Technique and technology of silicates Technique and technology of silicates Техника и технология силикатов 2076-0655 110547 10.62980/2076-0655-2025-369-379 oqzmla ОСНОВНАЯ РУБРИКА MAIN RUBRIC ОСНОВНАЯ РУБРИКА HOMOGENEITY OF SELF-COMPACTING LIGHTWEIGHT CONCRETE MIXTURES ON HOLLOW MICRO-SPHERES ОДНОРОДНОСТЬ САМОУПЛОТНЯЮЩИХСЯ ЛЁГКИХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ НА ПОЛЫХ МИКРОСФЕРАХ Епихин Сергей Дмитриевич Epihin Sergey Dmitrievich sergep97@mail.ru Иноземцев Александр Сергеевич Inozemtsev Alexander Sergeevich inozemcevas@mgsu.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "National Research Moscow State University of Civil Engineering" Moscow Russian Federation ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation 29 12 2025 29 12 2025 32 4 369 379 19 12 2025 https://tsilicates.ru/en/nauka/article/110547/view

Актуальным направлением в бетоноведении считается получение самоуплотняющихся (СУБ) и конструкционных лёгких (КЛБ) бетонов, объединение полезных свойств которых позволяет получить самоуплотняющийся конструкционный лёгкий бетон (ЛСУБ), проблемой которого является стремление к расслоению из-за разноплотных компонентов (плотного цементного теста и лёгкого заполнителя). Акцент в изучении расслоения ЛСУБ ставился на изменении параметров рецептуры. Интерес вызывает использование полых микросфер как лёгкого заполнителя. Актуальной задачей является установ-ление особенностей изменения характера течения бетонной смеси ЛСУБ на полых микросферах при внешнем воздействии и установлении границ варьирования ключевых рецептурных факторов, приводящих к этим изменениям. Важнейшим вопросом является однородность ЛСУБ, идентификация нарушения которого сопряжено с методологическими трудностями. Объектом исследования являются ЛСУБ на полых микросферах с проектной средней плотностью 1400 кг/м3. Предметом исследования является реологические свойства бетонных смесей при осцилляции. Исследование вязкости проводилось с использованием ротационного вискозиметра. Эксперименты и анализ результатов выполнены с использованием математического планирования эксперимента. Однородность ЛСУБ может быть оценена по реологической кривой, полученной при осцилляционном воздействии. Кинетика изменения вязкости при осцилляции описывается различной интенсивностью, что указывает на преобразование структуры бетонной смеси. Это позволяет интерпретировать участки реологической кривой и устанавливать границы структурных преобразований. Установлено: интенсивность тиксотропного разжижения больше зависит от концентрации пластификатора, чем от В/Ц отношения. Увеличение расхода в бетонной смеси снижает начальную вязкость, но приводит к дестабилизации структуры. Достижение высокой стабильности и низкой текучести ЛСУБ находятся в противоположенных диапазонах варьирования исследуемых факторов, что требует поиска компромиссного рецептурного решения, основанного на достижении оптимальной структуры.

The actual direction in concrete science is considered to be the production of self-compacting (SCC) and structural light-weight (SLC) concretes. Combining the useful properties of these concretes makes it possible to obtain self-compacting structural lightweight concrete (LWSCC). The main problem of these concretes is the tendency to delaminate due to components of different densities (dense cement paste and lightweight aggregate). The research of domestic and foreign scientists has been devoted to this problem. The main focus of the study of the LWSCC bundle was on changing the structural parameters. The use of hollow microspheres as a lightweight aggregate is of interest. The actual tasks are to establish the features of the change the flow pattern of a concrete mixture of LWSCC with hollow microspheres under external influence and to establish the boundaries of variation of key prescription factors that lead to these changes. The most important issue is the uniformity of LWSCC, the identifica-tion of violations of which is fraught with methodological difficulties. LWSCC on hollow microspheres with a design average density of 1400 kg/m3 are the object of research. The rheological properties of concrete mixtures during oscillation are the subject of research. The viscosity was studied using a rotary viscometer. The experiments and the analysis of the results were performed using mathematical experimental planning. The uniformity of the LWSCC can be estimated from the rheological curve obtained by oscillation exposure. The kinetics of viscosity changes during oscillation is described by varying intensity, which indicates the transformation of the structure of the concrete mixture. This makes it possible to interpret sections of the rheological curve and establish the boundaries of structural transformations. It was found that the intensity of thixotropic liquefaction depends more on the concentration of plasticizer than on the W/C ratio. Increasing the flow rate in the concrete mixture reduces the initial viscosity, but makes the structure destabilized. Achieving high stability and low fluidity of LWSCC are in opposite ranges of variation of the studied factors, which requires the search for a compromise formulation solution based on achieving an optimal structure.

