3624

Научный журнал строительства и архитектуры

на бралось в пятикратном объеме от отобранной пробы. После образец высушивался в сушильном шкафу при температуре 105 °С.

Бетонная смесь приготавливалась по следующим этапам:

1)предварительно 50 % расчетного количества цемента перемешивалось с водой затворения, содержащей суперпластификатор «Реламикс Т-2»;

2)образовавшаяся суспензия загружалась в бункер РПА и подвергалась гидромеханохимической активации в течение 2 мин;

3)затем полученная цементная суспензия выгружалась из РПА в бетоносмеситель, добавлялась оставшаяся часть цемента, крупный и мелкий заполнители;

4)перемешивались компоненты бетонной смеси в бетоносмесителе в течение 5 мин [6]. Из бетонных смесей изготавливали образцы — кубы размерами 10×10×10 см. Через 1,

3, 7 и 28 суток нормально-влажностного твердения образцы подвергали механическим испытаниям. Прочность образцов определяли в соответствии с ГОСТ 18105-2010.

Морозостойкость тяжелого бетона определяли по ГОСТ 10060-2012, гармонизированным в соответствии с EN 12390-9:2006.

Показатели поровой структуры определяли в соответствии с ГОСТ 12730.4-78. Сульфатостойкость цементных композиций определяли на образцах-балочках разме-

ром 4×4×16 см, изготовленных из цементно-песчаного раствора соотношением «цемент : песок» = 1:3. Коэффициент сульфатостойкости Кс определяли сравнением составов, твердеющих в водной среде, с составами, твердеющими в 5-процентном растворе Na2SO4. Эксперимент проводился в течение 180 суток.

Кинетика тепловыделения цементного теста определялась с помощью измерительного комплекса «Термохрон DS1921G».

3. Результаты и обсуждение. Результаты влияния добавки, гидромеханоактивации и ГМХА цементной суспензии на кинетику твердения тяжелого бетона представлены на рис. 1.

Рис. 1. Кинетика твердения тяжелого бетона. Исследуемые составы: 1 — контрольный;

2 — модифицированный добавкой «Реламикс Т-2»; 3 — состав, подвергнутый гидромеханической активации без введения суперпластификатора;

4 — состав, полученный после ГМХА цемента с добавкой «Реламикс Т-2»

По рис. 1 можно видеть, что наибольшее увеличение предела прочности бетона при сжатии во все сроки твердения наблюдается в составе № 4 (на 60—249 % по сравнению с контролем), особенно в первые сутки твердения.

Гидромеханоактивация цемента (состав № 3) приводит к значительному увеличению предела прочности бетона при сжатии по сравнению с составом № 2, модифицированным суперпластификатором.

80

В этом отношении авторы [34] указывают на то, что при гидромеханохимической активации цемента увеличение предела прочности цементных композитов составляет от 30 до 100 % в первый день твердения, от 0 до 70 % в возрасте 28 дней.

Процесс ускорения гидратации цемента при гидромеханохимической активации цемента, вероятно, обусловлен дисперсией его частиц. Для определения удельной поверхности и дисперсного состава образцов цемента и клинкерных минералов были исследованы следующие составы: 1 — исходный портландцемент; 2 — состав без добавки и без гидромеханоактивации; 3 — состав, подвергнутый гидромеханоактивации; 4 — состав с добавкой «Реламикс T-2»; 5 — состав, подвергнутый гидромеханохимической активации с добавкой «Реламикс T-2». Результаты эксперимента представлены в табл. 1 и на рис. 2.

Из данных табл. 1 видно, что удельная поверхность проб цемента и клинкерных минералов, повергнутых гидромеханоактивации (состав № 3) повышается на 10 % по сравнению с составом без активации (состав № 2). За счет ГМХА цемента с добавкой «Реламикс Т-2» (состав № 5) удельная поверхность цемента и клинкерных минералов повышается на 29% по сравнению с составом, полученным обычнымвведением добавки «Реламикс Т-2»(состав № 4).

Рис. 2. Гранулометрический состав исследуемых образцов:

1, 2, 3, 4, 5 — номер состава (соответствует нумерации составов, приведенной табл. 1)

Средний размер частиц исходного портландцемента (состав № 1) крупнее частиц цемента и клинкерных минералов, подвергнутых гидромеханоактивации в 1,26 раза (состав № 3) и крупнее частиц, подвергнутых ГМХА (состав № 5) в 2,8 раза.

