Technique and technology of silicates Technique and technology of silicates Техника и технология силикатов 2076-0655 90809 10.62980/2076-0655-2024-23-34 ОСНОВНАЯ РУБРИКА MAIN RUBRIC ОСНОВНАЯ РУБРИКА FIBER REINFORCED SINGLE-COMPONENT CEMENT-SILICATE PAINT ФИБРОАРМИРОВАННАЯ ОДНОКОМПОНЕНТНАЯ ЦЕМЕНТНО- СИЛИКАТНАЯ КРАСКА Яковлев Григорий Иванович Yakovlev Grigory Ivanovich gyakov@istu.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Полянских Ирина Сергеевна Polyanskikh Irina Sergeevna irina_maeva@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Пудов Игорь Александрович Pudov Igor Alexandrovich pudovia@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Саидова Зарина Сироджиддиновна Saidova Zarina Sirodzhiddinovna zarinasaidova@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Бурьянов Александр Федорович Buryanov Aleksandr Fedorovich rga-service@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова», Ижевск Россия Kalashnikov Izhevsk State Technical University Izhevsk Russian Federation ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова» Ижевск Россия Kalashnikov Izhevsk State Technical University Izhevsk Russian Federation ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова» Ижевск Россия Kalashnikov Izhevsk State Technical University Izhevsk Russian Federation ФГБОУ ВО «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова» Ижевск Россия Kalashnikov Izhevsk State Technical University Izhevsk Russian Federation ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation 21 11 2024 21 11 2024 31 1 23 34 20 02 2024 20 03 2024 https://tsilicates.ru/en/nauka/article/90809/view

В данном исследовании приведены результаты физико-химических методов анализа структуры и свойств однокомпонентной цементно-силикатной краски, модифицированной добавкой хризотиловых нановолокон на основе техногенных отходов Баженов-ского месторождения хризотила 7 сорта. Основная цель добавления волокон в состав краски сводится к повышению термо-стойкости и трещиностойкости наносимого покрытия на поверхность искусственных каменных материалов на силикатной основе. С использованием дифференциально-термического анализа показано, что хризотиловые волокна повышают термостой-кость цементно-силикатной краски до 600ºС, что предопределяется температурой деструкции вследствие дегидратации хри-зотиловых волокон при нагревании. При анализе микроструктуры затвердевшей краски с применением энерго-дисперсионного анализа показано, что вследствие химического сродства волокон с цементно-силикатной матрицей на межфазной поверхности волокон формируются аморфные и кристаллические фазы, обеспечивающие армирование цементно-силикатной матрицы, ко-торые, являясь одновременно центрами кристаллизации, обеспечивают создание единого конгломерата, который повышает трещиностойкость покрытия. В процессе эксплуатации достигается одновременное улучшение свойств цементно-силикатной краски за счет продолжающейся гидратации минералов портландцемента, что обеспечивает уплотнение и адгезию краски к окрашиваемой поверхности. Это позволяет применять ее в обширном интервале температур без шелушения, трещинообразова-ния и выделения нежелательных газообразных продуктов. ИК-спектральный показал, что поверхность цементно-силикатной краски дополнительно подвергается карбонизации под воздействием влаги и углекислого газа окружающей среды, что повышает водостойкость и долговечность покрытия. Формирование в процессе твердения пористой структуры цементно-силикатной краски обеспечивает паро- и массообмен, предотвращая деструкцию покрытия в процессе эксплуатации.

This study presents the results of physicochemical methods of analysis of structure and properties of one-component cement-silicate paint modified by the addition of chrysotile nanofibers on the basis of technogenic wastes of Bazhenov chrysotile 7 grade. The main purpose of adding fibers to the paint composition is to increase the heat resistance and crack re-sistance of the applied coating on the surface of silicate-based artificial stone materials. Using differential-thermal analysis it is shown that chrysotile fibers increase the thermal resistance of cement-silicate paint up to 600ºC, which is predetermined by the temperature of destruction due to dehydration of chrysotile fibers during heating. When analyzing the micro-structure of cured paint using energy-dispersion analysis it is shown that due to chemical affinity of fibers with cement-silicate matrix on the interfacial surface of fibers the formation of amorphous and crystalline phases providing reinforcement of cement-silicate matrix is provided, which, being simultaneously the centers of crystallization, provide the creation of a single conglomerate, which increases the crack resistance of coating on the basis of cement-silicate paint. During operation, simultaneous improvement of properties of cement-silicate paint is achieved due to continued hydration of Portland cement minerals, which provides compaction and adhesion of paint to the painted surface. This allows its application in an extensive temperature range without flaking, cracking and release of undesirable gaseous products. IR-spectral showed that the surface of cement-silicate paint additionally undergoes carbonization under the influence of moisture and carbon dioxide in the environment, which increases the water resistance and durability of the coating. Formation of porous structure of cement-silicate paint in the process of hardening provides vapor and mass exchange, preventing the destruction of the coating in the process of oper-ation.

