Научная статья на тему 'ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ'

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
45
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СУПЕРПЛАСТИФИКАТОР РСЕ / БЕТОН / НАНОМОДИФИКАЦИЯ / МЕХАНОХИМИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ ЦЕМЕНТА / ТЕХНОЛОГИЯ / РАЗВИТИЕ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Суворова А.А.

Основываясь на теоретических представлениях о синтезе прочности цементного камня, обобщены основные направления получения суперпластификаторов, в частности, обеспечение необходимых химико-минералогического состава клинкера и дисперсности цемента; модифицирование состава клинкерных минералов, их легирование путем введения в сырьевую смесь специальных добавок; введение в цемент специальных кристаллизационных затравок; синтез специальных цементов; механохимическая активация цемента с введением в процессе помола суперпластификаторов и активных минеральных добавок. Технологии получения высокопрочных быстротвердеющих цементов направлены, в основном, на повышение их реакционной способности и степени гидратации. Резервы повышения эффективности использования портландцемента и увеличения его прочности заключаются в уменьшении межзерновой и капиллярной пористости, углублении процессов гидратации. Для облегчения протекания реакций, увеличения их скорости необходимо уменьшать размеры частиц до минимально возможных. При этом с увеличением степени дисперсности портландцемента константа скорости реакции возрастает обратно пропорционально квадрату радиуса частиц.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Суворова А.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

TECHNOLOGICAL MODIFICATION OF SUPERPLASTICIZERS

Based on theoretical ideas about the synthesis of cement stone strength, the main directions of obtaining superplasticizers are summarized, in particular, ensuring the necessary chemical and mineralogical composition of clinker and cement dispersion; modification of the composition of clinker minerals, their alloying by introducing special additives into the raw material mixture; introduction of special crystallization priming into cement; synthesis of special cements; mechanochemical activation of cement with the introduction of superplasticizers and active mineral additives in the grinding process. Technologies for the production of high-strength fast-hardening cements are mainly aimed at increasing their reactivity and degree of hydration. Reserves for increasing the efficiency of using Portland cement and increasing its strength consist in reducing intergranular and capillary porosity, deepening hydration processes. To facilitate the course of reactions and increase their speed, it is necessary to reduce the particle sizes to the minimum possible. At the same time, with an increase in the degree of dispersion of Portland cement, the reaction rate constant increases inversely proportional to the square of the radius of the particles.

Текст научной работы на тему «ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРОВ»

Технологическая модификация суперпластификаторов

см см о см

о ш т

X

<

т О X X

Суворова Анна Анатольевна

кандидат технических наук, доцент, кафедра материаловедения и технологии машиностроения, Российский государственный аграрный университет-МСХА имени К.А. Тимирязева, lannas2073@gmail.com

Основываясь на теоретических представлениях о синтезе прочности цементного камня, обобщены основные направления получения суперпластификаторов, в частности, обеспечение необходимых химико-минералогического состава клинкера и дисперсности цемента; модифицирование состава клинкерных минералов, их легирование путем введения в сырьевую смесь специальных добавок; введение в цемент специальных кристаллизационных затравок; синтез специальных цементов; механохимическая активация цемента с введением в процессе помола суперпластификаторов и активных минеральных добавок. Технологии получения высокопрочных быстротвердеющих цементов направлены, в основном, на повышение их реакционной способности и степени гидратации. Резервы повышения эффективности использования портландцемента и увеличения его прочности заключаются в уменьшении межзерновой и капиллярной пористости, углублении процессов гидратации. Для облегчения протекания реакций, увеличения их скорости необходимо уменьшать размеры частиц до минимально возможных. При этом с увеличением степени дисперсности портландцемента константа скорости реакции возрастает обратно пропорционально квадрату радиуса частиц.

Ключевые слова: суперпластификатор РСЕ, бетон, наномо-дификация, механохимическая активация цемента, технология, развитие.

