Technique and technology of silicates Technique and technology of silicates Техника и технология силикатов 2076-0655 91052 10.62980/2076-0655-2024-323-332 xixwvp ОСНОВНАЯ РУБРИКА MAIN RUBRIC ОСНОВНАЯ РУБРИКА THE EFFECTIVENESS OF USING A POLYFUNCTIONAL ADDITIVE BASED ON BISMUTH TITANATES FOR CEMENT COMPOSITIONS ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ ТИТАНАТОВ ВИСМУТА ДЛЯ ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ Козлова Ирина Васильевна Kozlova Irina Vasilyevna KozlovaIV@mgsu.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Дударева Марина Олеговна Dudareva Marina Olegovna DudarevaMO@mgsu.ru Сенюшкин Денис Сергеевич Senushkin Denis Sergeevich Denissenyushkin@mail.ru Сергеев Максим Андреевич Sergeev Maxim Andreevich Sergeev0501@gmail.com Московский государственный строительный университет Moscow State University of Civil Engineering Московский государственный строительный университет Россия Московский государственный строительный университет Russian Federation Московский государственный строительный университет Россия Московский государственный строительный университет Russian Federation 24 11 2024 24 11 2024 31 4 323 332 27 09 2024 16 10 2024 https://tsilicates.ru/en/nauka/article/91052/view

В России наблюдается стремительный рост объемов строительства, который по итогам 2023 года составил 110 млн 438,5 тысячи кв. м. жилья, что на 7,5% больше, чем годом ранее. Работы ведутся с применением высоко-технологичных инновационных строительных материалов, обладающих уникальными эксплуатационными свойства-ми, долговечностью, не вредят окружающей среде и человеку. Однако, помимо вышеперечисленных достоинств, современные строительные материалы должны быть финансово доступны, их применение не должно приводить к неоправданному удорожанию реализуемого проекта. В данной статье авторы анализируют экономическую эффек-тивность применения полифункциональной добавки на основе оксидной системы TiO2-Bi2O3, используемой для созда-ния бетонных смесей, самоочищающихся цементных штукатурок, затирочных растворов для межплиточных швов, обладающих стойкостью к обрастанию микроскопическими плесневыми грибами. В результате комплекса проведен-ных расчетов и исследований авторы пришли к заключению, что полифункциональная добавка на основе оксидной системы TiO2-Bi2O3 может применяться для получения широкого спектра строительных материалов и расширить их номенклатуру.

In Russia, a rapid growth in construction sphere is observed, which by the end of 2023 amounted to 110 million 438.5 thousand square meters. m. housing, which is 7.5% more than a year earlier. The construction process is carried out using high-tech innovative building materials with unique properties, durability, friendly to the environment and humans. Howev-er, in addition to the advantages, modern building materials should be financially accessible, their application should not lead to an unjustified increase in the cost of the project. In this article, the authors analyze the economic efficiency of using a ployfunctional additive based on the TiO2-Bi2O3 oxide system in order to create concrete mixtures, self-cleaning cement plasters, grout solutions for ceramic tile resistant to fouling by microscopic mold fungi. As a result of the research, the authors concluded that a polyfunctional additive based on the TiO2-Bi2O3 oxide system can be used to obtain a wide range of building materials.

 цемент добавка титанат висмута штукатурка бетонная смесь затирочный раствор экономическая эффективность cement additive bismuth titanate plaster concrete mixture grout economic efficiency Работа выполнена в НИУ МГСУ в рамках реализации Программы развития университета «ПРИОРИ-ТЕТ 2030». Проект 3.1 «Научный прорыв в строительной отрасли – новые технологии, новые материалы, новые методы». The work was carried out at the National Research University Moscow State University of Civil Engineering as part of the implementation of the University Development Program "PRIORI-TET 2030". Project 3.1 "Scientific breakthrough in the construction industry - new technologies, new materials, new methods".