Из данных рис. 2 видно, что в исследуемых составах содержание фракций менее 10 мкм отличается незначительно. После гидромеханоактивации цемента выход фракций от 10 до 20 мкм увеличивается в 1,62 раза по сравнению с исходным портландцементом. При ГМХА вяжущего выход фракций от 10 до 20 мкм увеличивается в 2,43 раза по сравнению с исходным портландцементом. После ГМХА размера частиц цементного порошка крупнее 60 мкм не обнаружено.

В работе [3] при помощи оборудования РПА было достигнуто измельчение цемента до среднего размера 28,7 мкм. Разная дисперсность при измельчении связана с использованием разного типа портландцемента и времени обработки.

81

Научный журнал строительства и архитектуры

Повышение прочности цементных композиций представляет научный интерес и является предпосылкой увеличения долговечности исследуемых составов. Для оценки влияния ГМХА цемента на долговечность цементных композиций определена морозостойкость и показатели поровой структуры тяжелого бетона (табл. 2), а также сульфатостойкость цементнопесчаного раствора (ЦПР) (табл. 3). Нумерация составов в табл. 2 и табл. 3 приведена в соответствии с рис. 1.

По данным табл. 2 можно видеть, что ГМХА цемента приводит к значительному повышению морозостойкости тяжелого бетона (до марки F600), что обеспечивается понижением общей пористости на 39 %, снижением капиллярной пористости на 74,8 % и увеличением доли закрытых пор на 53 %.

Из представленных в табл. 3 данных видно, что ГМХА вяжущего способствует повышению коэффициента сульфатостойкости цементного раствора на 40 % по сравнению с контрольным составом (состав 1) и на 10 % по сравнению с составом 2, модифицированным добавкой «Реламикс Т-2», следовательно, и повышению стойкости в коррозионноактивных средах.

Увеличение физико-механических свойств цементных композиций связано с изменениями морфологии и гидратными новообразованиями цементного камня.

Для определения характера гидратных новообразований проведен рентгенофазовый анализ (РФА) исследуемых образцов в возрасте 1 и 28 суток. По результатам РФА по методу Ритвельда составлена табл. 4, в которой приведен количественно-минеральный состав исследуемых образцов в возрасте одних и 28-и суток.

По данным табл. 4 можно видеть, что наибольшее количество эттрингита (Ca6Al2(SO4)3(OH)12∙26H2O) образуется в составе № 3, что больше на 12 % по сравнению с

82

контрольным составом (состав № 1). Известно, что в насыщенном растворе Са (ОН)2 эттрингит сначала выделяется в коллоидном тонкодисперсном состоянии, осаждаясь на поверхности частиц ЗСаО-А12О3, замедляет их гидратацию и продлевает схватывание цемента [17].

Таблица 4

Количественно-минеральный состав исследуемых образцов

Примечание: *1 — контрольный; 2— с добавкой«Реламикс Т-2»; 3 — послеГМХА с добавкой«РеламиксТ-2».

Всоставе № 3, подвергнутом ГМХА, наблюдается наименьшее содержание исходного минерала алита (Ca3SiO5), которого меньше на 16 % по сравнению с контрольным составом, что свидетельствует о более полной гидратации цемента и обусловливает более высокую прочность при сжатии тяжелого бетона в первые сутки твердения.

Повышение гидроксида кальция (Ca (OH)2) в составе твердеющего камня, являющегося продуктом гидролиза исходных минералов, свидетельствует об ускорении гидратации цемента. В составе № 3 наблюдается наибольшее содержание гидроксида кальция. По результатам количественного анализа выявлено, что содержание Ca (OH)2 в составе № 3 больше на 10 % по сравнению с составом № 1 и в 2,88 раз по сравнению с составом № 2.

Вмарочном возрасте у исследуемых составов наблюдается увеличение содержания гидроксида кальция (Ca (OH)2), при этом наибольшее количество гидроксида кальция наблюдается в составе № 2, а наименьшее — в составе № 1.

