесей оценивают по степени реакции связующих и соотношению объемов геля. На основе анализа параметров определены оптимальные сочетания тройных смесей цемент-известняк-метакаолин.

2. Модель гидратации и модель прочности для тройных смесей
2.
1. Гидратация Модель

Для бетона с добавками МК и известняка сосуществуют гидратация цемента, реакция МК и реакция известняка.В этом исследовании мы моделируем гидратацию цемента, МК и известняка соответственно. Между тем взаимодействие между гидратацией цемента, реакцией метакаолина и реакцией известняка рассматривается через содержание капиллярной воды и гидроксида кальция в гидратирующих смесях.

2.1.1. Модель гидратации цемента

Гидратация цемента может быть описана с использованием кинетической модели, показанной в наших предыдущих исследованиях [12]. Степень гидратации можно рассчитать как , где t – время и – скорость гидратации, которую можно определить следующим образом: где и – коэффициенты, определяющие скорость в начальный период покоя, – параметр реакции в диффузионно-контролируемый период, – параметр реакции в фазово-граничный период, учитывает снижение скорости гидратации за счет развития микроструктуры и учитывает снижение скорости гидратации за счет расхода капиллярной воды ( , где – количество капиллярной воды и – количество воды в бетонных смесях).

В модели гидратации цемента учитываются кинетические процессы, участвующие в гидратации цемента, такие как начальный бездействующий процесс, процесс реакции на границе фаз и процесс диффузии. Входными переменными модели гидратации цемента являются составы цементных смесей, поверхность Блейна цемента, пропорции бетонной смеси и условия отверждения. Значения параметров гидратации , , и можно определить по составам цементных смесей. Кроме того, степень реакции цемента может быть рассчитана автоматически с использованием параметров гидратации , , , и .Влияние температуры твердения на гидратацию цемента учитывают по закону Аррениуса [12]. Для высокопрочных бетонов водоцементное отношение низкое, а скорость гидратации значительно снижена за счет уменьшения капиллярной воды [13, 14]. Этот эффект учитывается при использовании концентрации капиллярной воды. Подводя итог, предлагаемая модель гидратации цемента действительна для бетона с различными уровнями прочности, различными типами портландцемента и различными условиями отверждения [12].

2.1.2. MK Reaction Model

Реакционный процесс MK также состоит из начального покоящегося процесса, процесса реакции на границе фаз и процесса диффузии, который аналогичен процессам, связанным с гидратацией цемента [15]. Напротив, МК представляет собой пуццолановый материал. Скорость пуццолановой реакции зависит от количества гидроксида кальция в смесях [16, 17]. Учитывая кинетические процессы реакции и сущность МК как пуццоланового материала, Ван [15] предложил, что уравнение реакции МК можно записать следующим образом: где – степень реакции МК, – скорость реакции МК, – реакция параметры МК в период покоя, – реакционный параметр МК в диффузионно-контролируемый период, – реакционный параметр МК в фазово-граничный период, – содержание гидроксида кальция в смесях, – содержание МК в бетонных смесях.Верификации модели реакции МК доступны в нашей предыдущей работе [15]. Для оценки степени реакции вяжущих, набора прочности и хлоридопроницаемости предложена комплексная модель гидратационная прочность-долговечность бетона с МК [15].

2.1.3. Модель реакции с известняком

Добавление порошка известняка оказывает эффект разбавления, эффект зародышеобразования и химическое воздействие на гидратацию цемента. В этом исследовании эффект разбавления рассматривается через количество капиллярной воды, эффект зародышеобразования рассматривается через показатель эффекта зародышеобразования, а химический эффект рассматривается через логарифмическую функцию с несколькими коэффициентами модификации [18, 19].

Продукты гидратации цемента могут образовываться на поверхности порошка известняка. Это называется эффектом зародышеобразования. Показатель эффекта нуклеации порошка известняка можно записать следующим образом [2]: где – показатель эффекта нуклеации известняка; и C 0 – масса известняка и цемента в пропорциях смешивания соответственно; и — площадь поверхности по Блейну порошка известняка и цемента соответственно.

В нашем предыдущем исследовании [2], основываясь на экспериментальных результатах степени гидратации цемента в бинарных смесях цемент-известняк, Ван и Луан [2] предположили, что эффект зародышеобразования порошка известняка можно описать следующим образом:где уточненный коэффициент межфазной реакции в цементно-известняковых смесях, 1. 2 — повышающие коэффициенты по [2], обновленный коэффициент диффузии в цементно-известняковых смесях и повышающие коэффициенты по [2].

