Влияние природы модифицирующего углевода на свойства силикатных добавок для цементных систем

Использование в составе цементной композиции органических модифицирующих агентов в значительных концентрациях актуализирует вопрос их влияния на свойства образуемых органосиликатных аддуктов. В этой связи возникла необходимость изучения влияния молекулярной структуры модифицирующего дисахарида на свойства дисперсий синтетических силикатов кальция, получаемых методом термолиза из соответствующих модифицированных гидросиликатов кальция. Методами фотоколориметрии, динамического рассеяния света, вискозиметрии, электронной микроскопии определены свойства силикат-кальциевой дисперсии (СКД) в зависимости от структуры модифицирующего углевода и влияние добавок СКД на технологические свойства цементных систем. Сочетанием методов динамического рассеяния света и растровой электронной микроскопии определен бимодальный характер распределения частиц по размерам и морфология СКД. Обнаружено, что эти параметры не зависят от молекулярной структуры модифицирующего углевода. Молекулярная структура модифицирующего углевода определяет степень окклюзии углевода силикатной матрицей и характер влияния остаточного свободного модифицирующего углевода в составе СКД на свойства модифицируемой цементной системы. Обнаружено, что СКД, модифицированная сахарозой, обладает наибольшей пластифицирующей активностью по сравнению с СКД, модифицированной лактозой и мальтозой. Обнаружено, что введение СКД в состав цементного вяжущего сопровождается снижением нормальной густоты цементного теста, уровень максимального снижения нормальной густоты зависит от вида модифицирующего углевода в составе СКД.

Е.А. ШОШИН¹, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
В.В. СТРОКОВА², д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина (420057, г. Саратов, ул. Политехническая, 77)
² Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46)

