vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2018-45-3-185-193vdgtu-603Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАTECHNICAL SCIENCE. BUILDING AND ARCHITECTUREГЛИНОСОДЕРЖАЩИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОГО СЫРЬЯ И ОРГАНИЧЕСКИХ СВЯЗУЮЩИХCLAY CONSTRUCTION COMPOSITES BASED ON CHEMICALLY ACTIVATED RAW MATERIALS AND ORGANIC CONNECTORSИващенкоЮ. Г.IvaschenkoYu. G.

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77.

Иващенко Юрий Григорьевич – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительные материалы и технологии».

77 Polytechnic Str., Saratov 410054.

Yuriy G. Ivaschenko – Dr. Sci. (Technical), Prof., Head of the Department of «Building materials and technol-ogy».

psk@sstu.ruМамешовР. Т.MameshovR. T.

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77.

Мамешов Раман Тайрович – аспирант, кафедра «Строительные материалы и технологии».

77 Polytechnic Str., Saratov 410054.

Raman T. Mameshov – Graduate student, Department of «Building materials and technology».

mascara.t@list.ruМухамбеткалиевК. К.MukhambetkalievK. K.

090000, ул. Некрасова, 30/1, г. Уральск.

Мухамбеткалиев Кайрат Куаншкалиевич – кандидат технических наук, доцент, заместитель руководителя.

30/1 Nekrasova Str., Uralsk 090000.

Kayrat K. Mukhambetkaliyev – Cand. Sci. (Technical), Assoc. Prof., Deputy Head.

kairat_mukh@mail.ruСаратовский государственный технический университет имени Ю.А. Гагарина.РоссияYu.A. Gagarin Saratov State Technical University.Russian FederationУправление энергетики и жилищно-коммунального хозяйства Западно-Казахстанской области.КазахстанManagement of energy and housing and communal services of the West Kazakhstan region.Kazakhstan201812052019453185193Copyright © Иващенко Ю.Г., Мамешов Р.Т., Мухамбеткалиев К.К., 20192019Иващенко Ю.Г., Мамешов Р.Т., Мухамбеткалиев К.К.Ivaschenko Y.G., Mameshov R.T., Mukhambetkaliev K.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/603Цель

Цель. Целью данной работы является изучение теоретических аспектов и технологических возможностей химической активации и модификации органическими добавками местного глинистого сырья Поволжского региона для получения композиционных строительных материалов на базе ранее проведенных работ по разработке глиноцементных композитов.

Метод

Метод. В связи с высокой физико-химической активностью глины и цемента в отношении органических добавок и минеральных солей, выражающаяся в высокой адсорбционной активности и чувствительности гидратационных процессов, исследования структурообразования глины изучали отдельно от цемента. Для определения изменение значения рН-показателя суспензий из глинистого и глиноцементного сырья изучали роль влияния продуктов ЭХА обработки водно-солевых растворов хлорида натрия и АЦФ смолы.

Результат

Результат. Результаты испытаний показали, что изменяя значения рН-показателей глиноцементных образцов продуктами электрохимической активации водно-солевых растворов можно направленно воздействовать на активные центры поверхности глинистых частиц. Установлено снижение показателей адсорбции и емкости катионного обмена глинистого сырья при их модификации ацетонформальдегидной смолой.

Вывод

Вывод. Проведенные работы по исследованию структурообразования и характера влияния рН среды системы на процесс поконденсации АЦФ смолы создают предпосылки для проведения дальнейших исследований в области укрепления грунтов, их стабилизации и повышения эксплуатационных показателей.

Objectives

Objectives. The aim of this work is to study the theoretical aspects and technological possibilities of chemical activation and modification of organic clay raw materials of the Volga region in organic additives to obtain composite building materials based on previous work on the development of clay cement composites.

Method

Method. In connection with the high physicochemical activity of clay and cement with respect to organic additives and mineral salts, expressed in the high adsorption activity and sensitivity of hydration processes, studies of the structure of clay were studied separately from cement. To determine the change in pH value of suspensions from clay and clay cement raw materials, the role of the influence of ECA products of treatment of aqueous-salt solutions of sodium chloride and ACF resin was studied.

