Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова 2071-7318 44945 10.34031/2071-7318-2021-6-9-8-19 Строительство и архитектура Construction and architecture Строительство и архитектура MECHANISMS OF ACT OF VARIOUS KINDS OF ORGANIC MINERAL ADDITIVES IN CEMENT SYSTEM МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК В ЦЕМЕНТНОЙ СИСТЕМЕ Леденев А. А. Ledenev A. A. ledenoff@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Козодаев Сергей Петрович Kozodaev S. P. kozodaev.s@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Перцев В. Т. Percev V. T. perec_v@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Баранов Е. В. Baranov E. V. baranov.evg@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Загоруйко Т. В. Zagoruyko T. V. tzagoruiko@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Внуков Д. Н. Vnukov D. N. vnukov.aleksei@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Воронеж Россия «Military Educational and Scientific Centre of the Air Force N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh) Voronezh Russian Federation Воронежский государственный технический университет Voronezh State Technical University Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил, Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина Россия Military Educational and Scientific Centre of the Air Force N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy Russian Federation Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Воронеж Россия «Military Educational and Scientific Centre of the Air Force N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh) Voronezh Russian Federation Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Воронеж Россия «Military Educational and Scientific Centre of the Air Force N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh) Voronezh Russian Federation Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Воронеж Россия «Military Educational and Scientific Centre of the Air Force N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh) Voronezh Russian Federation 6 9 8 19 11 07 2021 https://bulletinbstu.editorum.ru/en/nauka/article/44945/view

В статье рассмотрено одно из направлений развития научно-практических основ технологии цементных бетонов связанное с применением органоминеральных добавок, позволяющих улучшать физико-механические характеристики изделий и конструкций. Целью работы является определение механизма действия органоминеральных добавок, включающих компоненты различной физико-химической природы и экспериментальная оценка их влияния на минерально-фазовый состав и свойства цементной системы. В исследованиях применяли органоминеральные добавки, для которых рассмотрены и приняты новые виды составляющих различной физико-химической природы и разных свойств поверхности. Изучение возможных механизмов влияния органоминеральных добавок проводили на цементном тесте, а также на затвердевшей цементной системе с применением рентгенофазового анализа. Установлено влияние органоминеральных добавок на свойства обводненных и затвердевших цементных систем. Определено влияние органоминеральных добавок, включающих компоненты различной физико-химической природы и разных свойств поверхности, на изменение минерально-фазового состава новообразований в процессе гидратационного твердения и прочность цементного камня. Полученные данные позволяют расширить представления о влиянии органоминеральных добавок на состав и свойства цементной системы и предложить доступные сырьевые компоненты в новых эффективных органоминеральных добавках для получения цементных бетонов с улучшенными физико-механическими характеристиками.

The article presents the direction of development of the scientific and practical foundations of the technology of cement concretes associated with the use of organic mineral additives. It allows to improve the physical and mechanical characteristics of products and structures. The purpose of research is determination of the mechanism of act organic-mineral additives including reductants of the various physical and chemical nature and an experimental estimation of their effect on a mineral phase structure and properties of cement system. Organic mineral additives are applied in studies for which new options of components of the various physical and chemical nature are observed and received. The study of possible mechanisms of effect organic mineral additives conducted on a water-cement paste and on concreting cement system with roent-gen-phase analysis application are made. The effect of organic mineral additives on properties watering out and concreting cement systems is established. The effect of organic mineral additives including reduct-ants of the various physical and chemical nature, on a modification of a mineral phase structure of growths in the course of a hydration solidification and set strength is determined. The data obtained allow to broaden the understanding of organic-mineral additives effect on a structure and properties of cement sys-tem and to suggest accessible raw reductants in new effective organic mineral additives for obtaining of cement concretes with improved physical-mechanical performances.

