Влияние комплекса добавок на свойства и структуру гипсового вяжущего Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 691.553

Ю.В. ТОКАРЕВ, канд. техн. наук (tokarev_01@list.ru), Е.О. ГИНЧИЦКИЙ, магистрант (umbertu2002@gmail.com), Ю.Н. ГИНЧИЦКАЯ, магистр (yula_yuka@mail.ru), А.Ф. ГОРДИНА, магистр (afspirit@rambler.ru), Г.И. ЯКОВЛЕВ, д-р техн. наук (gyakov@istu.ru)

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

Влияние комплекса добавок на свойства и структуру гипсового вяжущего

Приведены результаты исследования физико-механических свойств и структуры гипсовых образцов, модифицированных однослойными углеродными нанотрубками (ОУНТ) совместно с другими добавками - портландцементом, микрокремнеземом и метакаолином (ВМК). Анализ результатов механических испытаний показал, что при использовании комплекса добавок, включающего углеродные нанотрубки и ультрадисперсную добавку, достигаются более высокие механические характеристики, чем при использовании первого типа добавок. ИК анализ модифицированных образцов показал, что при использовании комплекса добавок процессы гидратации и кристаллизации гипсового вяжущего протекают более интенсивно, особенно в присутствии ОУНТ с портландцементом и микрокремнеземом, а при добавлении метакаолина с ОУНТ создаются худшие условия для гидратации и кристаллизации вяжущего. Анализ микроструктуры контрольных и модифицированных образцов позволил выявить наличие новообразований в структуре образцов и изменений в морфологии и размерах кристаллогидратов.

Ключевые слова: гипсовое вяжущее, нанотрубки, ультрадисперсные добавки, ИК-анализ, микроскопия.

Yu.V. TOKAREV, Candidate of Sciences (Engineering) (tokarev_01@list.ru), E.O. GINCHITSKY, Master student (umbertu2002@gmail.com),

Yu.N. GINCHITSKAYA, Master (yula_yuka@mail.ru), A.F. GORDINA, Master (afspirit@rambler.ru), G.I. YAKOVLEV, Doctor of Sciences (Engineering) (gyakov@istu.ru)

Kalashnikov Izhevsk State Technical University (7, Studencheskaya Street, Izhevsk, 426069, Russian Federation)

Influence of Additive Complex onto the Properties and Structure of Gypsum Binder

The investigation results of physical and mechanical properties and structure of gypsum samples modified by single-wall carbon nanotubes (SCNT) together with other additives -Portland cement, microsilica and metakaolin (HMK) are given. When analyzing the results of mechanical tests, it was demonstrated that when applying the additive complex containing carbon nanotubes and ultrafine additive the improved mechanical characteristics are observed in opposition to the application of the 1st type of additives. IR analysis of modified samples showed that when applying the additive complex the hydration and crystallization processes become more intensive, especially in the presence of SCNT with Portland cement and microsilica, and when metakaolin with SCNT is introduced - the worst conditions for binder hydration and crystallization are provided. The microstructure analysis of reference and modified samples allowed revealing the availability of new formations in the sample structure and changes in the morphology and sizes of crystalline hydrates. Keywords: gypsum binder, nanotubes, ultrafine additives, IR analysis, microscopy

Очевидно, что без регулирования структуры на микро- и наноуровнях невозможно создание прочных и водостойких гипсовых материалов. Задача по созданию прочных и водостойких гипсовых материалов может быть решена за счет использования гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (ГЦПВ) и композитного гипсового вяжущего (КГВ), однако их производство является энергоемким и предполагает использование значительного количества цемента. Обзор литературы по модификации минеральных матриц показал, что для улучшения свойств широко используются пластификаторы [1, 2], пуццолановые добавки [3], полимеры [4, 5] и комплексы этих добавок [6—8]. Однако мало исследований посвящено изучению влияния наносистем (углеродных нанотрубок) на свойства гипсового вяжущего.

Углеродные нанотрубки за счет избыточной поверхностной энергии и уникальных свойств способны оказывать существенное влияние на гидрато- и структуро-образование [9]. Большинство исследователей полагают, что углеродные нанотрубки (УНТ) являются центрами кристаллизации [10—12], которые обеспечивают повышение плотности упаковки частиц и таким образом улучшают структуру. Кроме того, влияние наноразмерных модификаторов может быть связано с уплотнением межфазных границ и формированием организованных структур из кристаллогидратов [13]. Некоторые авторы полагают, что УНТ играют роль нанодисперсной арматуры [14].