 самоуплотняющийся легкий бетон вязкость осцилляция пластификатор водоцементное отношение однородность расслоение разжижжение self-compacting lightweight concrete viscosity oscillation plasticizer water-cement ratio uniformity delamination liquefaction. 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”

Гусев Б.В., Фаликман В.Р. Бетон и железобетон в эпоху устойчивого развития // Евразийский союз ученых. – 2015, № 2-2 (11), С. 15 – 18. Gusev B.V., Falikman V.R. Beton i zhelezobeton v epohu ustoychivogo razvitiya // Evraziyskiy soyuz uchenyh. – 2015, № 2-2 (11), S. 15 – 18. Amanova N., Turaev K., Shadhar M.H., Tadjixodjayeva U., Jumaeva Z., Berdimurodov E., Eliboev I., Hosseini-Bandegharaei A. Sulfur-based concrete: Modifications, ad-vancements, and future prospects // Construction and Building Materials. 2024, – Vol. 435, –136765. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136765 Amanova N., Turaev K., Shadhar M.H., Tadjixodjayeva U., Jumaeva Z., Berdimurodov E., Eliboev I., Hosseini-Bandegharaei A. Sulfur-based concrete: Modifications, ad-vancements, and future prospects // Construction and Building Materials. 2024, – Vol. 435, –136765. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136765 Баженов Ю.М. Системный анализ в строительном материа-ловедении / Ю.М. Баженов, И.А. Гарькина, А.М. Данилов, Е.В. Королев. – Москва: Сер. Библиотека научных разработок и проектов МГСУ, – 2012. – 152 с. EDN: ROJYIR Bazhenov Yu.M. Sistemnyy analiz v stroitel'nom materia-lovedenii / Yu.M. Bazhenov, I.A. Gar'kina, A.M. Danilov, E.V. Korolev. – Moskva: Ser. Biblioteka nauchnyh razrabotok i proektov MGSU, – 2012. – 152 s. EDN: ROJYIR Урханова Л.А., Ефременко А.С. Конструкционные легкие бетоны на безобжиговых пористых заполнителях // Вестник иркутского государственного технического университета, – 2011, – № 1 (48), – С. 100 – 103. Urhanova L.A., Efremenko A.S. Konstrukcionnye legkie betony na bezobzhigovyh poristyh zapolnitelyah // Vestnik irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta, – 2011, – № 1 (48), – S. 100 – 103. Иноземцев А.С. Высокопрочные легкие бетоны / А.С. Иноземцев, Е.В. Королев. – СПб.: СПбГАСУ, – 2022, – 192 с. EDN: UCJRAZ Inozemcev A.S. Vysokoprochnye legkie betony / A.S. Inozemcev, E.V. Korolev. – SPb.: SPbGASU, – 2022, – 192 s. EDN: UCJRAZ Inozemtcev A.S., Korolev E.V. Technical and economical efficiency for application of nanomodified high-strength light-weight concretes // Advanced Materials Research, – 2014, – Т. 1040, – С. 176-182. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.176 . EDN: TATFGF Inozemtcev A.S., Korolev E.V. Technical and economical efficiency for application of nanomodified high-strength light-weight concretes // Advanced Materials Research, – 2014, – T. 1040, – S. 176-182. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.176 . EDN: TATFGF Al-Khaiat H., Haque M.N. Effect of initial curing on early strength and physical properties of a lightweight concrete // Cement and Concrete Research, – 1998, – Vol. 28, – Issue 6, – P. 859-866. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(98)00051-9 Al-Khaiat H., Haque M.N. Effect of initial curing on early strength and physical properties of a lightweight concrete // Cement and Concrete Research, – 1998, – Vol. 28, – Issue 6, – P. 859-866. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(98)00051-9 Морозов Н.М., Хозин В.Г., Авксентьев В.И., Боровских И.В. Исследование эксплуатационных свойств самоуплотня-ющихся песчаных бетонов // Известия казанского государ-ственного архитектурно-строительного университета, – 2016, – № 3 (37), – С. 211 – 216. Morozov N.M., Hozin V.G., Avksent'ev V.I., Borovskih I.V. Issledovanie ekspluatacionnyh svoystv samouplotnya-yuschihsya peschanyh betonov // Izvestiya kazanskogo gosudar-stvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta, – 2016, – № 3 (37), – S. 211 – 216. Городецкий И.