 органоминеральные добавки для бетона минеральные добавки для бетона химические добавки для бетона цементная система рентгенофазовый анализ organic-mineral additives for concrete mineral additives for concrete chemical additives for concrete cement system roentgen-phase analysis

Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Дондуков В.Г. Цементы и добавки для производства высококачественных бетонов // Строительные материалы. 2017. № 11. С. 4-10. Kaprielov S.S, Sheinfeld A.V., Dondukov V.G. Cements and additives for producing high-strength concretes [Cementy i dobavki dlja proizvodstva vysokokachestvennyh betonov]. Construction Materials. 2017. No. 11. Pp. 4-10. (rus) Калашников В.И., Тараканов О.В. О применении комплексных добавок в бетонах нового поколения // Строительные материалы. 2017. № 1-2. С. 62-67. Kalashnikov V.I., Tarakanov O.V. About the use of complex additives in concretes of a new generation [O primenenii kompleksnyh dobavok v betonah novogo pokolenija]. Construction Materials. 2017. No. 1-2. Pp. 62-67. (rus) Калашников В.И. Эволюция развития составов и изменение прочности бетонов. Бетоны настоящего и будущего. Часть 1. Изменение составов и прочности бетонов // Строительные материалы. 2016. № 1-2. С. 96-103. Kalashnikov V.I. Evolution of development of concretes compositions and change in concrete strength. Concretes of present and future. Part 1. Change in compositions and strength of concretes [Jevoljucija razvitija sostavov i izmenenie prochnosti betonov. Betony nastojashhego i budushhego. Chast' 1. Izmenenie sostavov i prochnosti betonov]. Construction Materials. 2016. No. 1-2. Pp. 96-103. (rus) Шатов А.Н. Модификаторы для бетона ответственного назначения // Бетон и железобетон. 2013. № 1. С. 7-9. Shatov A.N. Modificators for concrete of responsible assigning [Modifikatory dlja betona otvetstvennogo naznachenija]. Concrete and ferro-concrete. 2013. No. 1. Pp. 7-9. (rus) Иващенко Ю.Г., Козлов Н.А. Исследование влияния комплексного органоминерального модификатора на процессы структурообразования и кинетику набора прочности цементных композиций // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2011. № 4 (49). С. 15-18. Ivashchenko Yu.G., Kozlov N.A. Investigation of the effect of a complex organomineral modifier on the processes of structure formation and the kinetics of strength gain of cement compositions [Issledovanie vlijanija kompleksnogo organomineral'nogo modifikatora na processy strukturoobrazovanija i kinetiku nabora prochnosti cementnyh kompozicij]. Bulletin of BSTU named after V.G. Shuhova. 2011. No. 4 (49). Pp. 15-18. (rus) Иващенко Ю.Г., Зинченко С.М., Козлов Н.А. Структурообразующая роль органоминеральных добавок при твердении цементных композиций // Вестник СГТУ. 2013. № 3 (72). С. 168-171. Ivaschenko Yu.G., Zinchenko S.M., Kozlov N.A. Gel forming role of organo-mineral supplements for hardening cement compositions [Strukturoobrazujushhaja rol' organomineral'nyh dobavok pri tverdenii cementnyh kompozicij]. Vestnik SSTU. 2013. No. 3 (72). Pp. 168-171. (rus) Ткач Е.В., Рахимов М.А., Тоимбаева Б.М., Рахимова Г.М. Влияние органоминерального модификатора на физико-механические и деформативные свойства бетона // Фундаментальные исследования. 2012. № 3. С. 428-431. Tkach E.V., Rakhimov M.A., Toimbaeva B.M., Rakhimova G.M. The effect of the organic-mineral modifier on physical and mechanical deformation properties of concrete [Vlijanie organomineral'nogo modifikatora na fiziko-mehanicheskie i deformativnye svojstva betona]. Fundamental research. 2012. No. 3. Pp. 428-431. (rus) Нгуен Тхе Винь, Нгуен Динь Чинь, Баженов Ю.М. Разработка органоминеральных модификаторов для получения высокопрочных бетонов с компенсированной усадкой // Вестник МГСУ. № 1. 2012. С. 72-76. Nguen The Vinh, Nguen Dinh Trinh, Bazhenov Yu.M. Development of organic-mineral modifiers to obtain high-strength concrete with shrinkage compensated [Razrabotka organomineral'nyh modifikatorov dlja poluchenija vysokoprochnyh betonov s kompensirovannoj usadkoj]. Vestnik MGSU. No. 1. 