Mechanical properties of fine-grained carbonate concretes with a complex additive, including fine limestone filler and superplasticizer

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The stress-strain properties of fine-grained carbonate concretes, despite the fact that they have proven themselves well in various types of construction, have not been studied to the same extent as the deformation and strength properties of traditional heavy concrete. The object of the study is to find ways to improve the physical and mechanical properties of fine-grained carbonate concretes by using a mineral complex additive consisting of a finely dispersed limestone filler and a superplasticizer in the composition of concrete. The relationship between the ultimate values of strength characteristics (cubic strength) and crack-initiating stresses and deformations for conventional and carbonate fine-grained concrete compositions were analyzed. Through the damping mechanism of the cracking process in concrete, due to the joint work of a superplasticizer and a carbonate microdisperse filler a composition of carbonate fine-grained concrete was obtained, capable of resisting static and dynamic loads, with a dense structure and increased reliability and durability.

About the authors

Vladimir V. Belov

Tver State Technical University

Author for correspondence.
Email: vladim-bel@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0761-6460

Doctor of Technical Sciences, Professor, adviser of the Russian Academy of Architecture and Building Sciences, Head of the Department of Building Materials and Structures

Tver, Russian Federation

Pavel V. Kuliaev

Tver State Technical University

Email: p.kuliaev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8762-215X

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Constructions and Structures

Tver, Russian Federation

Temur R. Barkaya

Tver State Technical University

Email: btrs@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-0012-1430

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Constructions and Structures

Tver, Russian Federation

References

  1. Yu R., Spiesz P., Brouwers H.J.H. Mix design and properties assessment of ultra-high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC). Cement and Concrete Research. 2014;56:29-39. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2013.11.002
  2. Belov V.V., Subbotin S.L., Kulyaev P.V. Strength and deformation properties of concretes with carbonate microfillers. Stroitelnye Materialy. 2015;(3):25-29. (In Russ.) Available from: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_23108568_67985513.pdf (accessed: 11.02.2023)
  3. Chaid R., Jauberthie1 R., Boukhaled A. Effet de l’ajoutcalcairesur la durabilite des betons. Lebanese Science Journal. 2010;11(1):92-103. Available from: https://lsj.cnrs.edu.lb/wp-content/uploads/2015/12/chaid.pdf (accessed: 21.01.2023).
  4. Desnerck P., De Schutter G., Taerwe L. Stress-strain behavior of self-compacting concretes containing limestone fillers. Structural Concrete. 2012;13(2):95-101. https://doi.org/10.1002/suco.201100056
  5. Berdov G.I., Ilina L.V., Zyryanova V.N., Nikonenko N.I., Melnikov A.V. Improving the properties of composite building materials by introducing mineral microfillers. Stroyprofi: Building Technologies and Concrete. 2012;(2):26-30. (In Russ.) Available from: http://stroy-profi.info/files/pdf/2/stroyprofi-2-26.pdf (accessed: 07.04.2023).
  6. Singh M., Siddik R. Properties of concrete containing a large amount of coal ash as a fine aggregate. Journal of Cleaner Production. 2015;91:269-278.https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.026
  7. Kou S.S., Poon S.S. Properties of concrete prepared using fine crushed stone, kiln bottom ash and fine recycled aggregate as fine aggregates. Construction and Building Materials 2009;23(8):2877-2886. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.02.009
  8. Linda Amel C., Kadri E.H., Sebaibi Y., Sualkhi H. Influence of dune sand and pumice on the mechanical and thermal properties of lightweight concrete. Construction and Building Materials. 2018;133:209-218. http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.043
  9. Zaetang Y., Wongsa A., Sata V., Chindaprasirt P. Use of coal ash as geopolymer binder and coarse aggregate in pervious concrete. Construction and Building Materials. 2015;96:289-295. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.08.076
  10. Belov V., Kuliaev P., Barkaya T. Dynamic characteristics of reinforced concrete beams made of carbonate concrete. Materials Research Proceedings. 2022;21:209-213.
  11. Belov V., Kuliaev P., Artemyev A. Pressed concrete based on depleted raw material mixture. AIP Conference Proceedings. 2022;2503:060005. https://doi.org/10.1063/5.0099416
  12. Rakhimov R.Z., Rakhimova N.R. Topological models of the structure and structural elements of composite construction materials. Cement and Its Applications. 2011;(11-12):62-68. (In Russ.)
  13. Gorynin I.V., Kuznetsov P.A. Structural and functional nanostructured materials. Nanotekhnologii, Ekologiya, Proizvodstvo. 2011;(8):116-121. (In Russ.)
  14. Tretyakov Yu.D. Evolution of nanomaterials, nanoparticles, nanostructures and the problem of health. Nanotekhnologii, Ekologiya, Proizvodstvo. 2011;(1):98-106. (In Russ.)
  15. Goldman A., Bentur A. Effects of pozzolanic and non-reactive fillers on the transition zone of high strength concrete. Proceedings of International Symposium on Interfaces in Cementitious Composites, Toulouse, 1992. London; 1993. p. 53-62.
  16. Moser B., Pfeifer C. Microstructure and durability of ultra-high performance concrete. Proceedings of the Second International Symposium on Ultra High Performance Concrete. 2008;10:417-424.
  17. Sobolev K., Flores Vivian I., Hermosillo R., Torres-Martínez L. Nanomaterials and nanotechnology for high-performance cement composites. ACI Materials Journal. 2008;254:93-120.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».