satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical Universitysat-809Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCIVIL AND INDUSTRIAL ENGINEERINGВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ, СОДЕРЖАЩЕЙ СТРУКТУРИРОВАННЫЙ УГЛЕРОДНЫЙ НАНОМАТЕРИАЛ, НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТАTHE INFLUENCE OF THE COMPLEX CHEMICAL ADDITIVE CONTAINING THE STRUCTURED CARBON NANOMATERIAL ON PROPERTIES OF CEMENTШейдаО. Ю.SheydaO. Yu.

Аспирант

 

Graduate student

bat47@mail.ruБатяновскийЭ. И.BatyanovskyE. I.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

bat47@mail.ruБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201525052015023038Copyright © Шейда О.Ю., Батяновский Э.И., 20152015Шейда О.Ю., Батяновский Э.И.Sheyda O.Y., Batyanovsky E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/809

Изложены результаты исследований влияния отечественной комплексной химической добавки, содержащей структурированный углеродный наноматериал и характеризующейся совмещенным (ускоряющим твердение и пластифицирующим) эффектом воздействия на свойства цемента и цементного камня. Целью исследований, с одной стороны, являлось подтверждение эффективности добавки УКД-1 с позиций повышения темпа роста прочности цементного бетона и влияния добавки на сроки схватывания, т. е. сохранения формовочных свойств бетонных смесей во времени, а с другой – оценка «механизма» действия добавки УКД-1 в цементном бетоне. В результате установлены закономерности изменения под влиянием добавки водопотребности и сроков схватывания цемента, являющиеся предпосылкой соответствующих изменений формовочных свойств бетонных смесей, а также экспериментально обоснована возможность понижения температуры прогрева цементного бетона с добавкой УКД-1 с целью экономии энергоресурсов в производственных условиях. Кроме этого, подтверждена эффективность данной добавки, выраженная ростом прочности цементного камня до 20–40 % в проектном (28 сут.) возрасте, что является основной для роста прочности цементного бетона, и подтверждена гипотеза о физической природе данного явления, так как методом рентгенофазового анализа показано отсутствие изменений морфологии продуктов гидратации портландцемента под действием вещества добавки, содержащей структурированный углеродный наноматериал. Результаты теоретических и экспериментальных исследований эффективности добавки УКД-1 подтверждены производственной апробацией при изготовлении сборных изделий и возведении (устройстве) монолитных конструкций, в частности в условиях производства (г. Минск, ОП «Стройпрогресс» ОАО «МАПИД») и на строительных площадках (г. Могилев, ОАО «Стройтрест № 12»).

The paper presents results of investigations on influence of domestic complex chemical additive containing structured carbon nanomaterial and characterized by a combination effect (curing acceleration and plasticizing) on cement and cement stone properties. The purpose of the investigations, on the one hand, has been to confirm efficacy of УКД-1additive from the perspective for increasing the rate of gain, strength growth of cement concrete and additive influence on setting time with the purpose to preserve molding properties of concrete mixes in time, and on the other hand, that is to assess “mechanism” of the УКД-1 additive action in the cement concrete. The research results have revealed regularities in changes due to the additive of water requirements and time period of the cement setting. The reqularities are considered as a pre-requisite for relevant changes in molding properties of the concrete mixes. The paper also experimentally substantiates the possibility to decrease temperature of cement concrete heating with the УДК-1 additive. It has been done with the purpose to save energy resources under production conditions. In addition to this the paper proves the efficiency of the additive which is expressed in strength increase of cement stone up to 20–40 % in the rated age (28 days) that is considered as a basis for strength growth of cement concrete. The paper confirms a hypothesis on physical nature of this phenomenon because the X-ray phase analysis method has shown that there are no changes in morphology of portland cement hydration products under the action of the additive agent containing a structured carbon nanomaterial. Results of theoretical and experimental investigations on УКД-1 additive efficiency have been proved by industrial approbation while fabricating precast concrete products and construction of monolithic structures under plant industrial conditions (Minsk, SS “Stroyprogress” JSC MAPID) and on building sites (Mogilev, JSC Stroytrest No 12).

