Применение расширяющихся цементов для набрызгбетона в тоннельном строительстве

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

УДК 691.5 DOI: 10.22227/1997-0935.2019.11.1438-1448

Применение расширяющихся цементов для набрызгбетона

в тоннельном строительстве

А.И. Харченко1, И.Я. Харченко2, В.А. Алексеев2, С.И. Баженова2

1 Ингеострой; г. Москва, Россия; 2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

(НИУ МГСУ); г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ

Введение. Обоснована актуальность проблемы, связанной с получением эффективных мелкозернистых бетонов (МЗБ), обладающих повышенной трещиностойкостью, непроницаемостью и долговечностью для тоннельного строительства. С этой целью предусмотрено применение расширяющихся цементов (РЦ).

Материалы и методы. Использованы различные виды расширяющихся компонентов в составе композиционного вяжущего. В качестве базового портландцемента принят портландцемент ПЦ 500 Д0. Исследование процессов гидратации и структурообразования при твердении РЦ и бетонов на их основе выполнялось с помощью комплекса физико-химических методов. Оценка строительно-технических свойств МЗБ на композиционном вяжущем осуществлялась с применением стандартных методов исследования.

Результаты. Приведены результаты анализа влияния вида и количества расширяющихся компонентов на величины показателей прочности и объемных деформаций бетонов, используемых при строительстве тоннельных сооружений. Показано улучшение физико-механических, технологических и эксплуатационных характеристик набрызгбетона. Установлены общие закономерности влияния расширяющихся добавок (РД) на свойства МЗБ, предложена классификация расширяющихся цементов для решения различных задач при строительстве тоннельных сооружений. Выводы. Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность применения РД в качестве активного компонента в составе композиционного вяжущего для набрызгбетона при строительстве тоннельных сооруже-сч сч ний, определено общее повышение технических показателей бетонной смеси и бетонов. Предложена классификация

РЦ, обладающих разной степенью расширения при гидратации, для решения различных строительных задач. Замена обычного портландцемента на РЦ для бетонов подземных конструкций, применяемых в тоннельном строительстве, позволяет существенно повысить их эксплуатационную надежность.

с £ Ш *

№ О) г г О О

>

аГ <и

О % —

о

о О

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: расширяющееся вяжущее, деформации цементного камня, набрызгбетон, мелкозернистый бетон, структурообразование бетона, микронаполнитель

?!

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Харченко А.И., Харченко И.Я., Алексеев В.А., Баженова С.И. Применение расширяющихся |2 5 цементов для набрызгбетона в тоннельном строительстве // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 11. С. 1438-1448. DOI:

10.22227/1997-0935.2019.11.1438-1448

Application of expanding cements for sprayed concrete in tunnel

2 ъ construction

S c

8 « _

<М Я -

Alexey I. Kharchenko1, Igor Ya. Kharchenko2, Vyacheslav A. Alekseev2, Sofia I. Bazhenova2

1 Ingeostroy; Moscow, Russian Federation;

^ 2 Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU);

co -= Moscow, Russian Federation

a> ™ _

o EE

eg ABSTRACT

Introduction. The paper substantiates the actuality of the problem connected with obtaining efficient fine concretes

OT c possessing enhanced crack resistance, tightness, and duration for tunnel construction. This aim is pursued with the

22 ^ application of expansive cements (EC).

• Materials and methods. Various types of expansive agents were used in composition binders. Portland cement PTs 500

O ji) D0 was taken as the basic Portland cement. Studying hydration and structure formation processes during hardening of the

g O ECs and EC-based concretes was executed utilizing a system of physicochemical methods. Assessment of construction and

K  technical properties of the fine concretes based on composition binders was accomplished using standard research methods.

X -js Results. Analysis results are given for the effect of type and amount of the expansive agents on strength and volume

¡3 ^ deformation values of the concretes used in tunnel installation construction. Improvement of physical, mechanical, and technological properties and performance of sprayed concrete is shown. A general mechanism of influence of expansive

1438 © А.И. Харченко, И.Я. Харченко, В.А. Алексеев, С.И. Баженова, 2019

Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial

additives (EA) on fine concrete properties is established. A classification of expansive cements for solving various tasks in tunnel installation construction is suggested.

Conclusions. EA application efficiency is theoretically substantiated and experimentally proved for the case when the EA is used as an active agent in the composition binder for sprayed concrete in tunnel construction. General enhancement of technical indicators of concrete mixture and concretes is determined. EA classification is suggested for the different extent of hydrated EA expansion and various construction tasks. Replacement of standard Portland cement for an EC for underground structures concrete used in tunnel construction provides a significant increase in their maintainability.

KEYWORDS: expanding binder, cement stone deformations, sprayed concrete, fine concrete, concrete structure formation, microfiller

FOR CITATION: Kharchenko A.I., Kharchenko I.Ya., Alekseev V.A., Bazhenova S.I. Application of expanding cements for sprayed concrete in tunnel construction. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2019; 14(11): 1438-1448. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.11.1438-1448 (rus.).

ВВЕДЕНИЕ

При строительстве тоннельных и притоннель-ных сооружений, выполняемых, как правило, при сложных инженерно-геологических условиях, наиболее важными показателями, определяющими степень эксплуатационной надежности подземных бетонных и железобетонных конструкций, являются такие факторы как уровень их долговечности, водонепроницаемости и трещиностойкости [1].

Вместе с тем также следует учитывать экономическую эффективность строительных работ, возможности их оптимизации и интенсификации с учетом современных технологий строительства. В последнее время в практику строительства подземных сооружений активно внедряется технология набрызгбетонирования, которая достаточно широко применяется в тоннелестроении зарубежными специалистами [2, 3]. Использование такой технологии позволяет максимально быстро возвести конструкцию до начала критического роста горного давления и в ряде случаев отказаться от необходимости выполнения трудоемких и затратных арматурных и опалубочных работ [4, 5].

Известно, что для технологии набрызгбетона характерно применение бетонных смесей, отличающихся ускоренной кинетикой твердения и обладающих плотной структурой с высокой степенью связности, повышенной трещиностойкостью и непроницаемостью в затвердевшем состоянии [5, 6].

