Использование двойных слоистых гидроксидов в составе цементных композиций

Представлены результаты синтеза слоистого Mg–Al двойного гидроксида (СДГ), изучено его влияние на кинетику твердения, сроки схватывания и прочность портландцементного камня. Рассмотрены способы введения СДГ в состав цементной композиции. Определено, что при введении в состав цементной композиции нанодобавки СДГ Mg–Al сокращаются сроки схватывания цементного теста и повышается прочность цементного камня как в ранние, так и в поздние сроки твердения. Ультразвуковое диспергирование СДГ Mg–Al в водной среде в присутствии ПАВ, а также совместное введение с суперпластификатором способствуют равномерному распределению добавки в объеме цементной композиции и повышению прочности цементного камня. Наибольший эффект достигается при введении в состав цементной композиции нанодобавки СДГ совместно с суперпластификатором; прочность цементного камня при дозировке 0,1–1 мас. % СДГ Mg–Al увеличивается в возрасте 1 сут в 2,2–2,4 раза, а 28 сут – в 1,2–1,6 раза. Слоистый двойной гидроксид Mg–Al не приводит к образованию новых фаз, но повышает количество гидратных новообразований. Он является перспективным материалом и может быть использован в качестве ускорителя твердения для получения быстротвердеющих, высокопрочных цементных композиций.

В.В. ТЮКАВКИНА, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
В.А. МАТВЕЕВ, доктор техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
А.В. ЦЫРЯТЬЕВА, инженер (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН (184209, г. Апатиты, Академгородок мкр., 26а)

1. Cavani F., Trifiro F., Vassari A. Hydrotalcite type anionic clay: Preparation, properties and application. Catalysis Today. 1991. Vol. 11, pp. 173–301. 2. Mishra G., Dash B., Pandey S. Layered double hydrohides: A brief review from fundamentals to application as evolving biomaterials. Applied Clay Science. 2018. Vol. 153, pp. 172–186.
3. Красавина Е.П., Кулюхин С.А. Использование слоистых двойных гидроксидов магния и алюминия для очистки водных растворов от красителей // Химическая технология. 2018. Т. 19. № 7. С. 290–295.
4. Нестройная О.В., Рыльцова И.Г., Лебедева О.Е. Синтез и термические превращения мультикомпонентных слоистых двойных гидроксидов Mg/Al-Fe со структурой гидроталькита // Журнал общей химии. 2017. Т. 87. № 2. C. 181–185.
5. Бельская О.Б., Леонтьева Л.Н., Гуляева Т.И. и др. Синтез слоистых гидроксидов, содержащих катионы Mg2+, Al3+, Ga3+, и платиновых катализаторов на их основе // Кинетика и катализ. 2016. Т. 57. № 4. С. 554–565.
6. Sumari S.M., Hamzah Z., Kantasamy N. Adsorption of anionic dyes from aqueos solutions by calcined and uncalcined Mg/Al layered double hydroxide. Malaysian Journal of Analytical Sciences. 2016. Vol. 20. No. 4, pp. 777–792.
7. Серцова А.А., Субчева Е.Н., Юртов Е.В. Cинтез и исследование формирования структуры слоистых двойных гидроксидов Mg, Zn, Cu и Al // Журнал неорганической химии. 2015. Т. 60. № 1. С. 26–35.
8. Белов В.В., Марков В.И., Сова С.Б. и др. Mg-Al слоистые двойные гидроксиды: получение, строение и каталитический потенциал в конденсации циклогексанона с ацетонитрилом // Журнал прикладной химии. 2014. Т. 87. Вып. 8. С. 1028–1036. 9. Леонтьева Н.Н., Черепанова С.В., Дроздов В.А. Терморазложение слоистых двойных Mg-Al, Ni-Al, Mg-Ga гидроксидов: структурные особенности гидроксидных, дегидрированных и оксидных фаз // Журнал структурной химии. 2014. Т. 55. № 7. С. 145–162.
10. Rives V., del Arco M., Martin C., Intercalation of drugs in layered double hydroxides and their controlled release: a review. Applied Clay Science. 2014. Vol. 88–89, pp. 239–269.
11. Vera R. L. Constantino and Thomas J. Pinnavaia. Basic Properties of Mg2+1-xAlx3+ Layered Double Hydroxides Intercalated by Carbonate, Hydroxide, Chloride, and Sulfate Anions. Inorganic Chemistry. 1995. Vol. 34. No. 4, pp. 883–892.
12. Рыльцова И.Г., Нестройная О.В., Лебедева О.Е. и др. Синтез и изучение новых слоистых двойных гидроксидов магния-кобальта-железа со структурой гидроталькита // Журнал неорганической химии. 2014. Т. 59. № 12. С. 1652–1659.
13. Xu S, Chen Z, Zhang B, et al. Facile Preparation of Pure CaAl-Layered Double Hydroxides and their Application as a Hardening Accelerator in Concrete. Chemical Engineering Journal. 2009. Vol. 155, pp. 881–885.
14. Li Haiyan, Guan Xuemao, Yang Lei, Liu Songhui, Zhang Jianwu, GuoYanan. Effects of LiAl-layered double hydroxides on early hydration of calcium sulphoaluminate cement paste. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. 2017. Vol. 32. No. 5, рр. 1101–1107.
15. Duan P., Chen W., Ma J.T., Shui Z. Effects of layered double hydroxides incorporation on carbonation resistance of cementitious materials. Construction and Building Materials. 2013. Vol. 48, pp. 601–609.
16. Zhong He Shui, Jun Tao Ma, Wei Chen, Xu Gao. The Effect of layered double hydroxides on the concrete resistance of chloride-ion penetration. Key Engineering Materials. 2012. Vol. 509, pp. 99–105.
17. Seyoon Yoon, Juhyuk Moon, Sungchul Bae, Xiaonan Duan, Emmanuel P. Giannelis, Paulo M. Monteiro. Chloride adsorption by calcined layered double hydroxides in hardened Portland cement paste. Materials Chemistry and Physics. 2014. Vol. 145, pp. 376–386.
18. Лесовик В.В., Потапов В.В., Алфимов Н.И., Ивашов О.В. Повышение эффективности вяжущих за счет использования наномодификаторов // Строительные материалы. 2011. № 12. С. 85–88.
19. Артамонова О.В., Чернышов Е.М. Концепция и основания технологий наномодифицирования структур строительных материалов. Ч. 1. Общие проблемы фундаментальности, основные направления исследований и разработок // Строительные материалы. 2013. № 9. С. 82–90.
20. Тюкавкина В.В., Касиков А.Г., Гуревич Б.И. Влияние способа введения мезопористого кремнезема в цементный раствор // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2017. № 38 (64). С. 60–63.