ПРИМЕНЕНИЕ ОТХОДОВ МРАМОРА В КАЧЕСТВЕ КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БЕТОННЫХ КОМПОЗИТОВ

АННОТАЦИЯ

В данном научном исследовании использованы отходы мрамора в качестве сырья и получен бетонный композит, который считается строительным материалом. Изучено влияние мраморных отходов, используемых в полученном бетонном композите, которые направлены на усовершенствование свойств бетона. В качестве отходов мрамора использовался обломок, образовавшийся при строительстве камней-памятников. Мраморные отходы заменили 50 % природного гравия, который представляет собой крупный заполнитель для бетона. Использованием соответствующей методики, исследованы предел прочности на сжатие и предел прочности на изгиб образца бетона со сроком твердения 28 суток. При этом исследована водопоглощающая способность образца бетона М50, которая составила 6,36 % за 3 дня и не менялась в последующее время. Предел прочности на сжатие образца бетона М50 – 4,2 МПа, предел прочности на изгиб – 21,23 МПа.

ABSTRACT

In this research work, using marble waste as a raw material, a concrete composite was obtained, which is considered a building material. The effect of marble waste used in the resulting concrete composite on the properties of concrete has been studied. A fragment formed during the construction of monument stones was used as marble waste. Marble waste has replaced 50% of natural gravel, which is a large aggregate in concrete. The compressive strength and bending strength of a concrete sample with a hardening period of 28 days were studied by the method. At the same time, according to the method, the water absorption capacity of the concrete sample of the M50 concrete sample was 6.36 % for 3 days and did not change in the following days. The compressive strength of the concrete sample M50 is 4.2 MPa, the bending strength is 21.23 MPa.

Ключевые слова: переработка отходов, мраморные отходы, бетонные композиты.

Keywords: recycling, marble waste, concrete composites.

Введение

В последние годы для решения экологических проблем и экономии природного сырья предпочтение отдается вторичной переработке [6; 9]. При переработке большая часть отходов не только возвращается в производство во время использования, но и становится экономически эффективным средством, поскольку поставляется вместе с недорогим сырьем [5; 8].

Использование различных промышленных отходов, таких как крупный и мелкий заполнитель в составе бетона, стало предметом исследования [4]. Мраморных отходов в Азербайджане, как и в мире, достаточно для подобного рода применения. При использовании мраморных отходов создаются условия для производства бетона за счет более экономичного сырья. Таким образом, переработка отходов положительно влияет на наличие природного сырья и защиту окружающей среды [10].

Мраморные отходы – это побочный продукт процессов резки мрамора. Отходы мрамора также образуются в виде определенного количества вторсырья при сносе зданий, процессе создания скульптур и подготовке памятников. Использование мрамора в качестве материала в строительстве и других отраслях промышленности считается благоприятным из-за характеристик его прочности [3; 7; 11].

Представленная исследовательская работа посвящена получению бетонных композитов с использованием вторичного сырья с целью экономии природных ресурсов и изучению влияния этих отходов на свойства бетона.

Экспериментальная часть

Для приготовления бетонного композита в качестве основного сырья использовались отходы мрамора (рис. 1), песок, гравий, цемент КЛАССА А400 (ЦЕМ II\Al 32,5R) производства завода «Норм Цемент» и вода.

Рисунок 1. Крупные заполнители, используемые при производстве бетона

Используемый гравий пропускали через сито 3–6 мм. Отходы мрамора того же размера заменили гравием в бетонном композите на 50 %. Соотношение сырья соответствует технологии производства бетона марки М500 (таблица 1) [1].

Таблица 1.

Состав образца бетона, приготовленного на основе мраморных отходов

Смешанную массу, изготовленную на основе мраморных отходов, разливали в формы размером 16*4*4 см и 4*4*4 см, ожидая её застывания.

Результаты и их обсуждение

По истечении 28 дней с момента затвердевания были проведены испытания основы методики для изучения свойств бетона (ГОСТ 10181-2000) [1; 2]. Прочность композита на изгиб и сжатие исследовали на испытательной машине YAW300D. Результаты испытаний, проведенных по методике, отражены в таблице 2.

Зависимость предела прочности на сжатие и предела прочности на изгиб бетонного композита от количества мраморных отходов в составе приведена на рисунках 2 и 3.

Таблица 2.