It is obviously impossible to produce durable and water-resistant gypsum materials without the structure regulation on micro- and nanolevel. The task of producing durable and water-resistant gypsum materials can be completed with the application of gypsum cement pozzolanic binder (GCPB) and composite gypsum binder (CGB), however, their production is energy-intensive and assumes the considerable use of cement. The review of literature on modification of mineral matrixes demonstrated that plasticizers [1, 2], pozzolanic additives [3], polymers [4, 5] and complexes of these additives [6—8] are widely used to improve the properties. However, there are only a few investigations dedicated to the examination of the influence of nanosystems (carbon nano-tubes) on gypsum binder properties.

Due to excessive surface energy and unique properties carbon nanotubes are able to significantly influence hydrate-and structure-formation [9]. Most of the researchers assume that carbon nanotubes (CNT) are "crystallization centers"

Рис. 1. Микроструктура ультра- и нанодисперсных добавок: a - микрокремнезем (Х3000); b - метакаолин (Х3000); с - ОУНТ

Fig. 1. Microstructure of ultra- and nanodispersed additives: а - microsilica (Х3000); b - metakaolin (Х3000); c - SCNT

Таблица 1 Table 1

SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Щелочи Cl- CaOc

21,36 5,46 3,65 66,19 1,41 0,23 До 1 0,015 0,39

Таблица 2 Table 2

SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O C S

90-92 0,68 0,69 0,85 1,01 0,61 1,23 0,98 0,26

1 I 16

: E > о

ро

4

, 3

2

-1 1

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

Содержание ОУНТ в % от массы гипса Content SCNT in % by weight of gypsum Рис. 2. Зависимость прочности гипсового вяжущего от содержания ОУНТ через 7 сут твердения: 1 - с ПЦ; 2 - с МК; 3 - с ВМК; 4 - без добавок Fig. 2. Dependence of gypsum binder durability after 7 days on SCNT content: 1 - with PC; 2 - with MC; 3 - with HMK; 4 - without additives

Для влияния на структуру на микро- и наноуровнях необходимо использовать комплексы добавок, включающие микро- и наноразмерные наполнители. Путем введения наполнителей оптимальной дисперсности можно управлять процессами самоорганизации структур и достигать значительного улучшения механических характеристик. Таким образом, до сих пор не до конца ясен механизм действия УНТ в матрицах, включая гипсовую. Вместе с тем для регулирования структуры на микро- и наноуровнях необходимо продолжение исследований, связанных с влиянием комплекса наноультра-дисперсных добавок различного типа и дисперсности на структуру гипсового вяжущего.

Целью работы стало исследование влияния комплекса добавок, включающего углеродные нанотрубки и ультрадисперсные добавки, на структуру и свойства гипсового вяжущего методами ИК анализа и растровой электронной микроскопии.

Для изготовления образцов применялся гипс строительный нормально твердеющий марки Г-5. В качестве ультрадисперсных добавок приняты добавки с различной удельной поверхностью — портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Б (ПЦ) производства ОАО «Горнозаводск-цемент», соответствующий ГОСТ 31108-2003, микрокремнезем (МК) (рис. 1, а) и высокоактивный метакао-лин (ВМК) (рис. 1, b). Химический состав цементного клинкера и микрокремнезема приведен в табл. 1 и 2. В качестве модифицирующей нанодисперсной добавки использованы одностен-ные углеродные нанотруб-ки Tuball BATT SDBS/H2O (рис. 1, с) производства компании OCSiAl (Россия) со средним диаметром 1,4 нм, длиной более 5 мкм и полной удельной поверхностью

[10—12], which provide the increase in particle packing and, consequently, improve the structure. Besides, the modifying influence of nanosized nanomodifiers can be connected with the compression of interphase boundaries and formation of organized structures from crystalline hydrates [13]. Some authors believe that CNTs play the part of nanodispersed reinforcement [14].

To influence the structure on micro- and nanolevel, the additive complexes containing micro- and nanosized fillers are required. When introducing fillers of optimal dispersity, we can control the processes of structure self-organization and reach considerable improvement in mechanical characteristics. Thus, the mechanism of CNT action in matrixes, including gypsum ones, is still not entirely clear. At the same time, it is necessary to continue the investigations on the influence of different nano- and ultrafine additives and dispersity on gypsum binder structure to adjust the structure on micro- and nanolevel.

Purpose of the work — to investigate the influence of additive complex containing carbon nanotubes and ultrafine additives on the structure and properties of gypsum binder with IR analysis and raster electron microscopy methods.