До сих пор экспериментальные результаты о степени реакции известняка очень ограничены. Предварительно Wang и Luan [2] предложили эмпирическую модель с мультимодификационными коэффициентами для анализа степени реакции известняка. Эмпирическая модель учитывает влияние различных факторов на химическую реакцию известняка, таких как коэффициент замещения известняком, добавление минеральных добавок, крупность известняка, крупность цемента, отношение воды к вяжущему и температура отверждения.Эмпирическая модель реакции известняка представлена ​​следующим образом: где степень реакции известняка в эталонной смеси. Эта эталонная смесь представляет собой бинарные смеси портландцемента и известняка с соотношением воды и вяжущего 0,5 и добавкой 20% известняка, отвержденные при 20°C. рассматривает влияние коэффициентов замещения известняком на степень реакции известняка, рассматривает влияние крупности известняка, учитывает влияние крупности цемента, учитывает влияние добавки МК, учитывает влияние отношения воды к вяжущему и учитывает влияние температуры отверждения. В таблице 1 представлена ​​сводка факторов, влияющих на реакцию образования известняка. По мере увеличения коэффициента замещения известняком степень реакции LS снижается. По мере увеличения крупности известняка, крупности цемента, добавки МК и отношения воды к вяжущему увеличивается степень реакции ЛС. В частности, для коэффициента модификации , где – содержание алюминия в МК, – содержание алюминия в цементе, в числителе – содержание прореагировавшего алюминия из реакции МК, а в знаменателе – содержание прореагировавшего алюминия из реакции цемента.Поскольку содержание алюминия в МК намного выше, чем в цементе, добавление МК может значительно повысить реакционную способность известняка. Коэффициент м 4 учитывает синергетический эффект известняка и МК. Более высокое содержание алюминия и более высокая реакционная способность МК эффективны для повышения реакционной способности известняка.

Уравнение
Коэффициент замены известняка В качестве коэффициента замены известняка увеличивается, уменьшается
. известняк , где — средний диаметр известняка По мере увеличения крупности известняка увеличивается
Крупность цемента , где — поверхность Блейна цемента, используемого в эталонном исследовании По мере увеличения крупности цемента, увеличивается
Добавки метакаолина По мере увеличения добавки МК увеличивается
Отношение вода-вяжущее , где степень реакции вода-вяжущее в контрольном исследовании

7 As

8 отношение увеличивается, увеличивается

Температура отверждения Температура отверждения не оказывает существенного влияния на

Вкратце, это исследование рассматривает влияние разбавления и химическое влияние известняка, эффект зародышеобразования.Повышение реакционной способности известняка за счет добавления метакаолина учитывается через коэффициент модификации. В модели реакции известняка также учитывается влияние других факторов, таких как коэффициент замещения известняком, тонкость вяжущих и соотношение воды и вяжущего.

2.1.4. Модель взаимодействия цемента, метакаолина и известняка

В этом исследовании взаимодействие между гидратацией цемента, реакцией метакаолина и реакцией известняка рассматривается через содержание капиллярной воды и гидроксида кальция.Маэкава и др. [13] предположили, что на 1 г гидратов цемента расходуется 0,4 г капиллярной воды. Данстер и др. [20] предположили, что при реакции 1 г метакаолина расходуется 0,55 г капиллярной воды. Бенц [21] предположил, что при реакции 1 г известняка расходуется 1,62 г капиллярной воды. Для гидратации тройных смесей цемент-метакаолин-известняк содержание капиллярной воды может быть определено следующим образом: где , и — содержание израсходованной воды на гидратацию цемента, метакаолиновую реакцию и известняковую реакцию соответственно [13, 20, 21] .Расход капиллярной воды на реакцию 1 г известняка значительно выше, чем у цемента и метакаолина. Это связано с тем, что продукты реакции порошка известняка представляют собой монокарбоалюминат и эттрингит, которые содержат большое количество воды.

Для гидратации тройных смесей цемент-метакаолин-известняк содержание гидроксида кальция можно определить следующим образом: где означает массу СН, полученную при гидратации 1 единицы массы цемента, и означает массу СН, израсходованного в результате реакции 1 единица массы метакаолина [15].- масса CH, полученная при гидратации цемента. — масса CH, израсходованная в результате реакции метакаолина.

В целом рассматривается влияние гидратации цемента, реакции метакаолина и реакции известняка на содержание капиллярной воды и гидроксида кальция. Содержание капиллярной воды можно использовать для модели гидратации цемента (уравнение (1)), а содержание гидроксида кальция можно использовать для модели реакции метакаолина (уравнение (2)). Кроме того, поскольку модель смешанной гидратации учитывает взаимодействие между реакциями цемента, метакаолина и известняка, коэффициенты модели гидратации не изменяются для разных смесей. При смене смесей с одной на другую коэффициенты модели гидратации остаются постоянными.