Результаты испытаний образца бетона, изготовленного на основе мраморных отходов

Рисунок 2. Зависимость предела прочности на сжатие от количества мраморных отходов в составе

Рисунок 3. Зависимость предела прочности на разрыв от количества мраморных отходов в составе

Как видно из таблицы 2, прочность на сжатие образца бетона М50 составила 4,2 МПа. Однако в 0 % образце, взятом для сравнения, было 3,5 МПа. Предел прочности на изгиб составил 21,23 МПа. В 0 % образце, взятом для сравнения, было 14,9 МПа. Как видно из результата, использование отработанного мрамора при получении бетона оказало положительное влияние на его свойства.

Таблица 3.

Результаты испытаний на водопоглощение образца бетона М50

Результат испытания на водопоглощение пробы бетона М50 приведен в таблице 3. За первые 5 минут масса образца увеличилась на 5,8 %. Общее увеличение массы образца за 15 минут составило 6 %. Через 120 минут общее увеличение составило 6,1 % и не изменилось во время следующего испытания.

Результаты

Бетонный композит получен на основе отходов мрамора, собранных в качестве отходов. На полученном образце показано влияние мраморных отходов на свойства бетона. В образце бетона природный гравий, представляющий собой крупный заполнитель, был заменен на 50 процентов отходами мрамора. Прочность бетонного композита на изгиб составила 21,23 МПа, что выше, чем у М0 (безотходный образец бетона). Предел прочности на сжатие составил 4,2 МПа, а образец бетона М0 – 3,5 МПа.

Благодаря применению отработанного мрамора при получении бетона, сокращение отходов может сыграть положительную роль в решении эко­ло­ги­чес­ких проблем, а также экономии ресурсов природного сырья.

Список литературы:

1. Баженов Ю.М. Технология бетона. -М.:АСБ, 2009. - 500 с.
2. Шалобыта Т.П., Марчук В.А. Испытания строительных материалов и изделий. Лабораторный практикум. - Брест: Изд-во БГТУ, 2005. - 68 с.
3. Aalok D. Experimental Study on Use of Waste Marble Dust in Concrete // Journal of Engineering Research and Applications. - 2014. - Vol. 4. - Issue.10. - Pp.44-50.
4. Aliabdo A.A., Abd- Elmoaty A.E., Hassan H.H. Utilization of crushed clay brick in concrete industry // Alexantria English Journal. - Vol. 53. - N 1. - 2014. - Pp.151-168. https://doi.org/10.1016/j.aej.2013.12.003
5. Godswill Ch., Twinomuhwezi H.A., Gospel Ch.I., Somtochukwu V.A., Otuosorochi I. Industrial Waste Management, Treatment, and Health Issues: Wastewater, Solid, and Electronic Wastes // European Academic Research - Vol. VIII. - Is. 2. - 2020. - Pp. 1081-1119. http://dx.doi.org/10.47604/ajps.1043
6. Əhmədova S.Z., Qasımova G.Q.Tullantısız istehsal prosesləri və tullantıların təkrar emalı. - Б.: M, 2018. - 455 s.
7. Lendvai L., Singh T., Fekete G., Patnaik A., Dogossy G. Utilization of Waste Marble Dust in Poly (Lactic Acid) Based Biocomposites: Mechanical, Thermal and Wear Properties // Journal of Polymers and the Environment. - 2021. -V.29 - P.2952–2963. DOI:10.1007/s10924-021-02091-9
8. Mahmmod L.M., Dulaimi A., Bernardo L.F., Andrade J.M. Characteristics of Lightweight Concrete Fabricated with Different Types of Strengthened Lightweight Aggregates. // Journal of Compositional Science. - 2024. - Vol. 8. - P.144.
9. Mammadov I.V., Amanullayeva G.I., Bayramova Z.E. Development of the recycling industry and its significance // Тенденции развития науки и образования» - 2021. - №71 (2) - C. 68-72 https://doicode.ru/doifile/lj/71/lj-03-2021-54.pdf
10. Siddique Z., Bhargava R., Ansari M., Khan W. Experimental Study for the utilization of marble powder and in construction industry // AIP Conference Proceedings. - Vol. 2158 (1). - 2019. – Pp. 020-025. DOI:10.1063/1.5127149
11. Siddique Z., Bhargava R., Ansari M., Khan W. Experimental Study for the Utilization of Marble Powder and in Construction Industry / AIP Conference Proceedings. 020025-1–020025-8. - 2019.