Оценка пуццолановои активности минеральных добавок

Введение

Цемент и цементный бетон представляют собой популярные строительные материалы, которые изготавливаются в значительных объемах. Потребность в цементе увеличивается на протяжении многих лет, что является результатом глобальной урбанизации. К примеру, на протяжении десяти лет с 2004 по 2014 год мировой объем производства цемента возрос более чем на 90%. Крупнейшим производителем и потребителем цемента является Китай — более 50% от общего мирового объема [1 -3].

К сожалению, процесс производства цементного клинкера не является экологически нейтральным, так как требует большого количества энергии и природных ресурсов, а также приводит к выбросам углекислого газа, составляющим до 8% от годовых мировых антропогенных выбросов CO2 [2-6]. Поэтому, из-за высокого спроса на цемент и необходимости снизить выбросы парниковых газов разрабатываются различные подходы для уменьшения негативного влияния цементного производства на природу, включающие изменение технологии производства цемента, использование альтернативных сырьевых компонентов, обладающих вяжущими свойствами для частичной замены клинкера в составе вяжущего, а также создание новых, более экологически чистых вяжущих веществ в виде геополимеров, щёлочешлаковых связующих и т.д.

Наиболее часто используемыми активными минеральными добавками, замещающими часть портландцемента в составе многокомпонентных вяжущих, являются тонкомолотые шлаки, являющиеся отходами черной и цветной металлургии, энергетики и химической промышленности, топливные золы-уноса, микрокремнезем, метакаолин и тонкоизмельченные горные породы осадочного и вулканического происхождения, обладающие пуццоланической активностью (рис. 1). При этом, большинство из них — это побочные продукты промышленных производств, требующие утилизации.

Оценка пуццоланической активности тонкодисперсных минеральных добавок по методу Фраттини

Применялась методика, основанная на определении снижения концентрации извести в растворе в пересчете на CaO за счет ее поглощения активной минеральной добавкой. Для этого готовили пробы массой 20 г, которые состояли на 80% из портландцемента ЦЕМ I и на 20% из минеральных добавок в виде, соответственно, метакаолина (МК), золы-уноса (ЗУ) и золы финиковых косточек (ЗФК), которые затем смешали с 100 мл дистиллированной воды с получением тестообразной массы. Полученные таким образом субстанции укладывали в плотно закрытые пластиковые емкости и выдерживали в термошкафу при температуре 40 °C в течение 8 суток. По истечение этого времени фильтровали тестообразные массы в вакууме через фильтровальную бумагу, охлаждали полученный фильтрат до комнатной температуры в герметичных воронках Бюхнера и титровали сначала разбавленной HCl с индикатором метиловым оранжевым до pH=12,5, а затем 0,03 ммоль/л раствором этилендиаминтетрауксусной кислоты с индикатором Паттона и Ридерса.

Полученные экспериментальные результаты оценки пуццоланической активности исследованных тонкодисперсных минеральных добавок приведены в таблице1, из которой следует, что наибольшей активностью из них обладает метакаолин, благодаря самому более содержанию аморфного кремнезема, а также оксида алюминия, а наименьшей — зола финиковых косточек.

Библиографический список:

1. Bonnet C, Carcanague S, Hache E, Jabberi A, Seck GS, Sim^n M. The impact of future generation on cement demand: An Assessment based on Climate Scenarios. 2019. https://www.iris-france.org/wp-content/uploads/2019/01/Working-PAPER-GENERATE-THE-IMPACT-OF-FUTURE-GENERATION-ON-CEMENT-DEMAND-janvier2019.pdf. Accessed 10 Dec 2019.
2. Rola cementu w niskoemisyjnej gospodarce do roku 2050, CEMBUREAU—The European
   Cement Association, spc—Stowarzyszenie Producenyw Cementu.
   https://lowcarboneconomy.cembureau.eu/wp-content/uploads/2018/09/Gospodarka-niskoemisyjna-
   2050-Sektor-cementowy.pdf. Accessed 12 Dec 2019.
3. Imbabi MS, Carrigan C, McKenna S. Trends and developments in green cement and concrete technology. Int J Sustain Built Environ. 2012, vol.1, p. 194-216.
4. Miller SA, John VM, Pacca SA, Horvath A. Carbon dioxide reduction potential in the global cement industry by 2050. Cem Concr Res. 2018, vol.114, p. 115-124.
5. Farfan J, Fasihi M, Breyer C. Trends in the global cement industry and opportunities for long-term sustainable CCU potential for Power-to-X. J Clean Prod. 2019, 217, p. 821-835.
6. Zero Carbon Industry Plan: Rethinking Cement. 2017.
   https://bze.org.au/wpcontent/uploads/rethinking -cement-bze-report-2017.pdf. Accessed 12 Dec 2019.
7. Neville AM. Wlasciwosci betonu. K^^w: Stowarzyszenie Produceny’w Cementu, 2012.
8. Kurdowski W. Chemia cementu i betonu. Krakyw: Stowarzyszenie Producentуw Cementu, 2010.

Авторы:

Альваш Фарах Алаа Абдуламир, аспирант (Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет)

Булгаков Б.И.2, канд. техн. наук, доцент (Московский государственный строительный университет)

Строительное материаловедение: настоящее и будущее : сборник материалов IV Всероссийской научной конференции (г. Москва, 13-14 ноября 2025 г.) / Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Институт строительства и архитектуры, кафедра строительного материаловедения. — Москва : Издательство МИСИ — МГСУ, 2026. — URL: https://mgsu.ru/resources/izdatelskaya-deyatelnost/izdaniya/izdaniya-otkr-dostupa/. — Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-7264-3784-2