Принимая к сведению результаты для модифицирования портландцементов, следует использовать ультрадисперсные минеральные добавки, а также суперпластификаторы на поликарбоксилат-ной основе (РСЕ), которые характеризуются высоким пластифицирующим и водоотталкивающим эффектом. Для реализации нанотехнологичного подхода «сверху-вниз» проведена механоактива-ция портландцемента ПЦ 1-500 Г с добавкой 6,0 мас.% метакаолина, что обеспечивает рост удельной поверхности от 340 м2/кг до 480 м2/кг и увеличение в 2 раза количества частиц, меньших чем 1 мкм. Повышение эффективности такой механоак-тивированной композиции СЕМ И/А^ с ультрадисперсной алюминий -эмиссионной минеральной добавкой достигается путем щелочной активации, а также модифицированием суперпластификатором РСЕ микро- и нанодисперсным SiО2 [1].

Для определения и оптимизации состава порт-ландцементных систем путем использования многофакторных моделей математических зависимостей между свойствами и технологическими параметрами, составляющими портландцементов, в последние годы широкое использование приобрели математические методы исследования. Такие методы позволяют сократить проведение эксперимента, упорядочить поиск оптимальных условий, получить математическую модель объекта исследования. Принципиальные основы использования статистических моделей в решении технологических задач совершенствования методологии проектирования составов быстротвердеющих бетонов с заданными свойствами освещены в работах [4, 3].

Результатом проведения двухфакторного эксперимента является математическая модель процесса твердения наномодифицированных порт-ландцементных композиций в виде уравнения регрессии (1):

У= Ь0+Ь1Х1+Ь2Х2+Ь11Х12+Ь22Х22+Ь12Х1Х2 (1)

где Ь0, Ь Ь|к, Ьу - коэффициенты регрессии, что расчитывались по формулам (2-4):

(2)

JP

(4)

где N - количество экспериментов; i, k - номер фактора; j - номер опыта.

Проверка коэффициентов регрессии на значимость и адекватность уравнений регрессии проводили с помощью критериев Стьюдента и Фишера [10].

Для изучения влияния ультрадисперсных минеральных и комплексных химических добавок на физико-механические свойства портландцемент-ных композиций с целью получения максимальной ранней прочности проводили исследования с использованием двухфакторного метода планирования эксперимента, в котором как переменные факторы выбрано процентное содержание в порт-ландцементной композиции сульфата натрия Na2SO4 (2,0; 4,0; 6,0 масс. %) (Xi) и микрокремнезема (0; 1,0; 2,0 масс. %) (X2) (табл. 1). Для обеспечения высокого водоредуцирующего эффекта и максимальной прочности стабилизировали количество добавки РСЕ на уровне 1,5 масс. %. Для уменьшения негативного влияния аэросила на во-допотребность его содержание в наномодифици-рованной портландцементной композиции с щелочной активацией СЕМ II/А Q (микрокремнезем -аеросил - суперпластификатор поликарбоксилат-ного типа РСЕ - натрия сульфат) стабилизировали на уровне 0,5 мас.%. Для исследования формировали образцы-балочки 4*4*16 см мелкозернистого бетона (Ц:П = 1:3; РК = 106-115 мм). При планировании эксперимента были выбраны контрольные параметры (функции отклика): Y1 - водоце-ментное отношение; Y2-Y5, МПа - прочность при сжатии мелкозернистого бетона в возрасте одного, двух и семи суток соответственно (табл. 1).

Таблица 1

Интервалы варьирования и значения уровней варьирования

Характеристика

Нижний уровень "-1" Основной уровень "0" Верхний уровень "+1"

количество Na2SO4 (Х1), мас.%

Факторы

количество микрокремнезема, (Х2), мас.%

Таблица 2

Матрица планирования и результаты полного двухфактор-

Условные факторы Натуральные факторы В/Ц Предел прочности при сжатии, МПа, в возрасте, суток