2.2. Модель развития прочности

Отношение объема геля к объему продуктов гидратации вяжущего к сумме объема гидратированного вяжущего и капиллярной поры. Для смесей цемент-метакаолин-известняк 1 мл гидратированного цемента, 1 мл прореагировавшего метакаолина и 1 мл прореагировавшего известняка занимают 2,06 мл пространства [16, 22], 2,52 мл пространства [16, 22] и 4,1 мл пространства соответственно.Продукты реакции из 1 мл известняка могут занимать гораздо больше места, чем продукты из цемента (4,1 против 2,06). Это связано с образованием эттрингита и монокарбоалюмината в результате реакции известняка. Принимая во внимание реакции цемента, метакаолина и известняка, соотношение гелеобразного объема тройного цемента с примесью цемента, метакаолина и известняка можно определить следующим образом: где , и — плотности цемента, метакаолина и порошка известняка соответственно.

В соответствии с теорией прочности Пауэрса, прочность на сжатие гидратирующегося бетона может быть оценена с использованием отношения объема геля следующим образом: где – прочность бетона на сжатие, – собственная прочность бетона, а n – показатель прочности.

Для смесей цемента, метакаолина и известняка цемент, метакаолин и известняк будут влиять на внутреннюю прочность бетона и показатель прочности. Примем, что собственная прочность бетона и показатель прочности n пропорциональны весовым долям цемента, метакаолина и известняка в пропорции смешивания следующим образом: где коэффициенты , и в уравнении (12) представляют вклад цемента, метакаолина и известняка к собственной прочности бетона соответственно и единицам а 1, а 2 и а 3 являются МПа; коэффициенты , b 2 и b 3 в уравнении (13) представляют вклад цемента, метакаолина и известняка в показатель прочности соответственно.Для чистого бетона на портландцементе без известняка или метакаолина прочность бетона относится только к а 1 и b 1. Для бинарного бетона с добавлением метакаолина без известняка прочность бетона относится к коэффициентам а 1, а 2, b 1 и b 2. Для трехкомпонентного бетона прочность бетона относится к коэффициентам a 1, a 2, a 3, b 1, a 1, 2, и б 3. Эти коэффициенты а 1, а 2, а 3, b 1, b 2 и b 3 не меняются для различных пропорций смешивания бетона.

Блок-схема расчета показана на рис. 1. Для каждого временного шага уровни отклика цемента, метакаолина и известнякового порошка рассчитываются с использованием трехкомпонентной смешанной модели гидратации. Количество СН и капиллярной воды основано на использовании уровней реакции вяжущих и бетонных смесей.Кроме того, соотношение гелеобразного пространства гидратирующегося бетона определяется с учетом вклада реакций цемента, метакаолина и известняка. Используя теорию прочности Пауэрса, рассчитывают прочность на сжатие твердеющего бетона.


3. Проверка предлагаемых моделей
3.1. Проверка модели гидратации

Экспериментальные результаты Antoni et al. [9] используются для проверки предложенной смешанной модели гидратации и модели развития прочности.Антони и др. [9] измеряли степень реакции вяжущего и прочность на сжатие трехкомпонентного бетона цемент-MK-LS. Химические составы цемента, метакаолина и известняка приведены в табл. 2. Пропорции смешивания приведены в табл. 3. Для измерения степени реакции вяжущих использовали образцы пасты с соотношением воды и вяжущего 0,4. Для измерения прочности на сжатие использовались образцы раствора с соотношением воды и вяжущего 0,5. Для бинарных смесей цемент-известняк коэффициент замены известняка составлял 15%, тогда как для бинарных смесей цемент-метакаолин коэффициент замены метакаолина составлял 30%.Для тройных смешанных образцов сумма известняка и метакаолина колебалась от 15 до 60 %, а массовое отношение метакаолина к известняку фиксировалось равным 2. Степень реакции и прочность измеряли в возрасте 1, 7, 28, и 90 дней.