Одним из существенных резервов повышения качества набрызгбетонных смесей может быть использование расширяющихся цементов (РЦ) или вяжущих с компенсированной усадкой, процесс твердения которых сопровождается увеличением объема цементного камня, обеспечивая не только компенсацию усадочных деформаций, но и развитие плоского или объемного напряженного состояния в теле

железобетонных конструкций, и получение так называемых самонапряженных железобетонных конструкций [6, 7]. Их применение особенно эффективно в случаях, когда предъявляются повышенные требования к непроницаемости и долговечности бетона, а традиционными методами обеспечить предварительное напряжение не представляется возможным в связи со сложной геометрической формой железобетонных конструкций [8, 9]. Этим условиям в полной мере соответствуют железобетонные конструкции тоннельных и притоннельных сооружений, эксплуатирующихся в крайне сложных условиях.

Впервые цемент с эффектом расширения был разработан немецким ученым А. Гуттманом в 1920 г., который классифицировался как «компенсирующий усадку цемент» или «безусадочный цемент» [1, 10]. Эти понятия употребляются и сегодня, что в значительной мере определяет область их применения в строительстве. Благодаря разработкам профессора В.В. Михайлова, РЦ получил дальнейшее развитие для обеспечения предварительного напряжения арматуры, находящейся в теле бетона за счет химической энергии, выделяющейся при его твердении, который в настоящее время известен как «напрягающий цемент» [11, 12]. При расчете и проектировании железобетонных конструкций на основе напрягающих цементов используются стандартные методы расчета, обычно используемые для предварительно напряженных железобетонных конструкций с учетом их конструктивных и технологических особенностей [13, 14].

Расширяющиеся цементы и бетоны на их основе возможно производить как в заводских условия, так и непосредственно на строительной площадке или на предприятиях по производству товарного бетона путем введения в его состав расширяющихся добавок [15]. Производство бетонных смесей с рас-

< п

ф е t с

Î.Ï

G Г сУ

0 œ

n СО

1 s

y -Ь

J со

^ I

n °

S 3

0 SS

01

О n

a N

П 2 s 0

S 6

r œ c Я

h о

С о

• )

if

4

«> 00  £

s У с о <D Ж

10 10 о о

№ о

о о

сч N

¡É Ф

U 3 > (Л С И

m *

Sí

<U ф

О % —

о

СЭ О

о со гм

(Л (Л

.Е о

L

• с Ю СЭ

S *

сэ ЕЕ

feo

О) ^

т-

2: £ £

ю °

И «Я i

í!

О (П ф ф

со >

ширяющимися добавками не требует дополнительных затрат по переоснащению технологического оборудования и может быть интересно строительным и производственным фирмам, специализирующимся на монолитном строительстве и изготовлении ответственных конструкций.

При этом расширяющиеся вяжущие могут быть классифицированы в соответствии с основными химическими реакциями, лежащими в основе развития процесса расширения:

• Тип 1. Расширение за счет образования гидрок-сидов кальция или магния;

• Тип 2. Расширение при образовании эттрингита;

• Тип 3. Расширение за счет процессов, вызывающих газообразование.

Кроме того, известны РЦ, при твердении которых развиваются процессы расширения вследствие комбинации вышеназванных реакций [16, 17].

Проведенные исследования технологии и свойств бетонов на базе расширяющихся вяжущих различного типа показали, что при их введении в состав бетона в условиях строительной площадки или заводов по производству товарного бетона возможно регулировать параметры объемного расширения и физико-механические характеристики затвердевшего бетона [18, 19].

При сооружении ответственных подземных конструкций, таких как обделка тоннельных или шахтных сооружений, в состав бетонных смесей целесообразно вводить фибру на полимерной или стальной основе с целью повышения их трещиностойкости и долговечности [20]. Сочетание бетонов с расширяющейся добавкой и фиброй может значительно улучшить эксплуатационную надежность и повысить эффективность подземных сооружений [21].

В связи с тем, что широкое применение технологии набрызгбетонирования для строительства тоннельных и шахтных сооружений существенно сдерживается необходимостью использования высококачественного и фракционированного крупного заполнителя, авторами на базе НИУ МГСУ были проведены комплексные исследования свойств мелкозернистого бетона на основе РЦ, в состав которого вводилась фибра [22, 23]. При этом предполагалось, что введение тонкодисперсной расширяющейся добавки (РД) на основе метакаолина обеспечит улучшение реологических свойств бетонной смеси и повысит степень ее связанности и затем, на стадии затвердевания, не только компенсирует усадочные деформации, но обеспечит формирование объемного преднапряженного состояния в структуру фибробетона, повысив трещиностойкость, водонепроницаемость и долговечность конструкций обделки тоннельных и шахтных сооружений возводимых методом набрызга [24, 25].

Применение мелкозернистых бетонных смесей с исключением из состава набрызгбетона крупного заполнителя позволяет получать более равномерное распределение фибры в структуре бетона [26], а введение тонкодисперсного расширяющегося микронаполнителя даст возможность не только снизить величину отскока и минимизировать потери смеси на стадии бетонирования, но и существенно повысить эксплуатационную надежность тоннельных и шахтных сооружений [27, 28]. Волокна фибры, равномерно распределенные в теле бетона, в процессе развития процесса расширения переходят в напряженное состояние [29, 30], образуя структурно-обжатую систему [22], обеспечивая высокую непроницаемость, трещиностойкость и долговечность конструкций [31, 32].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

С целью оценки степени пригодности на практике разных расширяющихся компонентов вяжущего для приготовления бетонов, предназначенных для строительства тоннельных сооружений, проводились исследования свойств мелкозернистого бетона с РД различного вида. Свойства приготовленных бетонных смесей исследовались в соответствии с требованиями ГОСТ 10181-2000 «Смеси бетонные. Методы испытаний» и EN 12350-1:2009 «Испытания бетонной смеси».

