Details

В выпускной квалификационной работе проведено комплексное исследование современных минеральных добавок и их влияния на физико-механические свойства бетона с акцентом на оптимизацию прочности, долговечности конструкций, морозостойкости и устойчивости к агрессивным средам. Актуальность работы обусловлена необходимостью ресурсосбережения, снижения углеродного следа в строительстве и эффективного применения местного сырья: шлаков (мартеновских, алюминиевых), золы-уноса ТЭС, вулканических пеплов, диатомита и микрокремнезема. Экспериментально доказано, что замена 5–30% цемента активными пуццоланами или техногенными отходами повышает прочность на сжатие на 15–25% за счет уплотнения микроструктуры цементного камня и снижения водоцементного отношения (В/Ц). Для нейтрализации роста водопотребности при использовании высокодисперсных добавок (удельная поверхность 250–560 м²/кг) разработаны рекомендации по применению суперпластификаторов (поликарбоксилатные, типа Glenium® ACE 430), улучшающих реологические свойства бетонных смесей и подвижность. Установлено, что микрокремнезем (5–10%) усиливает коррозионную стойкость к сульфатам, а комбинированные добавки (шлак + микрокремнезем + пластификатор) повышают морозостойкость до F300. Экологический эффект включает сокращение выбросов CO₂ на 15–20% при замене цемента золошлаковыми смесями и мартеновскими шлаками. Практическая значимость работы подтверждена методиками подбора дозировок с учетом региональной специфики сырья, климатических условий и требований к эксплуатационной надежности. Перспективными направлениями признаны: синергия минеральных добавок с наномодификаторами, моделирование долговременной деградации бетона и разработка ресурсосберегающих композитов для устойчивого строительства.

This thesis presents a comprehensive study of modern mineral additives and their impact on the physico-mechanical properties of concrete, focusing on strength optimization, structural durability, frost resistance, and resistance to aggressive environments. The research addresses urgent needs for resource efficiency, carbon footprint reduction in construction, and effective use of local raw materials: slags (open-hearth, aluminum), fly ash, volcanic ashes, diatomite, and microsilica. Experimental results confirm that replacing 5–30% of cement with active pozzolans or industrial by-products enhances compressive strength by 15–25% through microstructure densification of cement stone and reduced water-cement ratio (W/C). To counteract increased water demand from highly dispersed additives (specific surface: 250–560 m²/kg), the study recommends superplasticizers (polycarboxylate-based, e.g., Glenium® ACE 430) to improve rheological properties of concrete mixes and workability. Key findings include: microsilica (5–10%) boosts sulfate corrosion resistance, while combined additives (slag + microsilica + plasticizer) increase frost resistance to F300 cycles. The environmental benefit features a 15–20% reduction in CO₂ emissions when using slag-ash blends or open-hearth slags. Practical relevance is demonstrated via dosing methodologies accounting for regional material specifics, climatic conditions, and operational reliability requirements. Future research directions include: synergistic effects of mineral additives with nanomodifiers, modeling long-term concrete degradation, and developing resource-efficient composites for sustainable construction.