99
Известняки (%) Метакаолин (%) Metakaolin (%)
SIO 2 21. 01 0.04 50.62 50.62
al 2 O 3 4 0,06 0,06
Fe 2 o 3 260145 2,60 0,05 0,38
CAO 64.18 56.53 56.53 0,02
0,02
1,82 0,10 0,09
SO 3 2.7000 0.08
Na 2 O 0.0.0 0.04 0.28
K 2 O 0.94 0.04 0.18
TIO 2 0,14 0.0.14 0,03 1,29
Другие
Другое
0.04 0,16
0.16
Убыток на зажигании (LOI) 1. 26 43.09 0.00
Total
1000.0 100.0 100.0
9

99

Cementone (%) %) Метакаолин (%)
0
LS15 85 85 15 0
MK30 70 0 30
5 5 B30
70 70 10 20
B45
55 55 15 30
B60 40 20 40

Входными параметрами модели гидратации трехкомпонентного цемента являются бетонные смеси, температура отверждения, составы соединений и площади поверхности вяжущих по Блейну. Используя модель гидратации смешанного цемента, была рассчитана степень реакции MK и LS, которая показана на рисунке 2.

Как показано на рисунке 2(a), последовательность степени реакции MK от более высокой к более низкой составляет B15 > B30 > MK30 > B45 > B60. Это можно объяснить с помощью модели реакции МК (уравнение (2)). Как показано в уравнении (2), степень реакции МК в основном зависит от массового отношения цемента к МК. По мере увеличения отношения цемента к МК активирующий эффект от гидратации цемента усиливается, а степень реакции МК увеличивается.Массовые отношения цемента к МК составили 8,5, 3,5, 2,33, 1,83 и 1 в смесях В15, В30, МК30, В45 и В60 соответственно. Порядки степени реакции МК согласуются с массовыми отношениями цемента к МК.

Как показано на рис. 2(b), последовательность степени реакции известняка от более высокой к более низкой представляет собой B15 > B30 > B45 > B60. Предлагаемая тройная смешанная модель гидратации может отражать эту тенденцию степени реакции LS. В этом исследовании массовое отношение МК к LS в тройных смесях является постоянным, а разница в степени реакции LS в основном связана с вариациями отношения цемента к известняку.Массовые отношения цемента к ЛС составили 17, 7, 3,66 и 2 в смесях В15, В30, В45 и В60 соответственно. С уменьшением массового отношения цемента к ЛС уменьшается и степень реакции ЛС (параметр m 1 уравнения (7)). Тенденция степени реакции LS согласуется с массовым отношением цемента к LS. Кроме того, степень реакции ЛС на 1-й день практически нулевая. Это также согласуется с нашим анализом. Как показано в уравнении (6), мы предположили, что реакция LS начинается через 21 час.Кроме того, реакционная способность LS очень низкая. В возрасте 90 суток степень реакции ЛС на В15 составляет 12%, что значительно ниже, чем у цемента.

На рис. 3 показан анализ параметров модели гидратации. На рис. 3(а) показана степень реакции LS в бинарных смесях цемент-LS. По мере увеличения коэффициента замещения известняком степень реакции известняка снижается. Подобно содержанию, показанному на рис. 3(а), Акель и Панесар [23] также обнаружили, что реакционная способность известняка будет ниже с увеличением содержания известняка.

На рис. 3(b) показана степень реакции МК в бинарных смесях цемент-МК. По мере увеличения коэффициента замещения МК эффект активации от гидратации цемента ослабевает, а степень реакции МК снижается. Аналогично содержимому, показанному на рис. 3(b), Poon et al. [24] также обнаружили аналогичные результаты, согласно которым степень реакции МК будет ниже по мере увеличения содержания МК.

На рис. 3(c) показано влияние добавок MK на степень реакции LS. Добавление МК оказывает двойное влияние на реакцию ЛС.Во-первых, при добавлении МК вместо частичного цемента в смесях массовое отношение цемента к ЛС уменьшается, что снижает степень реакции ЛС (это учитывается через параметр m 1 уравнения (7)). Однако содержание алюминия в МК (46 %) примерно в десять раз превышает содержание алюминия в цементе (4,6 %). Добавление МК усилит реакцию ЛС (это учитывается через параметр m 4 уравнения (7)). Поскольку усиливающий эффект гораздо более значителен, чем понижающий, добавление МК может повысить степень реакции известняка (показано на рис. 3(с)).Подобно содержанию, показанному на рисунке 3(с), многие исследователи [4, 9] также экспериментально обнаружили, что реакционная способность известняка может быть улучшена за счет добавления МК.

На рис. 3(d) показано влияние содержания метакаолина и известняка на степень реакции цемента. При использовании метакаолина и известняка для частичной замены цемента степень реакции цемента улучшается за счет эффекта разбавления и эффекта зародышеобразования (эффект разбавления рассматривается через параметр в уравнении (1), а эффект зародышеобразования учитывается через уравнения (4). ) и (5)).Аналогично содержимому, показанному на рис. 3(d), Lam et al. [25] также установили, что добавление минеральных добавок может улучшить реакционную способность цемента.