Исследования продуктов гидратации выполнялись с применением комплекса физико-химических методов, таких как рентгенофазовый, инфракрасный спектральный и дифференциально-термический анализы, дополненных исследованиями с применением сканирующего электронного микроскопа при увеличении от 1:3000 до 1:10 000.

Поровая структура изучалась с использованием метода ртутной порометрии и сканирующего электронного микроскопа, морозостойкость определялась по потере массы образцов при цикличном замораживании и оттаивании.

Для определения прочностных характеристик, а также линейных деформаций (усадка/расширение) изготавливались образцы-балочки размерами 70 х х 70 х 280 мм и 40 х 40 х 160 мм из бетонной смеси с П:Ц = 2:1 с В/Вяж = 0,4. В качестве базового вяжущего применялся портландцемент Воскресенского цементного завода с активностью 52,1 МПа и нормальной густотой 25,4 %. Истинная плотность цемента составляла 3,1 г/см3, удельная поверхность — 3440 см3/г. Заполнителем бетонной смеси являлся песок кварцевый Люберецкого карьера с модулем крупности Мкр = 2,2, имеющий плотность истинную 2,44 г/см3 и плотность насыпную 1,57 кг/л.

В качестве расширяющейся добавки использовалась смесь высокоглиноземистого цемента Secar

70, активированного метакаолина с гипсовым ангидритом в стехиометрическом соотношении, необходимом для полного образования эттрингита. Количество РД в составе базового портландцемента составляло 5, 10 и 15 %. После приготовления образцы выдерживались 28 сут при 100%-ной относительной влажности с последующим помещением в воздушно-сухие условия при относительной влажности около 60 %.

В качестве стальной фибры применялась фибра \VIRANDFS7 с расходом 25 кг/м3. В качестве полипропиленовой использовалась фибра 81211 с расходом 1,2 кг/м3.

РЕЗУЛЬТАТЫ

На основании анализа результатов исследований установлено, что процесс расширения наиболее активно развивается в первые 48...72 ч гидратации практически для всех типов расширяющихся вяжущих. В дальнейшем, при последующем твердении в течение 28 сут в нормальных температурю-влаж-ностных условиях наблюдается незначительное увеличение объема.

При этом в ряде случаев фиксируется снижение прочностных показателей бетона, что может объясняться образованием дефектов в структуре цементного камня вследствие интенсивного свободного расширения. При твердении мелкозернистого бето-

на с РД в воздушно-сухих условиях остаточное расширение после проявления усадочных деформаций зафиксировано только при содержании расширяющихся компонентов в количестве не менее 10 %. Вяжущие с компенсированной усадкой, содержащие расширяющийся компонент до 5 % по массе при твердении в воздушно-сухих условиях в течение 28 сут после затворения имеют значительно меньшую величину усадки по сравнению с бетоном, приготовленным на базе обычного портландцемента. Анализ кинетики твердения РЦ (рис. 1) с различными РД на основе сульфоалюмината кальция позволил установить зависимость величины расширения как от количественного соотношения базового портландцемента и РД, так и от их активности.

Анализ результатов экспериментальных исследований продуктов гидратации вяжущих МЗБ с РД не позволил установить статистически достоверной зависимости между величиной объемного расширения и количеством образовавшегося эттрингита. При этом некоторые образцы МЗБ с РД со сравнительно большим содержанием образовавшегося эттрингита в объеме новообразований имели меньшую величину расширения по сравнению с образцами с более низким процентным содержанием эттрингита. Это определяется степенью кинетического согласования между интенсивностью затвердевания ПЦ-матрицы и кинетикой образования эттрингита.

< п

<D (D W О

is

О ся =! СО

О со

° ¡3

i

3 °

<»8 о сп

о?

О 5'

с w

0

1

СП СП о о

о. >

3 7 14 28

Время твердения, сут / Hardening time, day

^ — РД на основе Secar 70 /  — РД на основе Метакаолина /

ЕА based on Secar 70 ЕА based on Metakaolin

Рис. 1. Кинетика расширения мелкозернистого бетона (МЗБ) в зависимости от вида и количества РД на основе Secar 70 и метакаолина: 1и4;2и5;3и6 — РДв количестве 5,10 и 15 % по массе; твердение в герметичных условиях при 18 °С Fig. 1. Fine concrete expansion kinetics depending on type and amount of EA based on Secar 70 and Metakaolin: 1 and 4; 2 and 5; 3 and 6 correspond with EA in amount of 5,10 and 15 mass %; hardening under hermetic conditions at 18°C

8 °

CD ^D

fr

<D

«> DO

T

ЗГ

«I *S с о <D X

10 10 о о

ai ai

о о

сч сч

к ш

О 3 >| (П с Ю 2 -ВО

1Í

ф ф

о ё —' ~t=! О

О О

о со см

ОТ

(л

.Е о

—- с Ю о

S*

о Е

feo

СТ> ^

t- _>s

Z £ £

ОТ О

Z W

íl

О (О ф ф

со >

На основе статистической обработки результатов экспериментальных исследований установлено, что при фиксированной активности базового портландцемента и РД увеличение объема РЦ прямо пропорционально увеличению содержания расширяющихся компонентов в составе композиционного вяжущего с коэффициентом корреляции 0,83.

На кинетику твердения расширяющихся вяжущих, приготовленных смешиванием стандартного портландцемента и расширяющегося компонента, значительное влияние оказывают дисперсность базового портландцемента, его минеральный состав и показатель активности. На основании анализа свойств расширяющихся вяжущих, изготовленных путем смешения базовых портландцементов различных производителей, с изменяющимся содержанием С,А от 3 до 12 %, но с фиксированным количеством и видом РД на основе глиноземистого цемента было установлено, что более высокую стабильность и воспроизводимость свойств имели РЦ при использовании низкоалюминатных портландцементов, т.е. с процентным содержанием С, А до 5 %.

По результатам проведенных исследований определено, что при повышении удельной поверхности РД, величина расширения снижается, а прочностные характеристики композиционного вяжущего повышаются. Кроме того, установлена зависимость между соотношением А1,03/803 в со-

ставе РД и величиной расширения, в соответствии с которой при увеличении соотношения от 0,5 до 1,5 величина расширения уменьшается с 2 до 0,5 %.