комплексная химическая добавкацементуглеродный наноматериалcomplex chemical additivecementcarbon nanomaterialReferencesZhdanok, S. A. // Fifth ISTC Scientific Advisory Committee Seminar «Nanotechnologies in the area of physics, chemistry and biotechnology», St. Petersburg, 27–29 May, 2002. St. Petersburg: Ioffe Institute, 2002.Zhdanok, S. A. (2002). Fifth ISTC Scientific Advisory Committee Seminar «Nanotechnologies in the area of physics, chemistry and biotechnology», 27–29 May, 2002. St. Petersburg.Установка для получения углеродных наноматериалов : пат. U 2839 Респ. Беларусь : МПК B82B 3/00 / С. А. Жданок, А. В. Крауклис, П. П. Самцов, В. М. Волжанкин ; дата публ.: 30.06.2006.Zhdanok, S. A., Krauklis, A. V., Samtsov, P. P., Volzhankin, V. M. (2006). Carbon nanomaterial plant. Patent Republic of Belarus No U 2839. (in Russian).Плазмохимический реактор конверсии углеводородов в электрическом разряде : пат. U 3125 Респ. Беларусь : МПК B01J 19/00 / С. А. Жданок, П. П. Самцов, А. В. Крауклис, К. О. Борисевич, А. В. Суворов ; дата публ.: 30.10.2006.Zhdanok, S. A., Samtsov, P. P., Krauklis, A. V., Borisevich, K. O., Suvorov, A. V. (2006). Plasma-chemical reactor for hydrocarbon conversion in electrical discharge. Patent Republic of Belarus No U 3125. (in Russian).Нанотехнологии в строительном материаловедении: реальность и перспективы / С. А. Жданок [и др.] // Вестник БНТУ. – 2009. – № 3. – С. 5–22.Zhdanok, S. A., Khrustalev, B. M., Batianovskii, E. I., Leonovich, S. N. (2009). Nanotechnologies in construction material science: reality and prospects. Vestnik BNTU [Bulletin of the Belarusian National Technical University], 3, 5–22 (in Russian).Батяновский, Э. И. Направления исследований эффективности графитных наноматериалов в тяжелом бетоне / Э. И. Батяновский, П. В. Рябчиков // Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь : сб. трудов XV междунар. науч.-метод. семинара (27-28 ноября 2008 г., г. Новополоцк) : в 2-х т. Новополоцк : ПГУ, 2008. Т. 2. –Batianovsky, E. I., Riabchikov, P. V. (2008). Directions in investigation of graphite nanomaterial efficiency in heavy concrete. Perspektivy razvitiia novykh tekhnologii v stroitel'stve i podgotovke inzhenernykh kadrov Respubliki Belarus'. Sb. trudov XV mezhdunar. nauch.-metod. seminara. T. 2 [Prospects for development of new technologies in construction and training of engineering personnel in the Republic of Belarus. Collected papers of 15th International Scientific and Methodical Workshop. Vol. 2]. Novopolotsk: Polotsk State University (in Russian).Батяновский, Э. И. Влияние углеродных наноматериалов на свойства цемента / Э. И. Батяновский, П. В. Рябчиков, В. Д. Якимович // Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь : сб. трудов XVI междунар. науч.-метод. семинара (28-30 мая 2009 г) : в 2-х ч. Брест : БрГТУ, 2009. Ч. 2. – С. 136.Batianovsky, E. I., Riabchikov, P. V., Yakimovich, V. D. (2009). Influence of carbon nanomaterials on concrete properties. Perspektivy razvitiia novykh tekhnologii v stroitel'stve i podgotovke inzhenernykh kadrov Respubliki Belarus'. Sb. trudov XVI mezhdunar. nauch.-metod. seminara. Chast' 2 [Prospects for development of new technologies in construction and training of engineering personnel in the Republic of Belarus. Collected papers of 16th International Scientific and Methodical Workshop. Part. 2.]. Brest: BrSTU [Brest State Technical University], 136 (in Russian).Батяновский, Э. И. Нанотехнология и углеродные наноматериалы в строительном материаловедении. / Э. И. Батяновский, П. В. Рябчиков, В. Д. Якимович // Строительная наука и техника. – 2009. – № 3. – С. 22–29.Batianovsky, E. I., Riabchikov, P. V., Yakimovich, V. D. (2009). Nanotechnology and carbon nanomaterials in construction material science. Stroitelnaya nauka i tekhnika [Construction science and equipment], 3, 22–29 (in Russian).