3.2. Проверка модели набора прочности

Используя модель гидратации тройной смеси цемент-MK-LS, можно рассчитать соотношение гелеобразного объема гидратирующегося бетона (уравнение (10)). Кроме того, исходя из прочности бетона в разном возрасте, значения коэффициентов прочности a 1, a 2, a 3 и b 1, b 2 и b 3 могут быть откалиброванным ( a 1 = 140 МПа, a 2 = 258 МПа, a 3 = 120 МПа, b 1 = 3.85, б 2 = 1,13 и б 3 = 1,34). Эти коэффициенты не меняются в зависимости от бетонных смесей. Значения a 1 и b 1 относятся к гидратации цемента, значения a 2 и b 2 относятся к метакаолиновой реакции, значения a 3 и b 3 относятся к известняковая реакция. Для бинарных смесей цемент-метакаолин набор прочности относится к а 1, а 2, b 1 и b 2.Для бинарных смесей цемент-известняк развитие прочности относится к a 1, a 3, b 1 и b 3. Для тройных смесей цемент-метакаолин-известняк развитие прочности относится к а 1, а 2, а 3, б 1, б 2 и б 3. Результаты анализа прочности на сжатие представлены на рис. 4. Результаты анализа в целом согласуются с экспериментальными результатами. . В возрасте 28 дней бетон В15 (цемент 85% + метакаолин 10% + известняк 5%) имеет самую высокую прочность по сравнению с другими смесями.Это может быть связано с синергетическим эффектом метакаолина и известняка.

Поскольку коэффициенты прочности уравнения оценки прочности являются постоянными для различных бетонных смесей, мы можем провести анализ параметров для различных бетонных смесей. На рис. 5(а) показано изменение прочности бинарных смесей цемент-известняк. В раннем возрасте из-за эффекта зародышеобразования прочность бетона с известняковыми смесями показывает более высокую прочность, чем контрольный бетон. В то время как в позднем возрасте из-за эффекта разбавления прочность бетона с известняковыми смесями ниже, чем у контрольного бетона. С увеличением содержания известняка от 10 до 20% поздневозрастная прочность снижается. Тенденция, показанная на рисунке 5 (а), согласуется с исследованиями Бонаветти и др. [19] о развитии прочности бетона с добавлением известняка.

На рис. 5(b) показано изменение прочности бинарных смесей цемент-метакаолин. Бетон с добавлением метакаолина имеет более высокую прочность, чем контрольный бетон. При увеличении содержания метакаолина от 5% до 10% повышается и прочность. Тенденция, показанная на рисунке 5(b), согласуется с Poon et al.[24] о развитии прочности бетона с добавлением метакаолина.

Дамидо и др. [26] изучает нарастание прочности тройных смесей 70% цемента + 30% глины и известняка. Сумма глины и известняка была зафиксирована равной 30 %, а массовая доля глины/(глина+ известняк) колеблется от 0 до 100 % [26]. Дамидот и др. [26] установили, что в возрасте 28 суток смесь с 70% метакаолина имеет наибольшую прочность, чем другие смеси. Это связано с синергетическим эффектом известняка и метакаолина [26]. Основываясь на предполагаемом наборе прочности в этом исследовании, мы проводим анализ параметров набора прочности для тройных смесей 70% цемент + 30% глина-известняк. В нашем анализе сумма глины и известняка также зафиксирована как 30 %, массовые доли глины/(глина + известняк) даны как 0, 25 %, 50 %, 75 % и 100 %, возраст анализ параметров составляют 1,5 дня, 3 дня, 28 дней и 90 дней соответственно. Результаты анализа параметров показаны на рисунках 6(a)–6(d). Как показано на рисунке 6(а), в возрасте 1 года.Через 5 дней прочность смесевого бетона выше, чем у базового портландцемента. Это связано с эффектом зародышеобразования известняка. В то время как, как показано на рис. 6(б)–6(г), в возрасте 3 сут, 28 сут и 90 сут, когда mk/(mk + известняк) равен нулю (содержание метакаолина равно нулю, а вяжущее состоит из 30 % известняка и 70 % цемента), прочность известнякового бетона ниже, чем у базового портландцемента. Это происходит из-за эффекта разбавления известняка. В то время как для других соотношений mk/(mk + известняк) 25%, 50%, 75% и 100%, поскольку реакция метакаолина может способствовать повышению прочности, прочность смешанного бетона выше, чем у базового портландцемента.