Также наименьшее содержание исходных клинкерных фаз наблюдается в составе № 3: содержание Ca3SiO5 уменьшается в 1,66 раза, содержание Ca2SiO4 α-Ca2SiO4 — в 1,47 раза, что свидетельствует о более полной гидратации цемента.

Всоставе № 3 наблюдается увеличение содержание кристаллической фазы в цементном камне на 23 % по сравнению с составом № 2.

Увеличение предела прочности бетона при сжатии исследуемых композиций, особенно

впервые сутки твердения, обусловлено увеличением удельной поверхности образцов цементного порошка и уменьшением среднего размера частиц цемента. Для определения характера гидратации цемента исследуемых образцов проведен эксперимент по установлению кинетики тепловыделения цементного теста методом термосной калориметрии (рис. 5).

На рис. 5 можно видеть, что гидромеханохимическая активация цемента повышает температуру гидратации на 20—25 °С, вместе с этим происходит смещение температурного максимума влево на 4—5 ч, что обусловливает процесс интенсификации гидратации цемен-

83

Научный журнал строительства и архитектуры

та. С добавкой «Реламикс Т-2» наблюдается замедление гидратации цементного теста в первые часы (состав № 2), со смещением температурного максимума вправо на 2 часа.

Рис. 5. Кинетика тепловыделения цементного теста. Нумерация составов соответствует нумерации составов, приведенной табл. 1

Выводы

1.Гидромеханохимическая активация цемента в роторно-пульсационном аппарате в присутствии суперпластификатора «Реламикс Т-2» приводит к значительному повышению предела прочности бетона при сжатии, особенно в первые сутки твердения.

2.Удельная поверхность образцов цемента и клинкерных минералов, полученных после гидромеханохимической активации, увеличивается на 29 % по сравнению с контрольным составом, средний размер частиц снижается, количество частиц цемента и клинкерных минералов размером менее 20 мкм увеличивается в 1,34 раза.

3.Морозостойкость тяжелого бетона, полученного гидромеханохимической активацией цемента, увеличивается на несколько ступеней (до марки F600), что связано с уменьшением общей пористости на 39 %, уменьшением доли открытых капиллярных пор на 74,8 % и увеличением доли закрытых пор на 53 %. Коэффициент сульфатостойкости цементно-песчаного раствора увеличивается на 40 %, что указывает на увеличение прочности цементной композиций, полученной с применением способа, включающего гидромеханохимическую активацию цемента.

4.Фазовый состав цементного камня, полученного после гидромеханохимической активации, характеризуется повышенным содержанием эттрингита (Ca6Al2(SO4)3(OH)12∙26H2O)

инизким содержанием исходных фаз портландцемента.

5.Получение быстротвердеющих бетонов по способу, включающему гидромеханохимическую активацию цемента в роторно-пульсационном аппарате, позволит снизить ресурсо- или энергозатраты в строительном комплексе за счет сокращения времени выдерживания бетона в опалубке при монолитном строительстве или уменьшения продолжительности тепловой обработки бетонных изделий на заводах ЖБИ.

Библиографический список

1.Аввакумов, Е. Г. Механические методы активации в переработке природного и техногенного сырья / Е. Г. Аввакумов, А. А. Гусев. — Новосибирск: Гео publishers, 2009. — 155 c.

2.Баженов, Ю. M. Технология бетона / Ю. М. Баженов — М.: АСВ, 2002. — 500 с.

3.Горн, К. С. Особенности гидратации цементной композиции, активированной в роторнопульсационном аппарате / К. С. Горн, А. В. Викторов // Ползуновский Вестник. — 2011. — № 1. — С. 56—58.

84

4.Мухаметрахимов, Р. Х. Механоактивированное гипсоцементно-пуццолановое вяжущее на основе модифицированного низкомарочного сырья / Р. Х. Мухаметрахимов, А. Р. Галаутдинов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. — 2018. — № 1 (43). — С. 187—195.

5.Найденов, Ю. А. Инновационная технология активирования бетонов, основанная на явлении кавитации / Ю. А. Найденов, И. А. Веприняк // Наука XXI век. — 2013. — № 4. — URL: http://nauka21 vek.ru/archives/48707.

