Technique and technology of silicates Technique and technology of silicates Техника и технология силикатов 2076-0655 105393 10.62980/2076-0655-2025-272-282 sijkvs ОСНОВНАЯ РУБРИКА MAIN RUBRIC ОСНОВНАЯ РУБРИКА INFLUENCE OF MINERAL AND ORGANIC MODIFIERS ON THE FORMATION OF THE STRUCTURE OF SELF-COMPACING CONCRETE ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ И ОРГАНИЧЕСКИХ МОДИФИКАТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ САМОУПЛОТНЯЮЩИХСЯ БЕТОНОВ Ларсен Оксана Александровна Larsen Oksana Aleksandrovna ФГБОУ ВО Национальный исселовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) Россия ФГБОУ ВО Национальный исселовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) Russian Federation 30 09 2025 30 09 2025 32 3 272 282 04 09 2025 18 09 2025 https://tsilicates.ru/en/nauka/article/105393/view

В статье приведен анализ современных методик для разработки составов самоуплотняющихся бетонов, которые получили значительное распространение в последние десятилетия. Показана роль тонкодисперсных активных и инертных минеральных добавок природного и искусственного происхождения, применяемых для увеличения текучести и снижения водоотделения самоуплотняющихся бетонных смесей. Установлено, что применение минеральных добавок позволяет заполнить межзерновое пространство портландцементного клинкера, повысить плотность бетона и степень гидратации вяжущего. Приведен механизм действия комплексной химической добавки на основе эфиров поликарбоксилатов, пеногасителей и воздухововлекающего компонента. Показано, что введение пластифицирующих добавок в состав любых бетонных смесей приводит к значительному воздухововлечению, которое особенно проявляется в присутствии эфиров поликарбоксилатов. Снижение воздухововлечения достигается введением пеногасителей, способствующих не только удалению вовлеченного воздуха, но и приводящих к увеличению подвижности бетонной смеси и уменьшению расхода пластификатора. Присутствие добавок воздухововлекающего действия при-водит не только к образованию значительного количества эмульгированного воздуха в системе, препятствуя разрушению воздушных пузырьков и являясь источником образования в бетоне «резервных» условно-замкнутых пор, но и стабилизирует свойства бетонных смесей, что проявляется в снижении седиментации и сохранении их слитной структуры.

The article presents the analysis of modern techniques for the development of self-compacting concrete mixtures, which have become widespread in recent decades. The role of finely dispersed active and inert mineral additives of natural and artificial origin used to increase flowability and reduce bleeding of self-compacting concrete mixtures is shown. It has been established that the use of mineral additives makes it possible to fill the intergranular space of Portland cement clinker, increase the density of concrete and the degree of hydration of the binder. The mechanism of action of a complex chemical additive based on polycarboxylate esters, defoamers and an air-entraining component is given. It is shown that the introduction of plasticizing additives into the composition of any concrete mixtures leads to significant air entrain-ment, which is especially evident in the presence of polycarboxylate esters. The reduction of air entrainment is achieved by the introduction of defoamers, which contribute not only to the removal of entrained air, but also lead to an increase in the flowability of the concrete mixture and a decrease in plasticizer consumption. The presence of air-entraining additives leads not only to the formation of a significant amount of emulsified air in the system, preventing the destruction of air bubbles and being a source of formation of conditionally closed pores that act as a "reserve" in concrete, but also stabilizes the properties of concrete mixtures, which is manifested in reducing segregation and maintaining their coherent structure.