Result

Result. The results of the tests showed that by changing the pH values of the clay cement samples by the products of electrochemical activation of water-salt solutions, it is possible to actively influence the active centers of the surface of clay particles. The adsorption and capacity of the cation exchange of clay raw materials are reduced when they are modified with acetone formaldehyde resin.

Conclusion

Conclusion. The studies carried out to study the structure formation and the nature of the effect of the pH of the system environment on the process of the condensation of the ACF resin create the prerequisites for further research in the field of soil consolidation, their stabilization and enhance-ment of operational parameters.

электрохимическая активация (ЭХА)геополимергрунтобетонщелочная активациящелочная средаацетонформальдегидная (АЦФ) смолаelectrochemical activation (ECHA)geopolymerground-concretealkaline activa-tionalkaline environmentACF resinReferencesЩеглов А.Ф. Грунтобетоны на основе глинистых пород КМА в дорожном строительстве. Автореф. канд.тех.наук: 05.23.05 / Щеглов Александр Федорович. – Белгород, 2003. – 22 с.Shcheglov A.F. Gruntobetony na osnove glinistykh porod KMA v dorozhnom stroitel'stve. Avtoref. kand.tekh.nauk: 05.23.05 / Shcheglov Aleksandr Fedorovich. – Belgorod, 2003. – 22 s. [Scheglov A.F. Concrete based on clay rocks KMA in road construction. Author. Ph.D.: 05.23.05 / Shcheglov Alexander Fedorovich. - Belgo-rod, 2003. - 22 p. (In Russ.)]Чекмарев А. С., Сео Д. К., Скорина Т. В., Чекмарева Г. Д. Получение геополимерных материалов с применением природных компонентов // Вестник Казанского технологического университета. – Казань, 2012. – №20. – Стр. 50-55. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-geopolimernyh-materialov-s-primeneniem-prirodnyh-kom-ponentov.Chekmarev A. S., Seo D. K., Skorina T. V., Chekmareva G. D. Polucheniye geopolimernykh materialov s prime-neniyem prirodnykh komponentov // Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. – Kazan', 2012. – №20. – Str. 50-55. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-geopolimernyh-materialov-s-primeneniem-prirod-nyh-komponentov. [Chekmarev A.S., Seo D.K., Skorina T.V., Chekmareva G.D. Getting Geopolymer Materials Us-ing Natural Components // Vestnik of Kazan Technological University. - Kazan, 2012. - №20. - pp. 50-55. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-geopolimernyh-materialov-s-primeneniem-prirodnyh-komponentov. (In Russ.)]Глуховский В.Д., Пахомов В.А. Шлакощелочные цементы и бетоны. – Киев: Будивельник, 1978. – 184 с.Glukhovskiy V.D., Pakhomov V.A. Shlakoshchelochnyye tsementy i betony. – Kiyev: Budivel'nik, 1978. – 184 s. [Glukhovsky V.D., Pakhomov V.A. Slag alkaline cements and concretes. - Kiev: Budivelnik, 1978. - 184 p. (In Russ.)]Kumar S., Kumar R. Mechanical activation of fly ash: Effect on reaction, structure and properties of resulting geopolymer, Ceramics International, Vol. 37, 2011, pp 533-541.Kumar S., Kumar R. Mechanism of re-sulting geopolymer, Ceramics International, Vol. 37, 2011, pp. 533-541.Davidovits, J. Soft Mineralurgy and Geopolymers. In proceeding of Geopolymer 88 International Conference, the Université de Technologie, Compiègne, France. 1988. – pp. 49-56.Davidovits, J. Soft Mineralurgy and Geopolymers. In proceeding of Geopolymer 88 International Con-ference, the Université de Technologie, Compiègne, France. 