Surface activity of concrete waste powders

• Published in: Nanotehnologii v stroitelʹstve Vol. 13; no. 2; pp. 108 - 116
• Main Authors: Ayzenshtadt, A.M., Drozdyuk, T.A., Danilov, V.E., Frolova, M.A., Garamov, G.A.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Moscow LLC CNT NanoStroitelstvo 01.01.2021; OOO "CNT «NanoStroitelstvo
• Subjects: atomization energy; Atomizing; Binders (materials); Binding; composite binder; Composition; Concrete; Concrete construction; Construction industry; Criteria; Dicalcium silicate; dust fraction of concrete scrap; Free surfaces; Internal energy; Mathematical analysis; Nanotechnology; Polarization; recycled concrete; Scrap; Service life; surface activity; Surface energy; Surface tension; Thermogravimetric analysis; Thermogravimetry; Waste materials
• ISSN: 2075-8545; 2075-8545
• DOI: 10.15828/2075-8545-2021-13-2-108-116

Введение. Одним из самых многотоннажных отходов стройиндустрии является бетонный лом, полученный в результате демонтажа зданий и сооружений, срок эксплуатации которых достиг своего максимума или требует значительных капитальных изменений. Особый интерес на наш взгляд представляют работы по использованию получаемой пылевидной фракции. Одним из перспективных методологических подходов в данном направлении является соблюдение принципов нанотехнологий, заключающихся в получении тонкодисперсных компонентов как активных составляющих создаваемых композиций. Методы и материалы. Поэтому объектами исследований в данной работе были тонкодисперсные порошки, полученные механическим размолом легкого (образец 1) и тяжелого (образец 2) бетона пятиэтажного жилого панельного дома 1979 года постройки. Определен элементный состав и удельная поверхность образцов, проведена термогравиметрия исследуемых порошковых систем, методом ОВРК установлено поверхностное натяжение опытных проб и дисперсионная и поляризационная составляющие данного показателя. Предложен новый методический подход к определению поверхностного натяжения порошковых систем, основанный на определении функциональной зависимости поверхностного натяжения от усилия прессования опытных образцов. Показана возможность расчета макроэнергетических характеристик (энергия атомизации, удельная массовая энергия атомизации) образцов отработанного бетона. Данный физико-химический показатель характеризует потенциальный запас внутренней энергии системы, способной при механическом разрушении материала переходить в свободную поверхностную энергию. Результаты и обсуждение. ТГА-анализ опытных проб бетона показал наличие остаточного количества двухкальциевого силиката. Проведенные расчеты величины поверхностной активности образцов показали, что в качестве активной добавки в композициях, способной проявлять свойства связующего агента наиболее предпочтительнее использовать порошок, полученный путем дробления образца тяжелого бетона. Заключение. Для оценки активности пылевидных фракций бетонного лома как компонента в вяжущих композициях гидратационного типа твердения предложено использовать в качестве критерия величину активности поверхности порошковых систем. Абсолютное цифровое значение данного критерия равно отношению величин свободной поверхностной энергии исследуемого порошка и удельной массовой энергии атомизации исходного отработанного бетона. Установлено, что для бетонного лома величина данного критерия определяется поляризационной составляющей поверхностного натяжения.