Копаница Н.О.

УДК 666.965:541.182:621

КОПАНИЦА НАТАЛЬЯ ОЛЕГОВНА, докт. техн. наук, профессор,

kopanitsa@mail.ru

САРКИСОВ ЮРИЙ СЕРГЕЕВИЧ, докт. техн. наук, профессор,

sarkisov@tsuab.ru

ДЕМЬЯНЕНКО ОЛЬГА ВИКТОРОВНА, аспирант,

angel_n@sibmail.com

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

ПРИМЕНЕНИЕ НАНОДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЕМА В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ

Представлены результаты исследований влияния кремнеземистых добавок с разной удельной поверхностью на свойства цементного камня. Изучено влияние рецептурно-технологических факторов на свойства цементного камня. Проанализированы закономерности повышения прочности цементного камня с комплексной добавкой микрокремнезема и нано-SiО2. Методами рентгенофазового и дериватографического анализа изучены особенности структурного состояния и фазового состава цементного камня с добавками. Установлено, что прочность модифицированного комплексной добавкой цементного камня 28-суточного твердения возрастает по сравнению с контрольными образцами на 30 %, выявлены закономерности синергетического влияния на свойства цементного камня кремнеземистых добавок с разной степенью дисперсности.

Ключевые слова: кремнеземистые добавки; дисперсность; фазовый анализ; наномодификатор; микрокремнезем; прочность; цементные композиции.