1988. - pp. 49-56.Клубова, Т. Т. Роль глинистых минералов в преобразовании органического вещества и формировании порового пространства коллекторов. – М.: Наука, 1965. – 105 с.Klubova, T. T. Rol' glinistykh mineralov v preobrazovanii organicheskogo veshchestva i formiro-vanii porovogo prostranstva kollektorov. – M.: Nauka, 1965. – 105 s. [Klubova, T. T. The role of clay minerals in the transformation of organic matter and the formation of the pore space of reservoirs. - M .: Science, 1965. - 105 p. (In Russ.)]Мухамбеткалиев, К.К., Иващенко, Ю.Г. Cпособ нейтрализации экстрактивных веществ древесины в без-обжиговых составах глино-цементных композитов / К.К. Мухамбеткалиев // Вестник СГТУ. – 2010. – № 3 (48). – С 143-147.Mukhambetkaliyev, K.K., Ivashchenko, YU.G. Cposob neytralizatsii ekstraktivnykh veshchestv drevesiny v be-zobzhigovykh sostavakh glino-tsementnykh kompozitov / K.K. Mukhambetkaliyev // Vestnik SGTU. – 2010. – № 3 (48). – S 143-147. [Mukhambetkaliev, KK, Ivashchenko, Yu.G. The method of neutralization of extractive substances of wood in unburned compositions of clay-cement composites / K.K. Mukhambetkaliev // Bulletin of SSTU. - 2010. - № 3 (48). - C 143-147. (In Russ.)]Мухамбеткалиев К. К. Структура и свойства модифицированных безобжиговых глиносодержащих материалов и композитов на их основе. Автореф. канд.тех.наук: 05.23.05 / Мухамбеткалиев Кайрат Куанышкалиевич. – Волгоград, 2011. – 23 с.Mukhambetkaliyev K. K. Struktura i svoystva modifitsirovannykh bezobzhigovykh glinosoderzhashchikh materi-alov i kompozitov na ikh osnove. Avtoref. kand.tekh.nauk: 05.23.05 / Mukhambetkaliyev Kayrat Kuanyshkaliyevich. – Volgograd, 2011. – 23 s. [Mukhambetkaliev K.K. Structure and properties of modified unburned clay-containing materials and composites based on them. Author. Ph.D.: 05.23.05 / Mukhambetkaliev Kairat Kuanyshkalievich. - Volgograd, 2011. - 23 p. (In Russ.)]Комаров В.С., Ратько А.И. Адсорбенты: получение, структура, свойства. – Минск: Беларус. Навука, 2009. – 256 с.,Komarov V.S., Rat'ko A.I. Adsorbenty: polucheniye, struktura, svoystva. – Minsk: Belarus. Navu-ka, 2009. – 256 s. [Komarov V.S., Ratko A.I. Adsorbents: production, structure, properties. - Minsk: Belarus. Navu-ka, 2009. - 256 p., (In Russ.)]Овчаренко Ф.Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов. – Киев: Изд-во АН УССР, 1961. – 290 с.,Ovcharenko F.D. Gidrofil'nost' glin i glinistykh mineralov. – Kiyev: Izd-vo AN USSR, 1961. – 290 s., [Ovcha-renko F.D. Hydrophilic clay and clay minerals. - Kiev: Publishing house of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1961. 290 p., (In Russ.)]Комаров В.С. Адсорбционно-структурные, физико-химические и каталитические свойства глин Беларуси. Минск: Наука и техника, 1970. – 360 с.Komarov V.S. Adsorbtsionno-strukturnyye, fiziko-khimicheskiye i kataliticheskiye svoystva glin Belarusi. Minsk: Nauka i tekhnika, 1970. – 360 s. [Komarov V.S. Adsorption-structural, physico-chemical and catalytic prop-erties of clays of Belarus. Minsk: Science and Technology, 1970. 360 p. (In Russ.)]Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д. Адсорбция на глинистых минералах. – Киев: Наукова думка, 1975. – 350 с.Tarasevich YU.I., Ovcharenko F.D. Adsorbtsiya na glinistykh mineralakh. – Kiyev: Naukova dumka, 1975. – 350 s. [Tarasevich Yu.I., Ovcharenko F.D. Adsorption on clay minerals. - Kiev: Naukova Dumka, 1975. 