2012. Pp. 72-76. (rus) Кирсанова А.А., Крамар Л.Я. Органоминеральные модификаторы на основе метакаолина для цементных бетонов // Строительные материалы. № 11. 2013. С. 54-56. Kirsanova A.A., Kramar L.Ya. Organomineral modifiers based on metakaolin for cement concretes [Organomineral'nye modifikatory na osnove metakaolina dlja cementnyh betonov]. Construction Materials. 2013. No. 11. Pp. 54-56. (rus) Алфимова Н.И., Шадский Е.Е., Никифорова Н.А. Эффективность использования органо-минерального модификатора на основе вулканогенно-осадочных пород // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость № 2 (17) 2016. С. 120-128. Alfimova N.I., Shadsky E.E., Nikiforova N.A. Effectives of the use of organomineral modificator based on the volcanic sediments [Jeffektivnost' ispol'zovanija organo-mineral'nogo modifikatora na osnove vulkanogenno-osadochnyh porod]. Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. No. 2 (17). 2016. Pp. 120-128. (rus) Тараканов О.В., Акчурин Т.К., Утюгова Е.С. Эффективность применения комплексных органоминеральных добавок для бетонов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2020. Вып. 1(78). С. 174-181 Tarakanov O.V., Akchurin T.K., Utyugova E.S. Efficiency of application of integrated organomineral additives for concretes [Jeffektivnost' primenenija kompleksnyh organomineral'nyh dobavok dlja betonov].Bulletin of Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering. Series: Civil Engineering and Architecture. No. 2 (17). 2020. Pp. 174-181. (rus) Баженов Ю.М., Булгаков Б.И., Нго Суан Хунг Гидротехнический бетон с органоминеральной добавкой // Сборник материалов I Всероссийской научной конференции, посвященной 90-летию выдающегося ученого-материаловеда, академика РААСН Юрия Михайловича Баженова «Строительное материаловедение: настоящее и будущее». М.: ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2020. С. 114-117. Bazhenov Ju.M., Bulgakov B.I., Ngo Suan Hung Hydraulic concrete with organic-mineral additive [Gidrotehnicheskij beton s organomineral'noj dobavkoj]. Sbornik materialov I Vserossijskoj nauchnoj konferencii, posvjashhennoj 90-letiju vydajushhegosja uchenogo-materialoveda, akademika RAASN Jurija Mihajlovicha Bazhenova «Stroitel'noe materialovedenie: nastojashhee i budushhee». M.: FGBOU VO «NIU MGSU», 2020. Pp. 114-117. (rus) Перцев В.Т., Леденев А.А., Рудаков О.Б. Физико-химические подходы к разработке эффективных органоминеральных добавок для бетона // Конденсированные среды и межфазные границы. 2018. Том 20. № 3. С. 432-442. Pertsev V.T., Ledenev A.A., Rudakov O.B. Physical and chemical approaches to the development of effective organomineral additives for concrete [Fiziko-himicheskie podhody k razrabotke jeffektivnyh organomineral'nyh dobavok dlja betona]. Condensed Matter and Interphases. 2018. Vol. 20. No. 3. Pp. 432-442. (rus) Перцев В.Т., Халилбеков Я.З., Леденев А.А., Перова Н.С. Состав и технология комплексных добавок для бетона на основе промышленных отходов // Цемент и его применение. 2019. № 3. С. 98-101. Pertsev V.T., Khalilbekov Ya.Z., Ledenev A.A., Perova N.S. Composition and technology of complex additives for concrete based on industrial waste [Sostav i tehnologija kompleksnyh dobavok dlja betona na osnove promyshlennyh othodov]. Cement and its application. 2019. No. 3. Pp. 98-101. (rus) Перцев В.Т., Леденев А.А. Разработка эффективных комплексных органоминеральных добавок для регулирования реологических свойств бетонных смесей: монография. Воронеж: Воронежский ГАСУ, 2012. 136 с. Pertsev V.T., Ledenev A.A. Development of effective complex organomineral additives for regulation of rheological properties of concrete mixtures: monography [Razrabotka jeffektivnyh kompleksnyh organomineral'nyh dobavok dlja regulirovanija reologicheskih svojstv betonnyh smesej: monografija]. Voronezh: Voronezh GASU, 2012. 136 p. (rus) Касторных Л.И., Деточенко И.А. Аринина Е.С. Влияние водоудерживающих добавок на некоторые свойства самоуплотняющихся бетонов. Часть 2. Реологические характеристики бетонных смесей и прочность самоуплотняющихся бетонов // Строительные материалы. 