1. Camille Nalet, AndréNonat. Ionic complexation and adsorption of small organic molecules on calcium silicate hydrate: Relation with their retarding effect on the hydration of C3S.Cement and Concrete Research. 2016. Vol. 89, pp. 97–108. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.08.012
2. Linghong Zhang, Lionel J.J. Catalan, Raymond J. Balec, Andrew C. Larsen, Hassan Haji Esmaeili, Stephen D. Kinrade. Effects of saccharide set retarders on the hydration of ordinary portlandcement and pure tricalcium silicate.Journal of the American Ceramic Society.2010. Vol. 93. [1], pp. 279–287. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2009.03378.x
3. Camille Nalet, AndréNonat Retarding effectiveness of hexitols on the hydration of the silicate phases of cement: Interaction with the aluminate and sulfate phases.Cement and Concrete Research. 2016. Vol. 90, pp. 137–143. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.09.018
4. Cheung J., Jeknavorian A., Roberts L., Silva D. Impact of admixtures on the hydration kinetics of Portland cement.Cement and Concrete Research.2011. Vol. 41, pp. 1289–1309. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.03.005
5. Camille Nalet, AndréNonat Effects of hexitols on the hydration of tricalcium silicate.Cement and Concrete Research. 2017. Vol. 91, pp. 87–96. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.11.004
6. Nalet C., Nonat A. Impacts of hexitols on the hydration of a tricalcium aluminate-calcium sulfate mixture.Cement and Concrete Research.2016. Vol. 89, pp. 177–186. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.08.017
7. Lasheras-Zubiate M., Navarro-Blasco I., Fernández J.M.,Álvarez J.I. Effect of the addition of chitosan ethers on the fresh state properties of cement mortars.Cement and Concrete Composites. 2012. Vol. 34, pp. 964–973. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2012.04.010
8. Paulo Henrique Silva Santos Moreira, Julio Cezar de Oliveira Freitas, Renata Martins Braga, Renata Mendonça Araújo, Miguel Angelo Fonseca de Souza. Production of carboxymethyl lignin from sugar cane bagasse: A cement retarder additive for oilwell application.Industrial Crops and Products.2018. Vol. 116, pp. 144–149. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.01.073
9. Poinot T., Govin A., Grosseau P. Influence of hydroxypropylguars on rheological behavior of cement-based mortars.Cement and Concrete Research.2014. Vol. 58, pp. 161–168. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.01.020
10. Poinot T., Bartholin M.C., Govin A., Grosseau P. Influence of the polysaccharide addition method on the properties of fresh mortars.Cement and Concrete Research.2015. Vol. 70, pp. 50–59. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.01.004
11. Brumaud C., Baumann R., Schmitz M., Radler M., Roussel N. Cellulose ethers and yield stress of cement pastes.Cement and Concrete Research.2014. Vol. 55, pp. 14–21. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2013.06.013
12. Patural L., Marchal P., Govin A., Grosseau P., Devès O. Cellulose ethers influence on water retention and consistency in cement-based mortars.Cement and Concrete Research.2011. Vol. 41, pp. 46–55. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.09.004
13. Smitha B.J., Rawala A., Funkhouser G.P., Roberts L.R., Gupta V., Israelachvilia J.N., Chmelka B.F. Origins of saccharide-dependent hydration at aluminate, silicate, and aluminosilicate surfaces.PNAS. 2011. Vol. 108. No. 22, pp. 8949–8954. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1104526108
14. Smitha B.J., Funkhouser G.P., Roberts L.R., Gupta V., Chmelka B.F. Reactions and Surface Interactions of Saccharides in Cement Slurries.Langmuir: the ACS journal of surfaces and colloids.2012. Vol. 28, pp. 14202–14217. http://dx.doi.org/10.1021/la3015157
15. Young J.F. A review of the mechanisms of set-retardation in Portland cement pastes containing organic admixtures.Cement and Concrete Research.1972. No. 2 (4), pp. 415–433. https://doi.org/10.1016/0008-8846(72)90057-9
16. Kanchanason V., Plank J. Effect of calcium silicate hydrate – polycarboxylate ether (C–S–H–PCE) nanocomposite as accelerating admixture on early strength enhancement of slag and calcined clay blended cements.Cement and Concrete Research.2019. Vol. 119, pp. 44–50. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.01.007
17. Conte T., Plank J. Impact of molecular structure and composition of polycarboxylate comb polymers on the flow properties of alkali-activated slag.Cement and Concrete Research.2019. Vol. 116, pp. 95–101. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.11.014
18. Шошин Е.А., Широков А.А. Исследование электрокинетического потенциала модифицированных углеводами цементных паст на начальной стадии гидратации //Вестник БГТУ им. Шухова.2015. № 5. С. 235–240.
18. Shoshin E.A. Shirokov A.A. Research of electrokinetic potential of the cement pastes modified by carbohydrates at an initial stage of hydration.Vestnik BGTU im. Shukhova.2015. No. 5, pp. 235–240. (In Russian).
19. Шошин Е.А., Строкова В.В. Абсорбция сахарозы продуктами гидратации портландцемента //Бутлеровские сообщения.2018. Т. 56. № 12. С. 171–180. DOI: jbc-01/18-56-12-171
19. Shoshin E.A., Strokova V.V. Sucrose absorption by products of hydration of the portlandtsement. Butlerovskie soobshcheniya. 2018. Vol. 56. No. 12, pp. 171–180. (In Russian). ROI: jbc-01/18-56-12-171
20. Шошин Е.А., Поляков А.В., Буров А.М. О возможности синтеза наносиликатов кальция методом термолиза модифицированных смесей опока–СаО, подвергнутых совместному измельчению в присутствии воды //Вестник БГТУ им. Шухова.2016. № 3. С. 152–158.
20. Shoshin E.A., Polyakov A.V., Burov A.M. The possibility of synthesis of calcium nanosilicates by termolisez of the modified mixes opoka–SAO, subjected to joint crushing in water presence.Vestnik BGTU im. Shukhova.2016. No. 3, pp. 152–158. (In Russian).
21. Шошин Е.А. Силикатный наполнитель, получаемый методом термолиза модифицированных гидросиликатов цемента //Строительные материалы.2017. № 7. С. 16–19. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2017-750-7-16-19
21. Shoshin E.A. Silicate filler obtained by the method of thermolysis of modified cement hydrosilicates.Stroitel’nye Materialy[Construction Materials]. 2017. No. 7, pp. 16–19. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2017-750-7-16-19. (In Russian).
22. Шепеленко Т.С., Саркисов Ю.С., Горленко Н.П., Цветков Н.А., Зубкова О.А. Процессы структурообразования цементных композиций, модифицированных добавками сахарозы //Инженерно-строительный журнал.2016. № 6 (66). C. 3–11. doi: 10.5862/MCE.66.1
22. Shepelenko T.S., Sarkisov U.S., Gorlenko N.P., Tsvetkov N.A., Zubkova O.A. Structure-forming processes of cement composites, modified by sucrose additions.Magazine of Civil Engineering.2016. No. 6 (66), pp. 3–11. DOI: 10.5862/MCE.66.1
23. Шепеленко Т.С., Зубкова О.А., Субботина Н.В., Лучникова Е.Е., Зыкеев Г.А. Композиционные цементы, содержащие сахарозу //Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета.2017. № 5. С. 151–158.
23. Shepelenko T.S., Zubkova O.A., Subbotina N.V., Luchnikova E.E., Zykeev G.A. The composite cements containing sucrose.Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel’nogo universiteta.2017. No. 5, pp. 151–158. (In Russian).