Повышение эксплуатационных характеристик и возможностей широкого использования в строительстве ячеистых бетонов с введением техногенных продуктов
Автор: Ильина Л.В., Бартеньева Е.А.
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Строительное материаловедение
Статья в выпуске: 3 т.18, 2026 года.
Бесплатный доступ
Введение. В статье затрагиваются вопросы по уменьшению количества энергопотребления изготовления ячеистых бетонов и улучшению их эксплуатационных свойств. Данные задачи возможно решить путем применения новых модифицированных цементов отходами энергетического и горнодобывающего комплексов и использования техногенных продуктов. Применение в составе цементных композиций модифицирующих добавок, оказывающих влияние на процессы твердения и уплотняющих их микроструктуру, является инновационной технологией создания высокотехнологичной продукции и производства эффективных, обладающих улучшенными эксплуатационными свойствами, композитов на основе портландцемента. За счет использования промышленных отходов и продуктов техногенного происхождения возможно кардинально изменить параметры сырьевой базы Российской Федерации и сократить количество используемого природного традиционного сырья и снизить экологическую напряженность. Методы и материалы. В работе исследовалось влияние оксидного состава минеральных добавок (диопсида, диабаза, волластонита и известняка), добавляемого количества и диаметра частиц модифицирующих добавок на прочностные показатели цементной матрицы и эксплуатационные свойства модифицированных газои пенобетонов неавтоклавного твердения. В качестве кремнеземистого компонента использовались кварцевый песок и кислая зола-унос ТЭЦ. Результаты. Отмечено, что наибольшее увеличение прочности (до 18%) наблюдается при введении диопсида. При модифицировании ячеистого бетона минеральными добавками снижается средняя плотность газобетона до 5%, пенобетона – до 20% и теплопроводность у газобетона с 0,14 до 0,12 Вт/(м•°С), у пенобетона – до 0,069–0,070 Вт/(м•°С). Морозостойкость модифицированного газобетона увеличивается с F50 до F75, пенобетона с F20 до F25. Индекс изоляции воздушного шума однослойными ограждающими конструкциями из газобетона составляет 69,13 дБ, что значительно больше требуемых нормативным документом величин. Обсуждение. Проведенные исследования позволяют констатировать, что улучшение эксплуатационных характеристик ячеистых бетонов неавтоклавного твердения связано с изменением их поровой структуры и фазового состава гидратных новообразований. Заключение. Полученный ячеистый бетон неавтоклавного твердения является теплоизоляционным и конструкционно-теплоизоляционным. Его целесообразно применять как стеновой материал для ненесущих стен и перегородок или в качестве основного стенового материала для малоэтажного строительства. При этом снижается трудоёмкость и сокращаются сроки строительства.
Неавтоклавный пено- и газобетон, минеральные добавки, диопсид, волластонит, известняк, диабаз, термодинамические характеристики, химическое сродство, гидратные новообразования, эксплуатационные характеристики, теплопроводность, сокращение сроков строительства и трудоёмкости
Короткий адрес: https://sciup.org/142248036
IDR: 142248036 | УДК: 691.32 | DOI: 10.15828/2075-8545-2026-18-3-291-306
Enhancing performance properties and expanding the application of cellular concrete through the incorporation of industrial by-products
Introduction. The article addresses the issues of reducing energy intensity in the production of non-autoclaved cellular concrete and enhancement its performance properties by developing new modified cements and utilizing industrial by-products and waste from energy and mining complexes. One promising approach for creating high-tech products and achieving highly functional cement systems – imparting special properties while reducing binder consumption – involves the use of modifying additives in cement compositions. These additives densify the microstructure and influence kinetics processes. In this case, industrial by-products and waste from energy and mining complexes can serve as such additives. By using industrial by-products and waste, it is possible to significantly alter the parameters of the raw material base of the Russian Federation, reduce the amount of natural traditional raw materials used, and mitigate environmental concerns. Methods and Materials. The study examined the influence of the type (diopside, diabase, wollastonite, and limestone), quantity, and dispersion (particle size distribution) of modifying additives. Quartz sand and acid fly ash from the Thermal Power Plant (TPP) were used as the silica components. Results. At the same time, a strength increase of up to 18% was observed, with the most significant enhancement achieved using diopside. When mineral additives were incorporated, the average density of aerated concrete decreases by up to 5%, while that of foam concrete decreased up to 20%. Additionally, the thermal conductivity of aerated concrete decreased from 0.14 to 0.12 W/(m•°C), and that of foam concrete decreased to 0.069–0.070 W/(m•°C). Frost resistance of modified aerated concrete increased from F50 to F75, and that of foam concrete increased from F20 to F25. The index of air noise reduction by single-layer aerated concrete enclosing structures reached 69.13 dB, exceeding the requirements set by regulatory standards. Discussion. The results of the studies indicate that the improved performance properties of non-autoclaved cellular concrete is associated with the changes in pore structure and the phase composition of new hydrated formations. Conclusion. The obtained non-autoclaved cellular concrete is structural thermal-insulating and thermalinsulating, which can be used as thermal-insulating and wall material for non-load-bearing walls and partitions or as the main wall material for low-rise construction. Reducing the time required to achieve strength significantly shortens construction timelines for projects using non-autoclaved cellular concrete, thereby lowering labor intensity and overall construction costs as a whole.