В возрасте 1,5 сут, 3 сут, 28 сут и 90 сут оптимальные массовые доли глины/(глина+ известняк) составляют 25 %, 50 %, 75 % и 75 % соответственно (показаны на рисунках). 6(е)). Наш результат анализа оптимальной массовой доли глины/(глина + известняк) аналогичен результату Damidot et al. [26] исследования. Кроме того, наш анализ показывает, что в возрасте 1,5 сут, 3 сут, 28 сут и 90 сут оптимальная массовая доля известняк/(глина+ известняк) составляет 75%, 50%, 25% и 25% , соответственно.Это означает, что в раннем возрасте известняк эффективен для повышения прочности бетона (это связано с эффектом зародышеобразования известняка), а в позднем возрасте метакаолин эффективен для повышения прочности бетона (это связано с пуццолановая реакция метакаолина).

На рис. 6 сумма метакаолина и известняка зафиксирована как 30%. Чтобы найти оптимальные сочетания цемента, метакаолина и известняка, мы проводим гораздо более широкий анализ параметров. В этом более широком анализе параметров сумма метакаолина и известняка не является фиксированной величиной. Содержание метакаолина колеблется от 0 до 30 %, а содержание известняка — от 0 до 20 %. Результаты анализа изолинии прочности представлены на рисунках 7(а)–7(г). В раннем возрасте 1,5 сутки наибольшую прочность имеет бетон с более высоким содержанием известняка и меньшим содержанием метакаолина (показано на рис. 7(а)), а в позднем возрасте 90 сут бетон с более высоким содержанием метакаолина и более низким содержанием метакаолина. более низкое содержание известняка имеет самую высокую прочность (показано на рисунке 7 (d)). Другими словами, для достижения наивысшей прочности тройных смесей цемент-метакаолин-известняк оптимальное сочетание метакаолина и известняка зависит от возраста.От раннего возраста к позднему возрасту оптимальные комбинации меняются от зоны с высоким содержанием известняка и низким содержанием метакаолина к зоне с низким содержанием известняка и высоким содержанием метакаолина (показано на рисунке 7 (e)).

4. Выводы

В данном исследовании представлена ​​интегрированная модель гидратационной прочности тройных смесей цемент-известняк-метакаолин.

Во-первых, модель гидратации цемента, модель реакции метакаолина и модель реакции известняка предлагаются в модели гидратации тройной смеси. Пуццолановая реакция метакаолина, химический и физический эффект известняка и синергетический эффект между метакаолином и известняком подробно рассмотрены в модели тройной смешанной гидратации.Кроме того, взаимодействие между гидратацией цемента, реакцией известняка и реакцией метакаолина рассматривается через содержание гидроксида кальция и капиллярной воды. Коэффициенты модели гидратации не меняются для различных бетонных смесей.

Во-вторых, на основе модели гидратации рассчитывается соотношение гелеобразного объема гидратирующих смесей с учетом вклада реакций цемента, метакаолина и известняка. Кроме того, развитие прочности тройных смесей оценивается с использованием соотношения гель-пространство.Коэффициенты модели прочности не меняются для различных бетонных смесей. На основе анализа параметров показан синергетический эффект на набор прочности и определены оптимальные сочетания тройных смесей цемент-известняк-метакаолин. От раннего возраста к позднему возрасту оптимальные сочетания тройных смесей смещаются от зоны с высоким содержанием известняка и низким содержанием метакаолина к зоне с низким содержанием известняка и высоким содержанием метакаолина.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией этой статьи.

Благодарности

Это исследование было поддержано Программой фундаментальных научных исследований через Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF), финансируемой Министерством науки, ИКТ и планирования будущего (№ 2015R1A5A1037548) и грантом NRF (NRF-2017R1C1B1010076).

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте , январь 2022 г. Выполняется публикация…

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7.529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 1, выпуск 1 (январь 2022 г. ) из различных инженерных и технологических дисциплин,

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7.529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 1, выпуск 1 (январь 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин,

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7.529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 1, выпуск 1 (январь 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин,

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7.529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 1, выпуск 1 (январь 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин,

Отправить сейчас. .

