ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ БЕТОН НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИОННОГО ВЯЖУЩЕГО С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИСПЕРСНОГО ПЕРЛИТА И КОЛЛОИДНОЙ ДОБАВКИ
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ БЕТОН НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИОННОГО ВЯЖУЩЕГО С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИСПЕРСНОГО ПЕРЛИТА И КОЛЛОИДНОЙ ДОБАВКИ
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2025-21-1-69-78Ключевые слова:
гидротехнический бетон, пластифицирующая добавка, золь кремниевой кислоты, стекловидный перлит, закристаллизованный перлит, степень дисперсности, удельная поверхность, водонепроницаемость, трещиностойкость, прочность при сжатииАннотация
Бетонирование массивных гидротехнических сооружений сопровождается явлением экзотермического разогрева конструкций, вызванного процессом гидратации цемента. В естественных условиях выделяемое в массивном бетоне тепло медленно отводится из конструкции. Часто между центральной частью массива и его поверхностью возникает значительный температурный перепад. В случае достижения критической величины температурного перепада возникают температурные трещины, нарушающие монолитность конструкций.
В статье для решения вопроса трещинообразования рассмотрена возможность получения гидротехнического бетона с использованием композиционного вяжущего на основе тонкодисперсных алюмосиликатных пород - перлитов, коллоидной добавки в виде золя кремниевой кислоты и суперпластификатора.
Для получения композиционного вяжущего алюмосиликатные материалы - перлитовые породы с разной степенью кристалличности измельчали в лабораторном виброистирателе до необходимой удельной поверхности. Для получения коллоидной добавки - золя кремниевой кислоты в работе применяли способ гидролиза растворимых солей, в частности кремнефтористого натрия Na2SiF6 без удаления катионов натрия Na+. Показатель трещиностойкости гидротехнического бетона Ктр определялся косвенно по отношению прочности бетона на растяжение при изгибе к прочности при сжатии - Rизг/Rсж. Марка по водонепроницаемости бетона оценивалась экспресс-методом определения водонепроницаемости бетона по его воздухопроницаемости.
Установлено, что наиболее рациональными являются составы композиционных вяжущих с содержанием 10-20% стекловидного перлита, с удельной поверхностью 600 м2/кг, коллоидной добавки в виде золя кремниевой кислоты в количестве 0,4% от массы цемента и суперпластификатором Полипласт, обеспечивающим прирост прочности на сжатие гидратного камня через 28 суток на 33% и прирост прочности на изгиб - на 40-45% по сравнению с контрольным составом. При этом показатель трещиностойкости гидротехнического бетона Ктр с использованием тонкодисперсного перлита, золя кремниевой кислоты и поликарбрксилатного суперпластификатора «Полипласт» увеличивается 21% по сравнению с контрольным составом бетона, марка бетона по водонепроницаемости составляет W16, что больше марки по водонепроницаемости контрольного состава бетона на 60%.
Библиографические ссылки
Grigoriev V.G., Kozlova V.K., Andryushina E.E., Shkrobko E.V., Likhosherstov A.A. (2012) Composite Portland cements for hydraulic engineering construction // Polzunovsky Vestnik. no. 1-2. pp. 62-64. URL:https://cyberleninka.ru/article/n/kompozitsionnye-portlandtsementy-dlya-gidrotehnicheskogo-stroitelstva.
Ivanov A.A., Urkhanova L.A., Lkhasaranov S.A., Khardaev P.K. (2023) Study of the influ-ence of finely dispersed additives on the proper-ties of composite binders for hydraulic concrete // Vestnik of VSGUTU. no. 2 (89). pp. 80-88. DOI: 10.53980/24131997_2023_2_80
Li Q., Liang G., Hu Y., Zuo Z. (2014) Numeri-cal analysis on temperature rise of a concrete arch dam after sealing based on measured data // Mathematical Problems in Engineering. no 6, pp. 1-10. DOI:10.1155/2014/602818
Aniskina N.A, Chong Chyk Nguyen. (2020) The problem of temperature cracking in concrete gravity dams // Bulletin of MGSU. no. 3. pp. 380-398. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.3.380-398
Yerramala A., Ganesh Babu K. (2011) Transport properties of high-volume fly ash roller compacted concrete // Cement and Concrete Composites. no. 33, issue. 10. pp. 1057–1062. DOI:10.1016/j.cemconcomp.2011.07.010
Dolen T.P., Ibáñez-de-Aldecoa R., Eharz J.L., Dunstan M.R.H. (2003) Successful large RCC dams – what are the common features? // Pro-ceedings of the fourth international symposium on roller compacted concrete (RCC) dams. no. 2. pp. 127–137. DOI:10.34031/2071-7318-2020-5-8-8-17
Larsen O.A., Aleksandrova O.V., Narut V.V., Polozov A.A., Bakhrakh A.M. (2020) Study of the properties of active mineral additives for use in hydraulic engineering // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. no. 8. pp. 8-14. DOI: 10.34031/2071-7318-2020-5-8-8-17