Количество добавки, мас. %

Х1 Х2 Na2SO4 МК 1 2 7 28

+1 +1 6 2 0,36 30,5 35,2 42,7 54,8

+1 -1 6 0 0,36 31,3 34,2 50,7 51,3

-1 +1 2 2 0,31 27,9 32,9 49,7 62,5

-1 -1 2 0 0,31 32,2 33,4 50,6 60,8

+1 0 6 1 0,36 32,9 39,9 44,7 54,9

-1 0 2 1 0,31 34,9 41,9 51,4 66,3

0 + 1 4 2 0,34 31,2 37,9 43,6 61,3

0 -1 4 0 0,34 34,2 36,8 43,2 65,3

0 0 4 1 0,34 37,3 44,5 47,2 71,6

В программе был использован матричный подход к регрессионному анализу и нахождения коэффициентов регрессии. На основе полученных коэффициентов регрессии (табл. 3) составлены уравнения регрессии изучаемых функций водоце-ментного отношения и прочностей бетонов ^2^5) по формуле (3). Анализ приведенных коэффициентов регрессии позволяет сделать ряд технологических выводов. Введение добавок Na2SO4 и микрокремнезема имеет положительное влияние на раннюю прочность мелкозернистого бетона (функция Y2, Yз), о чем свидетельствуют положительные знаки при коэффициенте Ь12. Следует отметить, что максимальное количество добавок Na2SO4 и микрокремнезема в составе портландце-ментных композиций негативно влияют на рост прочности мелкозернистого бетона (отрицательные знаки при коэффициентах Ьи и Ь22).

Таблица 3

Функции отклика Коэффициент регрессии

Ь0 b1 Ь2 Ь12 bu b22

Y1 0,34 0,03 - - -0,01 -

Y2 36,78 1,80 1,35 0,87 -2,62 -3,82

Y3 43,2 0,12 0,27 0,38 -2,75 -6,30

Y4 45,21 -0,88 0,93 0,93 -2,98 -2,07

Y5 63,50 -0,77 0,20 0,45 -4,12 -1,42

В результате планирования эксперимента построены поверхности отклика и изолинии прочности мелкозернистого бетона через 1, 2, 7 и 28 суток твердения и определено оптимальное количество добавок Na2SO4 и микрокремнезема в составе быстротвердеющей портландцементной композиции (рис. 1). В результате обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов, получены уравнения регрессии (5-9) водоцемент-ного отношения (У1), прочности на сжатие через 1, 2, 7 и 28 суток твердения (У2^5):

Y1 (В/Ц) = 0,34+0,03Xl-0,01Хl'

(5)

Y2 (fcm1) = 36,78+1,80X1+1,35X2-2,62Хl-3,82Х22+0,87X1Х2

(6)

Y3 (fcm2) = 43,2+0,12X1+0,27X2-2,75Х12-6,3Х22+0,38X1Х2

(7)

Y4 (fcm7) = 45Д1-0,88X1+0,93X2-2,98Х12-2,07Х22+0,93X1Х2

(8)

Y5 (fcm28) = 63,5-0,77X1+0,2X2-4,12Х12-1,42Х22+0,45X1Х2

(9)

X X

о

го А с.

X

го m

о

м о

M M

b

0

см см о см

о ш т

X

<

т О X X

композиция (СЕМ 11/А-О) характеризуется быстрым концом схватывания, который составляет 3 ч 40 мин, и это на 30 мин быстрее, чем конец схватывания ПЦ 1-500. Для СЕМ 11/А-О* характерно увеличение начала и конца схватывания, которые соответственно составляют 3 ч 20 мин и 4 ч 50 мин [9].

Таблица 4

Тип цемента НГТ, % Сроки схватывания, ч-мин

начало конец

ПЦ 1-500 31,0 2 - 20 4 - 10

СЕМ 11/А-О 29,0 2 - 00 3 - 40

СЕМ 11/А-О* 24,5 3 - 20 4 - 50

Рисунок 1. Изолинии прочности (а) и поверхности отклика (б) ранней прочности мелкозернистого бетона

Проведенными исследованиями влияния технологических факторов на свойства быстротвер-деющих портландцементных композиций с добавками Na2SO4 и микрокремнезема в интервале изменения количества данных добавок 2, 4, 6 мас. % и 1, 2 масс.% соответственно установлено, что с увеличением количества ультрадисперсных добавок водопотребность для заданной подвижности мелкозернистого бетона не меняется. Анализ полученных математических зависимостей, а также их графическая интерпретация позволяют определить оптимальный состав механо- и инновативи-рованной наномодифицированной системы СЕМ 11/А-О*, который обеспечивает ее высокую подвижность и раннюю прочность. Так, использование 4 мас.% Na2SO4 и 1 мас.% микрокремнезема обеспечивает получение экстремумов значений ранней (37,3 МПа) и стандартной (71,6 МПа) прочностей, что позволяет получить быстротвердеющие ^2^ст28>0,50) и высокопрочные вяжущие.