6.Пат. № 2559236 РФ, С1С04В 40/00 С04В 28/04 С04В 24/00. Способ приготовления бетонной смеси / В. С. Изотов, Р. А. Ибрагимов, С. И. Пименов, Р. Р. Галиуллин. — 2015. — Бюл. № 22. — 5 с.

7.Пименов, С. И. Влияние гидромеханохимической активации цементной суспензии на физикомеханические свойства тяжелого бетона / С. И. Пименов, Р. А. Ибрагимов, В. С. Изотов // Известия вузов. Строительство. — 2014. — № 11 (671). — С. 16—21.

https://www.researchgate.net/publication/260226968_Effect_of_water_reducing_concrete_admixtures_on_the_properti es_of_concrete.

11.Alsadey, S. Effect of Superplasticizer on Fresh and Hardened Properties of Concrete / S. Alsadey// Journal of Agricultural Science and Engineering. — 2015. — Vol. 1, № 2. — P. 70—74.

12.Alsadey, S. Effects of Super Plasticizing and Retarding Admixtures on Properties of Concrete / S. Alsadey // International Conference on Innovations in Engineering and Technology. — Bangkok, 2013. — URL: http://iieng.org/ images/proceedings_pdf/9117E1213607.pdf.

13.Arjunan, P. Chemical activation of low calcium fly ash: Part 1. Identification of suitable activators and their dosage / P. Arjunan, M. R. Silsbee, D. M. Roy // 2001 International ash utilization symposium. — Kentucky, 2001. — P. 342—349.

14.Assaad, J. J. Use of water reducers to improve grindability and performance of Portland cement clinker / J. J. Assaad, S. E. Asseily// ACI Materials Journal. — 2011. — Vol. 108, № 6. — P. 619—627.

15.Barabash, I. V. The mechanical activation of mineral binder / I. V. Barabash. — Odessa: Astroprint, 2002. — 100 p.

16.Bids, V. A. Physical and chemical processes in the activation of cementsand mixture in a centrifugal mixer / V. A. Bids, V. A. Kutugin // Proceedings of the universities. Physics. — 2011. — Vol. 54, № 11/3. — P. 346—349.

17.Do, Q. H. Modelling properties of cement paste from microstructure: porosity, mechanical properties, creep and shrinkage: Thèse № 5881 / Q. H. Do. — Suisse, 2013. — 163 p.

18.Fathollah, S. Applied Activation Techniques on Cement-Slag Mortars and Concretes / S. Fathollah // Activation techniques. — 2012. — 301 p.

19.Fathollah, S. Mechanical activation of cement-slag mortars / S. Fathollah // Construction and Building Materials. — 2012. — № 26 (1—1). — P. 41—48.

20.Heller, T. Cement additives based on PCE / T. Heller, T. Müller, D. Honert // ZKG International. — 2011. — № 2. — P. 40—48.

21.Ibragimov, R. A. Comparison of the effect of superplasticizing admixtures on the processes of cement hydration during mechanochemical activation / R. A. Ibragimov, S. I. Pimenov, I. Kyamov [et al.] // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. — 2016. — № 6 (82). — P. 56—63.

22.Justs, J. Cavitation treatment of nano and micro filler and its effect on the properties of UHPC / J. Justs, G. Shakhmenko, V. Mironovs, P. Kara // Ultra-High Performance concrete and nanotechnology in construction. — 2012. — № 19. — URL: https://www.researchgate.net/publication/321026193_Cavitation_treatment_of_nano _and_micro_filler_and_its_effect_on_the_properties_of_UHPC.

23.Katsioti, M. Characterization of various cement grinding aids and their impact on grindability and cement performance / M. Katsioti [et al.] // Construction Building Materials. — 2009. — Vol. 23, № 5. — P. 1954—1959.

24.Kennedy, D. P. A study to determine and quantify the benefits of using power ultrasound technology in a precast concrete manufacturing environment / D. P. Kennedy. — Ireland: TrinityCollege Dublin, 2012.

25.Kriskova, L. Influence of mechanical and chemical activation on the hydraulic properties of gamma dicalciumsilicate / L. Kriskova, Y. Pontikes, F. Zhang [et al.] // Cement and Concrete Research. — 2014. — Vol. 55. — P. 59—68.

26.Kumar, S. Mechanical activation of granulated blast furnace slag and its effect on the properties and struc-

ture of Portland slag cement / S. Kumar [et al.] // Cement & Concrete Composites. — 2008. — Vol. 30, № 8. — P. 679—685.

