Влияние бинарных модифицирующих добавок на процессы гидратации цементных систем

Одним из важных компонентов при производстве строительных смесей различного назначения являются модифицирующие добавки. Перспективным направлением в развитии технологий производства строительных смесей считается создание многофункциональных добавок, которые позволяют одновременно регулировать несколько эксплуатационных характеристик строительной смеси, обеспечивая их полифункциональность. Введение таких добавок, как правило в количестве нескольких процентов от массы цемента, позволяет активно влиять на процессы гидратации и образования структуры затвердевшего цементного камня. В работе представлены результаты исследований, связанные с изучением влияния бинарных модифицирующих добавок, состоящих из отходов производства мрамора – микрокальцита (MCa) и нанодиоксида кремния (SiO₂) на свойства цементных систем. Полученные добавки позволяют получить увеличение прочности в начальные сроки твердения до 40%, а в 28-суточном возрасте до 51% по сравнению с контрольным составом. Также проведен ряд калориметрических исследований, результаты которых использовались для оценки эффективных параметров уравнения макрокинетики, в частности кажущейся энергии активации у модифицированных цементных композиций в изотермических условиях.

А.А. КУЛИКОВА¹, ассистент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Н.О. КОПАНИЦА¹, д-р техн. наук, профессор (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
М.А. ДМИТРИЕВА², д-р физ.-мат. наук, профессор (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
О.В. ДЕМЬЯНЕНКО¹, канд. техн. наук, доцент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.Г. ПЕТРОВ¹, канд. техн. наук, доцент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);

¹ Томский государственный архитектурно-строительный университет (634003, г. Томск, Соляная пл., 2)
² Балтийский федеральный университет им. И. Канта (236041, г. Калининград, ул. Александра Невского, 14)

1. Пустовгар А.П. Модифицирующие добавки для сухих строительных смесей // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2002. № 4 (520). С. 8.
2. Кудяков А.И., Белых С.А., Даминова А.М. Смеси сухие растворные цементные с микрогранулированной воздухововлекающей добавкой // Строительные материалы. 2010. № 1. С. 52–53.
3. Кудяков А.И., Симакова А.С., Кондратенко В.А., Стешенко А.Б., Латыпов А.Д. Влияние органических добавок на свойства цементного теста и камня // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. Т. 20. № 6. С. 138–147.
4. Ботка Е.Н. Рынок сухих строительных смесей России: итоги полугодия // Строительные материалы. 2022. № 9. С. 15–17. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-806-9-15-17
5. Kjellsen K.O., Lagerblad B. Influence of natural minerals in the filler fraction on hydratation and properties of mortars. Stockholm: Swedish Cement and Concrete Research Institute. 1995. 41 p.
6. Oshio A., Sone T., Matsui A. Properties of concrete containing mineral powders. Cement Association of Japan Review. 1987, pp. 114117.
7. Wakizaka Y., Morya S., Kawano H. Relationship between Mineral Assemblages of Rocks and Their Alkali Reactivities. Cement Association of Japan Review. 1987, pp. 292295.
8. Лхасаранов С.А. Модифицированный бетон на композиционных вяжущих с применением нанокремнезема: Дис. … канд. техн. наук. Улан-Удэ, 2013. 140 с.
9. Урханова Л.А., Лхасаранов С.А., Бардаханов С.П. Модифицированный бетон с нанодисперсными добавками // Строительные материалы. 2014. № 8. С. 52–55.
10. Урханова Л.А., Доржиева Е.В., Гончикова Е.В., Яковлев А.П. Синтез коллоидной добавки на основе алюмосиликатных пород для модификации цементного камня // Строительные материалы. 2022. № 1–2. С. 50–56. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-799-1-2-50-56
11. Куликова А.А., Демьяненко О.В. Модифицирующие добавки на основе наномодификаторов в производстве строительных материалов. Перспективы развития фундаментальных наук: Сборник трудов XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Т. 6. Строительство и архитектура. Томск, 2021. С. 53–55.
12. Куликова А.А., Демьяненко О.В., Копаница Н.О. Влияние нанодиоксида кремния на свойства цементного камня / А.А. Куликова. Материалы III Международной научно-практической конференции «Качество. Технологии. Инновации». Новосибирск. 2020. С. 23–28.
13. Kopanitsa N.O., Demyanenko O.V., Kulikova A.A. Effective polyfunctional additive for composite materials based on cement. In book: Digital Technologies in Construction Engineering. 2022, pp. 125–131. https://doi.org/10.1007/978-3-030-81289-8_17
14. Куликова А.А., Демьяненко О.В., Сорокина Е.А., Копаница Н.О. Комплексные модифицирующие добавки для строительных смесей на цементной основе // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. Т. 21. № 6. С. 140–148. DOI: 10.31675/1607-1859-2019-21-6-140-148
15. Демьяненко О.В., Куликова А.А., Копаница Н.О. Оценка влияния комплексной полифункциональной добавки на эксплуатационные характеристики цементного камня и бетона // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22. № 5. С. 139–152. DOI: 10.31675/1607-1859-2020-22-5-139-152
16. Демьяненко О.В., Куликова А.А., Копаница Н.О., Петров А.Г. Влияние комплексных модифицирующих добавок на эксплуатационные свойства тяжелого бетона // Известия вузов. Строительство. 2021. № 5. С. 23–32. DOI: 10.32683/0536-1052-2021-749-5-23-32
17. Thomas J.J., Biernacki J.J., Bullard J.W., Bishnoi S., Dolado J.S., Scherer G.W., Luttgeg A. Modeling and simulation of cement hydration kinetics and microstructure development // Cement and Concrete Research. 2011. Vol. 41. Iss. 12, pp. 1257–1278.
18. Meguid S., Weng G. Micromechanics and nanomechanics of composite solids. Switzerland: Springer. 2018. eBook
19. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука 1987. 492 c.
20. Poole J.L., Riding K.A., Juenger M.C.G., Folliard K.J., Schindler A.K. Effects of supplementary cementitious materials on apparent activation energy // Journal of ASTM International. 2010. No. 7 (9), pp. 1–16.
21. Kada-Benameur, H., Wirquin, E., Duthoit, B. Determination of apparent activation energy of concrete by isothermal calorimetry // Cement and Concrete Research. 2000. Vol. 30 (2), pp. 301–305.
22. Лейцин В.Н., Дмитриева М.А. Моделирование связанных процессов в реагирующих средах: монография. Калининград: Изд-во БФУ им. И. Канта. 2012. 240 с.