Constructional normally hardening gypsum G-5 was used to produce the samples. Additives with different specific surfaces were used as ultrafine additives — Portland cement CEM I 42,5B (PC)producedbyOJSC"Gornozavodskcement" according to GOST 31108-2003, microsilica (MC) (Fig. 1, а) and highly-active metakaolin (HMK) (Fig. 1, b). The chemical composition of cement clinker and microsilica is given in Tables 1 and 2. Single-wall carbon nanotubes Tuball BATT SDBS/H2O by OCSiAl (Russia) with the average diameter of 1.4 nm, length of not more than 5 mcm and full specific surface of 450 m2/g were used as modifying nanodispersed additive (Fig. 1, c). The nanotubes were dispersed within 75 minutes with the help of hydrodynamic cavitation in the medium of plasticizer "Relamix".

Microsilica (MC) is a byproduct of ferroalloy manufacturing at Chelyabinsk Electrometallurgical Plant with specific surface of 20 m2/g and average particle size of 300 nm. Microsilica contains the amorphous phase. Metakaolin (HMK) is amorphous aluminum silicate (Al2O3x2SiO2) composed of platelet-shaped crystals produced by Company Group "Synergo". Metakaolin is a pozzolanic additive with maximum amorphization of aluminum silicate structure

Таблица 3 Table 3

Состав Composition Водопоглощение, % Water absorption, % Водостойкость Water-resistance

Контрольный образец / Reference sample 24,1 0,41

ПЦ 3% / PC 3% 23,8 0,55

МК 5% / MC 5% 23,1 0,51

ВМК1%/HMK 1% 25,7 0,49

ОУНТ 0,002% / SCNT 0.002% 24,5 0,42

ПЦ 3% + ОУНТ 0,002% / PC 3% + SCNT 0.002% 22,7 0,61

МК 5% + ОУНТ 0,002% / MC 5% + SCNT 0.002% 23,2 0,51

ВМК 1% + ОУНТ 0,002% / HMK 1% + SCNT 0.002% 25,9 0,52

20

» 8

6

4

2

0

л 0 _\ И- 1

1 II

1 -X j tJ II.

J х г, i 'j J* J 1 « и-4'*

V hr— . 4

I же

d

s;

№

i ч

i

1 i С

\ А ■ j! ;

1 I. I JL АЛ

> ■ ? Z

ft

гь н ш ан мел- в 'laJ 'Hi 'li 'Jx- r-MCi k'L H ШЯ

Рис. 3. ИК-спектр: a - контрольного состава; b - образца с добавлением ПЦ и ОУНТ; с - образца с добавлением МК и ОУНТ; d - образца с добавлением ВМКи ОУНТ

Fig. 3. IR spectrum of: a - reference composition; b - sample with PC and SCNT added; c -sample with MC and SCNT added; d -sample with HMK and SCNT added

(97—99%). Metakaolin specific surface — 1.6—1.8 m2/g. Powdered hydrated lime produced by LLC "Diana" obtained by lump lime slacking was used together with metakaolin.

To define the durability characteristics, 4x4x16-cm reference bar samples were produced with further mechanical testing, water absorption and water-resistance determination. The sample microstructure was examined with electron microscope Phenom G2 pure. IR spectral analysis was carried out with the help of Shimadzu IR Fourier spectrometer IRAffinity-1.

The analysis of mechanical testing results demonstrated (Fig. 2) that mechanical characteristics of the samples increase by up to 85 % depending on the additive type with optimal SCNT values of 0.001-0.003 %. At the same time, the best results are reached when applying PC (3%) and SCNT (0.002%). This is probably caused by the cement particles acting as "crystallization centers", on the surface of which the crystals of calcium sulfate dihydrate are formed, as well as due to compressing the gypsum matrix by calcium hydrosilicates. The previous investigations [15] demonstrated that when Portland cement and SCNT are

450 м2/г. Диспергирование нанотрубок проводилось в течение 75 мин при помощи гидродинамической кавитации в среде пластификатора «Реламикс».

Микрокремнезем (МК) — это попутный продукт производства ферросплавов Челябинского электрометаллургического комбината с удельной поверхностью 20 м2/г и средним размером частиц 300 нм. Микрокремнезем содержит в своем составе аморфную фазу. Метакаолин — аморфный силикат алюминия (Al2O3.2SiO2), состоящий из кристаллов пластинчатой формы, производимый ГК «Синерго». Метакаолин является пуццолановой добавкой с максимальной аморфизацией структуры алюмосиликата (97—99%). Удельная поверхность метакаолина составляет 1,6—1,8 м2/г. Совместно с метакаолином использовалась порошковая гашеная известь производства ООО «Диана», полученная путем гашения комовой извести.