При дисперсном армировании бетона вводимое фиброволокно воспринимает растягивающие напряжения, появляющиеся в процессе гидратации цементного камня с РД. Особенностью механизма работы фибры в расширяющихся бетонах служит то обстоятельство, что волокна фибры в бетонной матрице ограничивают развитие процесса расширения, находятся в растянутом предварительно напряженном состоянии, что обеспечивает обжатие структуры цементного камня и бетона, являясь дополнительным важным фактором, обеспечивающим его повышенную трещиностойкость и долговечность. В этой связи для создания объемного напряженного состояния в структуре МЗБ с РД, предпочтение следует отдавать стальной фибре. Введение в состав МЗБ с РД полипропиленовой фибры также существенно повышает прочностные характеристики по сравнению с обычным МЗБ, обеспечивая получение конструкций с повышенной трещиностой-костью и эксплуатационной надежностью.

При анализе изменения прочностных показателей расширяющихся МЗБ, отмечено, что прочность бетона значительно увеличивается с повышением величины объемного расширения при твердении в нормальных условиях на 28 сут (рис. 2). Кроме

Без РД / Without ЕА

10 % на основе Secar 70 / 10 % based on Secar 70

10 % на основе Метакаолина / 10 % based on Metakaolin

Рис. 2. Изменение прочностных показателей МЗБ с различными типами фибры: 1 и 2 — без РД; 3 и 4 — с РД на основе глиноземистого цемента Secar 70

Fig. 2. Variation of fine concrete strength for different fibre types: 1 and 2 for no EA; 3 and 4 for EA based on Secar 70 alumina cement

того, общий объем расширения образцов, твердеющих в воде, оказывается соразмерным с объемом расширения бетона, выдержанного в нормальных условиях, при исключении развития влажностной усадки. В связи с этим для практического применения РЦ, приготавливаемых путем смешивания базового портландцемента и РД с доступными на строительном рынке материалами, следует учитывать результаты выполненных исследований, обеспечивающих возможность управления процессами структурообразования и свойствами затвердевшего бетона. Результаты проведенных исследований показывают, что применение расширяющихся вяжущих в мелкозернистых бетонных смесях обеспечивают снижение деформаций от усадки, способствуя повышению трещиностойкости и эксплуатационных характеристик. Повышение трещиностойкости обеспечивается вследствие равномерного распределения по объему твердеющего бетона сжимающих напряжений, развивающихся при ограничении волокнами фибры процессов расширения, сопровождающих твердение цемента с РД. Такая система имеет внутренние ограничения развития деформаций расширения, повышая и стабилизируя общие характеристики бетона, формирую объемное самонапряженное состояние конструкции, что особенно важно для подземных конструкций, подвергающихся различным типам разрушающих факторов.

В общем виде при применении расширяющихся цементов необходимо рассматривать строительно-технологические мероприятия в трех аспектах:

• твердение без дополнительных конструктивных мероприятий, препятствующих развитию процесса расширения;

• твердение с ограничением процесса расширения путем назначения соответствующего армирования и/или включения в работу примыкающих строительных элементов;

• твердение с обязательным расчетным двух- или трехосным ограничением деформаций, которые обусловлены конструктивными требованиями.

Экспериментально установлено, что при «свободном» расширении прочность снижается с увеличением величины расширения. Это является следствием разрушения структуры при развитии двух противоположно действующих процессов: упрочнение ПЦ-части и увеличение объема при гидратации РД. Причем, при последующем хранении под водой, например, в период до 6 мес., прочность МЗБ с расширяющимися цементами от 10 до 30 % выше прочности на сжатие МЗБ на основе базовых порт-ландцементов.

Опытным путем доказано, что при твердении РЦ при различных В/Ц, особенностью их структу-рообразования служит тот факт, что прочность це-

ментного камня и бетона на его основе, величина и характер поровой структуры, в большей степени зависят от проявившейся величины расширения, чем от расхода воды в составе бетонной смеси. В случае интенсивного затвердевания портландце-ментной матрицы, в зависимости от активности расширяющихся компонентов, эттрингит кристаллизуется в порах цементного камня, уменьшает их объем и размеры, уплотняя капиллярно-пористую структуру при незначительном расширении. С увеличением количества кристаллизирующегося эттрингита, его свободное размещение в порах и капиллярах затрудняется, в результате чего в структуре цементного камня возникают собственные напряжения. В этой связи увеличиваются проявляющиеся деформации расширения до 0,4...0,7 %, а количество и размеры пор уменьшаются.

При достижении критического напряжения вследствие дальнейшего образования эттрингита, возрастает собственное внутреннее напряжение в структуре портландцементной матрицы. Превышение критического значения растягивающих напряжений появляется прежде всего в образовании внутренних трещин цементного камня, что указывает на увеличение общей пористости и доли крупных пор. При дальнейшем развитии процесса расширения дополнительно возникают внешние трещины и начинается процесс саморазрушения структуры цементного камня с увеличением общей пористости до 30 % и более (см. рис. 3). Соответственно для повышения трещиностойкости и долговечности сооружений крайне эффективным методом как раз и является введение в состав бетона фибры, которая воспринимает внутренние растягивающие напряжения и формирует объемное самонапряженное состояние набрызгбетона.

С понижающейся интенсивностью твердения портландцементной матрицы и с повышающейся активностью расширяющихся компонентов увеличивается доля эттрингита, кристаллизующегося не только в порах, вызывая их уплотнение, но и частично в гелевой фазе твердеющей матрицы портландцемента, не вызывания при этом развития внутренних напряжений. Следствие этого — плотная и тонкопористая структура цементного камня и бетона на его основе.