350 p. (In Russ.)]Cristelo N, Glendinning S, Fernandes L, Pinto AT (2013) Effects of alkaline-activated fly ash and Portland cement on soft soil stabilisation. Acta Geotech 8(4):395–405. doi:10.1007/s11440-012-0200-9Cristelo N, Glendinning S, Fernandes L, Pinto AT (2013). Acta Geotech 8 (4): 395–405. doi: 10.1007 / s11440-012-0200-9Cristelo N, Glendinning S, Pinto AT (2011) Deep soft soil improvement by alkaline activation. Proc ICE-Ground Improv 164(2):73–82. doi:10.1680/grim.900032Cristelo N, Glendinning S, Pinto AT (2011) Deep soft soil improvement by alkaline activation. Proc ICE-Ground Improv 164 (2): 73–82. doi: 10.1680 / grim.900032Cristelo N, Miranda T, Oliveira DV, Rosa I, Soares E, Coelho P, Fernandes L (2015) Assessing the production of jet mix columns using alkali activated waste based on mechanical and financial performance and CO2 (eq) emissions. J Clean Prod. doi:10.1016/j.jclepro.2015.04.102Cristelo N, Miranda T, Oliveira DV, Rosa I, Soares E, Coelho P, Fernandes L (2015), emissions and CO2 emis-sions (eq) . J Clean Prod. doi: 10.1016 / j.jclepro.2015.04.102Zhang M, Guo H, El-Korchi T, Zhang G, Tao M (2013) Experimental feasibility study of geopolymer as the next-generation soil stabilizer. Constr Build Mater 47:1468–1478. doi:10.1016/j. conbuildmat.2011.12.007Zhang M, Guo H, El-Korchi T, Zhang G, Tao M (2013) Experimental feasibility study of the geopolymer as the next-generation soil stabilizer. Constr Build Mater 47: 1468–1478. doi: 10.1016 / j. conbuildmat.2011.12.007Zhang M, Zhao M, Zhang G, Nowak P, Coen A, Tao M (2015) Calcium-free geopolymer as a stabilizer for sulfate-rich soils. Appl Clay Sci 108:199–207. doi:10.1007/s12205-013-1638-5Zhang M, Zhao M, Zhang G, Nowak P, Coen A, Tao M (2015) Calcium-free geopolymer as a stabilizer for sulfate-rich soils. Appl Clay Sci 108: 199–207. doi: 10.1007 / s12205-013-1638-5Корнеев В.И., Брыков А.С. Перспективы развития общестроительных вяжущих веществ. Геополимеры и их отличительные особенности / В.И. Корнеев // Журнал «Цемент и его применение». – 2010. – №2. – С. 51-55. 19. Зульфугаров З.Г. Исследование физико – химических свойств и отбеливающей способности глин месторождений Азербейджанской ССР и гумбрина. – Баку: Изд-во АН Азерб.ССР, 1957. – 263 с.Korneyev V.I., Brykov A.S. Perspektivy razvitiya obshchestroitel'nykh vyazhushchikh veshchestv. Geopolimery i ikh otlichitel'nyye osobennosti / V.I. Korneyev // Zhurnal «Tsement i yego primeneniye». – 2010. – №2. – S. 51-55. [Korneev V.I., Brykov A.S. Prospects for the development of building binders. Geopolymers and their distinctive features / V.I. Korneev // Journal "Cement and its application." - 2010. - №2. pp. 51-55. (In Russ.)]D.M. Roy, Alkali-activated cements. Opportunities and challenges, Cement and Concrete Research. – №29 (1999) Р. 249–254.Zul'fugarov Z.G. Issledovaniye fiziko – khimicheskikh svoystv i otbelivayushchey sposobnosti glin mestorozh-deniy Azerbeydzhanskoy SSR i gumbrina. – Baku: Izd-vo AN Azerb.SSR, 1957. – 263 s. [Zulfugarov Z.G. Investi-gation of the physicochemical properties and bleaching ability of clays from the deposits of the Azerbaijan SSR and Gumbrin. - Baku: Publishing House of the Academy of Sciences of Azerbaijan SSR, 1957. 263 p. (In Russ.)]Ö. Cizer, K. Van Balen, D. Van Gemert, Competition between hydration andcarbonation in hydraulic lime and lime-pozzolana mortars, Advanced Materials Research. – т Vol/ 133–134 (2010) P. 241–246.D.M. Roy, Alkali-activated cements. Opportunities and challenges, Cement and Concrete Research. - №29 (1999) pp. 249–254.Breck, D.W. Zeolite Molecular Sieves. // J. Wiley. – New York, 1974. – 771 p.