ОПТИМІЗАЦІЯ СКЛАДІВ БЕТОНІВ ІЗ ВТОРИННИМИ ПРОДУКТАМИ ПРОМИСЛОВОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.15802/bttrp2021/233874Ключові слова:
зерновий склад заповнювачів, відходи збагачення залізних руд, дрібнозерниста добавка, поліном, математична модельАнотація
Мета. Провести аналіз наукових публікацій щодо існуючих проблем забруднення навколишнього середовища вторинними продуктами промисловості. Пошук шляхів вирішення цих питань раціональним використанням в будівництві бетону з добавками вторинних продуктів промисловості, особливо дрібнозернистих. Визначення раціональних складів бетону середньої міцності з мінімально необхідною витратою цементу та наповнювача з хвостів збагачення залізних руд гірничо-збагачувальних комбінатів. Методика. Для досягнення поставленої мети проаналізований досвід щодо поліпшення структури та властивостей бетону уведенням у його склад комплексних добавок на основі вторинних продуктів промисловості. Для проведення досліджень використовували наступні матеріали: Криворізький портландцемент CEM 41,7; у якості крупного заповнювача – гранітний щебінь з максимальною крупністю зерен 20 мм; дрібного заповнювача – пісок кварцовий річковий; мінеральної добавки – хвости збагачення залізних руд Південного гірничо-збагачувального комбінату. Експеримент проводили на сертифікованому обладнанні. Формували контрольні зразки – кубики зі стороною 10 см. Міцність бетону при стисненні визначали за стандартною методикою в 28-добовому віці після тверднення в звичайних умовах. За результатами математичного аналізу експерименту будували графічні залежності зміни характеристик, що оптимізуються від варійованих параметрів – витрат на 1 м3 бетонної суміші цементу, хвостів збагачення залізних руд і пластифікуючої добавки. Результати. За результатами випробування зразків проведений розрахунок математичних моделей експерименту і отримані поліноми третього ступеня по параметрам, які оптимізувалися – середньої міцності зразків в 28-добовому віці і коефіцієнту ефективності використання цементу. Можна визначити наступні закономірності. Міцність бетону в найбільшій мірі залежить від витрати цементу в складі бетонної суміші і суттєво збільшується в міру збільшення його вмісту в досліджуваних межах. При збільшенні вмісту наповнювача в досліджуваному діапазоні міцність бетону, а відповідно і коефіцієнт ефективності використання цементу, зростає із зменшенням вмісту цементу в складі бетонної суміші. Наукова новизна. Проведені дослідження дозволяють визначити основні закономірності підвищення ефективності використання цементу при утилізації в бетоні місцевих вторинних продуктів промисловості, а саме введення в якості дрібнозернистої добавки в бетон відходів збагачення залізних руд ГЗК. Було встановлено, що отримати необхідну низьку міцність бетону при значно меншій витраті цементу можна при забезпеченні раціонального зернового складу компонентів бетонної суміші. Практична значимість. При проектуванні складів бетону з високим коефіцієнтом використання цементу необхідно використовувати отримані результати досліджень, забезпечуючи економію цементу та утилізуючи значну кількість дрібнозернистих вторинних продуктів промисловості.
Посилання
Banthia, N., Majdzadeh, F., Wu, J., & Bindiganavile, V. (2014). Fiber synergy in Hybrid Fiber Reinforced Concrete (HyFRC) in flexure and direct shear. Cement and Concrete Composites, 48, 91-97. (in English)
Erdem, T. K., & Kırca, Ö. (2008). Use of binary and ternary blends in high strength concrete. Construction and Building Materials, 22(7), 1477-1483. (in English)
Pshynko, O., Radkevych, A., Netesa, M., & Netesa, A. (2020). Problems of development of an underground transport infrastructure of cities. Transport Problems, 15(1), 81-92. (in English)
Shetty, K. K., Nayak, G., & Vijayan, V. (2014). Effect of red mud and iron ore tailings on the strength of selfcompacting concrete. European Scientific Journal, 10(21), 168-176. (in English)
Shishkin, A., Netesa, N., & Scherba, V. (2017). Effect of the iron-containing filler on the strength of concrete. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(6), 11-16. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.109977(in English)
Vîrovoi, V., Korobko, O., Zavoloka, M., & Koţiurubenko, O. (2017). Structural material science. Meridian Ingineresc, 2, 26-30. (in English)
Vyrovoy, V., Korobko, O., & Ielkin, O. (2017). Technological events in structural evolution of building composites. MATEC Web of Conferences (Vol. 116, p. 01021). EDP Sciences, 1-6. (in English)
Bazhenov, S. L. (2014). Mekhanika i tekhnologiya kompozitsionnykh materialov. Moskva: ID Intellekt. (in Russian)
Vandolovskyi, O. H., & Chaika, V. M. (2016). Mitsnisni vlastyvosti osoblyvodribnozernystoho betonu na vidkhodakh hirnycho-zbahachuvalnykh kombinativ u roli zapovniuvacha. Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoho derzhavnoho universytetu zaliznychnoho transportu, 160, 17-24. (in Ukrainian)
Vlasov, A. N., Karnet, Yu. N., & Mukovnikova, I. I. (2017). Mekhanika kompozitsionnykh materialov i konstruktsiy, slozhnykh i geterogennykh sred. (in Russian)
Vyrovoy, V. N., Korobko, O. A., & Panasyuk, V. A. (2016). Mnogovariantnost struktury betona. Tekhnologii betonov, 5-6, 16-18. (in Russian)
Dvorkin, L. Y., Zhytkovskyi, V. V., Marchuk, V. V., Stepasiuk, Yu. O., & Skrypnyk, M. M. (2017). Efektyvni tekhnolohii betoniv ta rozchyniv iz zastosuvanniam tekhnohennoi syrovyny. Rivne: NUVHP. (in Ukrainian)
Korobko, O. A., Vyrovoy, V. N., & Rozhnyuk, Ye. V. (2015). Strukturnaya organizatsiya betona na razlichnykh urovnyakh neodnorodnostey. Visnyk Odeskoi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury, 57, 213-219. (in Russian)
Krasniuk, A. V., Momot, V. O., & Nikiforova, N. A. (2013). Vybir efektyvnykh materialiv dlia hidrotekhnichnoho betonu. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, 4, 12-18. (in Ukrainian)
Lyashenko, T. V., & Dovgan, A. D. (2016). Mekhanicheskie svoystva melkozernistogo betona s mikrokremnezemom i steklyannoy fibroy. Visnyk Odeskoi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury, 62, 110-114. (in Russian)
Netesa, N. I. (2015). Problemy utilizatsii vtorichnykh resursov. Mosty i tonneli: teoriya, issledovaniya, praktika, 8, 48-56. (in Russian)
Pushkarova, K. K., Dvorkin, L. Y., & Hradoboiev, O. V. (2014). Enerhoresursozberihaiuchi mineralni viazhuchi rechovyny ta kompozytsiini budivelni materialy na yikh osnovi. Kyiv: Zadruha. (in Ukrainian)
Rudenko, D. V. (2015). Fizyko-khimichna modyfikatsiia tsementnoi systemy monolitnoho betonu. Nauka ta prohres transportu, 6, 174-182. (in Ukrainian)
Tolstoy, A. D., Lesovik, V. S., Zagorodnyuk, L. Kh., & Kovaleva, I. A. (2015). Poroshkovye betony s primeneniem tekhnogennogo syrya. Vestnik MGSU, 11, 101-109. (in Russian)