Wang Y., Lei L., Liu J., Ma Y., Liu Y., Xiao Z., Shi C. Accelera-tors for normal concrete: A critical review on hydration, micro-structure and properties of cement-based materials // Cement and Concrete Composites. - 2022. - Vol. 134. - DOI 10.1016/j.cemconcomp.2022.104762. Wang Y., Lei L., Liu J., Ma Y., Liu Y., Xiao Z., Shi C. Accelera-tors for normal concrete: A critical review on hydration, micro-structure and properties of cement-based materials // Cement and Concrete Composites. - 2022. - Vol. 134. - DOI 10.1016/j.cemconcomp.2022.104762. Barabanshchikov Y., Vasil’ev A.S. The effectiveness of setting and hardening accelerators for sprayed concrete // Magazine of Civil Engineering. - 2012. - 34. - p. 72-78. DOI: 10.5862/MCE.34.11. Barabanshchikov Y., Vasil’ev A.S. The effectiveness of setting and hardening accelerators for sprayed concrete // Magazine of Civil Engineering. - 2012. - 34. - p. 72-78. DOI: 10.5862/MCE.34.11. Сердюкова А. А., Рахимбаев И. Ш. О механизме действия ускорителей схватывания и твердения цементной матрицы бе-тона // Вестник БГТУ имени В. Г. Шухова. - 2013. - №2. Serdyukova A. A., Rahimbaev I. Sh. O mehanizme deystviya uskoriteley shvatyvaniya i tverdeniya cementnoy matricy be-tona // Vestnik BGTU imeni V. G. Shuhova. - 2013. - №2. Белоус Н. Х., Кошевар В.Д., Креер Т.В. Влияние добавок кис-лотного типа на удобоукладываемость и прочностные свойства пластифицированных портландцементных систем // Журнал прикладной химии. – 2009. – Т. 82. – № 10. – С. 1700-1705. Belous N. H., Koshevar V.D., Kreer T.V. Vliyanie dobavok kis-lotnogo tipa na udoboukladyvaemost' i prochnostnye svoystva plastificirovannyh portlandcementnyh sistem // Zhurnal prikladnoy himii. – 2009. – T. 82. – № 10. – S. 1700-1705. Белоус Н. Х., Кошева В.Д., Родцевич С.П. Комплексные за-медлители гидрофобно-структурирующего типа и их влияние на свойства пластифицированных бетонов // Журнал приклад-ной химии. – 2009. – Т. 82. – № 9. – С. 1566-1570. Belous N. H., Kosheva V.D., Rodcevich S.P. Kompleksnye za-medliteli gidrofobno-strukturiruyuschego tipa i ih vliyanie na svoystva plastificirovannyh betonov // Zhurnal priklad-noy himii. – 2009. – T. 82. – № 9. – S. 1566-1570. Пащевская Н. В. Моносахариды как эффективные замедлите-ли сроков схватывания тампонажных растворов // Строитель-ство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2017. – № 6. – С. 29-31. Paschevskaya N. V. Monosaharidy kak effektivnye zamedlite-li srokov shvatyvaniya tamponazhnyh rastvorov // Stroitel'-stvo neftyanyh i gazovyh skvazhin na sushe i na more. – 2017. – № 6. – S. 29-31. Куделко, О.А. Использование химических добавок в моно-литных бетонных и железобетонных конструкциях // Вестник Полоцкого государственного университета. - 2010. - №12. - 10 с. Kudelko, O.A. Ispol'zovanie himicheskih dobavok v mono-litnyh betonnyh i zhelezobetonnyh konstrukciyah // Vestnik Polockogo gosudarstvennogo universiteta. - 2010. - №12. - 10 s. Brykov A., Panfilov A.S., Medvedeva I.N., Mokeev M. Structure of modern commercial polycarboxylate plasticizers and their ef-fect on the properties of portland cement materials // Cement and its application. - 2018. - №2. - С. 86-93. Brykov A., Panfilov A.S., Medvedeva I.N., Mokeev M. Structure of modern commercial polycarboxylate plasticizers and their ef-fect on the properties of portland cement materials // Cement and its application. - 2018. - №2. - S. 86-93. Ben Aicha M. The superplasticizer effect on the rheological and mechanical properties of self-compacting concrete // New Materi-als in Civil Engineering. - 2020. - P. 315-331. DOI 10.1016/B978-0-12-818961-0.00008-9. Ben Aicha M. The superplasticizer effect on the rheological and mechanical properties of self-compacting concrete // New Materi-als in Civil Engineering. - 2020. - P. 315-331. DOI 10.1016/B978-0-12-818961-0.00008-9. Федосов С.