Параллельное снижение интенсивности твердения портландцементной матрицы и активности РД ослабляет внутреннюю кристаллическую структуру портландцементной матрицы, что проявляется через увеличение общего порового объема и снижение прочности. Дополнительное хранение в воде ведет к частичному восстановлению прочности, снижению общей пористости и уменьшению среднего диаметра пор. Таким образом, количество и размер пор

< п

Ф е

¡я с

о Г сУ

О

§ СО

У -Ь о СО

^ I § °

О 2

о7

О §

а ^ § 2

2 6 А Го Г 6 С Я

^ о

С §

• ) н

4

«> оо  г

(Л п

(Я у

с о

Ф Ж

10 10 о о

10 5 15 10 5

Secar 70 Метакаолин / Metakaolin

Рис. 3. Общая пористость МЗБ на основе РЦ в зависимости от вида и количества расширяющейся добавки для стальной и полипропиленовой фибры: РД на основе глиноземистого цемента Secar 70

Fig. 3. Total porosity of fine EC-based concrete depending on type and amount of EA for steel and polypropylene fibre: EA based on Secar 70 alumina cement

o> o>

о о

СЧ СЧ

К <l> О 3

>i in с w 2 -to t

ii

<D ф

О ё —' ~t=! О

О О

о со CM

ОТ

(л

.Е о

¿и

—- с Ю о

S «

о Е fe О

СТ> ^

t- _>s

Z £ £

ОТ °

С W Si

il

О (0 ф ф

со >

в структуре цементного камня можно рассматривать в качестве интегрального показателя качества РЦ. На этой основе предложен экспресс-метод оценки качества РЦ, предусматривающий формирование оптимальных условий как для затвердевания портландце-ментной матрицы, так и для образования эттрингита при гидратации расширяющегося компонента. С этой целью, в соответствии с методикой, изложенной в А8ТМ С684, предложена ускоренная методика определения свойств РЦ и бетонов с применением тепловлажностной обработки по «мягкому» режиму прогрева при температуре 35 °С в течение 24 ч.

В качестве численного критерия, позволяющего классифицировать все многообразие РЦ, применяемых в строительной практике, можно рассматривать соотношение между изменением прочности и деформациями расширения в фазе активного структурообразования. Этот критерий предлагается рассматривать в качестве коэффициент качества РЦ Ке7, который определяется следующим образом:

Кс7 = УсНУе = (Им> - И1)1И1\(1м> -11)11,

где Ус1 — прирост прочности при сжатии в процессе температурно-влажностной обработки за 24 ч; Уе — величина линейного расширения при темпе-ратурно-влажностной обработке за 24 ч; 1(1. Ы — прочность при сжатии и длина цементной призмы через 24 ч твердения в форме в герметичных условиях при 22 °С; Ьм> — соответствующие показатели после завершения гидротермальной обработки при 35 °С в период 24 ч.

Таким образом, коэффициент Кд характеризует соотношение между кинетикой набора прочности и интенсивностью расширения в фазе активного структурообразования при твердении РЦ, что можно рассматривать в качестве одной из основных характеристик РЦ. На основании анализа результатов исследования поровой структуры РЦ с различной величиной проявившихся деформаций была установлена зависимость между характеристиками порового пространства и коэффициентом качества Кд. И представляется возможным классифицировать практически все виды и типы РЦ по меньшей мере на три группы: тип 1 с Кд < 10; тип 2 с 10 <Кд < 100 и тип 3 Кд > 100.

Для РЦ типа 1 (Кд < 10) с учетом высокого потенциала расширения при их твердении, необходимо обязательно обеспечить ограничение процесса расширения. Наиболее эффективной областью применения для этих цементов в строительстве может быть, например, уплотнение швов в строительных конструкциях при обеспечении полной непроницаемости и прочного соединения строительных элементов. Эффективным также может быть подливка под монтируемое оборудование, когда требуется надежный контакт с основанием. При этом из-за ограничения деформации расширения, образующийся эттрингит размещается в поровом пространстве твердеющего цементного камня и бетона, уплотняет его и обеспечивает надежное сцепление монтируемого оборудования с основанием. Для РЦ с высоким потенциалом расширения целесообразно введение в состав бетона стальной фибры, обеспечивающей

формирование объемного самонапряженного состояния в структуре конструкции.

Областью применения расширяющихся цементов типа 2 (10 < Кд < 100) могут быть железобетонные конструкции, в которых деформации расширения воспринимаются находящейся в бетоне арматурой, стальной или полипропиленовой фиброй. В этом случае также обеспечивается предварительное напряжение арматуры и получение конструкций с повышенной непроницаемостью, трещиностойкостью и долговечностью.

Расширяющиеся цементы типа 3 (Кд > 100) возможно использовать вместо обычных портландце-ментов, если требуется исключить вредные воздействия усадки на непроницаемость, долговечность и другие важные характеристики бетона и железобетонных конструкций. При этом прочность портланд-цементной матрицы достаточна для ограничения увеличения объема при твердении расширяющихся добавок на основе сульфоалюмината кальция.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что величина расширения, пористость и прочностные характеристики РЦ в значительной степени определяются соотношением

между интенсивностью набора прочности порт-ландцементой матрицей и интенсивностью образования эттрингита.

Для реализации всех потенциальных возможностей РЦ при их практическом применении для устройства тоннельных сооружений по технологии набрызгбетона необходимо, прежде всего, учитывать три фактора: интенсивность затвердевания портландцементной матрицы, гидравлическую активность расширяющихся компонентов и количественное соотношение между ПЦ-матрицей и РД. В зависимости от степени соотношения этих параметров, возможно получить РЦ и бетоны на их основе с заданной величиной расширения и, соответственно, прочностью, трещиностойкостью, непроницаемостью и долговечностью.

Введение в состав набрызгбетона тонкодисперсной РД улучшает реологические свойства мелкозернистой бетонной смеси, повышая степень устойчивости ее структуры. При дальнейшем твердении РД в сочетании с фиброй обеспечивает формирование объемного напряженного состояния в структуре цементного камня и получение ограждающих конструкций тоннельных и притоннельных сооружений, возводимых методом набрызга с повышенной тре-щиностойкостью и эксплуатационной надежностью.