Для исследования раннего структурообразова-ния ПЦ 1-500 и наномодифицированных быстро-твердеющих портландцементных композиций были установлены сроки схватывания и водопо-требления данных материалов (табл. 4).

Сроки схватывания быстротвердеющих порт-ландцементных композиций отвечают требованиям. Модифицированная портландцементная

Для изучения кинетики набора прочности быст-ротвердеющих портландцементных композиций оптимизированного состава в начальный период структурообразования формировали мелкозернистый бетон (Ц:П = 1:3, В/Ц = 0,39) с использованием песка месторождения [4]. Мелкозернистый бетон (В/Ц=0,39; РК=168 мм) на основе наномоди-фицированной портландцементной композиции СЕМ 11/А-О*, характеризуется высокой интенсивностью набора прочности в ранние сроки твердения в течение 24 ч (рис. 2). Так, прочность модифицированного мелкозернистого бетона возрастает в 2,7 раза через 10 ч, и в 2 раза за 15 ч по сравнению с бетоном на основе ПЦ 1-500. За счет водореду-цирующего эффекта прочность модифицированного мелкозернистого бетона, твердевшего 10 ч и 15 ч, возрастает в 3,3 и 2,3 раза в сравнении с мелкозернистым бетоном без добавок. Через 2 суток прочность мелкозернистого бетона на основе портландцементной композиции СЕМ 11/А-О* растет на 37,4% по сравнению с мелкозернистым бетоном на основе портландцемента ПЦ 1-500 и составляет Rст2=30,1 МПа.

5 10 15 20 24 2 7 28

Рисунок 2. Прочность мелкозернистого бетона (Ц:П=1:3) на основе наномодифицированных портландцементных композиций

За счет существенного водоредуцирующего эффекта (ДВ/Ц=23%) прочность наномодифици-рованной быстрозатвердевающей композиции СЕМ И/А-О* (В/Ц=0,3) через 2 суток возрастает до

38,8 МПа (технический эффект ДR2 = 68%), а прочность через 28 суток твердения составляет 55,2 МПа. При этом мелкозернистый бетон на основе механо- и автоактивированной композиции характеризуется значительным повышением ранней прочности через сутки - Rст1/Rст28 = 63,0% и через 2 суток - R2/Rст28 = 66,7%.

Высокое содержание алюминия АЮ3 (42 масс.%) по сравнению с внесением золы (21 - 23 масс.%) и высокая поверхностная активность ме-такаолина инициирует реакцию между Са(ОН)2 и №2804 с образованием эттрингига на ранних стадиях гидратации (4 - 12 ч), что обеспечивает ускорение процесса твердения портландцементных систем. Гидроксид натрия в этом случае повышает щелочность жидкой фазы цементного камня, что способствует гидролизу алитовой фазы портландцемента. Реакции, связанные с активностью ультрадисперсных добавок, ускоряются с образованием волокнистых С^-Н-фаз в неклинкерной части цементной матрицы.

Результаты испытаний (В/Ц = 0,39) показали, что ранняя прочность быстрозатвердевающей наномодифицированной портландцементной композиции СЕМ П/А^* увеличивается на 22,5% по сравнению с портландцементом ПЦ 1-500, и составляет R28 = 55,6 МПа (рис. 3).

За счет существенного водоредуцирующего эффекта (ДВ/Ц = 23%) прочность модифицированной быстрозатвердевающей портландцементной композиции с механической активацией (СЕМ 11/А-Q*) через 24 ч возрастает до 35,4 МПа (технический эффект ДR = 53,2%), а прочность через 28 суток твердения - 60,8 МПа. При этом СЕМ П/А^* характеризуется значительным повышением ранней прочности через сутки - Rст1/Rст28 = 58,2% и через 2 суток - R2/Rст28 = 70,1%.