В., Румянцева В.Е., Коновалова В.С., Евсяков А.С. Кольматация: явление, теория, перспективы применения для управления процессами коррозии бетонов // Строительные материалыю. - 2017. - № 10. С. 10–17. Fedosov S.V., Rumyanceva V.E., Konovalova V.S., Evsyakov A.S. Kol'mataciya: yavlenie, teoriya, perspektivy primeneniya dlya upravleniya processami korrozii betonov // Stroitel'nye materialyyu. - 2017. - № 10. S. 10–17. Богданов Р. Р., Мустафин А.А., Шебанова С.Н. Влияние гидрофобизирующих добавок на свойства цементных компо-зиций // Вестник технологического университета. - 2015. - Т.18. - №21. Bogdanov R. R., Mustafin A.A., Shebanova S.N. Vliyanie gidrofobiziruyuschih dobavok na svoystva cementnyh kompo-ziciy // Vestnik tehnologicheskogo universiteta. - 2015. - T.18. - №21. Войтович В.А., Хряпченкова И.Н. Направления применения гидрофобизаторов в строительстве // Construction materials. - 2015. №7. Voytovich V.A., Hryapchenkova I.N. Napravleniya primeneniya gidrofobizatorov v stroitel'stve // Construction materials. - 2015. №7. Дебелова Н.Н., Горленко Н.П., Нехороше В.П., Саркисов Ю.С., Завьялова Е.Н., Завьялов П.Б. Гидрофобизатор на основе окисленного атактического полипропилена // Известия Том-ского политехнического университета. - 2013. - Т. 322. - № 3. - С. 91-94. Debelova N.N., Gorlenko N.P., Nehoroshe V.P., Sarkisov Yu.S., Zav'yalova E.N., Zav'yalov P.B. Gidrofobizator na osnove okislennogo atakticheskogo polipropilena // Izvestiya Tom-skogo politehnicheskogo universiteta. - 2013. - T. 322. - № 3. - S. 91-94. Ватин Н.И., Барабанщико Ю.Г., Комаринский М.В., Смирнов С.И. Модификация литой бетонной смеси воздухововлекающей добавкой // Magazine of Civil Engineering. - 2015. - №4 (56). DOI: 10.5862/MCE.56.1. Vatin N.I., Barabanschiko Yu.G., Komarinskiy M.V., Smirnov S.I. Modifikaciya litoy betonnoy smesi vozduhovovlekayuschey dobavkoy // Magazine of Civil Engineering. - 2015. - №4 (56). DOI: 10.5862/MCE.56.1. Вольф А. В., Козлова В.К., Маноха А.М. Влияние химиче-ских добавок на свойства мелкозернистых песчаных бетонов // Ползуновский альманах. - 2020. -Т. 1. - № 2. -С. 50-54. Vol'f A. V., Kozlova V.K., Manoha A.M. Vliyanie himiche-skih dobavok na svoystva melkozernistyh peschanyh betonov // Polzunovskiy al'manah. - 2020. -T. 1. - № 2. -S. 50-54. Elyasigorji F., Farajiani F., Hajipour Manjili M., Lin Q., Elya-sigorji S., Farhangi V., Tabatabai H. Comprehensive Review of Direct and Indirect Pozzolanic Reactivity Testing Methods // Buildings. - 2023. - 13. - DOI: 10.3390/buildings13112789. Elyasigorji F., Farajiani F., Hajipour Manjili M., Lin Q., Elya-sigorji S., Farhangi V., Tabatabai H. Comprehensive Review of Direct and Indirect Pozzolanic Reactivity Testing Methods // Buildings. - 2023. - 13. - DOI: 10.3390/buildings13112789. Chouhan J., Chandrappa A. A systematic review on photocata-lytic concrete for pavement applications: An innovative solution to reduce air pollution // Innovative