Ю., Сердюченко В.М. Особенности исполь-зования самоуплотняющегося бетона // The scientific heritage, – 2021, – № 72-2 (72), – С. 3 – 5. Gorodeckiy I.Yu., Serdyuchenko V.M. Osobennosti ispol'-zovaniya samouplotnyayuschegosya betona // The scientific heritage, – 2021, – № 72-2 (72), – S. 3 – 5. Матвеев Д.В., Иванов И.М., Черных Т.Н., Крамар Л.Я. Раз-работка составов и исследование свойств самоуплотняющих-ся бетонов на рядовых материалах челябинской области // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура», – 2016, – Т. 16, – № 3, – С. 55–59. Matveev D.V., Ivanov I.M., Chernyh T.N., Kramar L.Ya. Raz-rabotka sostavov i issledovanie svoystv samouplotnyayuschih-sya betonov na ryadovyh materialah chelyabinskoy oblasti // Vestnik YuUrGU. Seriya «Stroitel'stvo i arhitektura», – 2016, – T. 16, – № 3, – S. 55–59. Соловьев А.К., Соловьев К.А., Стекольников Н.В. Само-уплотняющийся бетон в архитектурных конструкциях // Ар-хитектура и современные информационные технологии, –2018, – № 2 (18), – С. 171 – 184. Solov'ev A.K., Solov'ev K.A., Stekol'nikov N.V. Samo-uplotnyayuschiysya beton v arhitekturnyh konstrukciyah // Ar-hitektura i sovremennye informacionnye tehnologii, –2018, – № 2 (18), – S. 171 – 184. Николенко Ю.В., Сташевская Н.А., Окольникова Г.Э. Применение самоуплотняющихся бетонов в монолитном домостроении // Системные технологии, – 2017, – № 2 (23), – С. 38 – 42. Nikolenko Yu.V., Stashevskaya N.A., Okol'nikova G.E. Primenenie samouplotnyayuschihsya betonov v monolitnom domostroenii // Sistemnye tehnologii, – 2017, – № 2 (23), – S. 38 – 42. Бычков М.В., Удодов С.А. Легкий самоуплотняющийся бетон как эффективный конструкционный материал // Интер-нет-журнал науковедение, – 2013, – № 4 (17), – C. 41. Bychkov M.V., Udodov S.A. Legkiy samouplotnyayuschiysya beton kak effektivnyy konstrukcionnyy material // Inter-net-zhurnal naukovedenie, – 2013, – № 4 (17), – C. 41. Kumar P., Dinakar P., Jothi Saravanan T. Development and performance analysis of structural lightweight aggregate self-compacting concrete: A sustainable solution // Process Safety and Environmental Protection, – 2025, – Vol. 194, – 107052. https://doi.org/10.1016/j.psep.2025.107052. Kumar P., Dinakar P., Jothi Saravanan T. Development and performance analysis of structural lightweight aggregate self-compacting concrete: A sustainable solution // Process Safety and Environmental Protection, – 2025, – Vol. 194, – 107052. https://doi.org/10.1016/j.psep.2025.107052. Бычков М.В. Самоуплотняющиеся бетоны пониженной плотности с применением вулканического туфа // Инженер-ный вестник Дона, – 2013, – №3 (26), – C. 32. Bychkov M.V. Samouplotnyayuschiesya betony ponizhennoy plotnosti s primeneniem vulkanicheskogo tufa // Inzhener-nyy vestnik Dona, – 2013, – №3 (26), – C. 32. Несветаев Г.В., Беляев А.В. Самоуплотняющийся керам-зитобетон классов В12,5 – В20 с маркой по средней плотно-сти D1400 // Интернет-журнал науковедение, – 2016, – Т.8, – № 1 (32), – С. 27. Nesvetaev G.V., Belyaev A.V. Samouplotnyayuschiysya keram-zitobeton klassov V12,5 – V20 s markoy po sredney plotno-sti D1400 // Internet-zhurnal naukovedenie, – 2016, – T.8, – № 1 (32), – S. 27. Белов В.В., Перевозчикова С.В. Влияние добавки микро-сфер на структуру и свойства строительных растворов // Хи-мия, физика и механика материалов, – 2021, – № 1 (28), – С. 15-28. EDN: HCREOK Belov V.V., Perevozchikova S.V. Vliyanie dobavki mikro-sfer na strukturu i svoystva stroitel'nyh rastvorov // Hi-miya, fizika i mehanika materialov, – 2021, – № 1 (28), – S. 15-28. EDN: HCREOK Саградян А.