□ ПЦ t-500 (6JLI-Q.39) ВСЕМ IHA-Q (ВЛД=0.39) ■ СЕМ IliA-O" <БЛД=0.30)

ПЦ 1-эОО. в КХМПА-О

1 2 7 28

Рисунок 3. Прочность на сжатие ПЦ 1-500 и быстротверде-ющих портландцементных композиций

По результатам испытаний механо- и щелочно-активированной портландцементной композиции СЕМ 11/А Q* при В/Ц=0,50 (согласно ДСТУ ЕЫ 1961:2007) установлено, что с обеспечением пластифицирующего эффекта (ДРК=85%) ранняя прочность возрастает в 1,6 раза по сравнению с ПЦ I-500 Г, а стандартная прочность составляет Rст28 = 55,5 МПа (рис. 4.)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 2 7 2S

Рисунок 4. Прочность на сжатие ПЦ 1-500 и модифицированной портландцементной композиции СЕМ ///А-Q*

За счет существенного водоотталкивающего эффекта для СЕМ II/A-Q* прочность через 28 суток достигает 66,9 МПа. Наномодицифрованная порт-ландцементная композиция СЕМ II/A-Q* характеризуется высокими темпами набора ранней прочности (Rcti/RCT28=56,2 %; Rct2/Rct28=63,5 %), а по показателям стандартной прочности принадлежит к особо быстротвердеющим и высокопрочным.

Реализация концепции наномодицифирования соответственно к технологии «снизу-вверх» с помощью суспензии активных наночастиц гидросиликатов кальция C-S-H с высокой развитой удельной поверхностью (S™^ = 180 м2/г, метод BET) позволяет значительно ускорить рост кристаллов гидросиликатов и процесс гидратации алитовой фазы в ранние сроки (6 - 12 ч). При этом дополнительные центры кристаллизации C-S-H-фаз в межзерновом пространстве за счет сшивания отдельных частиц значительно ускоряют развитие ранней прочности. Исследования портландцементных композиций, модифицированных суперпластификатором поликарбоксилатного типа РСЕ с нанос-проектированными цепями и суспензией коллоидных частиц гидросиликатов кальция C-S-H, проведены в соответствии с ГОСТ.

Как видно из рис. 5., при В/Ц = 0,5 достигается значительный технологический эффект ( РК = 64,1%), а по показателям ранней\^СТ2 = 30,1 МПа) и стандартной (RCT28 = 53,2 МПа) прочностей данная наномодифицированная портландцементная композиция относится к высокопрочным с высокой прочностью в раннем возрасте (класс по прочности 52,5 R). Через 10 ч прочность наномодифциро-ванной портландцементной композиции превышает прочность контрольного состава в 3,4 раза, а через 24 ч составляет 54 % 28-суточной прочности, что позволяет классифицировать ее как сред-незатвердевающую. По показателю стандартной прочности Rct28 = 84,8 МПа наномодифицирован-ная портландцементная композиция относится к высокопрочным.

По результатам испытаний наномодифициро-ванной портландцементной композиции установлено, что при обеспечении водоотталкивающего эффекта (ДВ/Ц = 33,3%) ранняя прочность возрастает в 1,5 раза, а стандартная прочность составляет Rct28 = 60,6 МПа (табл. 5), т. е. разработанная

х

X

о

го А с.

X

го m

о

м о м м

цементирующая композиция соответствует требованиям, которые относятся к высокопрочным цементам ^ст28 > 60 МПа).