Infrastructure Solutions. - 2023. - Vol.8(90). - DOI: 10.1007/s41062-023-01060-6. Chouhan J., Chandrappa A. A systematic review on photocata-lytic concrete for pavement applications: An innovative solution to reduce air pollution // Innovative Infrastructure Solutions. - 2023. - Vol.8(90). - DOI: 10.1007/s41062-023-01060-6. Krushelnitskaya E.A. Evaluation of photocatalytic activity of concrete // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. - 2021. - №4. - P.13–20. - DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-4-13-20. Krushelnitskaya E.A. Evaluation of photocatalytic activity of concrete // Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. - 2021. - №4. - P.13–20. - DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-4-13-20. Мелешко А.А., Афиногенова А.Г., Афиногенов Г.Е., Спири-донова А.А., Толстой В.П. Антибактериальные неорганические агенты: эффективность использования многокомпонентных систем // Инфекция и иммунитет. - 2020. - №4. - С. 639-654. Meleshko A.A., Afinogenova A.G., Afinogenov G.E., Spiri-donova A.A., Tolstoy V.P. Antibakterial'nye neorganicheskie agenty: effektivnost' ispol'zovaniya mnogokomponentnyh sistem // Infekciya i immunitet. - 2020. - №4. - S. 639-654. Sharafutdinov K., Saraykina K., Kashevarova G., Erofeev V. The use of copper nanomodified calcium carbonate as a bactericid-al additive for concrete // International Journal for Computa-tional Civil and Structural Engineering. - 2022. - №18. - P. 143-155. - DOI: 10.22337/2587-9618-2022-18-2-143-155. Sharafutdinov K., Saraykina K., Kashevarova G., Erofeev V. The use of copper nanomodified calcium carbonate as a bactericid-al additive for concrete // International Journal for Computa-tional Civil and Structural Engineering. - 2022. - №18. - P. 143-155. - DOI: 10.22337/2587-9618-2022-18-2-143-155. Svetlov D., Svetlova E., Svetlov D. et al. Research into Anti-bacterial Activity of Novel Disinfectants Derived from Polyhex-amethylene Guanidine Hydrochloride // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2021. - №1079. - DOI:10.1088/1757-899X/1079/6/062017. Svetlov D., Svetlova E., Svetlov D. et al. Research into Anti-bacterial Activity of Novel Disinfectants Derived from Polyhex-amethylene Guanidine Hydrochloride // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2021. - №1079. - DOI:10.1088/1757-899X/1079/6/062017. Гаврильчик, А.В. К вопросу о применении биоцидных до-бавок при изготовлении эффективных бетонных смесей и бето-нов // Гродненский государственный университет им. Я. Ку-палы. C.41-42. Gavril'chik, A.V. K voprosu o primenenii biocidnyh do-bavok pri izgotovlenii effektivnyh betonnyh smesey i beto-nov // Grodnenskiy gosudarstvennyy universitet im. Ya. Ku-paly. C.41-42. Самченко С.В., Козлова И.В., Коршунов А.В., Земскова О.В., Дударева М.О., Агафонова Н.З. Исследование физико-механических и фотокаталитических свойств цементных ком-позитов, модифицированных промышленным диоксидом тита-на // Техника и технология силикатов. – 2023. – Т. 30, № -2. – С. 152-161. Samchenko S.V., Kozlova I.V., Korshunov A.V., Zemskova O.V., Dudareva M.O., Agafonova N.Z. Issledovanie fiziko-mehanicheskih i fotokataliticheskih svoystv cementnyh kom-pozitov, modificirovannyh promyshlennym dioksidom tita-na // Tehnika i tehnologiya silikatov. – 2023. – T. 30, № -2. – S. 152-161. Queiróz A., Santos A., Queiroz T. et al. Ciprofloxacin