vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2021-23-5-105-117vestniktgasu-1083Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯCONSTRUCTION MATERIALS AND PRODUCTSТеплоизоляционный цементный пенобетон неавтоклавного твердения с золой гидроудаленияHeat-insulating non-autoclaved lightweight concrete with hydraulic ash removalКудяковА. И.KudyakovA. I.

Кудяков Александр Иванович, докт. техн. наук, профессор

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Aleksandr I. Kudyakov, DSc, Professor

2, Solynaya Sq., 634003, Tomsk

СтешенкоА. Б.SteshenkoA. B.

Стешенко Алексей Борисович, канд. техн. наук

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Aleksey B. Steshenko, PhD

2, Solynaya Sq., 634003, Tomsk

steshenko.alexey@gmail.comДушенинН. П.DusheninN. P.

Душенин Николай Петрович, канд. техн. наук

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Nikolai P. Dushenin, PhD

2, Solynaya Sq., 634003, Tomsk

dushenin57@mail.ruРябцеваН. Е.RyabtsevaN. E.

Рябцева Наталья Евгеньевна, студентка

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Natal'ya E. Ryabtseva, Student

2, Solynaya Sq., 634003, Tomsk

ryabtseva96@mail.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation202126102021235105117Copyright © Кудяков А.И., Стешенко А.Б., Душенин Н.П., Рябцева Н.Е., 20212021Кудяков А.И., Стешенко А.Б., Душенин Н.П., Рябцева Н.Е.Kudyakov A.I., Steshenko A.B., Dushenin N.P., Ryabtseva N.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1083

Представлены результаты исследований цементного пенобетона неавтоклавного твердения с золой из золошлаковых материалов (ЗШМ) Северской ТЭЦ Томской области. Актуальность проведенного исследования обусловлена необходимостью разработки рецептурно-технологических решений по производству энергоэффективных стеновых материалов с применением местного природного и техногенного сырья.

По результатам исследований установлено, что при реализации принципов эмерджентности структуры первого порядка с использованием дисперсной минеральной добавки в виде золы ЗШМ Северской ТЭЦ Томской области и суперпластифицирующих органических добавок в технологии цементного пенобетона естественного твердения достигается требуемая пластичность на стадии транспортирования и формовании изделий и ускорение структурообразования пенобетона в изделиях. Исследование пенобетонной смеси и пенобетона проводилось в аккредитованной лаборатории ТГАСУ в соответствии с требованиями национальных стандартов. При совместном введение добавок золы Северской ТЭЦ и пластификатора «Реламикс Т-2» у пенобетона с маркой по средней плотности D400 увеличивается прочность на сжатие в 28-суточном возрасте на 26−66 %, понижается водопоглощение по массе на 30 % при незначительном уменьшении теплопроводности.

Разработаны рецептурно-технологические решения производства пенобетона с золой ЗШМ для устройства стеновых изделий и конструкций при индивидуальном жилищном строительстве.

The paper presents research results of natural hardening of lightweight concrete with aluminosilicate ash generated by the Thermal Power Plant in Seversk (Tomsk, Russia). Today, it is necessary to develop effective building materials with improved operational properties by using local natural and technogenic raw materials. The acceleration of the structure formation and required plasticity for a transportation and molding of lightweight concrete products are achieved by using finely dispersed aluminosilicate minerals and plasticizers for natural hardening of lightweight concrete. The concrete mixture and lightweight concrete are studied in the TSUAB laboratory accredited in accordance with national standard requirements. The optimum content of hydraulic ash in lightweight concrete mixture is 10–15 wt.%. the compressive strength lightweight concrete with D400 density increases by 26−66 % after 28-day curing, when adding the Relamix T-2 plasticizer and ash from the Thermal Power Plant. Its water absorption reduces by 30 wt.% with insignificant decrease in thermal conductivity. Technological solutions are developed for the production of lightweight concrete with ash ash and slag materials for wall structures in individual housing construction.