85

Научный журнал строительства и архитектуры

27.Masoero, E. A reaction zone hypothesis for the effects of particle size and water-to-cement ratio on the early hydration kinetics of C3S / E. Masoero, J. J. Thomas, H. M. Jennings // Journal of the American Ceramic Society. — 2014. — № 97. — P. 967—975.

28.Mishra, R. K. Understanding the Effectiveness of Polycarboxylates as Grinding Aids / R. K. Mishra,

H.Heinz, T. Müller [et al.] // American Concrete Institute Symposium Series. — 2012. — Vol. 288. — P. 235—251.

29.Mukhametrakhimov, R. Kh. Influence of active mineral additives on the basic properties of the gypsum

cement-pozzolan binder for the manufacture of building products / R. Kh. Mukhametrakhimov, A. R. Galautdinov,

L.V. Lukmanova // MATEC Web of Conferences. — 2017. — № 106. — P. 1—6.

30.Plotnikov, V. V. Improvement of cement composition mechanochemical activation effectiveness in the aquatic environment: Thesis / V. V. Plotnikov. — Moscow, 2000. — 427 p.

31.Pohl, M. Operating experience with a vertical roller mill for grinding blastfurnace slag and composite cements / M. Pohl, S. Obry, K. — H. Zysk // Cement international. — 2012. — Vol. 10, № 2. — P. 56—69.

32. Sayer, S. M. Propagation of ultrasound through hydrating cement parts at early times / S. M. Sayer,

A.Dahlin // Advance cement based materials. — 1993. — № 1. — P. 12—21.

33.Sekulic, Z. Mechanical activation of cement with addition of fly ash / Z. Sekulic [et al.] // Materials Letters. — 1999. — Vol. 39, № 2. — P. 115—121.

A. Souria, H. Kazemi-Kamyabb, R. Snellingsb, R. Naghizadeha, F. Golestani-Farda, K. Scrivenerb // Cement and Concrete Research. — 2015. — Vol. 77. — P. 47—59.

36.Temuujin, J. Phase evolution in mechanically treated mixtures of kaolinite and alumina hydrates (gibbsite and boemite) / J. Temuujin, K. J. D. Mackenzie, M. Schmucker [et al.] // J. Europe Ceram. Soc. — 2000. — Vol. 20. — P. 413—421.

37.Teoreanu, I. Mechanisms and effects of additives from the dihydroxy-compound class on Portland cement grinding / I. Teoreanu, G. Guslicov // Cement and Concrete Research. — 1999. — Vol. 29. — P. 9—15.

38.Weibel, M. Comprehensive understanding ofgrindingaids / M. Weibel, K. M. Ratan // ZKG International. — 2014. — № 6. — P. 28—39.

39.Yamada, K. A summary of important characteristics of cement and superplasticizers / K. Yamada [et al.] // Ninth ACI International Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete. — Seville, 2009. — P. 153—164.

40.Zhang, Y. M. Effects of particle size distribution, surface area and chemical composition on Portland cement strength / Y. M. Zhang, T. J. Napier-Munn // Powder Technology. — 1993. — № 83. — P. 245—252.

References

1.Avvakumov, E. G. Mekhanicheskie metody aktivatsii v pererabotke prirodnogo i tekhnogennogo syr'ya / E. G. Avvakumov, A. A. Gusev. — Novosibirsk: Geo publishers, 2009. — 155 s.

2.Bazhenov, Yu. M. Tekhnologiya betona / Yu. M. Bazhenov — M.: ASV, 2002. — 500 s.

3.Gorn, K. S. Osobennosti gidratatsii tsementnoi kompozitsii, aktivirovannoi v rotorno-pul'satsionnom apparate / K. S. Gorn, A. V. Viktorov // Polzunovskii Vestnik. — 2011. — № 1. — S. 56—58.

4.Mukhametrakhimov, R. Kh. Mekhanoaktivirovannoe gipsotsementno-putstsolanovoe vyazhushchee na osnove modifitsirovannogo nizkomarochnogo syr'ya / R. Kh. Mukhametrakhimov, A. R. Galautdinov // Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. — 2018. — № 1 (43). — S. 187—195.