А., Зимакова Г.А. Изучение свойств тяжелого бетона, модифицированного органоминеральной добавкой, включающей зольные микросферы // Известия высших учеб-ных заведений. Строительство, – 2012, – № 4 (640), – С. 26-31. EDN: PASPFV Sagradyan A.A., Zimakova G.A. Izuchenie svoystv tyazhelogo betona, modificirovannogo organomineral'noy dobavkoy, vklyuchayuschey zol'nye mikrosfery // Izvestiya vysshih ucheb-nyh zavedeniy. Stroitel'stvo, – 2012, – № 4 (640), – S. 26-31. EDN: PASPFV Урьев Н.Б., Потанин А.Н. Текучесть суспензий и порош-ков / Н.Б. Урьев, А.Н. Потанин. – М.: Химия, 1992. – 256 с. ISBN 5-7245-0657-2. Ur'ev N.B., Potanin A.N. Tekuchest' suspenziy i porosh-kov / N.B. Ur'ev, A.N. Potanin. – M.: Himiya, 1992. – 256 s. ISBN 5-7245-0657-2. Kim J. Y., Choi Y. W., Lachemi M. Characteristics of self-consolidating concrete using two types of lightweight coarse aggregates // Construction and Building Materials, – 2010, – Vol. 24, – Issue 1, – P. 11-16. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.08.004 . Kim J. Y., Choi Y. W., Lachemi M. Characteristics of self-consolidating concrete using two types of lightweight coarse aggregates // Construction and Building Materials, – 2010, – Vol. 24, – Issue 1, – P. 11-16. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.08.004 . Grabois T.M., Cordeiro G.Ch., Toledo Filho R.D. Fresh and hardened-state properties of self-compacting lightweight con-crete reinforced with steel fibers // Construction and Building Materials, – 2016, – Vol. 104, – P. 284–292, – https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.060 Grabois T.M., Cordeiro G.Ch., Toledo Filho R.D. Fresh and hardened-state properties of self-compacting lightweight con-crete reinforced with steel fibers // Construction and Building Materials, – 2016, – Vol. 104, – P. 284–292, – https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.060 Иноземцев А.С., Королев Е.В. Модель высокопрочного легкого бетона // Строительные материалы, – 2024, – № 12, – С. 34-41. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-831-12-34-41 . EDN: OUKKND Inozemcev A.S., Korolev E.V. Model' vysokoprochnogo legkogo betona // Stroitel'nye materialy, – 2024, – № 12, – S. 34-41. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-831-12-34-41 . EDN: OUKKND Несветаев Г.В., Давидюк А.Н. Гиперпластификаторы «Melflux» для сухих строительных смесей и бетонов // Строительные материалы, – 2010, – № 3, – С.38-39. Nesvetaev G.V., Davidyuk A.N. Giperplastifikatory «Melflux» dlya suhih stroitel'nyh smesey i betonov // Stroitel'nye materialy, – 2010, – № 3, – S.38-39. Тарасов В.Н., Гусев Б.В., Петрунин С.Ю., Короткова Н.П., Гарновесов А.П. Оценка эффективности применения поли-карбоксилатных суперпластификаторов для производства бетона // Вестник науки и образования северо-запада России, – 2018, – Т. 4, – № 1, – С.29-40 Tarasov V.N., Gusev B.V., Petrunin S.Yu., Korotkova N.P., Garnovesov A.P. Ocenka effektivnosti primeneniya poli-karboksilatnyh superplastifikatorov dlya proizvodstva betona // Vestnik nauki i obrazovaniya severo-zapada Rossii, – 2018, – T. 4, – № 1, – S.29-40 Inozemtsev A.S., Epikhin S.D. Conditions for the prepara-tion of self-compacting lightweight concrete with hollow mi-crospheres // Materials, – 2023, – Vol. 16, – № 23, – P. 7288. https://doi.org/10.3390/ma16237288 . EDN: JZKOST Inozemtsev A.S., Epikhin S.D. Conditions for the prepara-tion of self-compacting lightweight concrete with hollow mi-crospheres // Materials, – 2023, – Vol. 16, – № 23, – P. 7288. https://doi.org/10.3390/ma16237288 . EDN: JZKOST