теплоизоляционный пенобетонзоласредняя плотностьпрочность на сжатиепластификаторыкласс бетона по прочноститеплопроводностьheat insulating lightweight concreteashaverage densitycompressive strengthplasticizersconcrete strength qualitythermal conductivityReferencesDien V.K., Ly N.C., Lam T.V., Bazhenova S.I. Foamed concrete containing various amounts of organic-mineral additives // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. 2020. V. 1425. P. 012199. DOI:10.1088/1742-6596/1425/1/012199Dien V.K., Ly N.C., Lam T.V., Bazhenova S.I. Foamed concrete containing various amounts of organic-mineral additives. IOP Conference Series: Journal of Physics: Conference Series. 2020. V. 1425. 012199. DOI:10.1088/1742-6596/1425/1/012199Zuhua, Z., John L., Provis A.R, Hao W. Geopolymer foam concrete: An emerging material for sustainable construction // Construction and Building Materials. 2014. V. 56. P. 113–127.Zuhua Z., John L., Provis A.R., Hao W. Geopolymer foam concrete: An emerging material for sustainable construction. Construction and Building Materials. 2014. V. 56. Pp. 113–127.Girnienė, I., Laukaitis A. The effect of the hardening conditions on foam cement concrete strength and phase composition of new formations. Materials Science. 2002. №. 1. P. 77–82.Girnienė I., Laukaitis A. The effect of the hardening conditions on foam cement concrete strength and phase composition of new formations. Materials Science. 2002. No. 1. Pp. 77–82.Семенов А.А. Строительство и промышленность строительных материалов в 2017 г. Краткосрочный прогноз // Строительные материалы. № 4. С. 4–8.Semenov A.A. Stroitel'stvo i promyshlennost' stroitel'nykh materialov v 2017 g. Kratkosrochnyi prognoz [Construction and building material industry in 2017. Short-term forecast]. Stroitel'nye materialy. No. 4. Pp. 4‒8. (rus)Стешенко А.Б., Кудяков А.И. Пенобетон с пластифицирующими и микроармирующими добавками // ALITinform: Цемент. Бетон. Сухие смеси. 2018. № 3 (52). С. 26–40.Steshenko A.B., Kudyakov A.I. Penobeton s plastifitsiruyushchimi i mikroarmiruyushchimi dobavkami [Lightweight concrete with pasticizing and micro-reinforcing additives]. ALITinform: Tsement. Beton. Sukhie smesi. 2018. No. 3 (52). Pp. 26‒40. (rus)Попов А.Л., Строкова В.В. Фибропенобетон автоклавного твердения с использованием композиционного вяжущего // Строительные материалы. 2019. № 5. С. 38–44. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-770-5-38-44Popov A.L., Strokova V.V. Fibropenobeton avtoklavnogo tverdeniya s ispol'zovanie kompozitsionnogo vyazhushchego [Autoclaved fiber concrete with composite binder]. Stroitel'nye materialy. 2019. No. 5. Pp. 38‒44. DOI: 10.31659/0585-430X-2019-770-5-38-44 (rus)Пименова Л.Н., Кудяков А.И. Пенобетон, модифицированный силикагелем // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 2. С. 229–233.Pimenova L.N., Kudyakov A.I. Penobeton, modifitsirovannyi silikagelem [Lightweight concrete modified with silica gel]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 2. Pp. 229–233. (rus)Кудяков А.И., Белых С.А., Лебедева Т.А. Стеновые теплоизоляционные материалы и изделия из наполненных пеностекольных композиций / под ред. А.И. Кудякова. Томск : Изд-во ТГАСУ, 2016. 192 с.Kudyakov A.I. (Ed.), Belykh S.A., Lebedeva T.A. Stenovye teploizolyatsionnye materialy i izdeliya iz napolnennykh penostekol'nykh kompozitsii [Wall thermal insulation materials and products from filled foam glass compositions]. Tomsk: TSUAB, 2016. 