Ö. Cizer, K. Van Balen, D. Van Gemert, Competition between hydration and carbonation mortars, Advanced Materials Research. - t Vol / 133–134 (2010) p. 241–246.Elert, K., Sebastián, E., Valverde, I., Rodriguez-Navarro, C., 2008. Alkaline treatment of clay minerals from the Alhambra formation: implications for the conservation of earthen architecture. Applied Clay Science 39, Р. 122–132.Breck, D.W. Zeolite Molecular Sieves. // J. Wiley. - New York, 1974. - 771 pp.E. Doehne, C.A. Price, Stone Conservation – An Overview of Current Research, The Getty Conservation Institute. – Los Angeles, 2010. – 174 рр.Elert, K., Sebastián, E., Valverde, I., Rodriguez-Navarro, C., 2008. Alkaline Treatment of Clay Minerals Applied Clay Science 39, pp. 122–132.Мамешов Р.Т., Иващенко Ю.Г. Грунтобетон на основе смешанных вяжущих / Мамешов Р.Т.// Журнал «Промышленность Казахстана». 2017. № 1(100). С. 82-99.E. Doehne, C.A. Price, Stone Conservation - An Overview of Current Research, The Getty Conservation Institute. - Los Angeles, 2010. - 174 pp.Мамешов Р.Т., Иващенко Ю.Г. Исследование возможности получения геополимерных композитов на основе химически активированного глинистого сырья и органической добавки // Сборник научных трудов «Ресурсо-энергоэффективные технологии в строительном комплексе региона». – Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А. Том 2. С. 105-110.Mameshov R.T., Ivashchenko YU.G. Gruntobeton na osnove smeshannykh vyazhushchikh / Mameshov R.T.// Zhurnal «Promyshlennost' Kazakhstana». 2017. № 1(100). S. 82-99. [Mameshov RT, Ivashchenko Yu.G. Concrete on the basis of mixed binders / Mameshov RT // Industry Kazakhstan magazine. 2017. No. 1 (100). pp. 82-99. (In Russ.)]Mameshov R.T., Ivashchenko YU.G. Issledovaniye vozmozhnosti polucheniya geopolimernykh kompozitov na osnove khimicheski aktivirovannogo glinistogo syr'ya i organicheskoy dobavki // Sbornik nauchnykh tru-dov «Resur-soenergoeffektivnyye tekhnologii v stroitel'nom komplekse regiona». – Saratovskiy gosudar-stvennyy tekhnicheskiy universitet im. Gagarina YU.A. Tom 2. S. 105-110. [Mameshov RT, Ivashchenko Yu.G. Study of the possibility of obtaining geopolymer composites based on chemically activated clay raw materials and organic additives // Collection of scientific works “Resource-energy efficient technologies in the building complex of the region”. - Saratov State Technical University. Gagarin Yu.A. Volume 2. pp. 105-110. (In Russ.)]Mameshov R.T., Ivashchenko YU.G. Issledovaniye vozmozhnosti polucheniya geopolimernykh kompozitov na osnove khimicheski aktivirovannogo glinistogo syr'ya i organicheskoy dobavki // Sbornik nauchnykh tru-dov «Resur-soenergoeffektivnyye tekhnologii v stroitel'nom komplekse regiona». – Saratovskiy gosudar-stvennyy tekhnicheskiy universitet im. Gagarina YU.A. Tom 2. S. 105-110. [Mameshov RT, Ivashchenko Yu.G. Study of the possibility of obtaining geopolymer composites based on chemically activated clay raw materials and organic additives // Collection of scientific works “Resource-energy efficient technologies in the building complex of the region”. - Saratov State Technical University. Gagarin Yu.A. Volume 2. pp. 105-110. (In Russ.)]

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