Реакційно-порошкові бетони на основі лужно-активованого цементу
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.15.2024.135-145Ключові слова:
реакційно-порошковий бетон, лужно-активований цемент, міцність, усадкаАнотація
Розробка реакційно-порошкових бетонів на основі лужно-активованих цементів для будівництва та захисту об'єктів критичної інфраструктури є актуальною у світі з урахуванням підвищення безпеки їх функціонування.
У статті встановлено фактори впливу на кінетику набору міцності та власні деформації усадки реакційно-порошкових бетонів при використанні силікату натрію пентагідрату як лужного активатора. Показано, що підвищення співвідношення між цементом і піском від 1:3 до 1:1 та використання активатора у вигляді водного розчину забезпечує інтенсифікацію набору міцності бетону: міцність на стиск склала 52,3 МПа, 85,0 МПа, 100,6 МПа та 124,7 МПа у віці 1, 3, 28 та 90 діб твердіння відповідно. Співвідношення міцності на стиск до міцності на згин протягом досліджуваного терміну склало 5,3...5,9, що свідчить про високу тріщиностійкість та в'язкість руйнації отриманого матеріалу. Підвищення вмісту цементу, активованого лугом у складі бетону, визначає зменшення впливу гранулометрії піску на міцність бетону, що обумовлено "плаваючим" розміщенням його у цементній матриці. Введення добавки тонкодисперсного кальциту (8…10 мкм) забезпечило зменшити усадку бетону в 1,3...1,5 рази на момент стабілізації через 90 діб за рахунок ущільнення мікроструктури та інтенсифікації кристалізаційних процесів.
Підвищення дисперсності частинок кальциту до 1…5 мкм підсилило структуроутворю-ючий ефект і ще у більшій мірі зменшило усадкові деформації. Шляхом зазначених заходів отримано високоміцний лужно-активований цементний реакційно-порошковий бетон класу міцності С80/95, з високою тріщиностійкістю та зниженою усадкою.
Посилання
Реакційно-порошкові бетони і матеріали на їх основі: монографія / за редакцією д.т.н., професора Л.Й. Дворкіна. – Рівне : НУВГП,
– 305 c
Pourbaba M, ChakrabortyR, Pourbaba M, Belarbi A, YeonJ H. A New insight into the design compressive strength of ultra-highperformance concrete. Buildings 2023, 13, 2909.
https://doi.org/10.3390/buildings13122909
Krivenko P, Petropavlovskii O, Vozniuk H, Lakusta S.The development of alkali-activated cement mixtures for fast rehabilitation and
strengthening of concrete structures. Procedia Engineering. 2017. Vol. 195. P. 142-146.
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.536
Du J, Meng W, Khayat KH. New development of ultra-high-performance concrete (UHPC). Composites Part B Engineering. 2021;
(9):109220.
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109220.
Sanytsky M, Kropyvnytska T, Vakhula O, Bobetsky Y. Nanomodified ultra highperformance fiber reinforced cementitious composites with enhanced operational characteristics. Lecture Notes in Civil Engineering. 2024; 438: 362–371.
https://doi.org/10.1007/978-3-031-44955-0_36
Li J, Wu Z, Shi C, Yuan Q, Zhang Z. Durability of ultra-high performance concrete – A review. Construction and Building Materials.
; 255: 119296.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119296.
Marvila MT, de Azevedo ARG, de Matos PR, Monteiro SN, Vieira CMF. Materials for production of high and ultra-high performance
concrete: review and perspective of possible novel materials. Materials. 2021; 14(15):4304.
https://doi.org/10.3390/ma14154304.
Aydın S, Baradan B. Engineering prroperties of reactive powder concrete without Portland cement. ACI Materials Journal. 2013; 110(6):
-627.
