vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2020-47-1-165-173vdgtu-781Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВМЕСТИМОСТИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ НАПОЛНЕННЫХ ВЯЖУЩИХ СИСТЕМTHEORETICAL BASIS OF COMPATIBILITY OF COMPLETELY-FILLED MULTICOMPONENT BINDING SYSTEMSСаламановаМ. Ш.SalamanovaM. Sh.

кандидат технических наук, доцент

364051, г. Грозный, пр.им. Х.А. Исаева, 100

Cand. Sci. (Technical). Assoc. Prof.

100 H.A. Isaeva Ave., Grozny 364051 

madina_salamanova@mail.ruМуртазаевС-А. Ю.MurtazaevS. A.Yu.

 доктор технических наук, профессор e-mail:

364051, г. Грозный, пр.им. Х.А. Исаева, 100

Dr. Sci. (Technical). Prof., Head of the Department

100 H.A. Isaeva Ave., Grozny 364051 

s.murtazaev@mail.ruБатаевД. К-С.BataevD. K.-S.

доктор технических наук, профессор, директор

364021, г. Грозный, Старопромысловское шоссе, 21а

Dr. Sci. (Technical). Prof., Director

21a Staropromyslovskoe highway, Grozny 364021

kniiran@mail.ruАласхановА. Х.AlaskhanovA. Kh.

кандидат технических наук, доцент

364051, г. Грозный, пр.им. Х.А. Исаева, 100

Cand. Sci. (Technical). Assoc. Prof.

100 H.A. Isaeva Ave., Grozny 364051

alaskhanov@mail.ruГрозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова; Комплексный научно-исследовательский институт имени Х.И. Ибрагимова Российской академии наукРоссияM.D. Millionshchikov Grozny State Oil Technical University; Kh. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences (CI RAS)Russian FederationКомплексный научно-исследовательский институт имени Х.И. Ибрагимова Российской академии наукРоссияKh. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of Sciences (CI RAS)Russian FederationГрозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. МиллионщиковаРоссияM.D. Millionshchikov Grozny State Oil Technical UniversityRussian Federation202021042020471165173Copyright © Саламанова М.Ш., Муртазаев С.Ю., Батаев Д.К., Аласханов А.Х., 20202020Саламанова М.Ш., Муртазаев С.Ю., Батаев Д.К., Аласханов А.Х.Salamanova M.S., Murtazaev S.A., Bataev D.K., Alaskhanov A.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/781Резюме

Резюме. Цель. Развитие современного бетоноведения направлено на разработку многокомпонентных систем с использованием минеральных порошков-наполнителей в тонкодисперсном состоянии для создания прочных и долговечных строительных композитов. Одним из самых важных факторов, влияющих на свойства многокомпонентных систем, является совместимость ее компонентов. Разработка современных эффективных композитов на основе бесклинкерных вяжущих щелочной активациибезусловно является актуальной проблемой.

Методы

Методы. В основу исследований совместимости многокомпонентных вяжущих систем положен современный технологический прием, способствующий получению прочного и долговечного цементного камня, без применения традиционного портландцемента.

Результаты

Результаты. Электронно-зондовые исследования и рентгенофазовый качественный анализ цементного камня бесклинкерного вяжущего щелочной активации показал, что в исследуемой многокомпонентной наполненной системе присутствует гидроалюмосиликатная цеолитовая фаза переменного состава, установлено присутствие кальцита, кварца, близкого к альбиту полевого шпата, слюд, цеолитов; в составе заполнителя присутствует калиевый полевой шпат.

Вывод

Вывод. Результаты проведенных исследований подтверждают совместимость всех компонентов многокомпонентной системы «минеральный порошок – щелочной затворитель – ПАВ», а предлагаемый технологический прием позволит получать прочные и долговечные строительные композиты по бесклинкерной технологии, без применения дорого и энергоемкого портландцемента. *Работа выполнена в рамках исследований по реализации научного проекта № 05.607.21.0320. "Разработка технологии новых строительных композитов на бесклинкерных вяжущих щелочной активации с использованием некондиционного природного и вторичного сырья" получившего поддержку Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Уникальный идентификатор соглашения RFMTFI60719X0320.