5.Naidenov, Yu. A. Innovatsionnaya tekhnologiya aktivirovaniya betonov, osnovannaya na yavlenii kavitatsii / Yu. A. Naidenov, I. A. Veprinyak // Nauka XXI vek. — 2013. — № 4. — URL: http://nauka21 vek.ru/archives/48707.

6. Pat. № 2559236 RF, S1S04V 40/00 S04V 28/04 S04V 24/00. Sposob prigotovleniya betonnoi smesi /

V.S. Izotov, R. A. Ibragimov, S. I. Pimenov, R. R. Galiullin. — 2015. — Byul. № 22. — 5 s.

7.Pimenov, S. I. Vliyanie gidromekhanokhimicheskoi aktivatsii tsementnoi suspenzii na fizikomekhanicheskie svoistva tyazhelogo betona / S. I. Pimenov, R. A. Ibragimov, V. S. Izotov // Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. — 2014. — № 11 (671). — S. 16—21.

https://www.researchgate.net/publication/260226968_Effect_of_water_reducing_concrete_admixtures_on_the_properti es_of_concrete.

86

11.Alsadey, S. Effect of Superplasticizer on Fresh and Hardened Properties of Concrete / S. Alsadey// Journal of Agricultural Science and Engineering. — 2015. — Vol. 1, № 2. — P. 70—74.

12.Alsadey, S. Effects of Super Plasticizing and Retarding Admixtures on Properties of Concrete / S. Alsadey // International Conference on Innovations in Engineering and Technology. — Bangkok, 2013. — URL: http://iieng.org/images/proceedings_pdf/9117E1213607.pdf.

13.Arjunan, P. Chemical activation of low calcium fly ash: Part 1. Identification of suitable activators and their dosage / P. Arjunan, M. R. Silsbee, D. M. Roy // 2001 International ash utilization symposium. — Kentucky, 2001. — P. 342—349.

14.Assaad, J. J. Use of water reducers to improve grindability and performance of Portland cement clinker / J. J. Assaad, S. E. Asseily// ACI Materials Journal. — 2011. — Vol. 108, № 6. — P. 619—627.

15.Barabash, I. V. The mechanical activation of mineral binder / I. V. Barabash. — Odessa: Astroprint, 2002. — 100 p.

16.Bids, V. A.Physical and chemical processes in the activation of cementsand mixture in a centrifugal mixer / V. A. Bids, V.A. Kutugin //Proceedingsoftheuniversities. Physics.— 2011. —Vol. 54, №11/3. —P. 346—349.

17.Do, Q. H. Modelling properties of cement paste from microstructure: porosity, mechanical properties, creep and shrinkage: Thèse № 5881 / Q. H. Do. — Suisse, 2013. — 163 p.

18.Fathollah, S. Applied Activation Techniques on Cement-Slag Mortars and Concretes / S. Fathollah // Activation techniques. — 2012. — 301 p.

19.Fathollah, S. Mechanical activation of cement-slag mortars / S. Fathollah // Construction and Building Materials. — 2012. — № 26 (1—1). — P. 41—48.

20.Heller, T. Cement additives based on PCE / T. Heller, T. Müller, D. Honert // ZKG International. — 2011. — № 2. — P. 40—48.

21.Ibragimov, R. A. Comparison of the effect of superplasticizing admixtures on the processes of cement hydration during mechanochemical activation / R. A. Ibragimov, S. I. Pimenov, I. Kyamov [et al.] // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. — 2016. — № 6 (82). — P. 56—63.

22.Justs, J. Cavitation treatment of nano and micro filler and its effect on the properties of UHPC / J. Justs, G. Shakhmenko, V. Mironovs, P. Kara // Ultra-High Performance concrete and nanotechnology in construction. — 2012. — № 19. — URL: https://www.researchgate.net/publication/321026193_Cavitation_treatment_of_nano_and_ micro_filler_and_its_effect_on_the_properties_of_UHPC.

23.Katsioti, M. Characterization of various cement grinding aids and their impact on grindability and cement performance / M. Katsioti [et al.] // Construction Building Materials. — 2009. — Vol. 23, № 5. — P. 1954—1959.