CS CS

о

CS

о ш m

X

<

m О X X

■ Б/Д, В/Ц =0,5, РК=195 мм

■ X-SMdtPCE, в/Ц=0,Ь, РН-320 мм

■ Ь/Ц в/Ц=0,«, РН=1ЛЗ км

■ X;5«tt*PCE, .6/11=0, J 7,РК= 143 MW

Sí,в

6 год 10 год 28 год год гдоби 7 XI б 28дг&

Рисунок 5. Прочность на сжатие наномодифицированных портландцементных композиций

Таблица 5

Прочность на сжатие наномодифицированных портландце-ментных композиций

Вязкие В/Ц РК, мм Предел прочности на сжатие, МПа, в возрасте, суток

1 2 7 28

ПЦ I-500 0,39 110 16,6 29,6 43 50,1

ПЦ l- 0,39 165 16,6 27,4 34 45,6

500+РСЕ+Х-

SEED

ПЦ l- 0,26 117 35,4 45,4 51,4 60,2

500+РСЕ+Х-

SEED

Таким образом, увеличение содержания ультрадисперсных энергетически активных фракций в составе дополнительных цементирующих материалов обеспечивает рост активной площади раздела фаз, увеличивает реологическое действие суперпластификаторов на смесь, что позволяет повысить плотность и прочность цементной матрицы.

Использование оптимального количества минеральных компонентов и химических модификаторов обеспечивает получение модифицированных портландцементов с высокими реологическими, физико-механическими свойствами и требует исследования особенностей процессов их гидратации.

Литература

1. Breilly, D., Fadlallah, S., Froidevaux, V., Colas, A., & Allais, F. (2021). Origin and industrial applications of lignosulfonates with a focus on their use as superplasticizers in concrete. Construction and Building Materials, 301. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124065

2. Caruso, F., Mantellato, S., Palacios, M., & Flatt, R. J. (2017). ICP-OES method for the characterization of cement pore solutions and their modification by polycarboxylate-based superplasticizers. Cement and Concrete Research, 91, 52-60. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.10.007

3. Dalas, F., Nonat, A., Pourchet, S., Mosquet, M., Rinaldi, D., & Sabio, S. (2015). Tailoring the anionic function and the side chains of comb-like superplasticizers to improve their adsorption. Cement and Concrete Research, 67, 21-30. https://doi.org/10.10167j.cemconres.2014.07.024

4. Dalas, F., Pourchet, S., Nonat, A., Rinaldi, D., Sabio, S., & Mosquet, M. (2015). Fluidizing efficiency of comb-like superplasticizers: The effect of the anionic function, the side chain length and the grafting degree. Cement and Concrete Research, 71, 115123. https://doi.org/10.10167j.cemconres.2015.02.001

5. Dalas, F., Pourchet, S., Rinaldi, D., Nonat, A., Sabio, S., & Mosquet, M. (2015). Modification of the rate of formation and surface area of ettringite by polycarboxylate ether superplasticizers during early C3A-CaSO4 hydration. Cement and Concrete Research, 69, 105-113. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.12.007

6. Fernández, E., Sarda, S., Hamcerencu, M., Vlad, M. D., Gel, M., Valls, S., ... López, J. (2005). High-strength apatitic cement by modification with superplasticizers. Biomaterials, 26(15), 2289-2296. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2004.07.043

7. Khuzhakhmetova, A., Lazarev, S., & Semenyutina, V. (2020). Ecological and biological assessment of climbing shrubs for landscaping residential areas. World Ecology Journal, 10(2), 88109.

https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020. 2.5

8. Ouyang, G., Wang, J., Wang, R., Chen, L., & Bu, B. (2021). Rheokinetics and fluidity modification of alkali activated ultrafine metakaolin based geopolymers. Construction and Building Materials, 269.

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121268

9. Wilinski, D., Lukowski, P., & Rokicki, G. (2016). Polymeric superplasticizers based on polycarboxylates for ready-mixed concrete: Current state of the art. Polimery/Polymers, 61(7-8), 474-481. https://doi.org/10.14314/polimery.2016.474

10.Zhao, H., Wang, Y., Yang, Y., Shu, X., Liu, J., & Ran, Q. (2018). Conformational properties of polycarboxylate superplasticizers in solution and at liquid/solid interfaces explored by all-atom molecular dynamics simulations. In American Concrete Institute, ACI Special Publication (Vol. 2018-0ctober, pp. 319331).