 самоуплотняющийся бетон текучесть самоуплотняющихся бетонных смесей водоотделение комплексная химическая добавка эфиры поликарбоксилатов пеногаситель воздухововлекающий компонент структура самоуплотняющегося бетона пористость. self-compacting concrete flowability of self-compacting concrete mixtures bleeding complex chemical additive polycarboxylate ethers defoamer air-entraining component structure of self-compacting concrete porosity. Работа выполнена в НИУ МГСУ в рамках реализации Программы развития университета «ПРИОРИТЕТ 2030». Проект 3.1 «Научный прорыв в строительной отрасли – новые технологии, новые материалы, новые методы». The work was carried out at NIU MSCU within the framework of the University Development Program “PRIORITY 2030”. Project 3.1 “Scientific breakthrough in the construction industry - new technologies, new materials, new methods”

Sonebi M., Yahia A. Mix design procedure, tests, and stand-ards. In book: Self-Compacting Concrete: Materials, Properties, and Applications. - 2020. - Pp. 1-30. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817369-5.00001-5. Sonebi M., Yahia A. Mix design procedure, tests, and stand-ards. In book: Self-Compacting Concrete: Materials, Properties, and Applications. - 2020. - Pp. 1-30. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817369-5.00001-5. Concrete Modification for Hot Weather Using Crushed Dolo-mite Stone / S. V. Samchenko, O. A. Larsen, I. V. Kozlova [et al.] // Buildings. – 2023. – Vol. 13, No. 10. – P. 2462. – https://doi.org/10.3390/buildings13102462 – EDN MGPLFU. Concrete Modification for Hot Weather Using Crushed Dolo-mite Stone / S. V. Samchenko, O. A. Larsen, I. V. Kozlova [et al.] // Buildings. – 2023. – Vol. 13, No. 10. – P. 2462. – https://doi.org/10.3390/buildings13102462 – EDN MGPLFU. Самченко С.В., Александрова О.В., Гуркин А.Ю. Свойства цементных композитов на основе известняка в зависимости от его гранулометрического состава // Вестник МГСУ. - 2020. - №15. - С. 999-1006. Samchenko S.V., Aleksandrova O.V., Gurkin A.Yu. Svoystva cementnyh kompozitov na osnove izvestnyaka v zavisimosti ot ego granulometricheskogo sostava // Vestnik MGSU. - 2020. - №15. - S. 999-1006. Самоуплотняющийся бетон с компенсированной усадкой c использованием материалов из бетонного лома / С. В. Сам-ченко, В. В. Воронин, О. А. Ларсен, В. В. Наруть // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2021. – № 2(746). – С. 71-78. – https://doi.org/10.32683/0536-1052-2021-746-2-71-78 – EDN EYNTLL. Samouplotnyayuschiysya beton s kompensirovannoy usadkoy c ispol'zovaniem materialov iz betonnogo loma / S. V. Sam-chenko, V. V. Voronin, O. A. Larsen, V. V. Narut' // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Stroitel'stvo. – 2021. – № 2(746). – S. 71-78. – https://doi.org/10.32683/0536-1052-2021-746-2-71-78 – EDN EYNTLL. Ларсен О.А., Солодов А.А., Наруть В.В., Бутенко К.А., Веселов В.К. Исследование свойств тонкодисперсных матери-алов для получения самоуплотняющегося бетона // Техника и технология силикатов. - 2022. - Т. 29. - № 4. С. 359 – 368. Larsen O.A., Solodov A.A., Narut' V.V., Butenko K.A., Veselov V.K. Issledovanie svoĭstv tonkodispersnyh materi-alov dlya polucheniya samouplotnyayuschegosya betona // Tehnika i tehnologiya silikatov. - 2022. - T. 29. - № 4. S. 359 – 368. Pera J., Husson S., Guilhot B. Influence of finely ground lime-stone on cement hydration // Cement and Concrete Composites. - 1999. - Vol. 21. - Pp. 99–105. Pera J., Husson S., Guilhot B. Influence of