 цементно-силикатная краска термостойкость трещиностойкость гидросиликат натрия фосфат натрия микроструктура энергодисперсионный анализ. cement silicate paint heat resistance crack resistance sodium hydrosilicate sodium phosphate microstructure energy dispersive analysis.

Manohar S., Chockalingam N., Santhanam M. Experimental Comparison between Salt Weathering Testing Procedures on Dif-ferent Types of Bricks. Journal of Materials in Civil Engineering. 2021. Vol. 33 (11). DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0003936. Manohar S., Chockalingam N., Santhanam M. Experimental Comparison between Salt Weathering Testing Procedures on Dif-ferent Types of Bricks. Journal of Materials in Civil Engineering. 2021. Vol. 33 (11). DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0003936. Мяленко, Д. М. Влияние термического, радиационно-химического и фотометрического воздействия на деструкцию и "старение" полимерных материалов / Д. М. Мяленко // Ак-туальные вопросы молочной промышленности, межотрасле-вые технологии и системы управления качеством. – 2020. – Т. 1, № 1(1). – С. 406-411. – DOI 10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-406-411. Myalenko, D. M. Vliyanie termicheskogo, radiacionno-himicheskogo i fotometricheskogo vozdeystviya na destrukciyu i "starenie" polimernyh materialov / D. M. Myalenko // Ak-tual'nye voprosy molochnoy promyshlennosti, mezhotrasle-vye tehnologii i sistemy upravleniya kachestvom. – 2020. – T. 1, № 1(1). – S. 406-411. – DOI 10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-406-411. Enrique M. Alonso-Villar, Teresa Rivas, José S. Pozo-Antonio, Sol-silicate versus organic paints: Durability after out-door and ultraviolet radiation exposures, Progress in Organic Coatings, Volume 168, 2022, 106843, doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.106843. Enrique M. Alonso-Villar, Teresa Rivas, José S. Pozo-Antonio, Sol-silicate versus organic paints: Durability after out-door and ultraviolet radiation exposures, Progress in Organic Coatings, Volume 168, 2022, 106843, doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.106843. Саидов, М. С. Адгезионные характеристики полимерного покрытия / М. С. Саидов // Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. – 2019. – № 2(46). – С. 60-64. Saidov, M. S. Adgezionnye harakteristiki polimernogo pokrytiya / M. S. Saidov // Politehnicheskiy vestnik. Seriya: Inzhenernye issledovaniya. – 2019. – № 2(46). – S. 60-64. Соков В.Н., Баженова С.И., Петров М.А., Пепеляева А.Ю. Фасадная негорючая краска на основе калиевого жидкого стекла: особенности состава. Вестник Белгородского государ-ственного технологического университета им. В. Г. Шухова, No. 1, 2019, Pp. 33-38. Sokov V.N., Bazhenova S.I., Petrov M.A., Pepelyaeva A.Yu. Fasadnaya negoryuchaya kraska na osnove kalievogo zhidkogo stekla: osobennosti sostava. Vestnik Belgorodskogo gosudar-stvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V. G. Shuhova, No. 1, 2019, Pp. 33-38. Казьмина О.В., Лебедева Е.Ю. Композиционная одноупа-ковочная силикатная краска. Патент на изобретение RU RU2645502C2, 21.02.2021. Заявка № RU2016123676A от 14.06.2016. Kaz'mina O.V., Lebedeva E.Yu. Kompozicionnaya odnoupa-kovochnaya silikatnaya kraska. Patent na izobretenie RU RU2645502C2, 21.02.2021. Zayavka № RU2016123676A ot 14.06.2016. Логанина В.И., Соколова Ю.Л. Силикатные краски для отделки фасадов зданий, Региональная архитектура и строи-тельство № 4, 2023, с. 88-100, 10.54734/20722958_2023_4_88 Loganina V.I., Sokolova Yu.L. Silikatnye kraski dlya otdelki fasadov zdaniy, Regional'naya arhitektura i stroi-tel'stvo № 4, 2023, s. 88-100, 10.54734/20722958_2023_4_88 Razgovorov P, Loginova S, Politaeva N, Velmozhina K, Shinkevich P. Modification of Liquid Glasses Is a Key Factor in the Technology of Obtaining Hybrid Compositions and Coatings with Anticorrosive Properties. Coatings. 2023; 13(6):974. https://doi.org/10.3390/coatings13060974 Razgovorov P, Loginova S, Politaeva N, Velmozhina K, Shinkevich P. Modification of Liquid Glasses Is a Key Factor in the Technology of Obtaining Hybrid Compositions and Coatings with Anticorrosive Properties. Coatings. 