Библиографический список

  1. Королев, Е.В. Модифицирование строительных материалов наноуглеродными трубками и фуллеренами / Е.В. Королев, Ю.М. Баженов, В.А. Береговой // Строительные материалы. – 2006. – № 8. – С. 2–4.
  2. Баженов, Ю.М. Нанотехнология и наномодифицирование в строительном материаловедении. Зарубежный и отечественный опыт / Ю.М. Баженов, Е.В. Королев // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2007. – № 2. – С. 16–19.
  3. Модифицирование строительных материалов углеродными нанотрубками: актуальные направления разработки промышленных технологий / Ю.Н. Толчков, З.А. Михалева А.Г. Ткачев, А.И. Попов // Нанотехнологии в строительстве. – 2012. – № 6 (22). – С. 57–68.
  4. Баженов, Ю.М. Наноматериалы и нанотехнологии в современной технологии бетонов / Ю.М. Баженов, В.Р. Фаликман, Б.И. Булгаков // Вестник МГСУ. – 2012. – № 12. – С. 125–133.
  5. Настоящее и будущее применения нанотехнологий в производстве строительных материалов / А.И. Шуйский, Х.С. Явруян, Е.А. Торлина, И.А. Филонов, Д.А. Фесенко // Вестник МГСУ. – 2012. – № 12. – С. 154–160.
  6. Калашников, В.И. Бетоны: макро-, микро-, нано- и пикомасштабные сырьевые компоненты. Реальные нанотехнологии бетонов / В.И. Калашников // Дни современного бетона : сб. докладов конференции. – Запорожье, 2012. – С. 38–50.
  7. Орешкин, Д.В. Проблемы строительного материаловедения и пути развития производства строительных материалов / Д.В. Орешкин // Вестник МГСУ. Спецвыпуск. – 2009. – № 3. – С. 13–17.
  8. Орешкин, Д.В. Проблемы строительного материаловедения и производства строительных материалов / Д.В. Орешкин // Строительные материалы. – 2010. – № 11. – С. 6–8.
  9. Сахаров, Г.П. О краткосрочной перспективе нанотехнологий в производстве строительных материалов и изделий / Г.П. Сахаров // Технологии бетонов. – 2009. – № 4. – Ч. 1. – С. 65–67; № 5. – Ч. 2. – С. 13–15.
  10. Комохов, П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита / П.Г. Комохов // Строительные материалы. – 2006. – № 9. – С. 14–15.
  11. Модификация цементных бетонов многослойными углеродными нанотрубками / Г.И. Яковлев, Г.Н. Первушин, А.А. Корженко, А.Ф. Бурьянов, И.А. Пудов // Строительные материалы. – 2011. – № 2. – С. 47–51.
  12. Лхасаранов, С.А. Модифицированный бетон на композиционных вяжущих с применением нанокремнезема : дис. … канд. тех. наук. – Улан-Удэ : ВСГУТУ, 2013.
  13. Батраков, В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика / В.Г. Батраков. – М. : Высшая школа, 1998. – 768 с.
  14. Влияние добавки микрокремнезема на гидратацию алита и сульфатостойкость цементного камня / Л.Я. Крамар, Б.Я. Трофимов, Л.С. Талисман, Ф.М. Иванов, В.М. Колбасов // Цемент. – 1989. – № 6. – С. 14–17.
  15. Модификаторы цементных бетонов и растворов (Технические характеристики и механизм действия) / Л.Я. Крамар, Б.Я. Трофимов, Е.А. Гамалий, Т.Н. Черных, В.В. Зимич. – Челябинск : ООО «Искра-Профи», 2012. – 202 с.
  16. Коренькова, С.Ф. Добавки к бетонам / С.Ф. Коренькова // Цементы, бетоны, строительные растворы и сухие смеси. Ч. I : справочник. – СПб. : НПО «Профессионал», 2007. – С. 236–265.
  17. Наногидросиликатные технологии в производстве бетонов / В.И. Калашников, В.Т. Ерофеев, М.Н. Мороз, И.Ю. Троянов, В.М. Володин, О.В. Суздальцев // Строительные материалы. – 2014. – № 5. – С. 88–91.
  18. Моделирование структурного состояния аморфного таркосила / Ю.А. Абзаев, Н.О. Копаница, В.А. Клименов [и др. ] // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2015. – № 3. – С. 121–133.
  19. Демьяненко, О.В. Влияние наноразмерного диоксида кремния на свойства цементного камня / О.В. Демьяненко, Н.О. Копаница, Ю.С. Саркисов // Молодежь, наука, технологии: Новые идеи и перспективы (МНТ-2015) : избранные доклады II Международной научной конференции студентов и молодых ученых. – 2016. – С. 193–196.
  20. Демьяненко, О.В. Влияние наночастиц диоксида кремния на эксплуатационные свойства цементных систем / О.В. Демьяненко, Н.О. Копаница // Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых с международным участием. Томский государственный архитектурно-строительный университет. – 2015. – С. 408–411.
  21. Коррозия как фактор деградации материалов / Ю.С. Саркисов, Т.С. Шепеленко, Н.П. Горленко, Д.А. Афанасьев // Техника и технология силикатов. – 2014. – Т. 21. – № 4. – С. 21–25.
  22. Харченко, Е.А. Синтез и свойства низкоосновных гидросиликатов кальция нестабильной кристаллической структуры / Е.А. Харченко, В.А. Свидерский, И.В. Глуховский // International Scientific and Practical Conference «WORLD SCIENCE». – № 3 (3). – V. 1. – С. 50–54.
  23. Urukhanova, L.A. Build. Mater / L.A. Urukhanova, S.A. Lkhasaranov, S.P. Bardakhanov. – 2014. – № 8. – Р. 52–55.
  24. Саркисов, Ю.С. О некоторых аспектах применения наноматериалов и нанотехнологий в строительстве / Ю.С. Саркисов, Н.О. Копаница, А.В. Касаткина // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2012. – № 4. – С. 226–234.
  25. Копаница, Н.О. Эффективные органоминеральные добавки на основе местного сырья / Н.О. Копаница, Ю.С., Саркисов А.В. Касаткина // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2013. – № 4. – С. 184–190.

______________________________

NATAL'YA O. KOPANITSA, DSc, Professor,

kopanitsa@mail.ru

YURII S. SARKISOV, DSc, Professor,

sarkisov@tsuab.ru

OLGA V. DEM'YANENKO, Research Assistant,

angel_n@sibmail.com

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., Tomsk, 634003, Russia

NANODISPERSED SILICON DIOXIDE USED IN THE PRODUCTION OF MIX MORTARS

The paper presents research results on the effect of silicon dioxide additives having dif­ferent specific surface on the properties of cement brick. The technology factors are investigated in relation to the properties of cement brick. The analysis of regularities of increasing strength of cement brick with silicon dioxide and nano-SiO2 additives is carried out. The X-ray diffraction and thermal analyses are used to explore the structure and phase composition of cement brick with additives. It is shown that the strength of silicon dioxide-modified cement brick of 28-day hardening increases by 30 % as compared to the test samples. The synergistic effect from silicon dioxide additives with different degree of dispersion is shown for the properties of cement brick.