finely ground lime-stone on cement hydration // Cement and Concrete Composites. - 1999. - Vol. 21. - Pp. 99–105. Balakrishnan S.D., Paulose K.C. Workability and strength char-acteristics of self-compacting concrete containing fly ash and dolomite powder. American Journal Engineering Research. - 2013. - Vol. 24. - Pp. 43–47. Balakrishnan S.D., Paulose K.C. Workability and strength char-acteristics of self-compacting concrete containing fly ash and dolomite powder. American Journal Engineering Research. - 2013. - Vol. 24. - Pp. 43–47. Lothenbach B., Le Saout G., Gallucci E., Scrivener K. Influence of limestone on the hydration of Portland cements // Cement and Concrete Research. - 2008. - №38. - Pp. 848–860. Lothenbach B., Le Saout G., Gallucci E., Scrivener K. Influence of limestone on the hydration of Portland cements // Cement and Concrete Research. - 2008. - №38. - Pp. 848–860. Ларсен О.А., Солодов А.А., Бахрах А.М. Исследование влияния пеногасителей на основные свойства пластифициро-ванного цементного теста // Строительные материалы. - 2025. - № 3. - С. 74–81. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-833-3-74-81 Larsen O.A., Solodov A.A., Bahrah A.M. Issledovanie vliyaniya penogasiteley na osnovnye svoystva plastificiro-vannogo cementnogo testa // Stroitel'nye materialy. - 2025. - № 3. - S. 74–81. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-833-3-74-81 Ibrahim, R., Ahmad, S., Ghazal, A., Al-kroom, H. and Elrah-man, M. (2025) Studying the role of fine materials characteristics on the packing density and rheological properties of blended ce-ment pastes. Applied Rheology. - Vol. 35 (Issue 1). - Pp. 20250035. https://doi.org/10.1515/arh-2025-0035 Ibrahim, R., Ahmad, S., Ghazal, A., Al-kroom, H. and Elrah-man, M. (2025) Studying the role of fine materials characteristics on the packing density and rheological properties of blended ce-ment pastes. Applied Rheology. - Vol. 35 (Issue 1). - Pp. 20250035. https://doi.org/10.1515/arh-2025-0035 Kosmatka S., Wilson M. Design and Control of Concrete Mix-tures. The Portland Cement Association, Scokie, Illinois, USA. 2016. Kosmatka S., Wilson M. Design and Control of Concrete Mix-tures. The Portland Cement Association, Scokie, Illinois, USA. 2016. Larsen O., Samchenko S., Naruts V. Blended binder based on Portland cement and recycled concrete powder // Magazine of Civil Engineering. - 2022. - 113(5). - Article No. 11305 Larsen O., Samchenko S., Naruts V. Blended binder based on Portland cement and recycled concrete powder // Magazine of Civil Engineering. - 2022. - 113(5). - Article No. 11305 Калмакова П.С., Ларсен О.А. Влияние микронаполнителя на основе вулканического туфа на основные свойства смешан-ного вяжущего. В сборнике: Актуальные проблемы строи-тельной отрасли и образования - 2024. Сборник докладов V Национальной научной конференции. Москва. - 2025. - С. 181-186. Kalmakova P.S., Larsen O.A. Vliyanie mikronapolnitelya na osnove vulkanicheskogo tufa na osnovnye svoystva smeshan-nogo vyazhuschego. V sbornike: Aktual'nye problemy stroi-tel'noy otrasli i obrazovaniya - 2024. Sbornik dokladov V Nacional'noy nauchnoy konferencii. Moskva. - 2025. - S. 181-186. Larsen O.A., Samchenko S.V., Zemskova O.V., Korshunov A.V., Solodov A.A. Self-Compacting Mixtures of Fair-Faced Concrete Based on GGBFS and a Multicomponent Chemical Ad-mixture Technological and Rheological Properties. Buildings. - 2024, 14,3545. Larsen O.A., Samchenko S.V., Zemskova O.V., Korshunov A.V., Solodov