192 p. (rus)Elvija Namsone, Genādijs Šahmenko, Aleksandrs Korjakins, Eva Namsone. Influence of porous aggregate on the properties of foamed concrete // Construction Science. 2016. № 19. P. 13–20. DOI: 10.1515/cons-2016-0006Namsone E., Šahmenko G., Korjakins A., Namsone E. Influence of porous aggregate on the properties of foamed concrete. Construction Science. 2016. No 19. Pp. 13-20. DOI: 10.1515/cons-2016-0006Перфилов В.А., Котляревская А.В., Канавец У.В. Исследование влияния наноуглеродных добавок и полых стеклянных микросфер на свойства пенофибробетонов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2016. № 44-2. С. 119–124.Perfilov V.A., Kotlyarevskaya A.V., Kanavets U.V. Issledovanie vliyaniya nanouglerodnykh dobavok i polykh steklyannykh mikrosfer na svoistva penofibrobetonov [Nano-carbon additive and hollow glass microsphere effect on lightweight concrete properties]. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Seriya: stroitel'stvo i arkhitektura. 2016. No. 44-2. Pp. 119‒124. (rus)Савенков А.И., Баранова А.А. Пенобетон теплоизоляционный с применением пластификаторов нового поколения // Вестник ВСГУТУ. 2014. № 3. С. 70–73.Savenkov A.I., Baranova A.A. Penobeton teploizolyatsionnyi s primeneniem plastifikatorov novogo pokoleniya [Heat-insulating foam concrete with new-generation plasticizers]. Vestnik VSGUTU. 2014. No. 3. Pp. 70‒73. (rus)Моргун В.Н., Моргун Л.В. Обоснование одного из методов совершенствования структуры пенобетонов // Строительные материалы. 2018. № 5. С. 24–16.Morgun V.N., Morgun L.V. Obosnovanie odnogo iz metodov sovershenstvovaniya struktury [Method of improving the foam concrete structure]. Stroitel'nye materialy. 2018. No. 5. Pp. 24‒16. (rus)Стешенко А.Б., Кудяков А.И. Исследование влияния кристаллического глиоксаля на свойства цементного пенобетона естественного твердения // Письма о материалах. 2015. Т. 5. № 1 (17). С. 3–6.Steshenko A.B., Kudyakov A.I. Issledovanie vliyaniya kristallicheskogo glioksalya na svoistva tsementnogo penobetona estestvennogo tverdeniya [The influence of crystalline glyoxal on properties of air hardened cement-based foam concrete]. Pis'ma o materialakh. 2015. V. 5. No. 1 (17). Pp. 3‒6. 14 (rus)Steshenko A.B., Kudyakov A.I., Konusheva V.V., Syrkin O.O. Structure formation control of foam concrete // AIP Conf. Proc. 2017. V. 1800. № 020001. P. 1–8. DOI: 10.1063/1.4973017Steshenko A.B., Kudyakov A.I., Konusheva V.V., Syrkin O.O. Structure formation control of foam concrete. AIP Conference Proceedings. 2017. V. 1800. Pp. 1‒8. DOI: 10.1063/1.4973017Kudyakov A.I., Steshenko A.B., Simakova A.S., Latypov A.D. Мethods of introduction of glyoxalcontaining additives into foam concrete mixture // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. P. 012037. DOI: 10.1088/1757-899X/597/1/012037Kudyakov A.I., Steshenko A.B., Simakova A.S., Latypov A.D. Мethods of introduction of glyoxalcontaining additives into foam concrete mixture. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. 012037. DOI: 10.1088/1757-899X/597/1/012037Марков А.Ю., Строкова В.В., Маркова И.Ю. Оценка свойств топливных зол как компонентов композиционных материалов // Строительные материалы. 2019. № 4. С. 77–84.Markov A.Yu., Strokova V.V., Markova I.Yu. Otsenka svoistv toplivnykh zol kak komponentov kompozitsionnykh materialov [The properties of fuel ashes as components of composite materials]. Stroitel'nye materialy. 2019. No. 4. Pp. 77‒84. (rus)Кудяков А.И., Копаница Н.О., Прищепа И.А., Шаньгин С.