Mathematical modelling and factors affecting aerated concrete with floating ash cenospheres

Abstract

Включення плаваючих зольних ценофер із теплових електростанцій у газобетон та інші будівельні матеріали має важливе значення для вирішення екологічних і економічних проблем. Основною метою дослідження було вивчення можливості використання ценофер з летючої золи, добутих у Казахстані, у виробництві газобетону. У роботі застосовувалось математичне моделювання з використанням методів аналізу, порівняння, синтезу та системного підходу. Було отримано суттєві результати щодо властивостей газобетону з плаваючими зольних ценоферами. За допомогою строгого математичного моделювання та експериментальних досліджень було виявлено важливі залежності між різними факторами, такими як склад, умови твердіння, методи виробництва, і властивостями кінцевого матеріалу. Спостереження показали, що використання плаваючих ценофер призводить до помітного покращення ключових властивостей газобетону: суттєвого зростання міцності на стиск, значного зниження щільності та відчутного покращення теплоізоляційних характеристик порівняно з традиційними бетонними сумішами. Крім того, було продемонстровано ефективність математичного моделювання у точному прогнозуванні та оптимізації властивостей газобетону. Використання цього підходу дозволяє не лише передбачити вплив різних факторів на характеристики матеріалу, але й удосконалити виробничі процеси для досягнення бажаних результатів з максимальною ефективністю. Результати дослідження мають практичне значення для будівельної галузі, відкриваючи шляхи вдосконалення технології виробництва газобетону та підвищення його ефективностіIncorporating floating ash cenospheres from thermal power plants in aerated concrete and other construction materials is crucial for addressing environmental and economic challenges. The principal objective of the research was to explore the incorporation of fly ash cenospheres sourced from Kazakhstan into the production of aerated concrete. The study used mathematical modelling employing methods such as analysis, comparison, synthesis, and a systematic approach. Significant findings were obtained from investigation into the properties of aerated concrete incorporating floating ash cenospheres. Through rigorous mathematical modelling and experimentation, vital correlations were uncovered between various factors, such as composition, curing conditions, and production methods – and the resulting properties of the concrete. Observations revealed that the utilisation of floating ash cenospheres led to tangible improvements in multiple key properties of aerated concrete. Notably, a substantial increase in compressive strength, a significant decrease in density, and a remarkable enhancement in thermal insulation properties were noted compared to conventional concrete formulations. Furthermore, the efficacy of mathematical modelling in accurately predicting and optimising concrete properties was showcased. By leveraging this approach, not only could the impact of different factors on concrete performance be anticipated, but production processes could also be refined to achieve desired outcomes efficiently. The results of this study carry practical significance for the construction sector, presenting avenues to refine the manufacturing process of aerated concrete and elevate its efficacy