Дослідження впливу рециркульованих дрібних наповнювачів на міцнісні та структурні характеристики цементно-піщаних розчинів

Abstract

UA: У статті представлені результати досліджень міцності цементно-піщаного розчину, де частина цементу замінена дрібним наповнювачем з відходів подрібнення залізничних залізобетонних шпал. Було отримано експериментальні залежності міцності при згині і стиску при різних співвідношеннях цемент : наповнювач. Виконано розрахунки та побудовано графічні залежності, які дозволяють визначити необхідний коефіцієнті розсуву частинок цементу залежно від середнього розміру частинок дрібного заповнювача для досягнення максимально щільної структури при проєктуванні складів цементно-піщаних розчинів. Встановлено, що найбільш ущільнена структура досягається при коефіцієнті розсуву частинок цементу частинками більш дрібної фракції lопт = 1,7. Використання відходів подрібнення бетонних конструкцій зменшить площі, необхідні для їх зберігання, та знизить витрату цементу з одночасним зменшенням викидів СО2 при його виробництві.

EN: The article presents the results of a study of the strength of a cement-sand mortar, where the cement is partially replaced by a fine-dispersed filler from the waste of grinding reinforced concrete sleepers. Experimental dependences of strength at different cement:filler ratios were obtained. The compressive and bending strength at the age of 28 days of normal hardening are nonlinearly dependent on the amount of filler that replaces part of the cement. It is shown that the maximally compacted structure is formed when the cement-move apart coefficient by smaller fraction is lopt = 1.7. In this case, the greatest strength of 4.7 MPa in bending and 13.6 MPa in compression is achieved at the age of 28 days. The same trend is observed for samples that have been stored for 90 days in air-dry storage (6.1 MPa for bending and 27.2 MPa for compression). For the optimal value of l, calculations were made, and graphical dependencies were obtained. They make it possible to determine the required average size of particles of fine filler depending on the average size of cement particles to obtain the densest structure when designing cement-sand mortar compositions. This made it possible to establish a mathematical ratio of the average sizes of cement particles and filler to achieve the highest density and strength at a different number of rows at the microstructural level. The practical significance of the obtained dependencies is the possibility of taking into account the variable granulometric composition of fillers from waste grinding of concrete structures. The use of recycled aggregates will reduce the area of their accumulation and become an alternative to replacing cement with a corresponding reduction in carbon emissions during its production. Further research will be aimed at clarifying the formation of the structure of such filled compositions at the submicrostructural level based on consideration of the products of cement new formations.