Technological modification of superplasticizers Suvorova A.A.

Russian State Agrarian University-MSHA named after K.A. Timiryazev JEL classification: C10, C50, C60, C61, C80, C87, C90

Based on theoretical ideas about the synthesis of cement stone strength, the main directions of obtaining superplasticizers are summarized, in particular, ensuring the necessary chemical and mineralogical composition of clinker and cement dispersion; modification of the composition of clinker minerals, their alloying by introducing special additives into the raw material mixture; introduction of special crystallization priming into cement; synthesis of special cements;

mechanochemical activation of cement with the introduction of superplasticizers and active mineral additives in the grinding process. Technologies for the production of high-strength fast-hardening cements are mainly aimed at increasing their reactivity and degree of hydration. Reserves for increasing the efficiency of using Portland cement and increasing its strength consist in reducing intergranular and capillary porosity, deepening hydration processes. To facilitate the course of reactions and increase their speed, it is necessary to reduce the particle sizes to the minimum possible. At the same time, with an increase in the degree of dispersion of Portland cement, the reaction rate constant increases inversely proportional to the square of the radius of the particles.

Keywords: Superplasticizer РСЕ, concrete, nanomodification, mechanochemical activation of cement, technology, development.

References

1. Breilly, D., Fadlallah, S., Froidevaux, V., Colas, A., & Allais, F. (2021). Origin and industrial applications of lignosulfonates with a focus on their use as superplasticizers in concrete. Construction and Building Materials, 301. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124065

2. Caruso, F., Mantellato, S., Palacios, M., & Flatt, R. J. (2017). ICP-OES method for the characterization of cement pore solutions and their modification by polycarboxylate-based superplasticizers. Cement and Concrete Research, 91, 52-60. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2016.10.007

3. Dalas, F., Nonat, A., Pourchet, S., Mosquet, M., Rinaldi, D., & Sabio, S. (2015). Tailoring the anionic function and the side chains of comb-like superplasticizers to improve their adsorption. Cement and Concrete Research, 67, 21-30. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.07.024

4. Dalas, F., Pourchet, S., Nonat, A., Rinaldi, D., Sabio, S., & Mosquet, M. (2015). Fluidizing efficiency of comb-like superplasticizers: The effect of the anionic function, the side chain length and the grafting degree. Cement and Concrete Research, 71, 115-123. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.02.001

5. Dalas, F., Pourchet, S., Rinaldi, D., Nonat, A., Sabio, S., & Mosquet, M. (2015). Modification of the rate of formation and surface area of ettringite by polycarboxylate ether superplasticizers during early C3A-CaSO4 hydration. Cement and Concrete Research, 69, 105-113. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.12.007

6. Fernández, E., Sarda, S., Hamcerencu, M., Vlad, M. D., Gel, M., Valls,

S..... López, J. (2005). High-strength apatitic cement by modification

with superplasticizers. Biomaterials, 26(15), 2289-2296. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2004.07.043

7. Khuzhakhmetova, A., Lazarev, S., & Semenyutina, V. (2020). Ecological and biological assessment of climbing shrubs for landscaping residential areas. World Ecology Journal, 10(2), 88-109. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.5

8. Ouyang, G., Wang, J., Wang, R., Chen, L., & Bu, B. (2021). Rheokinetics and fluidity modification of alkali activated ultrafine metakaolin based geopolymers. Construction and Building Materials, 269. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121268

9. Wilinski, D., tukowski, P., & Rokicki, G. (2016). Polymeric superplasticizers based on polycarboxylates for ready-mixed concrete: Current state of the art. Polimery/Polymers, 61(7-8), 474-481. https://doi.org/10.14314/polimery.2016.474

10. Zhao, H., Wang, Y., Yang, Y., Shu, X., Liu, J., & Ran, Q. (2018). Conformational properties of polycarboxylate superplasticizers in solution and at liquid/solid interfaces explored by all-atom molecular dynamics simulations. In American Concrete Institute, ACI Special Publication (Vol. 2018-0ctober, pp. 319-331).

X X

о

го А с.

X

го m

о

м о м м

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.