Розробка технології і методу використання наносистем у виробництві будівельних матеріалів, структурно-логічна схема досліджень

V. M. Derevianko, V. I. Mospan

Анотація


Використання модифікуючих добавок – ефективний засіб цілеспрямованого впливу на властивості в'яжучих речовин. Велика кількість публікацій присвячена вивченню цих проблем, проте багато аспектів впливу добавок ще не відомі, отримані результати не систематизовані і їх поки що неможливо висловити в аналітичній формі комплексного характеру їх дії. Постановка проблеми. Структура штучного каменю утворюється підчас твердіння в'яжучої речовини. Цей процес взаємопов'язаний із процесом гідратації, для нього характерна зміна структурних станів, за яких переважають міжчастинкові контакти певного типу. Чинити керуючий вплив на процеси гідратації і тверднення можливо лише за умови правильного розуміння їх механізму. Шляхом спрямованої зміни структури, зокрема, адсорбційного модифікування, можна домогтися істотного поліпшення фізико-механічних і експлуатаційних характеристик. Один з ефективних засобів цілеспрямованого впливу на ці процеси – використання модифікуючих добавок. Мета роботи – встановлення відмінностей у формуванні модифікованої структури гіпсової матриці за спільної дії мікро- та нанодисперсних добавок за присутності пластифікатора, а також їх впливу на функціональні і технологічні характеристики. Швидкість процесу розчинення і росту твердої системи залежить від початкової концентрації речовини, питомої поверхні, константи швидкості процесу і градієнта концентрації розчину на поверхні частинок в об'ємі речовини. Методи. Розвязання задачі оптимальної модифікації вимагає виявлення залежності між видом, концентрацією, складом, способом уведення модифікуючих добавок і одержуваними функціональними характеристиками в'яжучого матеріалу. Результати свідчать, що швидкість і форма утворюваних кристалів істотно змінюються за наявності в розчині пластифікатора й ультрадисперсних частинок. Результати. У разі додавання в гіпсову систему ультра- і нанорозмірних частинок через підвищену питому поверхню останніх збільшується концентрація точкових контактів і змінюється кінетика утворення. Виникають контактноконденсаційні зв’язки, утворення яких стимулюється наявністю в системі нанорозмірних частинок, при цьому фіксація частинок переходить із дальньої коагуляції у ближню. Топологія структури, швидкість і форма зародження кристалів істотно змінюються у разі зміни умов твердіння (температура, водо-тверде відношення, рН, тиск). Взаємозв'язок між будовою кристалічної решітки сульфату кальцію і механізмом росту за присутності модифікуючих добавок випливає з кристалохімічного аналізу структури гіпсових в'яжучих. Тобто залежно від виду добавки можна інтенсифікувати або, навпаки, уповільнити швидкість росту відповідних граней кристала, що виклиуає до зміну форми кристала, і відповідно, фізико-хімічних характеристик утвореного твердого тіла. Висновок. Дослідження впливу добавок на формування кристалів тривають, але вже ці отримані результати свідчать, що швидкість і форма утворюваних кристалів істотно змінюються за наявності в розчині пластифікатора й ультрадисперсних частинок.

Ключові слова


модифікуючі добавки; структура; нанодисперсні добавки; кристали; вугльні нанотрубки; тавріт; пластифікатор

Повний текст:

PDF

Посилання


1. Aranda B., Guillou O., Lanos C., Daiguebonne C., Freslon S., Tessier C., Laurans M. and Baux C. Effect of multiphasic structure of binder particles on the mechanical properties of a gypsum-based material. Construction and Building Materials, no. 102, 2016, pp. 175–181.

2. Gordina A.F., Tokarev Yu.V., Pervushin G.N. and Buryanov A.F. Calcium sulfate-based compositions modified with superdispersed additives. Internationale Baustofftagung, no. 18, Weimar, 2012, pp. 0733–0740.

3. Badens E., Veesler S. and Boistelle R. Crystallization of gypsum from hemihydrate in presence of additives. Journal of Crystal Growth, no. 198/199, 1999, pp. 704–709.

4. Pundir Aakanksha and Garg Mridul. Evaluation of properties of gypsum plaster-superplasticizer blends of improved performance. Randhir Singh Journal of Building Engineering, no. 4, 2015, pp. 223–230.

5. Garg Mridul and Pundir Aakanksha. Randhir Singh Modifications in water resistance and engineeringpropertiesof b-calcium sulphate hemihydrate plaster-superplasticizerblends. Materials and Structures, 2016, no. 49, pp. 3253– 3263.

6. Aranda B., Guillou O., Lanos C., Daiguebonne C., Freslon S., Tessier C., Laurans M. and Baux C. Effect of multiphasic structure of binder particles on the mechanicalproperties of a gypsum-based material. Construction and Building Materials, no. 102, 2016, pp. 175–181.

7. Lorencik S., Quercia G., Lazaro A., Yu Q. and Brouwers H.J. Applications of nano-ingredients in building materials. Ibausil 19, Band 1, 2015, pp. 265–280.

8. Bekmanssurov M.R., Gordina A.F., Poljanskich I.S, Jakovlev G.I. and Fischer H.-B. Gips verbund werk stoffe, modifiziert mit technogen ultradisperszusatzmitteln. Internationale Baustofftagung, 16-18 September, 2015 Weimar Bundesrepublik Deutschland. Weimar: F.A. Finger-Institut fur Baustoffknude, Bauhaus-Universitat Weimar 2015, Band 2, pp. 645-652.