24.Kennedy, D. P. A study to determine and quantify the benefits of using power ultrasound technology in a precast concrete manufacturing environment / D. P. Kennedy. — Ireland: TrinityCollege Dublin, 2012.

25.Kriskova, L. Influence of mechanical and chemical activation on the hydraulic properties of gamma dicalciumsilicate / L. Kriskova, Y. Pontikes, F. Zhang [et al.] // Cement and Concrete Research. — 2014. — Vol. 55. — P. 59—68.

26.Kumar, S. Mechanical activation of granulated blast furnace slag and its effect on the properties and struc-

ture of Portland slag cement / S. Kumar [et al.] // Cement & Concrete Composites. — 2008. — Vol. 30, № 8. —

P.679—685.

27.Masoero, E. A reaction zone hypothesis for the effects of particle size and water-to-cement ratio on the early hydration kinetics of C3S / E. Masoero, J. J. Thomas, H. M. Jennings // Journal of the American Ceramic Society. — 2014. — № 97. — P. 967—975.

cement-pozzolan binder for the manufacture of building products / R. Kh. Mukhametrakhimov, A. R. Galautdinov,

L.V. Lukmanova // MATEC Web of Conferences. — 2017. — № 106. — P. 1—6.

30.Plotnikov, V. V. Improvement of cement composition mechanochemical activation effectiveness in the aquatic environment: Thesis / V. V. Plotnikov. — Moscow, 2000. — 427 p.

31.Pohl, M. Operating experience with a vertical roller mill for grinding blastfurnace slag and composite cements / M. Pohl, S. Obry, K. — H. Zysk // Cement international. — 2012. — Vol. 10, № 2. — P. 56—69.

32. Sayer, S. M. Propagation of ultrasound through hydrating cement parts at early times / S. M. Sayer,

A.Dahlin // Advance cement based materials. — 1993. — № 1. — P. 12—21.

33.Sekulic, Z. Mechanical activation of cement with addition of fly ash / Z. Sekulic [et al.] // Materials Letters. — 1999. — Vol. 39, № 2. — P. 115—121.

34. Sobolev, K. Mechano-chemical modification of cement with high volumes of blast furnace slag /

K.Sobolev // Cement & Concrete Composites. — 2005. — № 27. — P. 848—853.

35.Souria, A. Pozzolanic activity of mechanochemically and thermally activated kaolins in cement / A. Souria, H. Kazemi-Kamyabb, R. Snellingsb, R. Naghizadeha, F. Golestani-Farda, K. Scrivenerb // Cement and Concrete Research. — 2015. — Vol. 77. — P. 47—59.

87

Научный журнал строительства и архитектуры

36.Temuujin, J. Phase evolution in mechanically treated mixtures of kaolinite and alumina hydrates (gibbsite and boemite) / J. Temuujin, K. J. D. Mackenzie, M. Schmucker [et al.] // J. Europe Ceram. Soc. — 2000. — Vol. 20. — P. 413—421.

37.Teoreanu, I. Mechanisms and effects of additives from the dihydroxy-compound class on Portland cement grinding / I. Teoreanu, G. Guslicov // Cement and Concrete Research. — 1999. — Vol. 29. — P. 9—15.

38.Weibel, M. Comprehensive understanding ofgrindingaids / M. Weibel, K. M. Ratan // ZKG International. — 2014. — № 6. — P. 28—39.

39.Yamada, K. A summary of important characteristics of cement and superplasticizers / K. Yamada [et al.] // Ninth ACI International Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete. — Seville, 2009. — P. 153—164.

40.Zhang, Y. M. Effects of particle size distribution, surface area and chemical composition on Portland cement strength / Y. M. Zhang, T. J. Napier-Munn // Powder Technology. — 1993. — № 83. — P. 245—252.

FEATURES OF THE STRUCTURE FORMATION OF A CEMENT STONE AFTER HYDRO-MECHANOCHEMICAL ACTIVATION OF CEMENT

S. I. Pimenov 1

Kazan State University of Architecture and Engineering 1

Russia, Kazan

1 PhD in Engineering, Lecturer of the Dept. of Building Production, tel.: +7-843-510-47-31, e-mail: 3.14manon@mail.ru

Statement of the problem. Improving the quality of building materials at lower energy and resource costs remains an urgent issue. As warped rotors are developed, cement suspension is capable of activating inside them. Up until recently, the technology of concrete involving activation of cement and water suspension in warped rotors has failed to become common as there are scientific and technical issues yet to be tackled.