A.A. Self-Compacting Mixtures of Fair-Faced Concrete Based on GGBFS and a Multicomponent Chemical Ad-mixture Technological and Rheological Properties. Buildings. - 2024, 14,3545. Рекомендации по подбору составов бетонных смесей для тяжелых и мелкозернистых бетонов. Методическое пособие. НИИЖБ им. А. А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство». Москва. - 2016. - С. 100. Rekomendacii po podboru sostavov betonnyh smeseĭ dlya tyazhelyh i melkozernistyh betonov. Metodicheskoe posobie. NIIZhB im. A. A. Gvozdeva AO «NIC «Stroitel'stvo». Moskva. - 2016. - S. 100. Самченко, С. В. Влияние дисперсности шлакового компо-нента на свойства шлакопортландцемента / С. В. Самченко, О. В. Земскова, И. В. Козлова // Техника и технология силикатов. – 2016. – Т. 23, № 2. – С. 19-23. – EDN WAOLWF. Samchenko, S. V. Vliyanie dispersnosti shlakovogo kompo-nenta na svoystva shlakoportlandcementa / S. V. Samchenko, O. V. Zemskova, I. V. Kozlova // Tehnika i tehnologiya silikatov. – 2016. – T. 23, № 2. – S. 19-23. – EDN WAOLWF. Tsivilis S., Chaniotakis E., Badogiannis E., Pahoulas G., Ilias A. A study on the parameters affecting the properties of Portland limestone cements // Cement and Concrete Composites. - 1999. - № 21. - Pp. 107-116. Tsivilis S., Chaniotakis E., Badogiannis E., Pahoulas G., Ilias A. A study on the parameters affecting the properties of Portland limestone cements // Cement and Concrete Composites. - 1999. - № 21. - Pp. 107-116. Moosberg-Bustnes H., Lagerblad B., Forssberg E. The func-tion of fillers in concrete // Materials and Structures. - 2004. - Vol. 37. - Pp 74-81. Moosberg-Bustnes H., Lagerblad B., Forssberg E. The func-tion of fillers in concrete // Materials and Structures. - 2004. - Vol. 37. - Pp 74-81. Ахвердов И. Н. Основы физики бетона. Москва: Стройиз-дат, 1981. - 464 с. Ahverdov I. N. Osnovy fiziki betona. Moskva: Stroyiz-dat, 1981. - 464 s. Ларсен О.А., Воронин В.В., Самченко С.В. Критерии оценки структурно-технологических характеристик бетона // Техника и технология силикатов. - 2023. - Т. 30, No 2. - С. 129-143. Larsen O.A., Voronin V.V., Samchenko S.V. Kriterii ocenki strukturno-tehnologicheskih harakteristik betona // Tehnika i tehnologiya silikatov. - 2023. - T. 30, No 2. - S. 129-143. Plank J., Sakai E., Miao C.W., Yu C., Hong J.X. Chemical admixtures — Chemistry, applications and their impact on concrete microstructure and durability // Cement and Concrete Research. 2015. – Vol. 78. Pp. 81–99. Plank J., Sakai E., Miao C.W., Yu C., Hong J.X. Chemical admixtures — Chemistry, applications and their impact on concrete microstructure and durability // Cement and Concrete Research. 2015. – Vol. 78. Pp. 81–99. Gelardi G., Mantellato S., Marchon D., Palacios M., Eberhardt A. B., Flatt, R. J. Chemistry of Chemical Admixtures. Science and Technology of Concrete Admixtures. 2016. Woodhead Publishing, Cambridge, 149-218. Gelardi G., Mantellato S., Marchon D., Palacios M., Eberhardt A. B., Flatt, R. J. Chemistry of Chemical Admixtures. Science and Technology of Concrete Admixtures. 