Для определения прочностных характеристик изготавливались стандартные образцы-балочки размером 4x4x16 см с последующим проведением механических испытаний, определением водопоглощения и водостойкости. Микроструктура образцов изучалась на электронном микроскопе Phenom G2 pure. ИК-спектральный анализ проводился с помощью ИК-Фурье-спектрометра IRAffinity-1 производства Shimadzu.

Анализ результатов механических испытаний показал (рис. 2), что механические характеристики образцов увеличиваются до 85% в зависимости от вида добавки при оптимальных значениях ОУНТ 0,001—0,003 %. При этом наилучшие результаты достигаются при использовании ПЦ (3%) и ОУНТ (0,002 %). Вероятно, это связано с тем, что частицы цемента выступают в качестве центров кристаллизации, по поверхности которых формируются кристаллы двуводного гипса, а также за счет уплотнения гипсовой матрицы гидросиликатами кальция. Предыдущими исследованиями [15] установлено, что при использовании портландцемента и ОУНТ прочность выше, чем при раздельном использовании. При использовании ОУНТ с МК и ВМК, вводимых совместно и раздельно, существенные различия в механических характеристиках отсутствуют. Очевидно, ОУНТ не оказывают существенного влияния на формирование структуры. Частицы МК также играют роль центров кристаллиза-

Р р я т"

,<в ®

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

О 20 40

Время, мин Time, min

Рис. 4. Зависимость температуры гидратации гипсового вяжущего от времени с добавлением ВМК: 1 - контрольный образец; 2 - образец с ВМТК

Fig. 4. Temperature dependence of gypsum binder hydration on time with HMK added: 1 - control sample; 2 - sample with HMK added

b

a

c

научно-технический и производственный журнал &J/J *j!ftГг 1 'jгIЫ

ции, однако результаты испытаний хуже в сравнении с цементом. Вероятно, это связано с агрегированием частиц МК и потерей ими ценных свойств. При использовании ВМК, имеющего значительно больший размер частиц по сравнению с МК, также происходит повышение прочности предположительно за счет формирования новых продуктов гидратации, образующихся при взаимодействии гипсового вяжущего, метакаоли-на, извести и воды. Таким образом, дополнительное введение УНТ совместно с МК и ВМК не

Рис. 5. Микроструктура контрольного образца: а - ( 1000); Ь - скопление традиционных пластинчатых кристаллов (Х2О00); c - частица полуводного гипса (Х1500)

Fig. 5. Microstructure of reference sample: а - Х1000; b - aggregation of traditional platelet-shaped crystals (Х2000); c - calcium sulfate semihydrate particle (Х1500)

оказывает существенного влияния на механические показатели в отличие от портландцемента.

Анализ результатов испытаний на водостойкость показал (табл. 3), что при использовании добавок происходит незначительное повышение водостойкости. Это можно объяснить формированием более плотной структуры с образованием нерастворимых гидросиликатов кальция при использовании цемента и уплотнением структуры с заполнением пор аморфной фазой при использовании микрокремнезема и метакаолина.

Анализ ИК-спектров показал, что в структуре образцов с добавлением ПЦ, МК и ОУНТ (рис. 3, а, Ь, с) имеются существенные отличия. Значительно увеличивается интенсивность полос в интервале 600—700 см-1, соответствующих сульфатам и деформационных колебаний воды в интервале 1600—1700 см-1, что свидетельствует о большем содержании двуводного гипса в образцах с добавками. В интервале частот 3300—3600 см-1 появляются новые полосы, связанные с ОН-группами и адсорбированной водой (Н2О), что свидетельствует о появлении небольшого количества гидросиликатов кальция в структуре гипсовой матрицы. При этом значительно изменяется частота полос в области 1100—1200 и 3300—3600 см-1, что указывает на наличие изменений в структуре кристаллогидратов.

Анализ ИК-спектра с добавлением ВМК и ОУНТ (рис. 3, ф) показал, что в присутствии этих добавок процесс гидрато- и структурообразования замедляется. При этом наблюдается значительное смещение частот в области 1100—1200 см-1, что означает появление в структуре матрицы кристаллов, значительно отличающихся от традиционных. Замедление процесса гидратации при добавлении ВМК подтверждается результатами дифференциальной калориметрии (рис. 4). Температура гидратации контрольного состава и образца с добавлением ВМК почти не отличается.