ЛИТЕРАТУРА

1. Bazhenov Y.M., Erofeev V.T., Rimshin V.I., MarkovS.V., Kurbatov V.L. Changes in the topology of a concrete porous space in interactions with the external medium // Engineering Solid Mechanics. 2016. Vol. 4. Pp. 219-225. DOI: 10.5267/j.esm.2016.5.001

2. Bakhrakh A., Solodov A., Larsen O., Na-ruts V., Aleksandrova O., Bulgakov B. SCC with high volume of fly ash content // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 106. P. 03016. DOI: 10.1051/matec-conf/201710603016

3. Bloodworth A., Su J. Numerical analysis and capacity evaluation of composite sprayed concrete lined tunnels // Underground Space. 2018. Vol. 3. Issue 2. Pp. 87-108. DOI: 10.1016/j.undsp.2017.12.001

4. Харченко И.Я., Харченко А.И., Алексеев В.А., Баженов Д.А. Применение расширяющихся цементов для фибронабрызгбетона при строительстве подземных сооружений // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 3 (102). С. 334-340. DOI: 10.22227/19970935.2017.3.334-340

5. Galobardes I., Cavalaro S.H., Goodier C.I., Austin S., Rueda A. Maturity method to predict the evolution of the properties of sprayed concrete // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 79. Pp. 357369. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.12.038

6. Cao Q., Ma Z.J. Structural behavior of FRP enclosed shrinkage-compensating concrete (SHCC) beams made with different expansive agents // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 75. Pp. 450-457. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.11.045

7. Yu H., Wu L., Liu W.V., Pourrahimian Y. Effects of fibers on expansive shotcrete mixtures consisting of calcium sulfoaluminate cement, ordinary Portland cement, and calcium sulfate // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 10. Issue 2. Pp. 212-221. DOI: 10.1016/j.jrmge.2017.12.001

8. Тараканов О.В. Повышение эффективности комплексных добавок в технологии бетонов // Образование и наука в современном мире. Инновации. 2017. № 3 (10). С. 244-250.

9. Тараканов О.В. О влиянии комплексных органо-минеральных добавок на процессы раннего структурообразования цементных систем // Образование и наука в современном мире. Инновации. 2017. № 3 (10). С. 250-256.

10. Лам Т.В., Булгаков Б.И., Александрова О.В., Ларсен О.А., Хунг Н.С., Куанг Н.Д.В. Определение деформации мелкозернистого бетона в жидкой сульфатной среде // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 8. С. 82-86.

< п

ф е t с

i Н

G Г сУ

0 w

n СО

1 s

У -Ь

J со

El

^ I

n °

S> 3

о SS

OÜ О n

& N

П 2

S 0

s 6

A CD

Г 6

c Я

h О

С о

• )

if

4

«> n

T

s

s У с о <D *

10 10 о о

11. Зорин Д.А. Применение расширяющихся цементов на основе сульфоферрита кальция в строительстве // Техника и технология силикатов. 2019. Т. 26. № 1. С. 21-25.

12. Alekseev V.A., Bazhenov Yu.M., Bazheno-va S.I., Bazhenova O. Yu., Golovashchenko N.A., Miron-chuk N.S. Modified binder for sprayed concrete // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2018. № 5 (1005). С. 18-19.

13. Chartschenko I.J., Volke K., Stark J. Use of fly ash from brown coal for the production of expensive composit-cements // 10th Intern. Coal Ash Symposium, January 1993, Orlando, (Florida, USA). 1993. Vol. 6. Pp. 142-154.

14. Choi H., Choi H., Lim M., Noguchi T., Kitaga-ki R. Modeling of volume changes of concrete mixed with expansive additives // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 75. Pp. 266-274. DOI: 10.1016/j. conbuildmat.2014.11.003

15. Charschenko I., Stark J. Control of Structure formation in expansive cements and in concretes containing these cements — Las Vegas, Second CAN-MET // ACI Intern. Symposium of Advances in Concrete Technology. 1999. Pp. 62-71.

16. Adamtsevich A., Pustovgar A. Effect of modi° 3 fying admixtures on the cement system hydration kinetics // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 725* o 726. Pp. 487-492. DOI: 10.4028/www.scientific.net/

Ü in AMM.725-726.487 с in

17. Alekseev V., Harchenko I., Harchenko A., Ba- ? zhenova S. About the influence of hardening conditions ? £ on the structure and properties of expansive concretes // ! 3 MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 193. P. 03025. 7 £ DOI: 10.1051/matecconf/201819303025

аГ ф 18. Apih T., Lahajnar G., Sepe A., Blinc R., '= 5 Milia F., Cvelbar R. et al. Proton spin-lattice relax-S. .-2 ation study of the hydration of self-stressed expan-§ cj sive cement // Cement and Concrete Research. 2001. ъ Vol. 31. Issue 2. Pp. 263-269. DOI: 10.1016/S0008-

"ÑT С

g го 8846(00)00460-9

(N ^

.9. 19. Kharchenko I.., Panchenko A., Kharchenko A.,

tj

$ E Alekseev V. Modeling of structuring processes at hard-

с ening of expanding cements and concretes on their ba-

£ <3 sis // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 196.

ю § P. 04035. DOI: 10.1051/matecconf/201819604035

CO —

g с 20. Carballosa P., García Calvo J.L., Revuel-

jj o ta D., Sánchez J.J., Gutiérrez J.P. Influence of cement

? and expansive additive types in the performance of

от с self-stressing and self-compacting concretes for struc-

СЛ ^

— 2 tural elements // Construction and Building Materials.

* ¿ 2015. Vol. 93. Pp. 223-229. DOI: 10.1016/j.conbuild-

i-Й mat.2015.05.113 S

21. Алексеев В.А., Баженов Ю.М., Бажено-| £ ва С.И., Баженова О.Ю., Бисембаев Р.С., Мирон-о ю чук Н.С. Добавки с самостоятельной гидравлической

активностью для набрызгбетона // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2018. № 8 (1008). С. 61-63.

22. Алексеев В.А., Харченко А.И., Соловьев В.Г., Никоноров Р.Н. Набрызгбетон в шахтном строительстве // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 7 (106). С. 780-787. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.7.780-787

23. Елсуфьева М.С., Соловьев В.Г., Бурьянов А.Ф. Применение расширяющихся добавок в сталефибробетоне // Строительные материалы.