Abstract

Abstract. Aim. An important direction in contemporary concrete science is aimed at the development of multicomponent systems using mineral powder fillers in a finely dispersed state to create strong and durable building composites. One of the most significant factors affecting the properties of multicomponent systems is the compatibility of its components. Efforts on the part of leading scientific institutes are aimed at replacing expensive and energy-intensive Portland cement with composite concrete products produced using mixed binders. In this context, the development of modern effective composites based on clinkerless alkaline binders becomes an urgent problem.

Methods

Methods. Studies into the compatibility of multicomponent cementing systems are based on a contemporary technological approach that contributes to the production of strong and durable cement stone, without the use of traditional Portland cement.

Results

Results. Electron probe studies and X-ray phase analysis of concrete produced using a clinker-free alkaline activation binder showed that the studied multicomponent system contains a hydro-aluminosilicate zeolite phase of variable composition, as well as indicating the presence of calcite, quartz, albite feldspar, mica, zeolites and potassium feldspar.

Conclusion

Conclusion. The results of the studies confirm the compatibility of all components of the multicomponent system comprised of mineral powder, alkaline coater and surfactant. The proposed technological method can be used to produce strong and durable building composites with clinker-free technology avoiding the use of expensive and energy-intensive Portland cement. Acknowledgments. The work was performed as part of research on the implementation of scientific project No. 05.607.21.0320. “Development of technology for new building composites on clinker-free alkaline binders using substandard natural and secondary raw materials” which received support from the federal target program “Research and Development in Priority Directions for the Development of the Russian Science and Technology Complex for 2014-2020.” Unique identifier for the agreement RFMTFI60719X0320.