2023; 13(6):974. https://doi.org/10.3390/coatings13060974 Шайбадуллина А.В., Яковлев Г.И., Первушин Г.Н., По-лянских И.С., Огнев А.М., Алиев Э.В. Силикатное покрытие повышенной долговечности и способ его приготовления. Патент на изобретение RU 2669642 C2, 12.10.2018. Заявка № 2017115926 от 04.05.2017 Shaybadullina A.V., Yakovlev G.I., Pervushin G.N., Po-lyanskih I.S., Ognev A.M., Aliev E.V. Silikatnoe pokrytie povyshennoy dolgovechnosti i sposob ego prigotovleniya. Patent na izobretenie RU 2669642 C2, 12.10.2018. Zayavka № 2017115926 ot 04.05.2017 Kazmina, O.; Lebedeva, E.; Mitina, N.; Kuzmenko, A. Fire-proof silicate coatings with magnesium-containing fire retardant. J. Coat. Technol. Res. 2018, 15, 543–554 Kazmina, O.; Lebedeva, E.; Mitina, N.; Kuzmenko, A. Fire-proof silicate coatings with magnesium-containing fire retardant. J. Coat. Technol. Res. 2018, 15, 543–554 Щеткова Е.А., and Севастьянов Р.В. "Хризотил как опти-мальный армирующий агент для фибробетонов" Construction and Geotechnics, no. 2, 2015, pp. 174-191. Schetkova E.A., and Sevast'yanov R.V. "Hrizotil kak opti-mal'nyy armiruyuschiy agent dlya fibrobetonov" Construction and Geotechnics, no. 2, 2015, pp. 174-191. Ястребинский Р.Н. "Нанодисперсный хризотиловый наполнитель для термостойких радиационно-защитных ком-позитов" Международный научно-исследовательский журнал, No. 8-3 (50), 2016, Pp. 123-129. Yastrebinskiy R.N. "Nanodispersnyy hrizotilovyy napolnitel' dlya termostoykih radiacionno-zaschitnyh kom-pozitov" Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel'skiy zhurnal, No. 8-3 (50), 2016, Pp. 123-129. Лугинина И.Г, Путренко М.А. Гидратация цемента при добавках силиката и фосфата натрия. Цемент, № 1, 1987. – С. 16-17. Luginina I.G, Putrenko M.A. Gidrataciya cementa pri dobavkah silikata i fosfata natriya. Cement, № 1, 1987. – S. 16-17. Ting Zhang, Baoguo Ma, Hongbo Tan, Huahui Qi, Tao Shi, Effect of sodium carbonate and sodium phosphate on hydration of cement paste, Journal of Building Engineering, Volume 45, 2022, 103577, https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103577 . Ting Zhang, Baoguo Ma, Hongbo Tan, Huahui Qi, Tao Shi, Effect of sodium carbonate and sodium phosphate on hydration of cement paste, Journal of Building Engineering, Volume 45, 2022, 103577, https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103577 . Мюллер Б., Пот У. Лакокрасочные материалы и покры-тия. Принципы составления рецептур – М.: ООО «Пэйнт-Медиа». 2007.-237 с. Myuller B., Pot U. Lakokrasochnye materialy i pokry-tiya. Principy sostavleniya receptur – M.: OOO «Peynt-Media». 2007.-237 s. Yakovlev G. I., Saidova Z., Ginchitskaia Yu., Kuzmina N., Trofimova D., Buryanov А. F., Elrefaei A. E. M. M. Dry Mix for Facade Self-Cleaning Silicate Paint. In Materials Science Forum (2023). Vol. 1089, pp. 123–133. Trans Tech Publications, Ltd. https://doi.org/10.4028/p-23p5x9 Yakovlev G. I., Saidova Z., Ginchitskaia Yu., Kuzmina N., Trofimova D., Buryanov A. F., Elrefaei A. E. M. M. Dry Mix for Facade Self-Cleaning Silicate Paint. In Materials Science Forum (2023). Vol. 1089, pp. 123–133. Trans Tech Publications, Ltd. https://doi.org/10.4028/p-23p5x9 Горшков В.С., Савельев В.Г., Абакумов А.В. Вяжущие, керамика и стеклокристаллические материалы: Структура и свойства: Справочное пособие. М.: Стройиздат, 1994. - 584 с. Gorshkov V.S., Savel'ev V.G., Abakumov A.V. Vyazhuschie, keramika i steklokristallicheskie materialy: Struktura i svoystva: Spravochnoe posobie. M.: Stroyizdat, 1994. - 584 s. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. М.: Издательство Московского университета, 1976. 175 с. Plyusnina I.I. Infrakrasnye spektry mineralov. M.: Izdatel'stvo Moskovskogo universiteta, 1976. 175 s. Зинюк Р.Ю., Балыков А.Г., Гавриленко И.Б., Шевяков А.М. ИК-спектроскопия в неорганической технологии. Л.: Химия, 1983. 160 с. Zinyuk R.Yu., Balykov A.G., Gavrilenko I.B., Shevyakov A.M. IK-spektroskopiya v neorganicheskoy tehnologii. L.: Himiya, 1983. 160 s.