2014. № 8. С. 60-63.

24. GhahremannejadM., Mahdavi M., Saleh A.E., Abhaee S., Abolmaali A. Experimental investigation and identification of single and multiple cracks in synthetic fiber concrete beams // Case Studies in Construction Materials. 2018. Vol. 9. P. e00182. DOI: 10.1016/j. cscm.2018.e00182

25. Sengul O. Mechanical properties of slurry infiltrated fiber concrete produced with waste steel fibers // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 186. Pp. 1082-1091. DOI: 10.1016/j.conbuild-mat.2018.08.042

26. Liu Y.W., Cho S.W. Study on application of fiber-reinforced concrete in sluice gates // Construction & Building Materials. 2018. Vol. 176. Pp. 737-746. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.05.004

27. Nurtdinov M., Solovyev V., Panchenko A. Influence of composite fibers on the properties of heavy concrete // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 86. P. 04026. DOI: 10.1051/matecconf/20168604026

28. Wyrzykowski M., Terrasi G., Lura P. Expansive high-performance concrete for chemical-pre-stress applications // Cement and Concrete Research. 2018. Vol. 107. Pp. 275-283. DOI: 10.1016/j.cem-conres.2018.02.018

29. García Calvo J.L., Revuelta D., Carballosa P., Gutiérrez J.P. Comparison between the performance of expansive SCC and expansive conventional concretes in different expansion and curing conditions // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 136. Pp. 277-285. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.039

30. Semianiuk V., Tur V., Herrador M.F., Paredes M.G. Early age strains and self-stresses of expansive concrete members under uniaxial restraint conditions // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 131. Pp. 39-49. DOI: 10.1016/j.conbuild-mat.2016.11.008

31. Choi H., Lim M., Kitagaki R., Noguchi T., Kim G. Restrained shrinkage behavior of expansive mortar at early ages // Construction and Building Materials.

2015. Vol. 84. Pp. 468-476. DOI: 10.1016/j.conbuild-mat.2015.03.075

32. Higuchi T., Eguchi M., Morioka M., Sakai E. Hydration and properties of expansive additive treated high temperature carbonation // Cement and Concrete Research. 2014. Vol. 64. Pp. 11-16. DOI: 10.1016/j. cemconres.2014.06.001

Поступила в редакцию 22 июля 2019 г. Принята в доработанном виде 30 сентября 2019 г. Одобрена для публикации 30 октября 2019 г.

О б авторах: Алексей Игоревич Харченко — кандидат технических наук, генеральный директор; Ингеострой; 109147, г. Москва, ул. Калитниковская, д. 7; zao.ingeostroy@gmail.com;

Игорь Яковлевич Харченко — доктор технических наук, начальник отдела освоения подземного пространства Научно-исследовательского института проектирования; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; HarchenkoiYA@mgsu.ru;

Вячеслав Александрович Алексеев — заведующий лабораторией кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; AlekseevVA@mgsu.ru;

Софья Ильдаровна Баженова — кандидат технических наук, доцент кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; BajenovaSI@mgsu.ru.

REFERENCES

1. Bazhenov Y.M., Erofeev V.T., Rimshin V.I., Markov S.V., Kurbatov V.L. Changes in the topology of a concrete porous space in interactions with the external medium. Engineering Solid Mechanics. 2016; 4:219-225. DOI: 10.5267/j.esm.2016.5.001

2. Bakhrakh A., Solodov A., Larsen O., Naruts V., Aleksandrova O., Bulgakov B. SCC with high volume of fly ash content. MATEC Web of Conferences. 2017; 106:03016. DOI: 10.1051/matecconf/201710603016

3. Bloodworth A., Su J. Numerical analysis and capacity evaluation of composite sprayed concrete lined tunnels. Underground Space. 2018; 3(2):87-108. DOI: 10.1016/j.undsp.2017.12.001

4. Kharchenko I.Ya., Kharchenko A.I., Ale-xeev V.A., Bazhenov D.A. Application of expanding cements for fiberreinforced concrete in the construction of subsurface facilities. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2017; 12:3(102):334-340. DOI: 10.22227/19970935.2017.3.334-340 (rus.).

5. Galobardes I., Cavalaro S.H., Goodier C.I., Austin S., Rueda A. Maturity method to predict the evolution of the properties of sprayed concrete. Construction and Building Materials. 2015; 79:357-369. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.12.038

6. Cao Q., Ma Z.J. Structural behavior of FRP enclosed shrinkage-compensating concrete (SHCC) beams made with different expansive agents. Construction and Building Materials. 2015; 75:450-457. DOI: 10.1016/j. conbuildmat.2014.11.045

7. Yu H., Wu L., Liu W.V., Pourrahimian Y. Effects of fibers on expansive shotcrete mixtures consisting of calcium sulfoaluminate cement, ordinary Portland cement, and calcium sulfate. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2018; 10(2):212-221. DOI: 10.1016/j.jrmge.2017.12.001

8. Tarakanov O.V. Improving the efficiency of complex additives in concrete technology. Education and Science in the Modern World. Innovation. 2017; 3(10):244-250. (rus.).

^ DO

9. Tarakanov O.V. On the influence of complex  2 organo-mineral additives on the process of early struc- J h ture formation of cement systems. Education and Sci- k | ence in the Modern World. Innovation. 2017; 3(10):250- G g 256. (rus.). W ^

10. Lam T.V., Bulgakov B.I., Aleksandrova O.V., L y Larsen O.A., Hung N.X., Quang N.D.V. Definition of 0S deformation of fine-grained concrete in liquid sulfate h L medium. Industrial and Civil Engineering. 2017; 8:82- L 9 86. (rus.). | ^

11. Zorin D.A. The use of expanding cements g 3 based on calcium sulfoferrite in construction. Technique o (( and Technology of Silicates. 2019; 26(1):21-25. (rus.). o i