многокомпонентные системыпортландцементщелочной растворзатворителькремнийорганическая жидкостьсовместимостьокремненный мергельметасиликат натрияmulticomponent systemsPortland cementalkaline solutionhardenersiliconorganic liquidcompatibilitysilicified marlsodium metasilicateReferencesСоломатов В.И. Цементные композиции с бинарным наполнителем / В.И. Соломатов // Известия ВУЗов. Строительство. - 1995. - №9. - С.32-37.Solomatov V.I. Tsementnyye kompozitsii s binarnym napolnitelem / V.I. Solomatov // Iz-vestiya VUZov. Stroitel'stvo. - 1995. - №9. - S.32-37. [Solomatov V.I. Binary filler cement compositions / V.I. Solomatov // Proceedings of universities. Construction. - 1995. No. 9. pp. 32-37. ( In Russ.)]Salamanova M.Sh., Murtazayev S. Yu., Ismailova Z.H The Use of Highly Active Additives for the Production of Clinkerless Binders // Proceedings of the International Symposium “Engineering and Earth Sciences: Applied and Fundamental Research” (ISEES 2018) ISSN Part of series: AER, ISSN: 2352-5401, Volume: 177 ISBN 978-94-6252-637-2, рр. 355-358.Salamanova M.Sh., Murtazayev S. Yu., Ismailova Z.H The Use of Highly Active Additives for the Production of Clinkerless Binders // Proceedings of the International Symposium “Engineering and Earth Sciences: Applied and Fundamental Research” (ISEES 2018) ISSN Part of series: AER, ISSN: 2352-5401, volume: 177 ISBN 978-94-6252-637-2, рр. 355-358.Salamanova M.Sh., Murtazayev S. Yu. Clinker-free binders based on finely dispersed mineral components // 20. Internationale Baustofftagung, Tagungsbericht. 12-14 september 2018, Bauhaus-Universitdt Weimar. Band 1 und 2. – Weimar: 2018. -В.2. рр.707-714.Salamanova M.Sh., Murtazayev S. Yu. Clinker-free binders based on finely dispersed mineral components // 20. Internationale Baustofftagung, Tagungsbericht. 12-14 september 2018, Bauhaus-Universitdt Weimar. Band 1 und 2. – Weimar: 2018. -В.2. рр.707-714.Baert, G. Mechanical and thermal behaviour of alkali -activated high volume fly ash concrete / G. Baert, N. De Belie, J. Kratky, A. Ivens, I. Van Driess-che, G. De Schutter // Non-Traditional Cement & Concrete III. Proceedings of the International Symposium(Brno) - 2008. рp.57-66.Baert, G. Mechanical and thermal behaviour of alkali -activated high volume fly ash concrete / G. Baert, N. De Belie, J. Kratky, A. Ivens, I. Van Driess-che, G. De Schutter // Non-Traditional Cement & Concrete III. Proceedings of the International Symposium(Brno) - 2008. рp.57-66.Palomo A. Alkali activated fly ashes. A cement for the future / A. Palomo, M.W. Grutzeck, M.T. Blanco // Cement and Concrete Research. - 1999. -№29.рр.1323-1329.Palomo A. Alkali activated fly ashes. A cement for the future / A. Palomo, M.W. Grutzeck, M.T. Blanco // Cement and Concrete Research. - 1999. -№29. рр.1323-1329.Shi C. Early microstructure development of activated lime-fly ash paste / С. Shi // Cement and Concrete Research. - 1996. - №26(9). рр.1351-1359.Shi C. Early microstructure development of activated lime-fly ash paste / С. Shi // Cement and Concrete Research. - 1996. - №26(9). - рр.1351-1359.Bakharev T. Geopolimeric materials prepared using Class F fly ash and elevated temperature curing / T. Baldiarev // Cement and Concrete Research. — 2005.-№35. рр.1224-1232.Bakharev T. Geopolimeric materials prepared using Class F fly ash and elevated temperature curing / T. Baldiarev // Cement and Concrete Research. — 2005.-№35. рр.1224-1232.Ушеров-Маршак А.В., Першина Л.А. Циак М. Совместимость цементов с химическими и минеральными добавками. Ч. 1 / А.В. Ушеров-Маршак, Л.А. Першина, М. Циак // Цемент. 2002. № 6. С. 6–9; ч. II. Количественная оценка // Цемент. 2003. № 1. С. 38–40.Usherov-Marshak A.V., Pershina L.A. Tsiak M. Sovmestimost' tsementov s khimicheskimi i mine-ral'nymi dobavkami. CH. 1 / A.V. Usherov-Marshak, L.A. Pershina, M. Tsiak // Tsement. 2002. № 6. S. 6–9; ch. II. Kolichestvennaya otsenka // Tsement. 2003. № 1. S. 38–40. [Usherov-Marshak A.V., Pershina L.A. Tsiak M. Compatibility of cements with chemical and mineral additives. Part 1 / A.V. Usherov-Marshak, L.A. Pershina, M. Tsiak // Cement. 2002. No 6. S. 6–9; part II. Quantitative assessment // Cement. 2003. No 1. рр. 38–40. (In Russ.)]Kerton F. Perspectives of market slag cements in Europa / F. Kerton // Cement. - 2006. - №5. рр. 12-17.Kerton F. Perspectives of market slag cements in Europa / F. Kerton // Cement. - 2006. - №5. рр. 12-17.ASTM C1679–08. Standard practice for measuringhydration kinetics of hydraulic cementitious mixtures using isothermal calorimetry.ASTM C1679–08. Standard practice for measuringhydration kinetics of hydraulic cementitious mixtures using isothermal calorimetry.