Влияние углеродных наноматериалов на свойства цемента и цементного камня / Э. И. Батяновский [и др.] // Строительная наука и техника. – 2010. – № 1–2 (28–29). – С. 3–10.Batianovsky, E. I., Krauklis, A. V., Samtsov, P. P., Riabchikov, P. V., Samtsov, P. P. (2010). Influence of carbon nanomaterials on cement and cement stone properties. Stroitelnaya nauka i tekhnika [Construction science and equipment], 1–2 (28–29), 3–10 (in Russian).Батяновский, Э. И. Особенности технологии высокопрочного бетона на отечественных материалах, включая наноуглеродные добавки / Э. И. Батяновский, В. Д. Якимович, П. В. Рябчиков // Проблемы современного бетона и железобетона : материалы III международного симпозиума (Минск, 9―11 ноября 2011 г.): в 2 т. Минск : Минсктиппроект, 2011. – Т. 2. – С. 53–68.Batianovsky, E. I., Yakimovich, V. D., Riabchikov, P. V. (2011). Specific features of technology for high-strength concrete on the basis of domestic materials including nanocarbon additives. Problemy sovremennogo betona i zhelezobetona. Materialy III mezhdunarodnogo simpoziuma. T. 2 [Problems of Modern Concrete and Reinforced Concrete. Collected papers of 3rd International Symposium. Vol. 2]. Minsk, Minsktipproekt, 53–68 (in Russian).Батяновский Э. И. Особенности применения углеродных наноматериалов в конструкционно-теплоизо-Batianovsky, E. I., Galuzo, G. S., Mordich, M. M. (2011). Peculiar features in application of carbon nanomaterials in structural and heat insulating foam concrete. Nauka obrazovaniiu, proizvodstvu, ekonomike. Materialy Deviatoi mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii. T. 2 [Science to education, industry, economics. Proceedings of 9th International Science and Technical Conference. Vol. 2]. Minsk: BNTU, 272–273 (in Russian).ляционных пенобетонах / Э. И. Батяновский, Г. С. Галузо, М. М. Мордич // Наука образованию, производству, экономике : материалы Девятой международной научно-технической конференции : в 4 т. Минск : БНТУ, 2011 Т. 2. – С. 272–273.Akhverdov, I. N. (1961). High-strength concrete. Moscow, Gosstroyizdat. 106 p. (in Russian).Ахвердов, И. Н. Высокопрочный бетон / И. Н. Ахвердов. – М. : Госстройиздат, 1961. – 106 с.Akhverdov, I. N. (1981). Fundamentals of concrete physics. Moscow, Stroiizdat. 464 p. (in Russian).Ахвердов, И. Н. Основы физики бетона / И. Н. Ахвердов. – М. : Стройиздат, 1981. – 464 с.Ratnikov, V. B., Rozenberg, T. I. (1989). Concrete additives. Moscow, Stroyizdat. 186 p. (in Russian).Ратников, В. Б. Добавки в бетон / В. Б. Ратников, Т. И. Розенберг. – М. : Стройиздат, 1989. – 186 с.Batrakov, V. G. (1990). Modified concrete. ?oscow, Stroyizdat. 400 p. (in Russian).Батраков, В. Г. Модифицированные бетоны / В. Г. Батраков. – М .: Стройиздат, 1990. – 400 с.Taylor, H. F. W. (1990). Cement chemistry. 2nd ed. London, Academic Press. 410 p. (Russ. ed.: Taylor, K. (1986). Khimiia tsementa. ?oscow, Mir, 418–429).Тейлор, К. Химия цемента / К. Тейлор ; пер. с англ. – М. : МИР, 1986. – С. 418–429.Royak, S. M., Royak, G. S. (1969). Special cement. ?oscow, Stroyizdat. 270 p. (in Russian).Рояк, С. М. Специальные цементы / С. М. Рояк, Г. С. Рояк. – М. : Стройиздат, 1969. – 270 с.Gorchakov, G. I., Kapkin, M. M., Skramtaev, B. G. (1965). Improvement of concrete freeze-thaw resistance in structures of industrial and hydroengineering. Moscow, Stroyizdat. 194 p. (in Russian).Горчаков, Г. И. Повышение морозостойкости бетона в конструкциях промышленных и гидротехнических сооружений / Г. И. Горчаков, М. М. Капкин, Б. Г. Скрамтаев. – М. : Стройиздат, 1965. – 194 с.Sheikin, A. E., Tchekhovsky, Yu. V., Brusser, M. I. (1979). Structure and properties of cement concrete. ?oscow, Stroyizdat. 344 p. (in Russian).Шейкин, А. Е. Структура и свойства цементных бетонов / А. Е. Шейкин, Ю. В. Чеховский, М. И. Бруссер. – М. : Стройиздат, 1979. – 344 с.Шейкин, А. Е. Структура и свойства цементных бетонов / А. Е. Шейкин, Ю. В. Чеховский, М. И. Бруссер. – М. : Стройиздат, 1979. – 344 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.