Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

эффективности применения бетонов используется показатель удельной прочности, характеризующий величину предела прочности при сжатии на единицу относительной плотности. Для высокопрочных бетонов удельная прочность Луд > 25 МПа. Задача исследований заключалась в повышении удельной прочности легкого бетона как за счет снижения плотности, так и за счет повышения прочности при сжатии. Понизить плотность бетона планировалось введением в состав бетонной смеси алюмосиликатных микросфер (АСМ), имеющих низкую насыпную плотность и проявляющих пуццоланическую активность, повысить прочность — за счет модифицирования цементного вяжущего природными и техногенными добавками. Результаты Одним из видов техногенных отходов, которые получили широкое применение благодаря сочетанию своих свойств, обеспечивающих требуемые показатели по физико - механическим, теплофизическим и эксплуатационным характеристикам [2-4], являются микросферы — легкая фракция золы уноса, представляющая собой мелкодисперсный, сыпучий порошок, состоящий из полых тонкостенных частиц сферической формы алюмосиликатного состава диаметром в несколько десятков или сотен микрон. Сферы находятся в тесном взаимодействии с продуктами гидролиза и гидратации цемента и выполняют роль структурирующего элемента, проявляющего пуццоланическую активность [5; 6]. Задача исследований заключалась в изучении влияния АСМ на физико-механические свойства (плотность и прочность) легкого бетона с заполнителем на основе вспучивающихся сланцев. В работе использовали АСМ производства ООО «Экосфера» (г. Новосибирск), отобранные с водной поверхности золоотвала Новосибирской ТЭЦ-5, работающей на кузнецких углях марок Г и Д. Химический состав микросфер, мас. %: SiO 2 — 62,72; A ^ 3 — 19,65; Fe 2 Оз — 2,96; CaO — 1,82; MgO — 1,62; TiO 2 — 0,91; Na 2 O — 1,29; K 2 O — 3,02; С — 0,20; п. п. п. — 0,43. Насыпная плотность 420 кг/м3, истинная — 2,31 г/см3, удельная поверхность, определенная на приборе ПСХ-8, составляет 406 м2/кг. Гранулометрический состав АСМ: более 0,4 мм — 0,30 %; 0,4-0,315 мм — 0,98%; 0,315-0,16 мм — 42,48 %; 0,16-0,125 мм — 24,54 %; 0,125-0,08 мм — 24,22 %; 0,08-0,063 мм — 3,68 %; менее 0,063 мм — 3,80 %. Эффективная удельная активность естественных радионуклидов 194+14 Бк/кг. Было установлено, что замена от 20 до 30 % цемента микросферами понижает плотность бетона на 2,8-11,2 % по сравнению с бездобавочным составом. Прочностные свойства при этом повышаются на 10-30 %. Повышение прочности происходит за счет упрочнения контактной зоны между цементным камнем и АСМ вследствие физико-химического взаимодействия продуктов гидратации цемента с микросферами. Введение микросфер также приводит к увеличению удельной прочности. Наибольшую удельную прочность имеет бетон, содержащий в своем составе 20 % микросфер. Учитывая, что наибольшее снижение плотности без потери прочностных свойств обеспечивает состав с 30 %-й заменой цемента микросферами, он был взят для дальнейших исследований. В качестве модифицирующих добавок использовали: микрокремнезем (МК), улавливаемый в результате очистки отходящих газов, образующихся при выплавке высокопроцентного ферросилиция в открытых печах (АО «Кузнецкие ферросплавы», г. Новокузнецк), шунгизитовую пыль (ШП), улавливаемую на складе готовой продукции при производстве шунгизита, термообработанную при 500 °С глину ермаковского месторождения (ЕГ), а также золошлаковую смесь Апатитской ТЭЦ (ЗШС), направляемую системой гидроудаления в отвал. Более подробная информация о физико-химических и структурных характеристиках добавок, а также их влиянии на физико­ механические свойства бетона приведена в [7; 8]. Также было установлено, что внесение каждого вида добавки, вне зависимости от подбора состава, приводит к повышению прочности бетона. Химический состав добавок приведен в табл. 1, поверхностные характеристики — в табл. 2. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 205-210. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 205-210. © Бастрыгина С. В., 2025 206