аспирант
Ирак
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
УДК 666.952 Искусственные пуццолановые вещества, искусственные пуццоланы
ГРНТИ 67.15 Технология производства строительных материалов и изделий
ГРНТИ 61.31 Технология неорганических веществ и продуктов
ОКСО 08.06.01 Техника и технологии строительства
ББК 383 Строительные материалы и изделия
ТБК 54 Строительство
Введение. Цементная отрасль активно совершенствуется, внедряя многокомпонентные цементы и используя промышленные отходы в качестве добавок для повышения эффективности и уменьшения затрат. Изучение влияния тонкодисперсных активных добавок на состав цементного камня является важной задачей для повышения качества бетонов. Материалы и методы. Для проведения исследования были использованы методы термогравиметрического анализа (ТГА) и рентгенофазового анализа (РФА). Используя портландцемент ЦЕМ I 52,5 Н, метакаолин (МК) и механоактивированные золу-уноса (ЗУ) и золу, полученную в результате сжигания финиковых косточек (ЗФК), были изготовлены образцы цементного камня для проведения испытаний в виде контрольного состава, на 100% состоящего из портландцемента, и трех других составов с различным сочетанием указанных тонкодисперсных активных добавок, частично заменяющих портландцемент. Результаты. ТГА показал, что частичная замена портландцемента тонкодисперсными добавками, обладающими пуццоланической активностью (10% мас. МК или смесью 6% МК, 1% ЗУ и 3% ЗФК по массе) приводит к снижению содержания свободного Ca(OH)₂ (портландита) в цементном камне на 7–16% по массе после 28 суток твердения по сравнению с контрольным составом. Результаты РФА подтвердили снижение интенсивности пиков Ca(OH)₂ и рост пиков низкоосновных гидросиликатов кальция (C-S-H) в составах с использованными тонкодисперсными активными добавками, что подтверждает их пуццоланическую активность. Выводы. Использование указанных активных минеральных добавок дает возможность оптимизировать фазовый состав цементного камня путем связывания избыточного гидроксида кальция в дополнительные гидросиликаты с низкой основностью, что будет способствовать повышению плотности и прочности цементного камня бетона на многокомпонентном вяжущем, а также его стойкости к коррозии. При этом, наибольшую пуццоланическую активность продемонстрировал состав многокомпонентного вяжущего, в котором портландцемент был частично заменён смесью метакаолина, золы-уноса и золы финиковых косточек в указанных количествах.
тонкодисперсные активные добавки, пуццоланическая активность, многокомпонентное вяжущее, свободный гидроксид кальция (портландит), низкоосновные гидросиликаты кальция, термогравиметрический анализ, рентгенофазовый анализ
1. Zhambulovich A. A., et. al. Studying the Mineral Additives Effect on a Composition and Properties of a Composite Binding Agent // Oriental Journal of Chemistry, 2018, Vol. 34, No. 4, pp. 1945-1955. http://dx.doi.org/10.13005/ojc/3404031 EDN: https://elibrary.ru/YBLQSD
2. Shubin V.I., Yudovich B.E., Dmitriyev A.M., Zubekhin S.A. New and perspective kinds of cements for the building complex // Cement and its application., 2001, No. 6, pp. 135-140.
3. Иссак С., Пол А. Обзор литературы по влиянию метакаолина и золы-уноса на прочностные характеристики бетона // International Journal of Advance Research and Innovative Ideas in Education. 2018. Т. 4, № 2. С. 6-11.
4. Барбуйя С., Чоу П. Микроструктура, гидратация и наномеханические свойства бетона, содержащего метакаолин // Construction and Building Materials. 2015. Т. 95. С. 696-702. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.116
5. Теджа Киран Ч., Прудви К. Упрочнение бетона путем частичной замены цемента смесью золы-уноса и метакаолина // International Journal of Advanced Technology and Innovative Research. 2016. Т. 8, № 3. С. 459-463.
6. Прасетйо Х., и др. Влияние кристаллических добавок на долговечность нерастрескавшегося бетона в хлоридных средах // Construction and Building Materials. – 2026. – Т. 514, № 145505. – С. 1-16. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2026.145505
7. Дашко Л.В., Синюк В.Д., Плотникова Г.В. Экспертное исследование цементного камня после высокотемпературного воздействия // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. 2015.Том 24, № 12. С. 22-32. https://doi.org/10.18322/PVB.2015.24.12.22-32 EDN: https://elibrary.ru/VBUCJB
8. Дашко Л.В., Ключников В.Ю., Плютникова Г.В. Использование методов синхронного термического анализа для исследования углей при производстве пожарно-технических экспертиз // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. 2013. Т. 22, № 9. С. 13-18. EDN: https://elibrary.ru/RDRBNN
9. Дашко Л.В., Ключников В.Ю., Плютникова Г.В. Применение методов термического анализа при исследовании влияния температуры на фрикционную основу тормозных колодок автомобиля // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety. 2013. Т. 22, № 6. С. 68-73. EDN: https://elibrary.ru/RDLTEP
10. Alexander V. Soin, et. al. A combined QXRD/TG method to quantify the phase composition of hydrated Portland cements // Cement and Concrete Research, 2013, V. 48, pp. 17-24. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2013.02.007
11. Лам Танг Ван, и др. Влияние комплексной органоминеральной добавки на деформацию гидротехнических бетонов // Строительство уникальных зданий и сооружений, 2019. №1 (79), С. 7-19. https://doi.org/10.18720/CUBS.79.1
12. Мчедлов-Петросян О.П., Ушеров-Маршак А.В., Урженко А.М. Тепловыделение при твердении вяжущих веществ и бетона. - М.: Стройиздат. 1984. 224 с.
13. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. - М.: Высшая Школа. 1973, 504 с.
14. Gholizadeh-Vayghan A., et. al. Thermal Reactivation of Hydrated Cement Paste: Properties and Impact on Cement Hydration // Materials, 2024, V. 17, No. 2659, pp. 1-23. https://doi.org/10.3390/ma17112659 EDN: https://elibrary.ru/OLGQQC
15. Галкин Ю.Ю., Удодов С.А. Фазовый анализ структуры цементного камня, изолированного при его раннем нагружении // Интернет-журнал «Транспортные сооружения», 2018. Т. 5, №1, С. 1-13. https://doi.org/10.15862/21SATS118 EDN: https://elibrary.ru/XNZIKD
16. Paul E. Stutzman, Pan Feng, and Jeffrey W. Bullard. Phase Analysis of Portland Cement by Combined Quantitative X-Ray Powder Diffraction and Scanning Electron Microscopy // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 2016, V. 121, pp. 1-61. http://dx.doi.org/10.6028/jres.121.004
17. James Osborne. Development of Chemistry-Informed Machine Learning Tools for the Analysis of Powder X-Ray Diffraction Data // Thesis submitted in accordance with the requirements of The University of Liverpool for the degree of Doctor of Philosophy, 2025, pp. 1-202.
18. Нго Суан Хунг, Танг Ван Лам, Булгаков Б.И., Александрова О.В., Ларсен О.А. Влияние органоминеральных добавок на физико-механические свойства и коррозионную стойкость цементно-песчаных растворов // Строительство: наука и образование. 2020. Т. 10. Вып. 1(35). С. 1-23.
19. Saida Boualleg. The Study of Slag Cement’s Microstructural Properties // Annales de Chimie - Science des Matériaux- International Information and Engineering Technology Association (IIETA), 2021, V. 45, No. 2, pp. 121-133. DOI: https://doi.org/10.18280/acsm.450204
20. Губайдуллина А.М., и др. Исследование процессов гидратации и твердения портландцемента методами термического анализа // Вестник технологического университета. 2012. Т. 15. № 21. С. 15–17. EDN: https://elibrary.ru/PJJHBD
21. Miguel A.G. Aranda, Ángeles G. De la Torre, Laura León-Reina. Rietveld Quantitative Phase Analysis of OPC Clinkers, Cements and Hydration Products // Journal of Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 2012, V. 74, No. 1, pp. 169–209. https://doi.org/10.2138/rmg.2012.74.5
22. Владимирович В. В. Самоуплотняющиеся мелкозернистые бетоны с модификаторами на основе термоактивированных глинистых и карбонатных пород // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва. 2023. С. 127-140.
23. Akmalaiuly K., et. al. The effect of mechanical activation of fly ash on cement-based materials hydration and hardened state properties // Materials, 2023, V. 16, No. 2959, pp. 1-22. https://doi.org/10.3390/ma16082959 EDN: https://elibrary.ru/XLUJYX
24. Sideris K., Justnes H., Soutsos M, and Sui T. Fly Ash. In Properties of Fresh and Hardened Concrete Containing Supplementary Cementitious Materials // State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 238-SCM, Working Group 4; De Belie N., Soutsos M., Gruyaert E., Eds.; Springer International Publishing: Cham, Switzer-land, 2018, pp. 55–98, ISBN 978-3-319-70606-1. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-70606-1_2
25. Hsu S., Chi M., Huang R. Effect of Fineness and Replacement Ratio of Ground Fly Ash on Properties of Blended Cement Mortar // Construction and Building Materials, 2018, V. 176, pp. 250–258. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.060
26. Dikmen S., Dikmen Z., Yılmaz G., Fırat S. Mechanical Activation of Fly Ash: Physical, Mineralogical and Morphological Characterization of Ground Fly Ashes // Eskişehir technical university journal of science and technology a- applied sciences and engineering, 2019, V. 20, pp. 66–76. https://doi.org/10.18038/estubtda.637927
