satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2018-17-4-297-305sat-1846Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCIVIL AND INDUSTRIAL ENGINEERINGЭффективность в цементе и цементном бетоне диспергированной гранитной породыEfficiency in Cement and Cement Concrete of Dispersed Granitic RockСмоляковА. B.SmolyakovA. V.

Адрес для переписки: Смоляков Алексей Владимирович – Белорусский национальный технический университет, ул. Ф. Скорины, 25, 220114, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 369-75-84    niilbism@bntu.by

Address for correspondence: Smolyakov Aleksey V. – Belаrusian National Technical University, 25 F. Skoriny str., 220114, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 369-75-84     niilbism@bntu.by

niilbism@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201831072018174297305Copyright © Смоляков А.B., 20182018Смоляков А.B.Smolyakov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/1846

Изложены результаты исследований процесса диспергации (помола) в шаровой мельнице и влияния диспергированной гранитной горной породы (гранитных отсевов РУПП «Гранит», Брестская область), применяемой в качестве минеральной добавки, на свойства цемента, кинетику твердения и прочность цементного камня, морфологию продуктов гидратации цемента в ее присутствии. Результатами комплексных исследований, включая данные рентгенофазового и дериватографического анализов, показано, что вещество гранитной породы не изменяет морфологию новообразований – продуктов реакции клинкерной части вяжущего с водой. Они идентичны тем, которые образуются в результате реакций с ней бездобавочного (чистоклинкерного) вяжущего. Одновременно установлено, что при введении в цемент 10–20 % молотого до Sуд ~ 3000 см2/г (0,3 м2/г) гранитного отсева до 20–25 % возрастает прочность цементного камня и увеличивается на 10–15 % количество химически связываемой воды клинкерной составляющей вяжущего. Обосновывается гипотеза эффекта «центров кристаллизации», который проявляют фракции молотого отсева £0,3 мкм (£3000 Å), содержащиеся в количестве ~15 % его массы. Эту гипотезу подтверждают приведенные выше данные о росте прочности цементного камня и количества химически связываемой воды в их присутствии при твердении образцов в нормально-влажностных условиях, в воде и после пропаривания, а также очевидный рост прочности цементного камня на вяжущем с этой добавкой (в 2–2,5 раза в 1–3 сут. твердения) в условиях «торможения» реакций гидратации цемента за счет введения в цементное тесто химической добавки – лигносульфоната технического – в повышенной (0,3 % от массы цемента) дозировке.

The paper presents results of investigations on the dispersion (grinding) process in a ball mill and it also shows an effect of dispersed granitic rock (granite screenings of RUPP “Granit”, Brest region) used as a mineral additive on cement properties, hardening kinetics and cement stone strength, morphology of cement hydration products in the presence of the granitic rock. Complex studies including data of X-ray phase and derivatographic analyses have revealed that granitic rock material does not change morphology of new formations these are reaction products obtained due to reaction of binder clinker portion with water. They are identical to those that are formed due to reactions of a no-dosage (clean-bite) binder with it. At the same time it has been established that when 10–20 % of granite screening grinded up to Sud ~ 3000 cm2/g (0.3 m2/g) have been added to cement strength of cement stone is increased by 20–25 %, and the amount of chemically bound water in clinker component of the binder is increased by 10–15 %. The paper has substantiated a hypothesis of the “crystallization centers” effect which is revealed by fractions of grinded screening £0.3 μm (£3000 Å). The fractions constitute an amount of ~15 % of the screening mass. This hypothesis has been proved by the above-mentioned data on the increase in cement stone strength and amount of chemically bound water in their presence when samples are hardened in normal-humid conditions, in water and after steaming. There is also an obvious increase in strength of cement stone on a binder with this additive (in 2–2.5 times in 1–3 days of hardening) under conditions of “inhibition” in cement hydration reactions due to introduction of a chemical additive that is lignosulphonate technical additive in the cement paste with enhanced dosage (0.3 % of the cement mass).

