Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
  • Оценка потенциала щелочных отходов производств для получения геополимерных вяжущих
  • УДК 691.33
    doi: 10.33622/0869-7019.2025.11.60-65
    Александр Викторович ЯВИНСКИЙ, аспирант, 121qqz@mail.ru
    Александр Александрович ЛУНЁВ, кандидат технических наук, lunev.al.al@gmail.com
    Анастасия Вадимовна ДОВЫДЕНКО, аспирантка, anastasiyadovydenko@yandex.ru
    Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), 644080 Омск, просп. Мира, 5
    Аннотация. Производство портландцемента является одним из основных источников антропогенных выбросов углекислого газа. Для снижения экологической нагрузки и повышения объемов использования побочных продуктов промышленности проведена оценка возможности получения геополимерных вяжущих на основе молотого гранулированного доменного шлака и золы-уноса с применением в качестве щелочных активаторов кальцинированной соды и ее плава. Установлено, что вид и количество активатора, а также состав прекурсоров существенно влияют на прочностные характеристики. Показано, что увеличение доли жидкого стекла в 2 раза может повышать прочность вяжущего до 6 раз, а повышение содержания золы-уноса сверх 60 % приводит к снижению прочности. Доказана принципиальная возможность применения кальцинированной соды в качестве эффективного и более дешевого щелочного активатора для геополимерных вяжущих. Полученные составы демонстрируют прочность, соответствующую классу бетона В20, что подтверждает потенциал их применения в строительстве.
    Ключевые слова: строительство, геополимерное вяжущее, геополимерный бетон, зола-унос, молотый гранулированный доменный шлак, щелочной активатор
  • СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
    1. Ерошкина Н. А., Уразова А. А. Факторы, определяющие свойства геополимеров // Образование и наука в современном мире. Инновации. 2016. Т. 6. № 1. С. 121-129.
    2. Войтко А. Р., Легкота Е. В., Ченская А. М. Сильный спад и территориальная поляризация инвестиций // Молодой учёный года 2022 : сб. ст. II Междунар. науч.-исследоват. конкурса. Пенза : МЦНС "Наука и просвещение", 2022. С. 75-78.
    3. Тымчук Е. И., Коровкин М. О., Ерошкина Н. А. Структурообразование геополимеров // Молодой ученый. 2015. № 87. C. 123-126.
    4. John S. K., Nadir Y., Girija K. Effect of source materials, additives on the mechanical properties and durability of fly ash and fly ash-slag geopolymer mortar: A review [Влияние исходных материалов и добавок на механические свойства и долговечность геополимерного раствора на основе золы-уноса и золы-уноса/ шлака: обзор]. Construction and Building Materials, 2021, vol. 280, p. 122443.
    5. Kaya M. et al. Influence of micro Fe2O3 and MgO on the physical and mechanical properties of the zeolite and kaolin based geopolymer mortar [Влияние микро-добавок Fe2O3 и MgO на физические и механические свойства геополимерного раствора на основе цеолита и каолина]. Journal of Building Engineering, 2022, vol. 52, p. 104443.
    6. Ma B. et al. The influence of calcium hydroxide on the performance of MK-based geopolymer [Влияние гидроксида кальция на свойства геополимера на основе метакаолина]. Construction and Building Materials, 2022, vol. 329, p. 127224.
    7. Zhang M. et al. Experimental feasibility study of geopolymer as the next-generation soil stabilizer [Экспериментальное исследование возможности применения геополимера в качестве стабилизатора грунта нового поколения]. Construction and Building Materials, 2013, vol. 47, pp. 1468-1478.
    8. Liew Y. M. et al. Structure and properties of clay-based geopolymer cements: a review [Структура и свойства глинощелочных геополимерных цементов: oбзор]. Progress in Materials Science, 2016, vol. 83, pp. 595-629.
    9. Lekshmi S., Sudhakumar J. An assessment on the durability performance of fly ash-clay based geopolymer mortar containing clay enhanced with lime and GGBS [Оценка долговечности геополимерного раствора на основе золы-уноса и глины, улучшенной известью и гранулированным доменным шлаком]. Cleaner Materials, 2022, vol. 5, p. 100129.
    10. Tekin I. Properties of NaOH activated geopolymer with marble, travertine and volcanic tuff wastes [Свойства геополимера, активированного NaOH, с использованием отходов мрамора, травертина и вулканического туфа]. Construction and Building Materials, 2016, vol. 127, pp. 607-617.
    11. Игуминова В. А., Реховская Е. О. Вторичное использование отходов ТЭЦ // Молодежь. Наука. Творчество : сб. тр. XIX Всерос. науч.-практ. конф. Омск : ОГТУ, 2021. С. 84-87.
    12. Фомина Е. В., Франсишко Де Кастро Б. К. Экологические аспекты использования сталеплавильного шлака // Рациональное использование природных ресурсов и переработка техногенного сырья: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, химия и биотехнологи. Белгород : БГТУ им. В. Г. Шухова, 2020. С. 290-295.
    13. Nguyen V. C., Bui D. T., Dang V. T. Recent research geopolymer concrete [Современные исследования геополимерного бетона]. The 3rd ACF International Conference-ACF/VCA, 2008, pp. 235-241.