Kasatkin S.P. (2023) Highly efficient concrete modified with a complex chemical additive con-taining nanodispersions of silicon hydrodioxide: dissertation for the degree of Candidate of Tech-nical Sciences. – St. Petersburg. 138 p. URL: https://pstu.ru/files/2/file/Dissertaciya._Kasatkin_S.P._02.07.2023.pdf
Urkhanova, L.A., Ivanov A.A., Lhasaranov S.A. (2024) Composite cement with dispersed perlite and colloidal additive for hydraulic con-crete // Cement and its application. no. 1-2024. DOI: 10.61907/CIA.2024.87.76.001
Bazhenov Yu.M., Alimov L.A., Voronin V.V. (2013) Structure and properties of concrete with nanomodifiers based on technogenic waste. Moscow: MISI-MGSU. 201 p. URL: https://mgsu.ru/resources/izdatelskaya-deyatelnost/izdaniya/monografii/1725/?ysclid=m09bb4v43i945506938
Shane D., Mark T., Cheeseman C.R. (2010) Comparison of test methods to assess pozzolanic activity // Cement and Concrete Composites. no. 32 (2). pp. 121–127. DOI:10.1016/j.cemconcomp.2009.10.008
Urkhanova L.A., Tsydypova A.T. (2018) Ef-fect of silica sol on the physical and mechanical properties of polystyrene concrete // Construction materials. no. 1–2. pp. 45–51. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-756-1-2-45-51
Zhernovoy F.E., Miroshnikov E.V. (2018) Comprehensive assessment of factors for in-creasing the strength of cement stone by adding ultrafine perlite // Bulletin of the V.G. Shukhov BSTU. no. 2. pp. 55–60. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kompleksnaya-otsenka-faktorov-povysheniya-prochnosti-tsementnogo-kamnya-dobavkami-ultradispersnogo-perlita
Lesovik V.S., Zhernovoy F.E., Glagolev E.S. (2009) Use of natural perlite in the composition of mixed cements // Construction materials. no. 6. pp. 84–87. URL: https://elibrary.ru/kuucdt?ysclid=m09bh8i6g321380846
Aniskin N.A., Nguyen T.C., Hoang Q.L. (2018) Influence of size and construction sched-ule of massive concrete structures on its tempera-ture regime // MATEC Web of Conferences. vol. 251. p. 02014. DOI: 10.1051/matecconf/201825102014
Hai T.H., Thuc L.V. (2017) The effect of split-ting concrete placement on controlling thermal cracking in mass concrete // Journal of Science and Technology in Civil Engineering. vol. 11. issue 6. pp. 22–28. URL: http://stce.nuce.edu.vn/index.php/en/article/view/932
Hang X., Shi R., Dai H., Liu Q., Zhang X. (2019) Simulation and research on temperature field of taishan roller compacted concrete gravity dam // IOP Conference Series: Earth and Envi-ronmental Science. vol. 237. p. 032117. DOI: 10.1088/1755-1315/237/3/032117
Lkhasaranov S.A., Urkhanova L.A., Ivanov A.A., Smirnyagina N.N. (2024) Study of phase composition of composite binders for hydraulic concrete // Bulletin of VSGUTU. no. 2 (93). DOI 10.53980/24131997_2024_2_112
Dem'yanenko O.V., Kopanitsa N.O., Sarkisov Y.S. (2020) Study of the properties of cement stone with a complex additive // Bulletin of TSUACE. vol. 22, no. 4. pp. 147–156. DOI: 10.31675/1607-1859-2020-22-4-147-156
Zelenkevich D.S., Yagubkin A.N., Bozylev V.V. (2013) Use of polymer-mineral additives to improve the water resistance and frost resistance of concrete // Bulletin of Polotsk State Universi-ty. Series F. Construction. Applied Sciences. no. 16. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-polimerno-mineralnyh-dobavok-dlya-povysheniya-vodonepronitsaemosti-i-morozostoykosti-betona
Bayburin A.Kh., Kocharina E.N., Kocharin N.V., Kiyanets A.V., Lebed A.R. (2022) Influ-ence of chemical additives on the properties of concrete // IVD. no. 6 (90). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-himicheskih-dobavok-na-svoystva-betona.
Izotov B.S., Seliverstova O.V., Krasnova T.A. (2010) Influence of polyacrylate-based hyperplasticizer on the strength, density and wa-ter resistance of concrete // Izvestiya KazGASU. no. 1 (13). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-giperplastifikatora-na-osnove-poliakrilatov-na-prochnost-plotnost-i-vodonepronitsaemost-betona.
Nguyen T.C., Huynh T.P., Tang V.L. (2019) Prevention of crack formation in mass concrete at early age by cooling pipe system // Asian Journal of Civil Engineering. vol. 20. issue 8. pp. 1101–1107. DOI: 10.1007/s42107-019-00175-5
Solovieva V.Y., Stepanova I.V., Kasatkina A.V. (2010) New generation protective coatings for transport building structures // Transport of the Russian Federation. Journal of Science, Prac-tice, Economics. no. 2 (27). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/zaschitnye-pokrytiya-novogo-pokoleniya-dlya-transportnyh-stroitelnyh-konstruktsiy
Nguyen T.C., Luu X.B. (2019) Reducing temperature difference in mass concrete by surface insulation // Magazine of Civil Engineering. vol. 4 (88). pp. 70–79. DOI: 10.18720/MCE.88.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
