Перспективная добавка на основе системы TiO2-Bi2O3 для цементных композитов

К одной из центральных задач развития современного строительного материаловедения можно отнести поиск, разработку и синтез новых модифицирующих компонентов для цементных композитов, которые способны придать этому традиционному материалу уникальные свойства. В условиях текущей мировой экологической обстановки не стоит забывать о безопасности создаваемого материала для окружающей среды. Данная статья рассматривает возможность применения в качестве тонкодисперсной добавки к цементным композитам титаната висмута, который способен придать традиционному материалу бактерицидные свойства, а также способность к самоочищению благодаря окислению адсорбированных загрязнителей органического и неорганического происхождения. В ходе эксперимента по цитратной технологии проводили синтез добавки, которую затем в форме стабилизированной суспензии вводили в цемент вместо воды затворения. Изучали оптимальные способы физического воздействия для стабилизации суспензий частиц титаната висмута, что является важным фактором для достижения равномерного распределения частиц в объеме цементного композита. Отмечено возрастание прочности при сжатии в первые и третьи сутки твердения с 29 до 42 МПа (на 31, 38 и 45%) и с 53 до 70 МПа (на 28, 30 и 32%) соответственно по сравнению с контрольным образцом, а в марочном возрасте с 83 до 97 MПа (на 2, 9 и 14%).

И.В. КОЗЛОВА, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М.О. ДУДАРЕВА, ст. преподаватель, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, Москва, ул. Ярославское ш., 26)

1. Elbony F., Gad S. Nanotechnology for energy efficient building materials embodied energy for the cement based building materials. International Design Journal. 2022. Vol. 12, pp. 273–283.
2. Kaliprasanna S, Nanda S. Impact of ultrafine ground granulated blast furnace slag on the properties of high strength durable concrete. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. 970. DOI: 10.1088/1757-899X/970/1/012016.
3. Нго Суан Хунг, Танг Ван Лам, Булгаков Б. И., Александрова О. В., Ларсен О. А. Влияние содержания золы-уноса на прочность бетонов на основе сульфатостойкого портландцемента // Промыш-ленное и гражданское строительство. 2021. № 1. C. 51–58. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.01.51-58
3. Ngo H., Tang L., Bulgakov B. I., Aleksandrova O.V., Larsen O. Effect of fly ash content on strength of concretes based on sulfate-resistant Portland cement. Promyshlennoye i Grazhdanskoye Stroitel’stvo. 2021. No. 1, pp. 51–58. DOI: 10.33622/0869-7019.2021.01.51-58.01/2021
4. Артамонова О.В., Шведова М.А. Влияние наноразмерных добавок на формирование структуры и прочностные характеристики цементного камня при длительном твердении // Техника и технология силикатов. 2021. Т. 28. № 4. С. 159–164.
4. Artamonova O.V., Shvedova M.A. The influence of nano-sized additives on the formation of the structure and strength characteristics of cement stone during long-term hardening. Tekhnika i Tekhnologiya Silika-tov. 2021. Vol. 28. No. 4, pp. 159–164. (In Russian).
5. Samchenko S., Kozlova I., Zemskova O. Model and mechanism of carbon nanotube stabilization with plasticizer. MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 193. DOI: 10.1051/matecconf/201819303050
6. Samchenko S.V., Kozlova I.V., Zemskova O.V. Model and mechanism of stabilization of carbon nanotubes with placticizer on the basis of sulfonated naphthalene formaldehyde resins. Materials Science Forum, MSF. 2018. Vol. 931, pp. 481–488. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.931.481
7. Слдозьян Р.Д., Михалева З.А., Ткачев А.Г. Физико-механические свойства композитов строительного назначения с углеродными наноструктурами // Материаловедение. Энергетика. 2020. Т. 26. № 2. С. 103–113. DOI: 10.18721/JEST.26208
7. Sldozyan R.D., Mikhaleva Z.A., Tkachev A.G. Physico-mechanical properties of composites for construction purposes with carbon nanostructures. Materialovedeniye. Energetika. 2020. Vol. 26. No. 2, pp. 103–113. DOI: 10.18721/JEST.26208
8. Samchenko S., Kozlova I., Zemskova O., Zamelin D., Pepelyaeva A. Complex method of stabilizing slag suspension. In: Murgul V., Pasetti M. International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2018. EMMFT-2018. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2019. Vol. 983. https://doi.org/10.1007/978-3-030-19868-8_80
9. Кансеитов А.Ю., Начинкин С.А., Акулова М.В. Влияние добавки золы-уноса на физико-химические свойства тяжелого бетона. Экологические аспекты современных городов: Сборник материалов IX Межрегионального семинара. Иваново, 2022. С. 25–27.
9. Kanseitov A.Yu., Nachinkin S.A., Akulova M.V. The influence of the addition of fly ash on the physical and chemical properties of heavy concrete. Environmental aspects of modern cities: Collection of materials from the IX interregional seminar. Ivanovo. 2022, pp. 25–27. (In Russian).
10. Maagi M.T., Lupyana S.D., Gu J. Effect of Nano-SiO₂, Nano-TiO₂ and nano-Al₂O₃ addition on fluid loss in oil-well cement slurry. International Journal of Concrete Structures and Materials. 2019. Vol. 13 (1). 62. DOI: 10.1186/s40069-019-0371-y
11. Feng H., Zhao X., Chen G., Miao C., Zhao X., Gao D., Sun G. The effect of nano-particles and water glass on the water stability of magnesium phosphate cement based mortar. Materials. 2019. Vol. 12 (22). 3755. DOI: 10.3390/ma12223755
12. Wang J., Guo R., Bi Zh., Chen X., Hu X., Pan W. A review on TiO_2-x-based materials for photocatalytic CO₂ reduction. Nanoscale. 2022. DOI: 10.1039/D2NR02527B
13. Bersch J., Flores-Colen I., Masuero A.B., Dal Molin D. Photocatalytic TiO₂-based coatings for mortars on facades: a review of efficiency, durability, and sustainability. Buildings. 2023. Vol. 13 (1). 186. DOI: 10.3390/buildings13010186
14. Liua Y., Zhua G., Gaoa J., Hojamberdieva M., Zhub R., Wei X., Guoc Q., Liua P. Enhanced photocatalytic activity of Bi₄Ti₃O₁₂ nanosheets by Fe³⁺-doping and the addition of Au nanoparticles: Photodegradation of Phenol and bisphenol A. Applied catalysis B: Environmental. 2017. Vol. 200 (217), рр. 72–82. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.06.069
15. Correya A., Nampoori V. P. N., Mujeeb A. Microwave assisted synthesis of bismuth titanate nanosheets and its photocatalytic effects. PeerJ Materials Science. 2023. 5: e26. DOI: 10.7717/peerj-matsci.26
16. Arumugam G.K., Durairaj S., Kalimuthu V., Anbazhagan V., Raju P., Dineshkumar S., San-thanam P., Ramalingam V., Rajaram R. Sunlight-irradiated bismuth titanate nanoparticles mediated degradation of methylene blue – Ecological perspectives. Environmental Technology & Innovation. 2022. Vol. 27. DOI: 10.1016/j.eti.2022.102749