9. Zhang Xiaofei, Wang Jinshu, Wu Junshu, Jia Xin-Jian, Du Yucheng, Li Hongyi and Zhao Bingxin. Phase- and morphology-controlled crystallization of gypsum by using flue-gas-desulfurization gypsum solid waste. Journal of Alloys and Compounds, no. 674, 2016, pp. 200-206.

10. Song K.M., Mitchell J., Jaffel H. and Gladden L.F. Simultaneous monitoring of hydration kinetics, microstructural evolution, and surface interactions in hydrating gypsum plaster in the presence of additives. Journal of Material Science, 2010, no. 45, pp. 5282–5290.

11. Adrien J., Meille S., Tadier S., Maire E. and Sasaki L., In-situ X-ray tomographic monitoring of gypsum plaster setting. Cement and Concrete Research, no. 82, 2016, pp. 107–116.

12. Nilles V. and Plank J. Study of the retarding mechanism of linear sodium polyphosphates on α-calcium sulfate hemihydrate. Cement and Concrete Research, no. 42, 2012, pp. 736–744.

13. Buryanov A. and Yakovlev G. Modification of the structure and properties of gypsum materials carbon nanostructures. Proceedings of the II International Conference “Nanotechnology for green and sustainable construction”, Cairo, Egypt, 2010, pр. 123–129.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Aranda B. Effect of multiphasic structure of binder particles on the mechanical properties of a gypsum-based material / B. Aranda, O. Guillou, C. Lanos, C. Daiguebonne, S. Freslon, C. Tessier, M. Laurans, C. Baux // Construction and Building Materials. – Vol. 102. – 2016. – Pp. 175–181. 

2. Gordina A. F. Calcium sulfate-based compositions modified with superdispersed additives / A. F. Gordina, Yu. V. Tokarev, G. N. Pervushin, A. F. Buryanov // Internationale Baustofftagung. – № 18. – Weimar, 2012. – Pp. 0733–0740. 

3. Badens E. Crystallization of gypsum from hemihydrate in presence of additives / E. Badens, S. Veesler, R. Boistelle // Journal of Crystal Growth. – № 198/199. – 1999. – Pp. 704–709. 

4. Pundir Aakanksha. Evaluation of properties of gypsum plaster – superplasticizer blends of improved performance / Aakanksha Pundir, Mridul Garg // Randhir Singh Journal of Building Engineering. – № 4. – 2015. – Рp. 223–230. 

5. Garg Mridul. Modifications in water resistance and engineering properties of b-calcium sulphate hemihydrate plastersuperplasticizerblends / Mridul Garg, Aakanksha Pundir, Randhir Singh // Materials and Structures. – 2016. – № 49. – Рр. 3253–3263. 

6. Aranda B. Effect of multiphasic structure of binder particles on the mechanicalproperties of a gypsum-based material / B. Aranda, O.Guillou, C. Lanos, C. Daiguebonne, S. Freslon, C. Tessier, M. Laurans, C. Baux // Construction and Building Materials. – № 102. – 2016. – Рp. 175–181. 

7. Lorencik S. Applications of nano-ingredients in building materials / S. Lorencik, G. Quercia, A. Lazaro, Q. Yu, H. J. Brouwers // Ibausil 19. – Band 1. – 2015. – Рp. 265–280. 

8. Bekmanssurov M. R. Gips verbund werk stoffe, modifiziert mit technogen ultradisperszusatzmitteln / M. R. Bekmanssurov, A. F. Gordina, I. S. Poljanskich, G. I. Jakovlev, H.-B. Fischer // Internationale Baustofftagung. – Weimar Bundesrepublik Deutschland. – Weimar : F.A. Finger-Institut fur Baustoffknude, Bauhaus-Universitat Weimar, 2015. – Band 2. – Pp. 645-652. 

9. Zhang Xiaofei. Phase- and morphology-controlled crystallization of gypsum by using flue-gas-desulfurization gypsum solid waste / Xiaofei Zhang, Jinshu Wang, Junshu Wu, Xin-Jian Jia, Yucheng Du, Hongyi Li, Bingxin Zhao // Journal of Alloys and Compounds. – Vol. 674. – 2016. – Pp. 200–206. 

10. Song K. M. Simultaneous monitoring of hydration kinetics, microstructural evolution, and surface interactions in hydrating gypsum plaster in the presence of additives / K. M. Song, J. Mitchell, H. Jaffel, L. F. Gladden // Journal of Material Science. – 2010. – № 45. – Pp. 5282–5290. 

11. Adrien J. In-situ X-ray tomographic monitoring of gypsum plaster setting / J. Adrien, S. Meille, S. Tadier, E. Maire, L. Sasaki // Cement and Concrete Research. – № 82. – 2016. – Рp. 107–116. 

12. Nilles V. Study of the retarding mechanism of linear sodium polyphosphates on α-calcium sulfate hemihydrate / V. Nilles, J. Plank // Cement and Concrete Research. – № 42. – 2012. – Рp. 736–744.

13. Buryanov A. Modification of the structure and properties of gypsum materials carbon nanostructures / A. Buryanov, G. Yakovlev // Nanotechnology for green and sustainable construction : Proceedings of the II International Conference. – Cairo, Egypt, 2010. – Рр. 123–129.



Коментарі цієї статті

Дивитися всі коментарі