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7.529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 1, выпуск 1 (январь 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин,

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7.529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 1, выпуск 1 (январь 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин,

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7.529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 1, выпуск 1 (январь 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин,

Отправить сейчас..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7. 529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


Flooring & Facility Maintenance Rentals — Southaven, MS 38671-5801

United Rentals Equipment & Flooring Solutions — ваш лучший источник аренды средств для подготовки поверхностей, поломоечных машин и подметальных машин для ваших проектов и контрактов.Руководители объектов и коммерческие подрядчики могут рассчитывать на наших отраслевых экспертов и надежный парк первоклассного оборудования. Мы предлагаем парк тяжелых бетонных шлифовальных машин и дробеструйных машин для бетонных полов рядом со мной для строительных и подготовительных работ. Мы также предоставляем подметальные машины и поломоечные машины для уборки и ухода за вашими напольными покрытиями. Вы можете сэкономить время и общие затраты на очистку с помощью нашего эффективного и надежного оборудования. Посетите ближайший к вам магазин Flooring & Equipment, чтобы получить оборудование, которое вам нужно, уже сегодня.

Получите доступ к высококачественному и профессионально обслуживаемому арендному оборудованию от ведущих отраслевых брендов в United Rentals Facilities & Flooring Solutions. С помощью специальной команды службы поддержки клиентов и отраслевых экспертов мы здесь, чтобы помочь вам улучшить и сохранить ваши полы и помещения. Наш ассортимент оборудования для подготовки поверхности пола, а также подметальных и поломоечных машин может гарантировать, что вы сможете подготовить и обслуживать все помещения.

Пример нашего доступного оборудования:

  • Скребки для плитки с ездой
  • Подметальные машины для мытья полов
  • Орбитальные шлифовальные машины для пола
  • Промышленные шлифовальные и полирующие машины для бетона
  • Поломоечные машины для коммерческих полов
  • Поломоечные машины с ручным управлением
  • Поломоечные машины с ручным приводом
  • Поломоечные машины с ручным управлением
  • Пескоструйные машины для бетонных полов

United Rentals — крупнейшая в мире компания по аренде оборудования и поиску решений.Опираясь на надежный парк арендованного оборудования и команду экспертов, готовых разработать индивидуальное решение для проектов любого размера, мы обеспечим вас. United Rentals предлагает грузовые автомобили и прицепы, решения для электроснабжения и ОВКВ, воздушные компрессоры и инструменты, землеройное оборудование и многое другое. Кроме того, имея почти 1200 офисов по всей Северной Америке, у нас есть инструменты и оборудование, которые вам нужны, там, где они вам нужны. Резервируйте арендованное оборудование онлайн и используйте цифровые инструменты для управления парком и его оптимизации, контроля расходов, доступа к счетам и полного контроля над своими проектами.United Rentals поможет вам в реализации проектов.

%PDF-1.4 % 919 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 919 115 0000000016 00000 н 0000004245 00000 н 0000004333 00000 н 0000004776 00000 н 0000004923 00000 н 0000005077 00000 н 0000005222 00000 н 0000005295 00000 н 0000005319 00000 н 0000005356 00000 н 0000069824 00000 н 0000069853 00000 н 0000070045 00000 н 0000070189 00000 н 0000070262 00000 н 0000070286 00000 н 0000070478 00000 н 0000070622 00000 н 0000070695 00000 н 0000070719 00000 н 0000070913 00000 н 0000071057 00000 н 0000071130 00000 н 0000071154 00000 н 0000071348 00000 н 0000071492 00000 н 0000071565 00000 н 0000071589 00000 н 0000071781 00000 н 0000071925 00000 н 0000071998 00000 н 0000072022 00000 н 0000072211 00000 н 0000072355 00000 н 0000072428 00000 н 0000072452 00000 н 0000072607 00000 н 0000072753 00000 н 0000072826 00000 н 0000072850 00000 н 0000073045 00000 н 0000073191 00000 н 0000073264 00000 н 0000073288 00000 н 0000073483 00000 н 0000073629 00000 н 0000073702 00000 н 0000073726 00000 н 0000073921 00000 н 0000074067 00000 н 0000074140 00000 н 0000074164 00000 н 0000074359 00000 н 0000074505 00000 н 0000074578 00000 н 0000074602 00000 н 0000074797 00000 н 0000074943 00000 н 0000075016 00000 н 0000075040 00000 н 0000075235 00000 н 0000075381 00000 н 0000075454 00000 н 0000075478 00000 н 0000075673 00000 н 0000075819 00000 н 0000075876 00000 н 0000076042 00000 н 0000076196 00000 н 0000076334 00000 н 0000076525 00000 н 0000076962 00000 н 0000077370 00000 н 0000077952 00000 н 0000078384 00000 н 0000078979 00000 н 0000079619 00000 н 0000079972 00000 н 0000080506 00000 н 0000080734 00000 н 0000081118 00000 н 0000081669 00000 н 0000082789 00000 н 0000083652 00000 н 0000084453 00000 н 0000085389 00000 н 0000086290 00000 н 0000087102 00000 н 0000087242 00000 н 0000088098 00000 н 0000088712 00000 н 0000113745 00000 н 0000124902 00000 н 0000154528 00000 н 0000154607 00000 н 0000154678 00000 н 0000273131 00000 н 0000273318 00000 н 0000273603 00000 н 0000274144 00000 н 0000274231 00000 н 0000289396 00000 н 0000289601 00000 н 00002

