CC BY
5УДК 69
Тлеубаев Д.Е.
магистрант 2 курса Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилёва
(г. Астана, Казахстан)
ОБЗОР СТАТЬИ: БУСАРИ А.А.
И ДР. «ОБЗОР САМОУПЛОТНЯЮЩЕГОСЯ БЕТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ»
Аннотация: цель исследования - Изучить возможность применения отходов в составе самоуплотняющегося бетона (СУБ) для улучшения его экологических и эксплуатационных характеристик. Методология - Анализ существующих исследований, систематизация влияния отходов на механические свойства, долговечность и удобоукладываемость бетона. Оригинальность/ценность исследования - Работа подчеркивает важность использования вторичных материалов для повышения экологичности бетона и снижения его себестоимости. Результаты исследования -Добавление золы-уноса, металлургического шлака и переработанных строительных материалов улучшает прочность, долговечность и реологические свойства бетона, снижая его углеродный след.
Ключевые слова: самоуплотняющийся бетон, зола-уноса, переработанные материалы, экологическая устойчивость, шлак, стеклянные отходы.
Использование отходов в строительстве представляет собой один из ключевых подходов к решению экологических проблем. Утилизация золы-уноса, металлургического шлака и переработанного бетона в составе СУБ позволяет снизить углеродный след, улучшить характеристики бетона и сократить объемы отходов, направляемых на полигоны.
Самоуплотняющийся бетон (СУБ) разработан для обеспечения высокой текучести и способности заполнять формы без вибрации. Он отличается стабильной структурой и высокой прочностью, что делает его востребованным
в строительстве сложных архитектурных объектов. Однако высокая стоимость традиционных компонентов СУБ побуждает искать более доступные альтернативы, включая отходы промышленных и строительных процессов.
Влияние промышленных отходов.
1. Зола-уноса.
Зола-уноса, получаемая при сжигании угля, обладает высокими пуццолановыми свойствами и часто используется для частичной замены цемента.
о Преимущества:
■ Снижение водопотребления бетона.
■ Улучшение прочности на сжатие через 28 дней до 10-15%.
■ Устойчивость к воздействию сульфатов.
о Ограничения:
■ Медленный набор прочности в ранние сроки (7-14 дней).
2. Металлургический шлак
Доменные шлаки, побочные продукты металлургии, используются как заменитель крупного заполнителя.
о Преимущества:
■ Снижение водопоглощения бетона на 10-20%.
■ Увеличение прочности на изгиб.
о Ограничения:
■ Необходимость предварительной активации для повышения реакционной способности.
3. Силика-фум
Этот продукт является побочным результатом производства кремния и характеризуется высокой дисперсностью.
о Преимущества:
■ Повышение плотности бетона.
■ Снижение риска трещинообразования.
о Ограничения:
■ Высокая стоимость и сложность равномерного распределения в матрице бетона.
Влияние строительных отходов.
1. Рециклированный бетонный заполнитель (RCA).
RCA используется для замены природного крупного заполнителя, что снижает стоимость бетона.
о Преимущества:
■ Снижение углеродного следа бетона.
■ Улучшение трещиностойкости. о Ограничения:
■ Снижение прочности на 5-10% по сравнению с бетоном на природных заполнителях.
2. Кирпичные отходы
Переработанная кирпичная крошка улучшает водоудерживающую способность бетона и снижает его плотность. о Преимущества:
■ Доступность и низкая стоимость. о Ограничения:
■ Высокая пористость материала.
Влияние стеклянных и сельскохозяйственных отходов. 1. Дробленое стекло
Используется как мелкий заполнитель или добавка. о Преимущества:
■ Повышение долговечности бетона.
■ Улучшение сопротивления к химическим воздействиям. о Ограничения:
■ Риск щелочно-кремнеземной реакции (ASR).
2. Зола рисовой шелухи и биомассы.
Зола, получаемая при сжигании биомассы, обладает пуццолановыми свойствами.
о Преимущества:
■ Уменьшение водо-цементного отношения.
■ Повышение прочности на сжатие через 28 дней.
Таблица 1. Основные эффекты вторичных материалов.
Материал Прочность на сжатие (28 дней) Преимущества Ограничения
Зола-уноса 45-55 МПа Снижение водопотребления, долговечность Медленный набор прочности
Металлургический шлак 50-60 МПа Устойчивость к химическим воздействиям Необходимость активации
ЯСЛ 40-50 МПа Экономия природных ресурсов, доступность Снижение прочности
Зола биомассы 48-55 МПа Улучшение текстуры и пуццолановых свойств Необходимость удаления органических примесей
Реологические свойства.
Добавление золы-уноса и шлаков значительно повышает удобоукладываемость бетона. Например:
• СУБ с 15% золы-уноса демонстрирует увеличение текучести на 25% по сравнению с контрольным составом.
• Использование силика-фума может потребовать дополнительных суперпластификаторов, но улучшает конечные свойства.
Экологическая устойчивость
Применение вторичных материалов позволяет сократить выбросы углекислого газа. Например:
• Замена 20% цемента золой-уноса снижает углеродный след бетона на 18%.
• Использование переработанных заполнителей уменьшает добычу природного сырья.
Экономическая эффективность.
• Использование RCA снижает стоимость бетона на 10-15%, особенно в регионах с высоким объемом строительных отходов.
• Применение шлаков и золы-уноса уменьшает затраты на цемент до
20%.
Добавление отходов в состав СУБ открывает перспективы для устойчивого строительства. Зола-уноса, металлургический шлак и переработанный бетон обеспечивают снижение себестоимости бетона и улучшают его характеристики. Тем не менее, необходима стандартизация методов переработки материалов для предотвращения негативных эффектов, таких как щелочно-кремнеземная реакция.
Практические рекомендации:
• Увеличить использование золы-уноса и переработанных материалов в СУБ.
• Разработать эффективные технологии активации металлургических шлаков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Busari, A.A., et al. "A Review of Self-Compacting Concrete Incorporating Waste Materials." Port. Electrochim. Acta, 36 (2018): 147-162;
2. Sua-iam, G., & Makul, N. "Utilization of Sugarcane Bagasse Ash Waste as a Supplementary Cementitious Material in Self-Compacting Concrete." Construction and Building Materials, 2018;
3. Kou, S.C., & Poon, C.S. "Properties of Self-Compacting Concrete with Recycled Aggregate." Cement and Concrete Composites, 2020
Tleubaev D.E.
L.N. Gumilyov Eurasian National University (Astana, Kazakhstan)
REVIEW OF THE ARTICLE: BUSARI A.A. AND OTHERS. "REVIEW OF SELF-SEALING CONCRETE USING WASTE"
Abstract: the purpose of the study is to study the possibility of using waste in the composition of self-compacting concrete (SUB) to improve its environmental and operational characteristics. Methodology - Analysis of existing studies, systematization of the impact of waste on the mechanical properties, durability and workability of concrete. Originality/value of the research - The work emphasizes the importance of using recycled materials to improve the environmental friendliness of concrete and reduce its cost. The results of the study - The addition of fly ash, metallurgical slag and recycled building materials improves the strength, durability and rheological properties of concrete, reducing its carbon footprint.
Keywords: self-sealing concrete, fly ash, recycled materials, environmental sustainability, slag, glass waste.