    14. Aldawsari S. et al. Setting time, microstructure, and durability properties of low calcium fly ash/slag geopolymer: a review [Время схватывания, микроструктура и свойства долговечности геополимера на основе низкокальциевой золы-уноса и шлака: oбзор]. Materials, 2022, vol. 15, no. 3, p. 876.
    15. Hadi M. N. S., Farhan N. A., Sheikh M. N. Design of geopolymer concrete with GGBFS at ambient curing condition using Taguchi method [Проектирование геополимерного бетона с гранулированным доменным шлаком в условиях твердения при окружающей температуре с использованием метода Тагути]. Construction and Building Materials, 2017, vol. 140, pp. 424-431.
    16. Guo S. et al. Effect of retarders on setting and strength development of geopolymer activated by Na2CO3+ Ca(OH)2: properties and mechanisms [Влияние замедлителей схватывания на твердение и развитие прочности геополимера, активированного Na2CO3+ Ca(OH)2: cвойства и механизмы]. Construction and Building Materials, 2025, vol. 467, p. 140382.
    17. Antoni A., Wijaya S. W., Hardjito D. Factors affecting the setting time of fly ash-based geopolymer [Факторы, влияющие на время схватывания геополимера на основе золы-уноса]. Materials Science Forum, 2016, vol. 841, pp. 90-97.
    18. Demie S. et al. Effects of curing temperature and superplasticizer on workability and compressive strength of self-compacting geopolymer concrete [Влияние температуры твердения и суперпластификатора на удобоукладываемость и прочность на сжатие самоуплотняющегося геополимерного бетона]. National postgraduate conference Energy Sustain. Explor. Innov. Minds, NPC 2011. doi: 10.1109/NatPC.2011.6136362
    19. Toobpeng N. Effect of retarders on geopolymerization process of fly ash-based geopolymer [Влияние замедлителей на процесс геополимеризации геополимера на основе золы-уноса]. Chulalongkorn Univ. Diss. (Chula ETD). Bangkok, Thailand, 2023.
    20. Liu M. et al. Reusing recycled powder as eco-friendly binder for sustainable GGBS-based geopolymer considering the effects of recycled powder type and replacement rate [Повторное использование рециклированного порошка в качестве экологичного вяжущего для устойчивого геополимера на основе шлака с учетом типа порошка и степени замещения]. Journal of Cleaner Production, 2022, vol. 364, p. 132656.
    21. Коровченко И. В., Коровкин М. О., Ерошкина Н. А. Технология получения геополимерного вяжущего на базе магматических горных пород // Молодой ученый. 2015. № 87. С. 120-123.
    22. Wu X., Shen Y., Hu L. Performance of geopolymer concrete activated by sodium silicate and silica fume activator [Рабочие характеристики геополимерного бетона, активированного силикатом натрия и микрокремнеземом]. Case Studies in Construction Materials, 2022, vol. 17, p. e01513.
    23. Yu J. et al. Experimental study of the feasibility of using anhydrous sodium metasilicate as a geopolymer activator for soil stabilization [Экспериментальное исследование возможности использования безводного метасиликата натрия в качестве активатора геополимеров для стабилизации грунта]. Engineering Geology, 2020, vol. 264, p. 105316.
    24. Petrus H. T. B. M. et al. Green geopolymer cement with dry activator from geothermal sludge and sodium hydroxide ["Зеленый" геополимерный цемент с сухим активатором из геотермального шлама и гидроксида натрия]. Journal of Cleaner Production, 2021, vol. 293, p. 126143.
    25. Pu S. et al. Water resistance of fly ash phosphoric acid-based geopolymer [Водостойкость геополимера на основе золы-уноса и фосфорной кислоты]. Developments in the Built Environment, 2022, vol. 12, p. 100093.
    26. Adewuyi Y. G. R. A. Recent advances in fly-ash-based geopolymers: potential on the utilization for sustainable environmental remediation [Новые достижения в области геополимеров на основе золы-уноса: потенциал использования для устойчивой ремедиации окружающей среды]. ACS Omega, 2021, vol. 6, no. 24, pp. 15532-15542.
    27. Ефремов А. Н., Хаустова В. В., Букина Д. Ю. Композиционные шлакощелочные вяжущие на основе гидроксида натрия, доменного граншлака и золошлаковых отходов тепловых электростанций // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2018. Т. 4. № 132. С. 177-182.
    28. San Nicolas R. V. R., Walkley B., van Deventer J. S. J. Fly ash-based geopolymer chemistry and behavior [Химия и поведение геополимеров на основе золы-уноса]. Coal Combustion Products (CCPs): Characteristics, Utilization and Beneficiation. Elsevier Ltd. Publ., 2017, pp. 185-214.
    29. Xiaoshuang S. et al. Preparation and performance optimization of fly ash- slag- red mud based geopolymer mortar: Simplex-centroid experimental design method [Приготовление и оптимизация характеристик геополимерного раствора на основе золы-уноса, шлака и красного шлама: Метод симплекс-центроидного планирования эксперимента]. Construction and Building Materials, 2024, vol. 450, p. 138573.

  • Для цитирования: Явинский А. В., Лунёв А. А., Довыденко А. В. Оценка потенциала щелочных отходов производств для получения геополимерных вяжущих // Промышленное и гражданское строительство. 2025. № 11. С. 60-65. doi: 10.33622/0869-7019.2025.11.60-65

НАЗАД