ФОРМУВАННЯ МІКРОСТРУКТУРИ ЦЕМЕНТНОГО КАМЕНЮ В ПРИСУТНОСТІ КОМПЛЕКСНИХ ХІМІЧНИХ ДОБАВОК
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2025-13-109-116Ключові слова:
цементний камінь,, мікроструктура,, мікропористість, хімічні добавки, структуроутворення, радіус пор, розподіл пор за розмірами.Анотація
У статті експериментально досліджуються можливості технологічного регулювання параметрів мікроструктури цементного каменю та бетону шляхом введення хімічних добавок різної природи. На основі досліджень впливу хімічних добавок на процеси гідратації цементу та мікроструктуру цементного каменю було проведено порівняльну оцінку твердіння та пороутворення цементного каменю з прискорювальними, пластифікуючими та комплексними добавками.
Зокрема, дослідження зосереджено на впливі комплексних хімічних добавок, які включають суперпластифікатор С-3 (на основі нафталінсульфонату) та LST (лігносульфонат), у поєднанні з прискорювачами, такими як NaCl або KCl, Na2CO3, K2CO3, Na2SO4, K2SO4 на характеристики пороутворення під час твердіння двох типів цементу: портландцементу PC CEM I 42.5R та шлакопортландцементу SPC CEM II B-S 32.5 R. Ці цементи відрізняються своїм мінеральним складом, вмістом шлаку, а отже, швидкістю гідратації та структуроутворенням.
Було встановлено, що цементний камінь, пористість якого характеризується мінімальним радіусом пор та оптимальним співвідношенням між об'ємами гелевих та капілярних пор, може бути досягнутий шляхом комплексного застосування прискорювача та пластифікатора. Синергетичний ефект суперпластифікатора, що зменшує водоцементне співвідношення та покращує дисперсність частинок, а також прискорювач, що прискорює ранню гідратацію, сприяють утворенню покращеної структури пор.
Крім того, запропоновано новий підхід до оцінки ефективності модифікації структури цементного каменю з використанням коефіцієнта Kef, який визначається як співвідношення між об'ємами гелевих та капілярних пор (співвідношення динамічних мікроструктурних індексів). Ця кількісна інформація щодо мікроструктури цементного каменю та меж її регулювання під впливом внутрішніх та зовнішніх факторів дозволила сформулювати концепцію щодо можливостей досягнення заданих властивостей бетону шляхом модифікації відповідних параметрів мікропористості цементного каменю.
Посилання
[1] S. Mahmoud, "Sayed Ahmed Statistical Modelling and Prediction of Compressive Strength of Concrete", Concrete Research Letter, 2012. vol. 3(2), pp. 452-458. https://www.researchgate.net/publication/233415183
[2] Computational Modelling of Concrete and Concrete Structures. Meschke, Pichler & Rots (Eds), EURO-C 2022 conference. Vienna, Austria, 2022. 767 р. https://library.oapen.org/bitstream/id/5ee90490-2d47-45fa-918f-3ff6dedacbd2/9781000644715.pdf
[3] A.A. Hilal, "Microstructure of Concrete", High Performance Concrete Technology and Application. InTech, Oct. 05, 2016. http://dx.doi.org/10.5772/64574.
[4] H.M. Jennings, "A model for the microstructure of calcium silicate hydrate in cement paste", Cement and Concrete Research., 30(1), pр.101-116, 2000. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(99)00209-4.
[5] K.K. Aligizaki, Pore Structure of Cement-Based Materials. Testing, interpretation and requirements. New York: Taylor & Francis, 2006. https://api.pageplace.de/preview/DT0400.9781482271959_A38165198/preview-9781482271959_A38165198.pdf
[6] Jianzhuang Xiao, Zhenyuan Lv, Zhenhua Duan, Ch. Zhang, "Pore structure characteristics modulation and its effect on concrete properties. A review", Construction and Building Materials, 397(10), 132430, 2023. https://www.researchgate.net/publication/373588522.
[7] J. Plank, E. Sakai, C.W. Miao, C. Yu, J.X. Hong, "Chemical admixtures – Chemistry, applications and their impact on concrete microstructure and durability", Cement and Concrete Research, vol. 78, Part A, pр. 81-99, 2015. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.05.016.
[8] Z. Tuskaeva, S. Karyaev, "Influence of various additives on properties of concrete", TPACEE-2019, E3S Web of Conferences, 164, 14007, 2020. https:// doi.org/10.1051/e3sconf/202016414007.
[9] W. Kujawa, I. Tarach, E. Olewnik-Kruszkowska, A. Rudawska, "Effect of Polymer Additives on the Microstructure and Mechanical Properties of Self-Leveling Rubberised Concrete", Materials, 15(1), 249, 2022. https://doi.org/10.3390/ma15010249.
[10] N. Asatov, "Concrete structure with complex additives", IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 1030, 012014, 2021. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1030/1/012014.
[11] V. Sopov, L. Pershina, L. Butskaya, E. Latorets, O. Makarenko, "The role of chemical admixtures in the formation of the structure of cement stone", Transbud-2017. MATEC Web of Conferences, 116, 01018, 2017. https://doi.org/10.1051/MATECCONF/201711601018.
[12] P. Sobhanipour, R. Cheraghib, A. A. Volinsky, "Thermoporometry study of coagulation bath temperature effect on polyacrylonitrile fibers morphology", Thermochimica Acta, no. 518, pp.101–106, 2011. https://doi.org/10.1016/j.tca.2011.02.015.
[13] A.V. Usherov-Marshak, V.P. Sopov, "Thermoporometry of cement stone", Colloidal journal, vol. 56, no. 4, pp. 600-603, 1994. https://www.researchgate.net/publication/293212305_ Thermoporosimetry_of_cement_stone
[14] W. Hemminger, G. Höhne, H.-J. Flammersheim, Differential Scanning Calorimetry. Second Edition. Springer, 2003.
[15] A.F. Simedru, O. Cadar, A. Becze, D. Simedru, "Restructuring the Basic Design of Several Accelerator-Based Concrete Mixes by Integrating Superplasticizers", Materials, 17, 5582, 2024. https://doi.org/10.3390/ma17225582.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