Удодов С.А., Черных В.Ф., Черный Д.В. Применение пористого заполнителя в отделочных составах для ячеистого бетона // Сухие строительные смеси. – 2008. – № 3. – С.70.Udodov S.A., Chernykh V.F., Chernyy D.V. Primeneniye poristogo zapolnitelya v otdelochnykh so-stavakh dlya yacheistogo betona // Sukhiye stroitel'nyye smesi. – 2008. – № 3. – S.70. [Udodov S.A., Chernykh V.F., Cherny D.V. The use of porous aggregate in finishing compositions for aerated concrete // Dry building mixtures. 2008. No. 3. p.70. ( In Russ.)]Nesvetaev G., Koryanova Y., Zhilnikova T Оn effect of superplasticizers and mineral additives on shrinkage of hardened cement paste and concrete //В сборнике: MATEC Web of Conferences 27. Сер. "27th R-S-P Seminar, Theoretical Foundation of Civil Engineering (27RSP), TFoCE 2018" 2018. Р. 04018. 13. Stelmakh S.A., Nazhuev M.P., Shcherban E.M., Yanovskaya A.V., Cherpakov A.V. Selection of the composition for centri- fuged concrete, types of centrifuges and compaction modes of concrete mixtures // Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications (PHENMA 2018) Abstracts & Schedule. Edited by Yun-Hae Kim, I.A. Parinov, S.-H. Chang. 2018. Р. 337.Nesvetaev G., Koryanova Y., Zhilnikova T Оn effect of superplasticizers and mineral additives on shrinkage of hardened cement paste and concrete //В сборнике: MATEC Web of Conferences 27. Сер. "27th R-S-P Seminar, Theoretical Foundation of Civil Engineering (27RSP), TFoCE 2018" 2018. Р. 04018.Shuisky A., Stelmakh S., Shcherban E., Torlina E. Recipe-technological aspects of improving the properties of non-autoclaved aerated concrete // MATEC Web of Conferences Сер. "International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment, ICMTMTE 2017" 2017. Р. 05011.Stelmakh S.A., Nazhuev M.P., Shcherban E.M., Yanovskaya A.V., Cherpakov A.V. Selection of the composition for centrifuged concrete, types of centrifuges and compaction modes of concrete mixtures // Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications (PHENMA 2018) Abstracts & Schedule. Edited by Yun-Hae Kim, I.A. Parinov, S.-H. Chang. 2018. Р. 337.Солдатов А.А., Сариев И.В., Жаров М.А., Абдураимова М.А. Строительные материалы на основе жидкого стекла // В сборнике: Актуальные проблемы строительства, транспорта, машиностроения и техносферной безопасности Материалы IV-й ежегодной научно-практической конференции Северо-Кавказского федерального университета. Н.И. Стоянов (ответственный редактор). 2016. – С.192-195.Shuisky A., Stelmakh S., Shcherban E., Torlina E. Recipe-technological aspects of improving the properties of non-autoclaved aerated concrete // MATEC Web of Conferences Сер. "International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment, ICMTMTE 2017" 2017. Р. 05011.Муртазаев С-А.Ю., Саламанова М.Ш., Сайдумов М.С., Аласханов А.Х. Исследование свойств бетонов на бесклинкерных вяжущих // Перспективы развития топливно-энергического комплекса и современное состояние нефтегазового инженерного образования в России, посвященная 105-летию М. Д. Миллионщикова: материалы Всероссийской научно – практической конференции 11-12 июня 2018 г. – Грозный: ФГБОУ ВО «ГГНТУ», 2018. – С.392 – 399.Soldatov A.A., Sariyev I.V., Zharov M.A., Abduraimova M.A. Stroitel'nyye materialy na osno-ve zhidkogo stekla // V sbornike: Aktual'nyye problemy stroitel'stva, transporta, mashinostroyeniya i tekh-nosfernoy bezopasnosti Materialy IV-y yezhegodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Severo-Kavkazskogo federal'nogo universiteta. N.I. Stoyanov (otvetstvennyy redaktor). 2016. – S.192-195. [Soldatov A.A., Sariev I.V., Zharov M.A., Abduraimova M.A. Building materials based on liquid glass // In the collection: Actual problems of construction, transport, engineering and technosphere safety Materials of the IVth annual scientific and practical conference of the North Caucasus Federal University. N.I. Stoyanov (executive editor). 2016. рр. 192-195.Salamanova M.Sh., Murtazayev S. Yu., Ismailova Z.H The Use of Highly Active Additives for the Production of Clinkerless Binders // Proceedings of the International Symposium “Engineering and Earth Sciences: Applied and Fundamental Research” (ISEES 2018) ISSN Part of series: AER, ISSN: 2352-5401, volume: 177 ISBN 978-94-6252-637-2, рр. 355-358.