Keywords: silicon dioxide additives; dispersion; XRD analysis; nano-modifier; microsilica; strength; cement composition.

References

  1. Korolev E.V., Bazhenov Ju.M., Beregovoj V.A. Modifitsirovanie stroitel'nykh materialov nanouglerodnymi trubkami i fullerenami [Carbon nanotube and fullerene modification of building materials]. Construction Materials. 2006. No. 8. Pp. 2–4. (rus)
  2. Bazhenov Ju.M., Korolev E.V. Nanotekhnologiya i nanomodifitsirovanie v stroitel'nom materialovedenii. Zarubezhnyi i otechestvennyi opyt [Nanotechnology and nano-modification in construction materials science. Russian and foreign experience]. Bulletin of BSTU. 2007 No. 2. Pp. 16–19. (rus)
  3. Tolchkov Ju.N., Mihaleva Z.A. Tkachev A.G., Popov A.I. Modifitsirovanie stroitel'nykh materialov uglerodnymi nanotrubkami: aktual'nye napravleniya razrabotki promyshlennykh tekhnologii [Modification of building materials with carbon nanotubes: current trends in the development of industrial technologies]. Nanotechnologies in Construction. 2012. No. 6 (22). Pp. 57–68. (rus)
  4. Bazhenov Ju.M., Falikman V.R., Bulgakov B.I. Nanomaterialy i nanotekhnologii v sovremennoi tekhnologii betonov [Advanced concrete nanomaterials and nanotechnology]. Scientific and Technical Journal on Construction and Architecture. 2012. No. 12. Pp. 125–133. (rus)
  5. Shujskij A.I., Javrujan H.S., Torlina E.A., Filonov I.A., Fesenko D.A. Nastoyashchee i budushchee primeneniya nanotekhnologii v proizvodstve stroitel'nykh materialov [Present and future applications of nanotechnology in the production of building materials]. Scientific and Technical Journal on Construction and Architecture. 2012. № 12. Pp. 154–160. (rus)
  6. Kalashnikov V.I. Betony: makro-, mikro-, nano- i pikomasshtabnye syr'evye komponenty. Real'nye nanotekhnologii betonov [Concretes: macro-, micro-, nano- and large-scale raw materials. Real concrete nanotechnologies]. Proc. Sci. Conf. ‘Modern Concrete’, Zaporozhye. 2012. Pp. 38–50. (rus)
  7. Oreshkin D.V. Problemy stroitel'nogo materialovedeniya i puti razvitiya proizvodstva stroitel'nykh materialov [Problems of building materials and the development of the production of building materials]. Scientific and Technical Journal on Construction and Architecture. 2009. No. 3. Pp. 13–17. (rus)
  8. Oreshkin D.V. Problemy stroitel'nogo materialovedeniya i proizvodstva stroitel'nykh materialov [Problems of construction materials science and building materials production]. Construction Materials. 2010. No. 11. Pp. 6–8. (rus)
  9. Saharov G.P. O kratkosrochnoi perspektive nanotekhnologii v proizvodstve stroitel'nykh materialov i izdelii [Short-term perspective of building materials nanotechnology]. Tekhnologii betonov. 2009. No. 4. Pt. 1. Pp. 65–67, No. 5. Pt. 2. Pp. 13–15. (rus)
  10. Komohov P.G. Zol'-gel' kak kontseptsiya nanotekhnologii tsementnogo kompozita [Sol-gel concept of cement composite nanotechnology]. Construction Materials. 2006. No. 9. Pp. 14–15. (rus)
  11. Jakovlev G.I., Pervushin G.N., Korzhenko A.A., Bur'janov A.F., Pudov I.A. Modifikatsiya tsementnykh betonov mnogosloinymi uglerodnymi nanotrubkami [Cement concrete modification by multi-layer carbon nanotubes]. Construction Materials. 2011. No. 2. Pp. 47–51. (rus)