12. Alekseev V.A., Bazhenov Yu.M., Bazhe- S I nova S.I., Bazhenova O.Yu., Golovashchenko N.A., E S

O

Mironchuk N.S. Modified binder for sprayed con- 0 z

crete. BST: Bulletin of Construction Equipment. ^ 0

2018; 5(1005):18-19. EL 6

13. Chartschenko I.J., Volke K., Stark J. Use of Cg fly ash from brown coal for the production of expen- e ° sive composit-cements. 10th Intern. Coal Ash Sympo- a ii sium, January 1993, Orlando, (Florida, USA). 1993; L ) 6:142-154. * •

14. Choi H., Choi H., Lim M., Noguchi T., Kitaga- | o ki R. Modeling of volume changes of concrete mixed 3 * with expansive additives. Construction and Building  W Materials. 2015; 75:266-274. DOI: 10.1016/j.conbuild- I " mat.2014.11.003

15. Charschenko I., Stark J. Control of Structure £ 2

w *

formation in expansive cements and in concretes con- 1 1

taining these cements — Las Vegas, Second CANMET. - -

ACI Intern. Symposium of Advances in Concrete Tech- o o

nology. 1999; 62-71. 9 9

o o

tv N

¡É 0

U 3 > in

E M

u *

Sí

<u <D

O % — "t^ O

O O

o

CO CM

ÍD ID

.E o

ó: ° d

LO O

o EE

CD ^

t

2: £ £

CO o

í: w 1

i!

o iñ o u

CO >

16. Adamtsevich A., Pustovgar A. Effect of modifying admixtures on the cement system hydration kinetics. Applied Mechanics and Materials. 2015; 725-726:487-492. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ AMM.725-726.487

17. Alekseev V., Harchenko I., Harchenko A., Bazhenova S. About the influence of hardening conditions on the structure and properties of expansive concretes. MATEC Web of Conferences. 2018; 193:03025. DOI: 10.1051/matecconf/201819303025

18. Apih T., Lahajnar G., Sepe A., Blinc R., Mi-lia F., Cvelbar R. et al. Proton spin-lattice relaxation study of the hydration of self-stressed expansive cement. Cement and Concrete Research. 2001; 31(2):263-269. DOI: 10.1016/S0008-8846(00)00460-9

19. Kharchenko I., Panchenko A., Kharchenko A., Alekseev V. Modeling of structuring processes at hardening of expanding cements and concretes on their basis. MATEC Web of Conferences. 2018; 196:04035. DOI: 10.1051/matecconf/201819604035

20. Carballosa P., García Calvo J.L., Revuelta D., Sánchez J.J., Gutiérrez J.P. Influence of cement and expansive additive types in the performance of self-stressing and self-compacting concretes for structural elements. Construction and Building Materials. 2015; 93:223-229. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.05.113

21. Alekseev V.A., Bazhenov Yu.M., Bazhenova S.I., Bazhenova O.Yu., Bisembaev R.S., Mi-ronchuk N.S. Additive having hydraulic activity for-shotcrete. BST: Bulletin of Construction Equipment. 2018; 8(1008):61-63. (rus.).

22. Alekseev V.A., Kharchenko A.I., So-lovyev V.G., Nikonorov R.N. Shotcrete in mine construction. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2017; 12:7(106):780-787. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.7.780-787 (rus.).

23. Elsufieva M.S., Soloviev V.G., Buryanov A.F. The use of expanding additives in steel fiber concrete. Construction Materials. 2014; 8:60-63. (rus.).

24. Ghahremannejad M., Mahdavi M., Saleh A.E., Abhaee S., Abolmaali A. Experimental investigati-

on and identification of single and multiple cracks in synthetic fiber concrete beams. Case Studies in Construction Materials. 2018; 9:e00182. DOI: 10.1016/j. cscm.2018.e00182

25. Sengul O. Mechanical properties of slurry infiltrated fiber concrete produced with waste steel fibers. Construction and Building Materials. 2018; 186:10821091. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.08.042

26. Liu Y.W., Cho S.W. Study on application of fiber-reinforced concrete in sluice gates. Construction & Building Materials. 2018; 176:737-746. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.05.004

27. Nurtdinov M., Solovyev V., Panchenko A. Influence of composite fibers on the properties of heavy concrete. MATEC Web of Conferences. 2016; 86:04026. DOI: 10.1051/matecconf/20168604026

28. Wyrzykowski M., Terrasi G., Lura P. Expansive high-performance concrete for chemical-prestress applications. Cement and Concrete Research. 2018; 107:275-283. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.02.018

29. García Calvo J.L., Revuelta D., Carballosa P., Gutiérrez J.P. Comparison between the performance of expansive SCC and expansive conventional concretes in different expansion and curing conditions. Construction and Building Materials. 2017; 136:277285. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.039

30. Semianiuk V., Tur V., Herrador M.F., Paredes M.G. Early age strains and self-stresses of expansive concrete members under uniaxial restraint conditions. Construction and Building Materials. 2017; 131:39-49. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.11.008

31. Choi H., Lim M., Kitagaki R., Nogu-chi T., Kim G. Restrained shrinkage behavior of expansive mortar at early ages. Construction and Building Materials. 2015; 84:468-476. DOI: 10.1016/j.conbuild-mat.2015.03.075

32. Higuchi T., Eguchi M., Morioka M., Sakai E. Hydration and properties of expansive additive treated high temperature carbonation. Cement and Concrete Research. 2014; 64:11-16. DOI: 10.1016/j.cemcon-res.2014.06.001

Received July 22, 2019.

Adopted in a revised form on September 30, 2019 Approved for publication October 30, 2019.

Bionotbs: Alexey I. Kharchenko — Candidate of Technical Sciences, Director General; Ingeostroy; 7 Kalitnikovskaya st., Moscow, 109147, Russian Federation; zao.ingeostroy@gmail.com;

Igor Ya. Kharchenko — Doctor of Technical Sciences, Head of the Department of Underground Space Development of the research Institute of Design; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; HarchenkoiYA@mgsu.ru;

Vyacheslav A. Alekseev — Head of the laboratory of the Department of Technology of Binders and Concretes; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; AlekseevVA@mgsu.ru;

Sofia I Bazhenova — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Binders and Concretes; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; BajenovaSI@mgsu.ru.