Results. The results of the influence of hydromechano-chemical activation of a cement suspension on the physical and technical properties of heavy concrete are presented in the article. The dispersed composition of cement powder obtained after hydromechano-chemical activation of the binder is presented. The index of the structure of heavy concrete structure, frost resistance, coefficient of sulfate resistance of the investigated concrete composites has been identified. A high growth rate of the cement composites is due to a high heat transfer of the cement stone at the beginning of the formation of the structure. The X-ray phase analysis showed that the phase composition of cement stone obtained after the mechanical and chemical activation of the binder is characterized by the formation of an increased amount of hydrated new formations.

Conclusions. The production of fast hardening cement concrete would reduce its holding time of the concrete in the formwork as well as reduce or eliminate heat treatment, which is relevant in terms of efficient use of energy and resources.

Keywords: hydromechano-chemical activation, superplasticizer Relamix T-2, cement slurry, frost resistance.

РФФИОБЪЯВЛЕН КОНКУРС

на лучшие проекты фундаментальных научных исследований, выполняемые молодыми учеными - кандидатами наук в научных организациях РФ

Заявки принимаются до: 03.07.2019 23:59

Подробнее см. на официальном сайте РФФИ: https://www.rfbr.ru.

88

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ

DOI 10.25987/VSTU.2019.54.2.008

УДК 625.731.1

ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ВЛАЖНОСТИ И ПЛОТНОСТИ ГРУНТОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

НА НАКОПЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

В. П. Матуа 1, Е. Н. Исаев 2

Донской государственный технический университет 1, 2 Россия, г. Ростов-на-Дону

1Д-р техн. наук, проф. кафедры автомобильных дорог, тел.: +7-928-226-58-07, e-mail: vpmatua@mail.ru

2Аспирант кафедры автомобильных дорог, тел.: +7-918-576-86-39, e-mail: evgenyisaev91@mail.ru

Постановка задачи. Исследуется влияние влажности грунта на накопление остаточных деформаций и влияние плотности грунта на интенсивное капиллярное водонасыщение в лабораторных условиях. На участках автомобильной дороги проводятся измерения влажности и остаточных деформаций в грунте земляного полотна с разными коэффициентами уплотнения.

Результаты. Представлены результаты испытаний грунтов с различной влажностью на приборе динамических испытаний. Выполнено исследование грунтов с различной плотностью на интенсивное капиллярное водонасыщение. Проведен анализ измерений влажности и остаточных деформаций в грунте земляного полотна с разными коэффициентами уплотнения.

Выводы. В результате исследования влияния влажности грунта на накопление остаточных деформаций под воздействием динамических нагрузок было выявлено, что общая величина остаточных деформаций и интенсивность ее накопления в образцах грунта существенно зависит от влажности. Анализ полученных данных интенсивности капиллярного водонасыщения показал, что изменение влажности связных грунтов существенно зависит от коэффициента уплотнения грунта. Таким образом, установлена необходимость повышения коэффициента уплотнения на участках автомобильной дороги с высокой вероятностью переувлажнения грунта земляного полотна в расчетный период.

Ключевые слова: влажность, грунт, остаточные деформации, плотность, прибор динамических испытаний.

Введение. Актуальной проблемой отечественной дорожной отрасли является колееобразование вследствие накопления остаточных (пластических) деформаций в конструктивных слоях дорожной одежды и особенно рабочем слое грунта земляного полотна [3, 6—8, 13, 19].

Важнейший показатель земляного полотна, оказывающий существенное влияние на проектные решения и эксплуатационные показатели работы дорожной одежды, — плотность грунта рабочего слоя (1,5 м от верха покрытия). В связи с этим сегодня остро встает вопрос обоснования необходимости повышения степени уплотнения грунтов и способов достижения высоких показателей плотности [1, 5, 9, 11, 13]. Комплексность задачи заключается в обеспечении таких эксплуатационных условий работы земляного полотна, которые позволят сохранить высокие строительные значения коэффициента уплотнения или свести к минимуму его снижение в течение срока службы.

© Матуа В. П., Исаев Е. Н., 2019

89