00000 н 00002 00000 н 00002 00000 н 00002 00000 н 00002
00000 н 00002 00000 н 00002

00000 н 0000327135 00000 н 0000327176 00000 н 0000329175 00000 н 0000329250 00000 н 0000002596 00000 н трейлер ]/предыдущая 4651806>> startxref 0 %%EOF 1033 0 объект >поток [email protected]»Q!רD\T(REEUըQ;2x`d5M-hFFj»2vYvtj} ~}{

Бетон B15 na ya iji na-ewu

Базовый технический àgwà, mmetụta ebe ọdabara B15 ihe bụ ihe na-akpata nke nchekwa. Все озо Нджиримара га-адабере н’озо ду уквуу на од нгвакота на-эджи. Ka ihe atụ, a ala ịta nke ciment nwere ike mbio isi kwa. Нджупата нке а меджупатара е дзи уквуу ого дуанья на-квуквара на од вайо, гравий ма о бо ануахаде, конкири. Nke ikpeazụ nhọrọ na-atụle ga-kasị dị oké ọnụ, ya mere, ya ngwa na-adịkarịghị rụrụ ihe B15. Цена na nke a na-ụba ruo n’ókè dị ukwuu. Ọ bụrụ na nditịm na-eso Nwa, ọ na-ekwe a usoro nke na-akwadebe ọdịnaya nke dị iche iche adịghị na ndị ezọ adịghị.

N’ụzọ dị iche na arọ аналоги, ihe B15 achọ ọ nweghị Nsonye nke pụrụ iche nwekwara.Nke a adịghị emetụta nanị mmiri, na-egbochi kefriza nke ikpeazụ ngwakọta. Ike nke a mejupụtara-atụle ga-ezu maka ngwaọrụ nke ihe монтаж стяжек ndọkwasi nile na tracks. Ọtụtụ mgbe, ọ na-eji ke imewe nke ụzọ efere, nakwa dị ka PBS nkeji. Na onye ụlọ ya na-arụsi ọrụ na-eji mgbe nēfe dị iche iche nke ntala na-ewu ụlọ nke вспомогательный ụlọ ọrụ.

Taa ihe na klas B15 bụ otu n’ime ndị kasị ewu ewu na ala-na-na ịrị elu ụlọ. Ọ na-aghọ ihe dị oké ngwá ọrụ maka owuwu nke пригород ụlọ, na-enye a obere na-eri bụ nnọọ ezi mma.N’ihi ya, isi uru nke ihe mix ọkwa bụ ikwu ala na-eri na magburu onwe anwụ ngwa ngwa e ji mara.

Na onwe onye na-ewu nke ụlọ ma ọ bụ ihe ọ bụla ọzọ ụlọ a ga-mara проценты nke ihe iji kwadebe ngwakọta. Пропорциональность nke niile mmiri na-arụ ọrụ dị mkpa na ntala nke ngwaọrụ, dị ka ọ na-eje ozi dị ka ntala nke ọ bụla olọ. Iji hụ na a ogologo ọrụ ndụ nke ihe niile ụlọ, na-elekọta kwesịrị iwere na ndabere nke, na-eji ejiji kwesịrị ekwesị ihe B15. Ha nwere àgwà ọma iyipu ntala, ma e nwere nhọrọ n’ụdị ihe nkanka ma ọ bụ Ogwe.

The mejupụtara nke ọ bụla ihe mix mejupụtara: mmiri, dịanyā na nragide. Ciment-eme dị ka ndị ikpeazụ mgwa. Inweta àgwà mkpara nwere ike ekwe nkwa na a ika na M200 n’elu, ọ bụ ezie na obere mba ụlọ nnọọ ekwesị na M150. Dị ka a n’ozuzu na-achị, kwa unit ciment akaụntụ maka atọ na anọ nkeji nke ájá na otu ego nke dịanyā. Mgbe njikere B15 ihe na-adịghị ekwe ọdịnaya nke ndị ezọ adịghị n’ụdị ahịhịa, аля на ndị ọzọ си мба ezọ включения.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *