АннотацияОб авторахСписок литературы
Изучены вяжущие свойства высокопрочных и ультравысокопрочных композитных зольно-цементных материалов с замещением портландцемента (ПЦ) на 80–90% тонкодисперсной высококальциевой летучей золой (ВКЛЗ), отобранной с 4-го поля электрофильтров установки золоулавливания. Для эффективного диспергирования использовалась добавка поликарбоксилатного суперпластификатора Melflux 5581F. Выполнены определения общей пористости, распределения по размерам пор и прочности композитных материалов в процессе долговременного твердения. Установлено, что для высокопрочных композитных материалов с содержанием ВКЛЗ 90%, ПЦ 10% и 0,12% суперпластификатора Melflux 5581F прочность при сжатии возрастает от 35 до 78 МПа в процессе твердения от 4 до 67 сут, что сопровождается увеличением объема мезопор в интервале 20–500 Å и смещением максимума распределения размера пор от 41 до 29 Å. Для ультравысокопрочных композитных материалов состава 80% ВКЛЗ, 20% ПЦ, 0,3% Melflux 5581F и 5% микрокремнезема величина прочности возрастает от 108 до 137 МПа при твердении от 28 до 50 сут. Они отличаются меньшей величиной общей пористости за счет снижения вклада макропор с размером более 500 Å. В распределении по размерам пор кроме максимума при 45–48 Å при длительном твердении развивается дополнительный максимум при 32 Å.
О.М. ШАРОНОВА1, канд. хим. наук, (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
В.В. ЮМАШЕВ1, ведущий инженер (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.Г. АНШИЦ1,2, д-р хим. наук, профессор (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
В.В. ЮМАШЕВ1, ведущий инженер (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.Г. АНШИЦ1,2, д-р хим. наук, профессор (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
1 Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/24)
2 Сибирский федеральный университет (660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79)
1. Аникеев В., Силка Д. От отходов угольных электростанций к производству строительных материалов // Энергетическая политика. 28.01.2021. https://energypolicy.ru/ot-othodov-ugolnyh-elektrostanczij-k-proizvodstvu-stroitelnyh-materialov/ugol/2021/14/28/
1. Anikeev V., Silka D. From the waste of coal-fired power plants to the production of building materials. Energy policy. 01/28/2021. https://energypolicy.ru/ot-othodov-ugolnyh-elektrostanczij-k-proizvodstvu-stroitelnyh-materialov/ugol/2021/14/28/ (In Russian).
2. Belviso C. State-of-the-art applications of fly ash from coal and biomass: A focus on zeolite synthesis processes and issues. Progress in Energy and Combustion Science. 2018. Vol. 65, pp. 109–135. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2017.10.004
3. Гурьева В.А., Дорошин А.В., Ильина А.А. Модифицированные золошлаковые отходы в производстве керамического кирпича полусухого прессования // Строительные материалы. 2021. № 12. С. 28–33. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-798-12-28-33
3. Gur’eva V.A., Doroshin A.V., Il’ina A.A. Modified ash and slag waste in the production of semi-dry pressed ceramic bricks. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2021. No. 12, pp. 28–33. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-798-12-28-33
4. Lothenbach B., Scrivener K., Hooton R.D. Supple-mentary cementitious materials. Cement and Concrete Research. 2011. Vol. 41, pp. 1244–1256. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.12.001
5. Chindasiriphan P., Yokota H., Pimpakan P. Effect of fly ash and superabsorbent polymer on concrete self-healing ability. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 233. 116975. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116975
6. Ahari R.S., Erdem T.K., Ramyar K. Permeability properties of self-consolidating concrete containing various supplementary cementitious materials. Construction and Building Materials. 2015. Vol. 79, pp. 326–336. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.01.053
7. Choudhary R., Gupta R., Nagar R. Impact on fresh, mechanical, and microstructural properties of high strength self-compacting concrete by marble cutting slurry waste, fly ash, and silica fume. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 239. 117888. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117888
8. Yu J., Lu C., Leung Ch.K.Y., Li G., Mechanical properties of green structural concrete with ultrahigh-volume fly ash. Construction and Building Materials. 2017. Vol. 147, pp. 510–518. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.188
9. Han X., Yang J., Feng J., Zhou C., Wang X. Research on hydration mechanism of ultrafine fly ash and cement composite. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 227. 116697. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116697
10. Shaikh F.U.A., Supit S.W.M. Compressive strength and durability properties of high volume fly ash (HVFA) concretes containing ultrafine fly ash (UFFA). Construction and Building Materials. 2015. Vol. 82, pp. 192–205. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.068
11. Zeng Q., Li K., Fen-chong T., Dangla P. Pore structure characterization of cement pastes blended with high-volume fly-ash. Cement and Concrete Research. 2012. Vol. 42, pp. 194–204. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.09.012
12. Yang J., Su Y., He X., Tan H., Jiang Y., Zeng L., Strnadel B. Pore structure evaluation of cementing composites blended with coal byproducts: Calcined coal gangue and coal fly ash. Fuel Processing Technology. 2018. Vol. 181, pp. 75–90. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.09.013
13. Sharonova O.M., Solovyov L.A., Oreshkina N.A., Yumashev V.V., Anshits A.G. Composition of high-calcium fly ash middlings selectively sampled from ash collection facility and prospect of their utilization as component of cementing materials. Fuel Processing and Technology. 2010. Vol. 91, pp. 573–581. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.fuproc.2010.01.00
14. Zhao Y., Zhang J., Tian C., Li H., Shao X., Zheng C. Mineralogy and chemical composition of high-calcium fly ashes and density fractions from a coal-fired power plant in China. Energy and Fuels. 2010. Vol. 24, pp. 834–843. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ef900947y
15. Шаронова О.М., Юмашев В.В., Соловьев Л.А., Аншиц А.Г. Тонкодисперсная высококальциевая летучая зола как основа композитного цементирующего материала // Инженерно-строительный журнал. 2019. Вып. 91. С. 60–72. DOI: http://dx.doi.org/10.18720/MCE.91.6
15. Sharonova O.M., Yumashev V.V., Solovyov L.A., Anshits A.G. The fine high-calcium fly ash as the basis of composite cementing material. Magazine of Civil Engineering. 2019. Vol. 91, pp. 60–72. DOI: http://dx.doi.org/10.18720/MCE.91.6
16. Sharonova O.M., Kirilets V.M., Yumashev V.V., Solovyov L.A., Anshits A.G. Phase composition of high strength binding material based on fine microspherical high-calcium fly ash. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 216, pp. 525–530. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.201
17. Ilic M., Cheeseman C., Sollars C., Khight J. Mineralogy and microstructure of sintered lignite coal fly ash. Fuel. 2003. Vol. 82, pp. 331–336. DOI: https://doi.org/10.1016/S0016-2361(02)00272-7
18. Tishmark J.K., Olek J., Diamond S., Sahu S. Characterization of pore solutions expressed from high-calcium fly-ash-water pastes. Fuel. 2001. Vol. 80, pp. 815–819. DOI: https://doi.org/10.1016/S0016-2361(00)00160-5
19. Sharonova O. M., Anshits N.N., Fedorchak M. A., Zhizhaev A.M. , Anshits A.G. Characterization of ferrospheres recovered from high-calcium fly ash. Energy Fuels. 2015. Vol. 29, pp. 5404–5414. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.5b01618
20. Paweł T. Durdziński, Cyrille F. Dunant, Mohsen Ben Haha, Karen L. Scrivener. A new quantification method based on SEM-EDS to assess fly ash composition and study the reaction of its individual components in hydrating cement paste. Cement and Concrete Research. 2015. Vol. 73, pp. 111–122. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.02.008
21. Papayianni I., Anastasion E. Development of self compacting concrete (SCC) by using high volume of cslcareous fly ash. 2011 World of Coal Ash (WOCA) Conference. May 2–12, 2011. Denver, CO, USA. http://www.flyash.info
22. Li Z. Advanced concrete technology. New Jersey: Wiley & Sons, 2011. 506 p. https://epdf.pub/advanced-concrete-technology.html
23. Giergiczny Z., The hydraulic activity of high calcium fly ash. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2006. Vol. 83, pp. 227–232. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s10973-005-6970-7
24. Blissett, R.S., Rowson, N.A. A review of the multi-component utilization of coal fly ash. Fuel. 2012. Vol. 97, pp. 1–23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.03.024
25. Taylor H.F.W. Cement Chemistry. 2nd Edition. Tomas Telford, London, 1997. https://www.icevirtuallibrary.com/doi/book/10.1680/cc.25929
1. Anikeev V., Silka D. From the waste of coal-fired power plants to the production of building materials. Energy policy. 01/28/2021. https://energypolicy.ru/ot-othodov-ugolnyh-elektrostanczij-k-proizvodstvu-stroitelnyh-materialov/ugol/2021/14/28/ (In Russian).
2. Belviso C. State-of-the-art applications of fly ash from coal and biomass: A focus on zeolite synthesis processes and issues. Progress in Energy and Combustion Science. 2018. Vol. 65, pp. 109–135. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.pecs.2017.10.004
3. Гурьева В.А., Дорошин А.В., Ильина А.А. Модифицированные золошлаковые отходы в производстве керамического кирпича полусухого прессования // Строительные материалы. 2021. № 12. С. 28–33. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-798-12-28-33
3. Gur’eva V.A., Doroshin A.V., Il’ina A.A. Modified ash and slag waste in the production of semi-dry pressed ceramic bricks. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2021. No. 12, pp. 28–33. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-798-12-28-33
4. Lothenbach B., Scrivener K., Hooton R.D. Supple-mentary cementitious materials. Cement and Concrete Research. 2011. Vol. 41, pp. 1244–1256. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.12.001
5. Chindasiriphan P., Yokota H., Pimpakan P. Effect of fly ash and superabsorbent polymer on concrete self-healing ability. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 233. 116975. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116975
6. Ahari R.S., Erdem T.K., Ramyar K. Permeability properties of self-consolidating concrete containing various supplementary cementitious materials. Construction and Building Materials. 2015. Vol. 79, pp. 326–336. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.01.053
7. Choudhary R., Gupta R., Nagar R. Impact on fresh, mechanical, and microstructural properties of high strength self-compacting concrete by marble cutting slurry waste, fly ash, and silica fume. Construction and Building Materials. 2020. Vol. 239. 117888. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117888
8. Yu J., Lu C., Leung Ch.K.Y., Li G., Mechanical properties of green structural concrete with ultrahigh-volume fly ash. Construction and Building Materials. 2017. Vol. 147, pp. 510–518. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.188
9. Han X., Yang J., Feng J., Zhou C., Wang X. Research on hydration mechanism of ultrafine fly ash and cement composite. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 227. 116697. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116697
10. Shaikh F.U.A., Supit S.W.M. Compressive strength and durability properties of high volume fly ash (HVFA) concretes containing ultrafine fly ash (UFFA). Construction and Building Materials. 2015. Vol. 82, pp. 192–205. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.068
11. Zeng Q., Li K., Fen-chong T., Dangla P. Pore structure characterization of cement pastes blended with high-volume fly-ash. Cement and Concrete Research. 2012. Vol. 42, pp. 194–204. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.09.012
12. Yang J., Su Y., He X., Tan H., Jiang Y., Zeng L., Strnadel B. Pore structure evaluation of cementing composites blended with coal byproducts: Calcined coal gangue and coal fly ash. Fuel Processing Technology. 2018. Vol. 181, pp. 75–90. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.09.013
13. Sharonova O.M., Solovyov L.A., Oreshkina N.A., Yumashev V.V., Anshits A.G. Composition of high-calcium fly ash middlings selectively sampled from ash collection facility and prospect of their utilization as component of cementing materials. Fuel Processing and Technology. 2010. Vol. 91, pp. 573–581. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.fuproc.2010.01.00
14. Zhao Y., Zhang J., Tian C., Li H., Shao X., Zheng C. Mineralogy and chemical composition of high-calcium fly ashes and density fractions from a coal-fired power plant in China. Energy and Fuels. 2010. Vol. 24, pp. 834–843. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ef900947y
15. Шаронова О.М., Юмашев В.В., Соловьев Л.А., Аншиц А.Г. Тонкодисперсная высококальциевая летучая зола как основа композитного цементирующего материала // Инженерно-строительный журнал. 2019. Вып. 91. С. 60–72. DOI: http://dx.doi.org/10.18720/MCE.91.6
15. Sharonova O.M., Yumashev V.V., Solovyov L.A., Anshits A.G. The fine high-calcium fly ash as the basis of composite cementing material. Magazine of Civil Engineering. 2019. Vol. 91, pp. 60–72. DOI: http://dx.doi.org/10.18720/MCE.91.6
16. Sharonova O.M., Kirilets V.M., Yumashev V.V., Solovyov L.A., Anshits A.G. Phase composition of high strength binding material based on fine microspherical high-calcium fly ash. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 216, pp. 525–530. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.201
17. Ilic M., Cheeseman C., Sollars C., Khight J. Mineralogy and microstructure of sintered lignite coal fly ash. Fuel. 2003. Vol. 82, pp. 331–336. DOI: https://doi.org/10.1016/S0016-2361(02)00272-7
18. Tishmark J.K., Olek J., Diamond S., Sahu S. Characterization of pore solutions expressed from high-calcium fly-ash-water pastes. Fuel. 2001. Vol. 80, pp. 815–819. DOI: https://doi.org/10.1016/S0016-2361(00)00160-5
19. Sharonova O. M., Anshits N.N., Fedorchak M. A., Zhizhaev A.M. , Anshits A.G. Characterization of ferrospheres recovered from high-calcium fly ash. Energy Fuels. 2015. Vol. 29, pp. 5404–5414. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.5b01618
20. Paweł T. Durdziński, Cyrille F. Dunant, Mohsen Ben Haha, Karen L. Scrivener. A new quantification method based on SEM-EDS to assess fly ash composition and study the reaction of its individual components in hydrating cement paste. Cement and Concrete Research. 2015. Vol. 73, pp. 111–122. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.02.008
21. Papayianni I., Anastasion E. Development of self compacting concrete (SCC) by using high volume of cslcareous fly ash. 2011 World of Coal Ash (WOCA) Conference. May 2–12, 2011. Denver, CO, USA. http://www.flyash.info
22. Li Z. Advanced concrete technology. New Jersey: Wiley & Sons, 2011. 506 p. https://epdf.pub/advanced-concrete-technology.html
23. Giergiczny Z., The hydraulic activity of high calcium fly ash. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2006. Vol. 83, pp. 227–232. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s10973-005-6970-7
24. Blissett, R.S., Rowson, N.A. A review of the multi-component utilization of coal fly ash. Fuel. 2012. Vol. 97, pp. 1–23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.03.024
25. Taylor H.F.W. Cement Chemistry. 2nd Edition. Tomas Telford, London, 1997. https://www.icevirtuallibrary.com/doi/book/10.1680/cc.25929
Для цитирования: Шаронова О.М., Юмашев В.В., Аншиц А.Г. Пористость и прочность композитного цемента на основе тонкодисперсной высококальциевой летучей золы // Строительные материалы. 2022. № 7. С. 33–39. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-804-7-33-39