диспергациядиспергированная гранитная породацементкинетика тверденияпрочность цементного камняморфология новообразованийdispersiondispersed granitic rockcementhardening kineticscement stone strengthmorphology of new formationsReferencesДемьянова, В. С. Рациональное использование отходов камнедробильного производства в технологии смешанных вяжущих / В. С. Демьянова, Н. М. Дубошина, Г. Д. Фадеева // Промышленное и гражданское строительство. 1999. № 10. С. 33–35.Demyanova V. S., Duboshina N. M., Fadeeva G. D. (1999) Rational Usage of Wastes in Stone Breaking Production while Applying Technologies of Mixed Binding Materials. Promyshlennoye i Grazhdanskoye Stroitelstvo = Industrial and Civil Engineering, (10), 33–35 (in Russian).Реакционная активность измельченных горных пород в цементных композициях / В. И. Калашников [и др.] // Известия Тульского государственного университета. 2004. № 7. С. 26–33.Kalashnikov V. I., Dem'yanova V. S., Kalashnikov S. V., Kuznetsov Yu. S. (2004) Reaction Activity of Broken Crushed Rock Materials in Cement Compositions. Izvestiya Tul’skogo Gosudarstvennogo Universiteta = Izvestiya Tula State University, (7), 26–33 (in Russian).Демьянова, В. С. Дисперсно-наполненные клинкерные цементы на основе отходов камнедробления / В. С. Демьянова, В. И. Калашников, Г. Н. Казина // Известия вузов. Строительство. 2006. № 5. С. 30–36.Demyanova V. S., Kalashnikov V. I., Kazina G. N. (2006) Disperse-Filled Clinker Cement on the Basis of Stone Breaking Wastes. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Stroitel'stvo = News of Higher Educational Institutions. Construction, (5), 30–36 (in Russian).Демьянова, В. С. Об использовании дисперсных наполнителей в цементных системах / В. С. Демьянова, В. И. Калашников, А. А. Борисов // Жилищное строительство. 1999. № 1. С. 17–18.Demyanova V. S., Kalashnikov V. I., Borisov A. A. (1999) On Application of Disperse Fillers in Cement Systems. Zhilishchnoe Stroitel’stvo, (1), 17–18 (in Russian).Модифицирование высокопрочного бетона комплексными ультрадисперсными наполнителями / В. С. Демьянова [и др.] // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: материалы III Междунар. науч.-практ. конф. Ростов на/Д.: Изд-во Рост. гос. строит. ун-та, 2004. Т. 1. С. 160–164.Demyanova V. S., Kalashnikov V. I., Minenko E. Yu., Kazina G. N. (2004) Modification of High-Strength Concrete while Using Complex Ultra-Disperse Fillers. Beton i Zhelezobeton v Tret'em Tysyacheletii: Materialy III Mezhdunar. Nauch.-Prakt. Konf. T. 2. [Concrete and ReinforcedConcrete in the III Millennium: Proceedings of the III Scientific and Practical Conference. Vol. 1]. Rostov-on-Don, Publishing House of Rostov State University of Civil Engineering, 160–164 (in Russian).Бетоны нового поколения на основе сухих тонкозернисто-порошковых смесей / В. И. Калашников [и др.] // Инженерно-строительный журнал. 2012. Т. 34, № 8. С. 47–53.Kalashnikov V. I., Tarakanov O. V., Kuznetsov Yu. S., Volodin V. M., Belyakova E. A. (2012) Next Generation Concrete on the Basis of Fine-Grained Dry Powder Mixes. Magazine of Civil Engineering, 34 (8), 47–53. https://doi.org/10.5862/mce.34.7.Тейлор, Х. Химия цемента. Пер с англ. / Х. Тейлор М.: Мир, 1996. 560 с.Taylor H. F. W. (1997) Cement Chemistry. Thomas Telford. 459. https://doi.org/10.1680/cc.25929.Ратинов, В. Б. Добавки в бетон. / В. Б. Ратинов, Т. И. Розенберг. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1989. 188 с.Ratinov V. B., Rozenberg T. I. (1989) Additives for Concrete. 2nd ed. Moscow, Stroyizdat Publ. 188 (in Russian).Соломатов, В. И. Пути активации наполнителей композиционных строительных материалов / В. И. Соломатов, Л. И. Дворкин, И. М. Чудновский // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1987. № 1. С. 61–63.Solomatov V. I., Dvorkin L. I., Tchudnovsky I. M. (1987) Recommendations for Activation of Fillers in Composite Construction Materials. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Stroitel'stvo i Arkhitektura [News of Higher Education Institutions. Construction and Architecture], (1), 61–63 (in Russian).Красный, И. М. О механизме повышения прочности бетона при введении микронаполнителя / И. М. Красный // Бетон и железобетон. 1987. № 5. С. 10–11.Krasny I. M. (1987) On Mechanism for Improvement of Concrete Strength while Adding Micro-Filler. Beton i Zhelezobeton [Concrete and Reinforced-Concrete], (5) 10–11 (in Russian).Роль ультрадисперсных добавок в процессах гидратации / Г. И. Яковлев [и др.] // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI в. 2009. Т. 124, № 5. С. 18.Yakovlev G. I., Pervushin G. N., Tokarev Yu. V., Bur’yanov A. F., Kerene Ya. (2009) Role of Ultra-Disperse Additives in Hydration Processes. Stroitelnye Materialy, Oborudovanie, Tekhnologii XXI Veka = Construction Materials, the Equipment, Technologies of XXI Century, 124 (5), 18 (in Russian).Ушеров-Маршак, А. В. Бетоноведение: современные этюды / А. В. Ушеров-Маршак. Харьков: Раритеты Украины, 2016. 135 с.Usherov-Marshak A. V. (2016) Concrete science: Modern Essays. Kharkov: Publishing House “Raritety Ukrainy”. 135 (in Russian).Смоляков, А. В. Технологические свойства бетонных смесей и прочность бетона с добавкой в виде молотого гранитного отсева / А. В. Смоляков, Э. И. Батяновский, А. А. Дрозд // Строительная наука и техника. 2009. № 2. С. 49–57.Smolyakov A. V., Batyanovsky E. I. Drozd A. A. (2009) Technological Properties of Concrete Mixes and Strength of Concrete with Additive in the Form of Crushed Stone Screening Dust. Stroitelnaya Nauka i Tekhnika [Construction Science and Equipment], (2), 49–57 (in Russian).Смоляков, А. В. Использование гранитного отсева в цементе и конструкционном бетоне / А. В. Смоляков, П. Л. Федорович, Э. И. Батяновский // Проблемы современного бетона и железобетона: материалы III Междунар. симп., 9–11 нояб. 2011 г.: в 2 т. Минск: Минсктиппроект, 2011. Т. 2: Технология бетона. С. 438–451.Smolyakov A. V., Fedorovich P. L., Batyanovsky E. I. (2011) Usage of Stone Screening Dust in Cement and Constructional Concrete. Problemy Sovremennogo Betona i Zhelezobetona: Materialy III Mezhdunar. Simp., 9–11 Noyab. 2011 g. T. 2: Tekhnologiya Betona [Problems of Modern Conrete and Reinforced Concrete: Proceedings of the III International Symposium, November 9–11, 2011. Vol. 2: Technology of Concrete]. Minsk, Minsktipproekt Publ., 438–451 (in Russian).Смоляков, А. В. Свойства бетона на портландцементе с гранитным отсевом (ПЦГ) / А. В. Смоляков, Э. И. Батяновский // Вопросы внедрения норм проектирования и стандартов европейского союза в области строительства: сб. науч.-техн. статей: в 2 т. Минск, 2013. Т. 2. С. 173–184.Smolyakov A. V., Batyanovsky E. I. Properties of Concrete Based on Portland Cement with Stone Screening Dust / Questions of Introduction for Design Specifications and Standards of European Union in the Field of Construction: Collection of Scientific and Technical Papers. In 2 Volumes. Minsk, 2013. Vol. 2. 173–184.Смоляков, А. В. Эффективная переработка гранитного отсева РУПП «Гранит» / А. В. Смоляков, А. А. Дрозд, Э. И. Батяновский // Современные проблемы внедрения европейских стандартов в области строительства: сб. Междунар. науч.-техн. статей: в 2 т. Минск, 2015. Т. 2. С. 143–149.Smolyakov A. V., Drozd A. A., Batyanovsky E. I. (2015) Efficient Processing of Stone Screening Dust by RUME [Republican Unitary Manufacturing Enterprise] “Granit”. Sovremennye Problemy Vnedreniya Evropeiskikh Standartov v Oblasti Stroitel'stva: Sb. Mezhdunar. Nauch.-Tekhn. Statei. T. 2 [Modern Problems in Introduction of European Standards in the Field of Construction: Collection of Scientific and Technical Papers. Vol. 2]. Minsk, 143–149 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.