Оценка эффективности применения водной дисперсии углеродных частиц в ангидритовом вяжущем

Приводятся результаты исследований механических свойств и структуры вяжущего на основе природного ангидрита в присутствии водной дисперсии углеродных частиц – технической сажи и изостатического графита. Гранулометрический анализ показал, что частицы сажи имеют более высокую дисперсность в сравнении с графитом. При этом основной диапазон частиц сажи находится в интервале от 50 до 500 нм. Использование сажи в виде колеровочной пасты и графита – отхода производства обеспечивает повышение механических характеристик до 25% при оптимальном содержании добавки 0,001 и 0,005% соответственно. Анализ результатов образцов с добавлением сажи, полученных дифференциально-сканирующей калориметрией и ИК-анализом, показал наличие изменений в окружении кристаллогидратных структур. В ходе микроструктурного анализа выявлено наличие как однородных, так и неоднородных участков структуры гипсового камня. При этом установлено наличие упорядоченного скопления хорошо сформированных и плотноупакованных кристаллов двуводного гипса, предположительно по поверхности частиц сажи, наличие кристаллов с вогнутыми поверхностями и наличие плотных контактов между кристаллами, обеспечивающих повышение плотности межфазной поверхности и прочности ангидритовой матрицы. Введение пластификатора в состав ангидритового вяжущего в количестве 0,8% совместно с сажей обеспечивает повышение прочности до 45% на поздних сроках твердения и существенное понижение на ранних сроках твердения.

Ю.В. ТОКАРЕВ, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М.А. ВОЛКОВ, бакалавр (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
А.В. АГЕЕВ, бакалавр (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Н.В. КУЗЬМИНА, магистр (аспирант) (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
В.П. ГРАХОВ, д-р экон. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Г.И. ЯКОВЛЕВ, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Д.Р. ХАЗЕЕВ, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова (426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7)

1. Sedaghatdoost A., Behfarnia K. Mechanical properties of Portland cement mortar containing multi-walled carbon nanotubes at elevated temperatures // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 176, pp. 482–489. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.095
2. Летенко Д.Г., Мокрова М.В., Матвеева Л.Ю., Тихонов Ю.М. Влияние размерного распределения наномодифицированных частиц латекса на структуру гипсовых материалов // Вестник гражданских инженеров. 2019. № 4 (75). С. 95–101.
3. Деревянко В.Н., Чумак А.Г., Ваганов В.Е. Влияние наночастиц на процессы гидратации полуводного гипса // Строительные материалы. 2014. № 7. С. 22–24.
4. Alatawna A., Birenboim M., Nadiv R., Buzaglo M., Peretz-Damari S., Peled A., Regev O., Sripada R. The effect of compatibility and dimensionality of carbon nanofillers on cement composites // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 232. https: //doi. org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117141.
5. R.A. e Silva, P. de Castro Guetti, M.S. da Luz, F. Rouxinol, R. Valentim Gelamo. Enhanced properties of cement mortars with multilayer graphene nanoparticles // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 149, pp. 378–385. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.146
6. Liu Ji., Fu Ji., Yang Ya., Gu Ch. Study on dispersion, mechanical and microstructure properties of cement paste incorporating graphene sheets // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 199, pp. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.12.006
7. Ho V.D., Ng Ching-Tai, Coghlan C.J., Goodwin A., Mc Guckin C., Ozbakkaloglu T., Losic D. Electrochemically produced graphene with ultra large particles enhances mechanical properties of Portland cement mortar // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 234. 117403. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117403
8. Заднепровский Р.П. Об эффективности и перспективах использования наноуглеродных микродобавок для строительных смесей // Cтроительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2011. № 8 (151). С. 22–25.
9. Гюльмисарян Т.Г., Капустин В.М. Дисперсные системы – основное сырье для производства технического углерода // Нефтехимия. 2016. Т. 56. № 4. С. 346.
10. Козлов А.Н., Юрлов А.С. Физико-химические свойства, состав и структура частиц сажи // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. 2017. № 19. С. 341–346.
11. Булгаков Б.И., Танг В.Л., Александрова О.В. Влияние наноразмерных частиц сажи на прочность цементного камня в раннем возрасте // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 11. С. 18–22.
12. Игнатова О.А., Макарова Н.В. Влияние ультрадисперсной добавки сажевого пигмента на свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2017. № 11–12 (707–708). С. 31–41.
13. Яковлев Г.И., Первушин Г.Н., Гордина А.Ф., Шайбадулина А.В., Саидова З.С., Протодьяконова Т.Л., Бурьянов А.Ф., Никитина С.В. Модификация структуры и свойств гипсового вяжущего дисперсией технической сажи // Интеллектуальные системы в производстве. 2019. Т. 17. № 1. С. 138–143.
14. Султанова В.М., Пудов И.А. Исследование влияния графита на свойства гипсового вяжущего // Наука, образование и культура. 2019. № 5 (39). С. 5–9.
15. M. del Mar Barbero-Barrera, N. Flores-Medina, V. Perez-Villar. Assessment of thermal performance of gypsum-based composites with revalorized graphite filler. Construction and Building Materials. 2017. Vol. 142, pp. 83–91. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.060
16. Medina N.F., Barbero-Barrera M.M., Bustamante R. Improvement of the properties of gypsum-based composites with recycled isostatic graphite powder from the milling production of molds for Electrical Discharge Machining (EDM) used as a new filler // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 107. 2016, pp. 17–27. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.12.194
17. Barbero-Barrera M.M., Medina N.F., GuardiaMartin C. Influence of the addition of waste graphite powder on the physical and microstructural performance of hydraulic lime pastes // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 149, pp. 599–611. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.156
18. Medina N.F., Barbero-Barrera M.M., Jove-Sandoval F. Improvement of the mechanical and physical properties of cement pastes and mortars through the addition isostatic graphite // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 189, pp. 898–905. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.09.055
19. Токарев Ю.В., Агеев А.В., Волков М.А., Кузьмина Н.В., Яковлев Г.И. Свойства и структура ангидритового вяжущего Ергачинского месторождения в присутствии фосфатных активаторов и алевролита // Строительные материалы. 2019. № 10. С. 46–52. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-775-10-46-52
20. Яковлев Г.И., Федорова Г.Д., Полянских И.С. Высокопрочный бетон с дисперсными добавками // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 2. С. 35–42.
21. Левашова А.К., Сычева Л.И. Влияние природы пластификатора на свойства ангидритового вяжущего // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30. № 7 (176). С. 58–60.