Photo-degradation by CeO2 Nanostructures with Different Morphologies / Water Air Soil Pollut. - 2023. Vol. 234. - DOI: 10.1007/s11270-023-06424-3. Queiróz A., Santos A., Queiroz T. et al. Ciprofloxacin Photo-degradation by CeO2 Nanostructures with Different Morphologies / Water Air Soil Pollut. - 2023. Vol. 234. - DOI: 10.1007/s11270-023-06424-3. Wang X., Deng M., Zhao Z. et al. Synthesis of super-hydrophobic CuO/ZnO layered composite nano-photocatalyst // Materials Chemistry and Physics. - 2021. -Vol. 276. - DOI: 10.1016/j.matchemphys.2021.125305. Wang X., Deng M., Zhao Z. et al. Synthesis of super-hydrophobic CuO/ZnO layered composite nano-photocatalyst // Materials Chemistry and Physics. - 2021. -Vol. 276. - DOI: 10.1016/j.matchemphys.2021.125305. Lannah M.J., Kunarti E., Santosa S. Synthesis of Fe3O4/TiO2-S Composite and Its Activity Test as Photocatalyst on the Metanil Yellow Degradation // Key Engineering Materials. - 2023. - Vol. 944. - P. 191–200. Lannah M.J., Kunarti E., Santosa S. Synthesis of Fe3O4/TiO2-S Composite and Its Activity Test as Photocatalyst on the Metanil Yellow Degradation // Key Engineering Materials. - 2023. - Vol. 944. - P. 191–200. Ahmad N., Anae J., Khan M.Z. et al. A novel CuBi2O4/polyaniline composite as an efficient photocatalyst for ammonia degradation // Heliyon. - 2022. - Vol.8. - DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e10210. Ahmad N., Anae J., Khan M.Z. et al. A novel CuBi2O4/polyaniline composite as an efficient photocatalyst for ammonia degradation // Heliyon. - 2022. - Vol.8. - DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e10210. Erofeev V., Smirnov V., Dergunova A. et al. Development and Research of Methods to Improve the Biosistability of Building Materials // Materials Science Forum. - 2019. - №974. - P. 305-311.- DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.974.305. Erofeev V., Smirnov V., Dergunova A. et al. Development and Research of Methods to Improve the Biosistability of Building Materials // Materials Science Forum. - 2019. - №974. - P. 305-311.- DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.974.305. Электронный ресурс: https://rearus.ru/index.php?route=product/product&product_id=31266. Дата обращения: 05.09.2024. Elektronnyy resurs: https://rearus.ru/index.php?route=product/product&product_id=31266. Data obrascheniya: 05.09.2024. Электронный ресурс: https://www.mknano.com/Nanoparticles/Single-Element-Oxides/Titanium-Oxide-Nanopowder/TiO2-Anatase-10-nm-Photocatalyst. Дата обращения 05.09.2024. Elektronnyy resurs: https://www.mknano.com/Nanoparticles/Single-Element-Oxides/Titanium-Oxide-Nanopowder/TiO2-Anatase-10-nm-Photocatalyst. Data obrascheniya 05.09.2024. Qin K., Zhao Q., Yu H., Xia X., Li J., He, S., Wei L. An. A re-view of bismuth-based photocatalysts for antibiotic degradation: Insight into the photocatalytic degradation performance, pathways and relevant mechanisms. Environ. Res. - 2021. - Vol. 199. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.111360. Qin K., Zhao Q., Yu H., Xia X., Li J., He, S., Wei L. An. A re-view of bismuth-based photocatalysts for antibiotic degradation: Insight into the photocatalytic degradation performance, pathways and relevant mechanisms. Environ. Res. - 2021. - Vol. 199. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.111360. Samchenko S.V., Kozlova I.V., Korshunov A.V., Zemskova O.V., Dudareva M.O. Synthesis and Evaluation of Properties of an Additive Based on Bismuth Titanates for Cement Systems // MDPI Materials. -2023. -№ 16(18). - p. 1-13. - DOI: 10.3390/ma16186262. Samchenko S.V., Kozlova I.V., Korshunov A.V., Zemskova O.V., Dudareva M.O. Synthesis and Evaluation of Properties of an Additive Based on Bismuth Titanates for Cement Systems // MDPI Materials. -2023. -№ 16(18). - p. 1-13. - DOI: 10.3390/ma16186262. Козлова И.В., Дударева М.О. Перспективная добавка на ос-нове системы TiO2-Bi2O3 для цементных композитов // Строи-тельные материалы. - 2023. - № 11. - С. 100-103. - DOI: 10.31659/0585-430X-2023-819-11-100-103. Kozlova I.V., Dudareva M.O. Perspektivnaya dobavka na os-nove sistemy TiO2-Bi2O3 dlya cementnyh kompozitov // Stroi-tel'nye materialy. - 2023. - № 11. - S. 100-103. - DOI: 10.31659/0585-430X-2023-819-11-100-103. Козлова И.В., Земскова О.В., Самченко С.В., Дударева М.О. Варианты синтеза фотокаталитически активной добавки для цементных систем // Техника и технология силикатов. - 2023. - Т. 30. № 3. С. 206-216. Kozlova I.V., Zemskova O.V., Samchenko S.V., Dudareva M.O. Varianty sinteza fotokataliticheski aktivnoy dobavki dlya cementnyh sistem // Tehnika i tehnologiya silikatov. - 2023. - T. 30. № 3. S. 206-216. Дударева М.О., Козлова И.В., Земскова О.В., Самченко С.В., Коршунов А.В. Способ получения композиции с противогриб-ковыми свойствами // Патент на изобретение RU 2820534 C1, 05.06.2024. Заявка от 15.06.2023. Dudareva M.O., Kozlova I.V., Zemskova O.V., Samchenko S.V., Korshunov A.V. Sposob polucheniya kompozicii s protivogrib-kovymi svoystvami // Patent na izobretenie RU 2820534 C1, 05.06.2024. Zayavka ot 15.06.2023. Самченко С.В., Козлова И.В., Земскова О.В., Дударева М.О. Коллоидно-химические аспекты стабилизации суспензий тон-кодисперсных частиц титаната висмута для цементных систем // Нанотехнологии в строительстве. - 2023. - Т. 15. - № 5. - С. 397-407. - DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-5-397-407. Samchenko S.V., Kozlova I.V., Zemskova O.V., Dudareva M.O. Kolloidno-himicheskie aspekty stabilizacii suspenziy ton-kodispersnyh chastic titanata vismuta dlya cementnyh sistem // Nanotehnologii v stroitel'stve. - 2023. - T. 15. - № 5. - S. 397-407. - DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-5-397-407. Самченко С.В., Козлова И.В., Земскова О.В., Дударева М.О. Методологическое обоснование выбора стабилизатора суспен-зий тонкодисперсных частиц титаната висмута // Нанотехно-логии в строительстве. - 2023. - Т. 15. -№ 2. - С. 97-109. - DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-2-97-109. Samchenko S.V., Kozlova I.V., Zemskova O.V., Dudareva M.O. Metodologicheskoe obosnovanie vybora stabilizatora suspen-ziy tonkodispersnyh chastic titanata vismuta // Nanotehno-logii v stroitel'stve. - 2023. - T. 15. -№ 2. - S. 97-109. - DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-2-97-109. Козлова И.В., Дударева М.О. Варианты введения тонкодис-персной добавки на основе системы TiО2-Bi2О3 в цементные композиции // Нанотехнологии в строительстве. - 2024. - Т. 16. - № 2. - С. 90-99. - DOI: 10.15828/2075-8545-2023-16-2-90- 99. Kozlova I.V., Dudareva M.O. Varianty vvedeniya tonkodis-persnoy dobavki na osnove sistemy TiO2-Bi2O3 v cementnye kompozicii // Nanotehnologii v stroitel'stve. - 2024. - T. 16. - № 2. - S. 90-99. - DOI: 10.15828/2075-8545-2023-16-2-90- 99.