2017. № 11. С. 22-27. Kastornykh L.I., Detochenko I.A., Arinina E.S. Effect of water-retaining admixtures on some properties of self-compacting concretes. Part 2. Rheological characteristics of concrete mixes and strength of self-compacting concretes [Vlijanie vodouderzhivajushhih dobavok na nekotorye svojstva samouplotnjajushhihsja betonov. Chast' 2. Reologicheskie harakteristiki betonnyh smesej i prochnost' samouplotnjajushhihsja betonov]. Construction Materials. 2017. No. 11. Pp. 22-27. (rus) Косухин М.М., Косухин А.М., Богачева М.А., Шаповалов Н.А. Изучение влияния различных по природе суперпластификаторов на реологию водных суспензий клинкерных минералов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. № 10. С. 129-134. Kosukhin M.M., Kosukhin A.M., Bogacheva M.A., Shapovalov N.A. The study of various superplasticizers influence on the rheology of clinker minerals water suspensions [Izuchenie vlijanija razlichnyh po prirode superplastifikatorov na reologiju vodnyh suspenzij klinkernyh mineralov]. Bulletin of BSTU named after V.G. Shuhova. 2017. No. 10. Pp. 129-134. (rus) Salem M., Johari A.S.M. Effect of superplasticizer dosage on workability and strength characteristics of concretes // Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2016. Vol. 13, Issue 4 Ver. VII. Pp. 153-158. Salem M., Johari A.S.M. Effect of superplasticizer dosage on workability and strength characteristics of concretes // Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2016. Vol. 13, Issue 4 Ver. VII. Pp. 153-158. Li D., Wang D., Ren C., Rui Y. Investigation of rheological properties of fresh cement paste containing ultrafine circulating fluidized bed fly ash // Construction and Building Materials. 2018. № 188. Pp. 1007-1013. Li D., Wang D., Ren C., Rui Y. Investigation of rheological properties of fresh cement paste containing ultrafine circulating fluidized bed fly ash. Construction and Building Materials. 2018. No. 188. Pp. 1007-1013. Mardani-Aghabaglou Ali, Tuyan Murat, Yilmaz Gokhan, Arioz Omer, Ramyar Kambiz. Effect of different types of superplasticizer on fresh, rheological and strength properties of self-consolidating concrete // Construction and Building Materials. 2013. № 47. Pp. 1020-1025. Mardani-Aghabaglou Ali, Tuyan Murat, Yilmaz Gokhan, Arioz Omer, Ramyar Kambiz. Effect of different types of superplasticizer on fresh, rheological and strength properties of self-consolidating concrete. Construction and Building Materials. 2013. No. 47. Pp. 1020-1025. Pan G., Li P., Chen L., Li G. A study of the effect of rheological properties of fresh concrete on shotcrete-rebound based on different additive components // Construction and Building Materials. 2019. № 224. Pp. 1069-1080. Pan G., Li P., Chen L., Li G. A study of the effect of rheological properties of fresh concrete on shotcrete-rebound based on different additive components. Construction and Building Materials. 2019. No. 224. Pp. 1069-1080. Zhang S., Qiao W.-G., Chen P.-C., Xi K. Rheological and mechanical properties of microfine-cement-based grouts mixed with microfine fly ash, colloidal nanosilica and superplasticizer // Construction and Building Materials. 2019. № 212. Pp. 10-18. Zhang S., Qiao W.-G., Chen P.-C., Xi K. Rheological and mechanical properties of microfine-cement-based grouts mixed with microfine fly ash, colloidal nanosilica and superplasticizer. Construction and Building Materials. 2019. No. 212. Pp. 10-18. Hedayatinia F., Delnavaz M., Emamzadeh S.S. Rheological properties, compressive strength and life cycle assessment of self-compacting concrete containing natural pumice pozzolan // Construction and Building Materials. 2019. № 206. Pp. 122-129. Hedayatinia F., Delnavaz M., Emamzadeh S.S. Rheological properties, compressive strength and life cycle assessment of self-compacting concrete containing natural pumice pozzolan. Construction and Building Materials. 2019. No. 206. Pp. 122-129.