2016. Woodhead Publishing, Cambridge, 149-218. Батраков В. Г. Модифицированные бетоны. Теория и прак-тика. Москва, 1998. - 768 с. Batrakov V. G. Modificirovannye betony. Teoriya i prak-tika. Moskva, 1998. - 768 s. Zhang Y., Kong X. Correlations of the dispersing capability of NSF and PCE types of superplasticizer and their impacts on ce-ment hydration with the adsorption in fresh cement pastes // Ce-ment and Concrete Research. - 2015. - Vol. 69. - Pp. 1-9. Zhang Y., Kong X. Correlations of the dispersing capability of NSF and PCE types of superplasticizer and their impacts on ce-ment hydration with the adsorption in fresh cement pastes // Ce-ment and Concrete Research. - 2015. - Vol. 69. - Pp. 1-9. Sakai E., Kasuga T., Sugiyama T. et al. Influence of superplas-ticizers on the hydration of cement and the pore structure of hardened cement // Cement and Concrete Research. - 2006. - Vol.36 (11). - Pp. 2049-2053. Sakai E., Kasuga T., Sugiyama T. et al. Influence of superplas-ticizers on the hydration of cement and the pore structure of hardened cement // Cement and Concrete Research. - 2006. - Vol.36 (11). - Pp. 2049-2053. Rath S., Ouchi M. Effective Mixing Method for Stability of Air Content in Fresh Mortar of Self-Compacting Concrete in Terms of Air Diameter // Internet Journal for Society for Social Management Systems. - 2015. - Is. 10, Vol. 1. - Pp. 15-6550. Rath S., Ouchi M. Effective Mixing Method for Stability of Air Content in Fresh Mortar of Self-Compacting Concrete in Terms of Air Diameter // Internet Journal for Society for Social Management Systems. - 2015. - Is. 10, Vol. 1. - Pp. 15-6550. Lazniewska-Piekarczyk B. Influence of anti-foaming admixture and polycarboxylic superplasticizer type on fresh and hardened properties of self-compacting mortar // Architecture civil engineer-ing environment, The Silesian University of Technology - 2010. - No. 4. - Pp. 61-71. Lazniewska-Piekarczyk B. Influence of anti-foaming admixture and polycarboxylic superplasticizer type on fresh and hardened properties of self-compacting mortar // Architecture civil engineer-ing environment, The Silesian University of Technology - 2010. - No. 4. - Pp. 61-71. Стольников В. В., Р. Е. Литвинова. Трещиностойкость бетона. Москва: Энергия, 1972. - 113 с. Stol'nikov V. V., R. E. Litvinova. Treschinostoykost' betona. Moskva: Energiya, 1972. - 113 s. Кунцевич О. В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений Крайнего Севера. Ленинград: Стройиздат: Ле-нингр. отделение, 1983. - 131 с. Kuncevich O. V. Betony vysokoy morozostoykosti dlya sooruzheniy Kraynego Severa. Leningrad: Stroyizdat: Le-ningr. otdelenie, 1983. - 131 s. Powers T.C., Helmuth R.A. Theory of volume changes in hardened cement paste during freezing, Highw. Res. Board Proc. - 1953. - Vol. 32. - Pp. 285–297. Powers T.C., Helmuth R.A. Theory of volume changes in hardened cement paste during freezing, Highw. Res. Board Proc. - 1953. - Vol. 32. - Pp. 285–297. Ребиндер П. А. Поверхностно-активные вещества. Москва: Знание, 1961. - 46 с. Rebinder P. A. Poverhnostno-aktivnye veschestva. Moskva: Znanie, 1961. - 46 s. Стольников В. В. Воздухововлекающие добавки в гидро-техническом бетоне. Ленинград: Госэнергоиздат, 1953. - 168 с. Stol'nikov V. V. Vozduhovovlekayuschie dobavki v gidro-tehnicheskom betone. Leningrad: Gosenergoizdat, 1953. - 168 s. Du L., Folliard K.J. Mechanisms of air entrainment in concrete // Cement and Concrete Research. - 2005. - Vol. 35. - Pp. 1463–1471. Du L., Folliard K.J. Mechanisms of air entrainment in concrete // Cement and Concrete Research. - 2005. - Vol. 35. - Pp. 1463–1471. Tunstall L. E., Tyler Ley M., Scherer G. W. Air entraining admixtures: Mechanisms, evaluations, and interactions // Cement and Concrete Research. - 2021. - Vol. 150. - P. 106557. Tunstall L. E., Tyler Ley M., Scherer G. W. Air entraining admixtures: Mechanisms, evaluations, and interactions // Cement and Concrete Research. - 2021. - Vol. 150. - P. 106557.