Нарман Аюбович Аюбов, канд. экон. наук, доцент, научный сотрудник
Старопромысловское шоссе, 21А, г. Грозный, 364020
Narman A. Ayubov, Cand. Sci. (Economy), Associate Professor, Research Fellow
21A Staropromyslovskoye Highway, Grozny, 364020
Павел Геннадьевич Козлов, преподаватель
о. Русский, п. Аякс, 10, г. Владивосток, 690922
Pavel G. Kozlov, lecturer
10 Ajax Settlement, Russkiy Island, Vladivostok, 690922
Роман Сергеевич Федюк, д-р техн. наук, профессор; профессор Владивостокского государственного университета
о. Русский, п. Аякс, 10, г. Владивосток, 690922
Roman S. Fediuk, Doctor of Technical Sciences; Professor at Vladivostok State University
10 Ajax Settlement, Russkiy Island, Vladivostok, 690922
Введение. Геополимерная технология, предполагающая синтез неорганических полимерных материалов на основе алюмосиликатного сырья и щелочных активаторов, рассматривается как наиболее перспективная альтернатива портландцементу.Цель. Изучение закономерностей геополимеризации отходов производства базальтовой ваты и разработка технологических приемов повышения эффективности композитов на их основе.Материалы и методы. Основой для геополимеров служили отходы производства базальтовой минеральной ваты. Армирование проводилось 3 видами фибры: металлокордовой, полипропиленовой и отходами базальтовой ваты. Разработанные материалы исследованы на осадку конуса, прочность на сжатие, изгиб и растяжение, а также на стойкость к проникновению хлоридов. Построена кривая «напряжение–деформации».Результаты. Несмотря на существенное падение подвижности (за счет фибры), все разработанные фиброгеополимерные составы сохраняют класс средней удобоукладываемости, что допускает их эффективное формование методами виброуплотнения. Геополимерный неармированный образец к 28 суткам достигает превышение прочности по сравнению с традиционным цементобетоном класса В30. Введение фибры незначительно влияет на прочность при сжатии. Сравнение результатов прочности на изгиб и растяжение 28-суточных образцов при твердении в условиях окружающей среды показывает схожую тенденцию с образцами, испытанными на сжатие, демонстрируя при этом, что полипропиленовая и металлокордовая фибра эффективны как по отдельности, так и совместно. Анализ диаграмм деформирования доказывает, что гибридизация фибр различной природы и модулей упругости является наиболее эффективным инструментом трансформации хрупкого геополимерного камня на техногенном сырье в высокопластичный и энергопоглощающий конструкционный материал. Несмотря на то, что коэффициент диффузии DCl– для разработанных геополимерных образцов в некоторых случаях превосходит коэффициент для традиционных цементобетонов, полученные значения характеризуют высокие характеристики долговечности.Выводы. Таким образом, разработанные фиброгеополимерные составы на техногенном сырье, сохраняя среднюю удобоукладываемость, достаточную для эффективного виброуплотнения, превосходят традиционный цементобетон класса В30 по прочности при сжатии к 28 суткам и демонстрируют значительный прирост прочности на изгиб и растяжение благодаря как моноармированию, так и синергетическому эффекту гибридного армирования разномодульными фибрами, что в совокупности с трансформацией хрупкого характера разрушения в пластичный и с высокими показателями долговечности подтверждает их перспективность в качестве высокоэффективного конструкционного материала.
Introduction. Geopolymer technology, which involves the synthesis of inorganic polymeric materials based on aluminosilicate raw materials and alkaline activators, is considered the most promising alternative to Portland cement.Aim. Development of a scientifically based technological solution for the production of geopolymer building materials based on hydro-removed ash and slag waste from thermal power plants.Materials and methods. Basalt mineral wool production waste served as the base for the geopolymers. Reinforcement was provided by three types of fiber: steel cord, polypropylene, and basalt wool waste. The developed materials were tested for cone settlement, compressive, flexural, and tensile strength, as well as resistance to chloride penetration. A stress-strain curve was constructed.Results. Despite a significant reduction in workability (due to the fiber), all developed fiber-geopolymer composites maintain a medium workability rating, allowing for efficient formation using vibration compaction methods. An unrein-forced geopolymer sample achieves a strength exceeding that of traditional B30 cement concrete by 28 days. The addition of fiber has little effect on compressive strength. A comparison of the flexural and tensile strengths of 28-day-old samples cured under ambient conditions reveals a similar trend to those of samples tested in compression, demonstrating that polypropylene and metal cord fibers are effective both individually and in combination. Analysis of the stress-strain curves demonstrates that hybridization of fibers of different natures and elastic moduli is the most effective tool for transforming brittle geopolymer rock from man-made raw materials into a highly ductile and energy-absorbing structural material. The diffusion coefficient of chloride ions in the geopolymer. Despite the fact that the diffusion coefficient DCl– for the developed geopolymer samples in some cases exceeds the coefficient for traditional cement concrete, the obtained values characterize high durability characteristics.Conclusions. Thus, the developed fiber-geopolymer compositions based on man-made raw materials, while maintaining average workability sufficient for effective vibration compaction, surpass traditional B30 class cement concrete in compressive strength at 28 days and demonstrate a significant increase in bending and tensile strength due to both mono-reinforcement and the synergistic effect of hybrid reinforcement with multi-modular fibers. This, combined with the transformation of brittle fracture into ductile fracture and high durability indicators, confirms their potential as a highly effective structural material.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.