  12. Lhasaranov S.A. Modifitsirovannyi beton na kompozitsionnykh vyazhushchikh s primeneniem nanokremnezema : dis. … kand. tekh. nauk [Modified concrete based on composite binders with nano silicon dioxide. PhD Thesis]. Ulan-Ude: VSGUTU Publ., 2013. (rus)
  13. Batrakov V.G. Modificirovannye betony. Teorija i praktika [Modified concretes. Theory and practice]. Moscow: Vysshaya Shkola Publ., 1998. Pp. 768. (rus)
  14. Kramar L.Ya., Trofimov B.Ya., Talisman L.S., Ivanov F.M., Kolbasov V.M. Vliyanie dobavki mikrokremnezema na gidratatsiyu alita i sul'fatostoikost' tsementnogo kamnya [Influence of microsilica additives on hydration of alite fume and sulphate resistance of cement brick]. Tsement. 1989. No. 6. Pp. 14–17. (rus)
  15. Kramar L.Ya., Trofimov B.Ya., Gamalii E.A., Chernykh T.N., Zimich V.V. Modifikatory tsementnykh betonov i rastvorov [Tekhnicheskie kharakteristiki i mekhanizm deistviya) [Cement concrete and mortar modifiers]. Chelyabinsk: OOO Iskra-Profi, 2012. Pp. 202. (rus)
  16. Koren'kova S.F. Dobavki k betonam [Cement additives]. Tsementy, betony, stroitel'nye rastvory i sukhie smesi. Ch. I [Cement, concrete, mortars and dry mixes. Pt. I]. St.-Petersburg: Professional Publ., 2007. Pp. 236–265. (rus)
  17. Kalashnikov V.I., Erofeev V.T.,Moroz M.N., Trojanov I.Ju., Volodin V.M., Suzdal'cev O.V. Nanogidrosilikatnye tekhnologii v proizvodstve betonov [Nano hydrosilicate technologies in concrete production]. Construction Materials. 2014. No. 5. Pp. 88–91. (rus)
  18. Abzaev Ju.A., Kopanica N.O., Klimenov V.A. et al. Modelirovanie strukturnogo sostoyaniya amorfnogo Tarkosila [Structural state modeling of amorphous Tarkosil]. Vestnik TSUAB. 2015. No. 3. Pp. 121–133. (rus)
  19. Dem'janenko O.V., Kopanica N.O., Sarkisov Ju.S. Vliyanie nanorazmernogo dioksida kremniya na svoistva tsementnogo kamnya [Influence of nano-sized silicon dioxide on cement stone properties]. Proc. Int. Sci. Conf. ‘Youth, Science and Technology: New Ideas and Perspectives’. 2016. Pp. 193–196. (rus)
  20. Dem'janenko O.V., Kopanica N.O. Vliyanie nanochastits dioksida kremniya na ekspluatatsionnye svoistva tsementnykh sistem [Silicon dioxide nanoparticles effect on operating properties of cement systems]. Proc. 2nd All-Rus. Sci. Conf. of Young Scientists. Tomsk, 2015. Pp. 408–411. (rus)
  21. Sarkisov Ju.S., Shepelenko T.S., Gorlenko N.P., Afanas'ev D.A. Korroziya kak faktor degradatsii materialov [Corrosion as material degradation factor]. Tekhnika i tekhnologiya silikatov. 2014. V. 21. No. 4. Pp. 21–25. (rus)
  22. Kharchenko E.A., Sviderskii I.V. Glukhovskii Sintez i svoistva nizkoosnovnykh gidrosilikatov kal'tsiya nestabil'noi kristallicheskoi struktury [Synthesis and properties of low-basic calcium hydrosilicates of unstable crystal structure]. Int. Sci. Conf. ‘World Science’. No. 3. V. 1. Pp. 50–54. (rus)
  23. Urukhanova L.A., Lkhasaranov S.A., Bardakhanov S.P. Construction Materials. 2014. No. 8. Рp. 52–55. (rus)
  24. Sarkisov Yu.S., Kopanitsa N.O., Kasatkina A.V. O nekotorykh aspektakh primeneniya nanomaterialov i nanotekhnologii v stroitel'stve [Some aspects of construction use of nanomaterials and nanotechnologies]. Vestnik TSUAB. 2012. No. 4. Pp. 226–234. (rus)
  25. Kopanitsa N.O., Sarkisov Yu.S., Kasatkina A.V. Effektivnye organomineral'nye dobavki na osnove mestnogo [Efficient organomineral agents based on local raw materials]. Vestnik TSUAB. 2013. No. 4. Pp. 184–190. (rus)

Статья | (585 Кб)