Н. Конструкционно-теплоизоляционные пенобетоны с термомодифицированной торфяной добавкой // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 1 (38). С. 172–177.Kudyakov A.I., Kopanitsa N.O., Prishchepa I.A., Shan'gin S.N. Konstruktsionno-teploizolyatsionnye penobetony s termomodifitsirovannoi torfyanoi dobavkoi [Constructional and heatinsulating foam concretes with thermally modified peat additive]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2013. No. 1 (38). Pp. 172‒177. (rus)Yakovlev G., Keriene J., Gailius A., Girniene I. Cement Based Foam Concrete Reinforced by Carbon Nanotubes // Materials Science. 2006. V. 12. № 2. P. 147–151.Yakovlev G., Keriene J., Gailius A., Girniene I. Cement based foam concrete reinforced by carbon nanotubes. Materials Science. 2006. V. 12. No. 2. Pp. 147–151.Машкин Н.А., Кудяков А.И., Бартеньева Е.А. Неавтоклавный пенобетон, дисперсно-армированный минеральными и волокнистыми добавками // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2018. № 8 (716). С. 58–68.Mashkin N.A., Kudyakov A.I., Barten'eva E.A. Neavtoklavnyi penobeton, dispersno-armirovannyi mineral'nymi i voloknistymi dobavkami [Nonautoclaved dispersion-reinforced foam concrete with mineral or fibrous additives]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Stroitel'stvo. 2018. No. 8 (716). Pp. 58‒68. (rus)Пухаренко Ю.В., Аубакирова И.У., Староверов В.Д. Влияние армирующих волокон на формирование структуры ячеистых бетонов в раннем возрасте // Вестник гражданских инженеров. 2014. № 3. С. 154–158.Pukharenko Yu.V., Aubakirova I.U., Staroverov V.D. Vliyanie armiruyushchikh volokon na formirovanie struktury yacheistykh betonov v rannem vozraste [The influence of reinforcement fiber on cellular concrete structure formation]. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2014. No. 3. Pp. 154‒158. (rus)Набокин О.Д., Насыров В.А Влияние золы Северской ТЭЦ на свойства пенобетонной смеси // Избранные доклады 65-й Юбилейной университетской научно-технической конференции студентов и молодых ученых : сборник докладов, 2019. С. 185–188.Nabokin O.D., Nasyrov V.A. Vliyanie zoly severskoi TETs na svoistva penobetonnoi smesi [Seversk TTP ash effect on foam concrete mixture properties]. In: Izbrannye doklady 65-i Yubileinoi universitetskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii studentov i molodykh uchenykh Sbornik dokladov (Proc. Sci. Conf. of Students and Young Scientists). 2019. Pp. 185‒188. (rus)Davraz M., Kilinçarslan Ş., Koru M., Tuzlak F. Investigation of relationships between ultrasonic pulse velocity and thermal conductivity coefficient in foam concretes // Acta Physica Polonica Series a. 2016. V. 130. № 1. DOI: 10.12693/APhysPolA.130.469Davraz M., Kilinçarslan Ş., Koru M., Tuzlak F. Investigation of relationships between ultrasonic pulse velocity and thermal conductivity coefficient in foam concretes. Acta Physica Polonica A. 2016. V. 130. No. 1. DOI: 10.12693/APhysPolA.130.469Кудяков А.И., Стешенко А.Б., Конушева В.В., Сыркин О.О. Технологические приемы уменьшения усадки неавтоклавного пенобетона и повышения класса по прочности // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 5 (58). С. 129–139.Kudyakov A.I., Steshenko A.B., Konusheva V.V., Syrkin O.O. Tekhnologicheskie priemy umen'sheniya usadki neavtoklavnogo penobetona i povysheniya klassa po prochnosti [Production methods of reducing non-autoclave foamed concrete shrinkage and increasing its quality class]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2016. No. 5 (58). Pp. 129‒139. (rus)

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