Mayhoub OA, Nasr E.-SAR, Ali YA, Kohail M, The influence of ingredients on the properties of reactive powder concrete: a review. Ain Shams Engineering Journal. 2021; 12: 145–158.
https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.07.016
Ahmad S, Zubair A, Maslehuddin M. Effect of key mixture parameters on flow and mechanical properties of reactive powder
concrete. Construction and Building Materials. 2015; 99: 73–81.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.09.010
Yalçınkaya Ç, Yazıcı H.Early-age shrinkage properties of ecofriendlyreactive powder concrete with reduced cement content. European
Journal of Environmentaland Civil Engineering. 2019
https://doi.org/10.1080/19648189.2019.1665105.
Ahmed S, Al-Dawood Z, Abed F, Mannan MA, Al-Samarai M. Impact of using different materials, curing regimes, and mixing
procedures on compressive strength of reactive powder concrete - A review. Journal of Building Engineering. 2021; 44: 103238,
https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103238.
Naqi A, Jang JG. Recent progress in green cement technology utilizing low-carbon emission fuels and raw materials: a review.
Sustainability. 2019; 11: 537.
https://doi.org/10.3390/su11020537.
Sanytsky M, Kropyvnytska T, Ivashchyshyn H. Sustainable modified pozzolanic supplementary cementitious materials based on
natural zeolite, fly ash and silica fume. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023; 1254: 012004.
https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012004
Kryvenko P, Rudenko I, Sikora P, Sanytsky M, Konstantynovskyi O, Kropyvnytska T. Alkali-activated cements as sustainable
materials for repairing building construction: a review. Journal of Building Engineering. 2024;90: 109399. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.109399
Кривенко П. В., Руденко І. І., Гелевера О. Г., Разсамакін А. В. Вплив агрегатного стану лужного компоненту на властивості лужноактивованих цементів. Збірник наукових праць "Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди", №44, С.39-50. 2023.
https://doi.org/10.31713/budres.v0i44.05
Aydın S, Baradan B. High temperature resistance of alkali-activated slag- and Portland cement-based reactive powder concrete. ACI
Materials Journal. 2012; 109(4): 463.
https://doi.org/ 10.14359/51683921.
Aydın S, Baradan B. Sulfate resistance of alkali-activated slag and Portland cement based reactive powder concrete. Journal of Building
Engineering. 2021; 43: 103205.
https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103205.
Krivenko P, Rudenko I, Konstantynovskyi O. Effect of technological factors on freeze-thaw resistance of alkali-activated slag cement
concrete in NaCl solution. AIP Conference Proceedings. 2023; 2684: 040011
https://doi.org/10.1063/5.0120034.
Krivenko P, Rudenko I, Konstantynovskyi O, Razsamakin A. Sustainable performance of alkali-activated blast furnace cement concrete
with high freeze-thaw resistance. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing. 2023; 1254: 012003.
https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012003.
Krivenko P, Rudenko I, Konstantynovskyi O, Boiko O, Vaičiukynienė D. Effect of sodium phosphate and sodium nitrate on microstructure
of alkali-activated slag cement pastes and properties of reinforced concrete under cyclic drying-wetting in sea water. AIP Conference
Proceedings. 2023; 2840: 020006-1–020006-11.
https://doi.org/10.1063/5.0168007.
Yao W, Shi Y, Xia K, Peterson K. Dynamic fracture behavior of alkali-activated mortars: Effects of composition, curing time and loading
rate. Engineering Fracture Mechanics. 2019; 208: 119-130.
https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2019.01.017
Kryvenko PV, Gots VI, Petropavlovskyi OP, Rudenko II, Konstantynovskyi OP. Complex shrinkage-reducing additives for alkali activated
slag cement fine concrete. Solid State Phenomena. Vol. 321. 2021; 321: 165–170.
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP. 321.165.
Krivenko P, Rudenko I, Konstantynovskyi O. Comparison of influence of surfactants on thermokinetic characteristics of alkali-activated
slag cement. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021; 6(6 (114): 39–48.
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.245916
Ahmed M, El Hadi KM, Hasan MA, Mallick J, Ahmed A. Evaluating the corelationship between concrete flexural tensile strength and compressive strength. International Journal of Structural Engineering. 2014; 5[2]: 115–131.