( In Russ.)] 16. Murtazayev S-A.YU., Salamanova M.SH., Saydumov M.S., Alaskhanov A.KH. Issledovaniye svoystv betonov na besklinkernykh vyazhushchikh // Perspektivy razvitiya toplivno-energicheskogo kompleksa i sovre-mennoye sostoyaniye neftegazovogo inzhenernogo obrazovaniya v Rossii, posvyashchennaya 105-letiyu M. D. Milli-onshchikova: materialy Vserossiyskoy nauchno – prakticheskoy konferentsii 11-12 iyunya 2018 g. – Groznyy: FGBOU VO «GGNTU», 2018. – S.392 – 399. [Murtazaev S.-A.U., Salamanova M.Sh., Saidumov M.S., Alashkhanov A.Kh. A study of the properties of concrete with clinker-free binders // Prospects for the development of the fuel and energy complex and the current state of oil and gas engineering education in Russia, dedicated to the 105th anniversary of M.D. IN "GSTU", 2018. рр.392 - 399. ( In Russ.)]Salamanova M.Sh., Murtazayev S. Yu. Clinker-free binders based on finely dispersed mineral components // 20. Internationale Baustofftagung, Tagungsbericht. 12-14 september 2018, Bauhaus-Universitdt Weimar. Band 1 und 2. – Weimar: 2018. -В.2. рр.707-714.Salamanova M.Sh., Murtazayev S. Yu., Ismailova Z.H The Use of Highly Active Additives for the Production of Clinkerless Binders // Proceedings of the International Symposium “Engineering and Earth Sciences: Applied and Fundamental Research” (ISEES 2018) ISSN Part of series: AER, ISSN: 2352-5401, volume: 177 ISBN 978-94-6252-637-2, рр. 355-358.Муртазаев С-А.Ю., Саламанова М.Ш. Перспективы использования термоактивированного сырья алюмосиликатной природы // Приволжский научный журнал. – 2018. – №2 (Т.46). – С. 65 –70.Salamanova M.Sh., Murtazayev S. Yu. Clinker-free binders based on finely dispersed mineral components // 20. Internationale Baustofftagung, Tagungsbericht. 12-14 september 2018, Bauhaus-Universitdt Weimar. Band 1 und 2. – Weimar: 2018. -В.2. рр.707-714.Никифоров Е.А., Логанина В.И., Симонов Е.Е. Влияние щелочной активации на структуру и свойства диатомита / Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2011. – № 2. – С.30-32.Murtazayev S-A.YU., Salamanova M.SH. Perspektivy ispol'zovaniya termoaktivirovannogo syr'ya alyumosilikatnoy prirody // Privolzhskiy nauchnyy zhurnal. – 2018. – №2 (T.46). – S. 65 –70. [Murtazaev S.-A.U., Salamanova M.Sh. Prospects for the use of thermally activated raw materials of aluminosilicate nature // Volga Scientific Journal. 2018. No. 2 (T.46) . рр. 65 –70. ( In Russ.)]Murtazaev S-A.Y., Mintsaev M.Sh., Aliev S.A., Saydumov M.S. “Strength and Strain Properties of Concrete, Comprising Filler, Produced by Screening of Waste Crushed Concrete”, Published by Canadian Center of Science and Education. Received, Vol. 9, № 4, рр.32-44, 2015.Nikiforov Ye.A., Loganina V.I., Simonov Ye.Ye. Vliyaniye shchelochnoy aktivatsii na strukturu i svoystva diatomita / Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova. 2011. – № 2. – S.30-32. [Nikiforov E.A., Loganina V.I., Simonov E.E. The effect of alkaline activation on the structure and properties of diatomite / Bulletin of BSTU. V.G. Shukhov. 2011. - No. 2. - рр.30-32. ( In Russ.)]Murtazaev S-A.Y., Zaurbekov Sh.Sh., Alaskhanov A.Kh., Saydumov M.S.“Impact of Technogenic Raw Materials on the Properties of High-Quality Concrete Composites”, International Symposium "Engineering and Earth Sciences: Applied and Fundamental Research" (ISEES 2018). Advances in Engineering Research, Vol.177, рр.275-279, 2018.Murtazaev S-A.Y., Mintsaev M.Sh., Aliev S.A., Saydumov M.S. “Strength and Strain Properties of Concrete, Comprising Filler, Produced by Screening of Waste Crushed Concrete”, Published by Canadian Center of Science and Education. Received, Vol. 9, № 4, рр.32-44, 2015.Murtazaev S-A.Y., Zaurbekov Sh.Sh., Alaskhanov A.Kh., Saydumov M.S.“Impact of Technogenic Raw Materials on the Properties of High-Quality Concrete Composites”, International Symposium "Engineering and Earth Sciences: Applied and Fundamental Research" (ISEES 2018). Advances in Engineering Research, Vol.177, рр.275-279, 2018.Murtazaev S-A.Y., Zaurbekov Sh.Sh., Alaskhanov A.Kh., Saydumov M.S.“Impact of Technogenic Raw Materials on the Properties of High-Quality Concrete Composites”, International Symposium "Engineering and Earth Sciences: Applied and Fundamental Research" (ISEES 2018). Advances in Engineering Research, Vol.177, рр.275-279, 2018.

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