На снимках микроструктуры контрольного образца (рис. 5) преобладают ориентированные в разных направлениях скопления пластинчатых кристаллов гипса длиной 10—15 мкм с преобладанием точечных контактов между собой. Присутствуют непрореагировавшие частицы полуводного гипса, по поверхности которых будет происходить в первую очередь разрушение образца.

При анализе микроструктуры образца с добавлением ПЦ и ОУНТ были идентифицированы гидросиликаты кальция, уплотняющие структуру (рис. 6, а), и протяженные ориентированные новообразования, которые сформировались предположительно по поверхности углеродных нанотрубок (рис. 6, Ь, с).

Рис. 6. Микроструктура образца с ПЦ и ОУНТ (Х2500): a - «залечивание» поры гидросиликатами кальция; b, c - протяженные ориентированные новообразования со значительной площадью межфазной поверхности Fig. 6. Microstructure of the sample with PC and SCNT (Х2500): а - pore "healing" with calcium hydrosilicates; b and c - extended oriented new-formations with the considerable area of interphase surface

used together, the durability is higher than with their separate use. When SCNT is used with MC and HMK introduced together or separately, there are not significant differences in mechanical characteristics. Obviously, SCNTs do not significantly influence the structure formation. MC particles also play the part of "crystallization centers", however, the test results were worse if compared with cement. This is probably connected with the aggregation of MC particles and their loss of valuable properties. When applying HMK with considerably larger particle sizes in comparison with MC, the durability also increases, apparently, due to the formation of new hydration products obtained in the course of interaction between gypsum binder, metakaolin, lime and water. Thus, the additional introduction of CNT together with MC and HMK does not significantly influence the mechanical properties, in contrast with Portland cement.

The analysis of water-resistance tests demonstrated (Table 3) that when additives are used, the water-resistance slightly increases. This can be probably explained by the formation of more compact structure with the formation of insoluble calcium hydrosilicates — when cement is used; structure compressing with pore filling with amorphous phase — when microsilica and metakaolin are used.

The analysis of IR spectra demonstrated that considerable differences arise in the sample structure with the introduction of PC, MC and SCNT (Fig. 3, a, b, c). The intensity of bands in the interval 600—700 cm"1 corresponding to sulfates and water deformation oscillations significantly increases, thus indicating greater content of calcium sulfate dihydrate in the samples with additives. New bands linked with OH-groups and adsorbed water (H2O) appear in the frequency interval 3300—3600 cm-1, thus indicating the presence of small quantity of calcium hydrosilicates in the gypsum matrix structure. At the same time, the band frequency in the ranges 1100-1200 and 3300-3600 cm-1 changes considerably, thus indicating the changes in hydrosilicate structure.

(; научно-технический и производственный журнал

Рис. 7. Микроструктура образца с МК и ОУНТ: a - аморфная фаза на поверхности кристаллов, уплотняющая матрицу (Х2500); b - плотные новообразования в структуре гипсовой матрицы (Х5000); c - агрегирование частиц микрокремнезема (Х2500)

Fig. 7. Microstructure of the sample with MC and SCNT: а - amorphous phase on the surface of crystals compressing the matrix (Х2500); b - dense new-formations in the gypsum matrix structure (Х5000); c - aggregation of microsilica particles (Х2500)

Рис. 8. Микроструктура образца с ВМК и ОУНТ: a - аморфная фаза на поверхности кристаллов, уплотняющая матрицу (Х2500); b - уплотнение структуры в нижней части снимка (Х2500); c - наличие дефектов в гипсовой матрице в центральной части снимка (Х1000)

Fig. 8. Microstructure of the sample with HMK and SCNT: а - amorphous phase on the surface of crystals compressing the matrix (Х2500); b - structure compression in the bottom part of the photo (Х2500); c - availability of defects in the gypsum matrix in the central part of the photo (Х1000)

При использовании МК и ОУНТ поверхность кристаллов дополнительно покрывается аморфной массой (рис. 7, а), что способствует уплотнению и формированию менее водопроницаемой структуры. Активные частицы МК играют роль активных центров для кристаллогидратов двуводного гипса, что способствует уплотнению структуры матрицы (рис. 7, b). Вместе с тем можно наблюдать агрегирование частиц микрокремнезема, которое приводит к потере ими полезных свойств.

Анализ микроструктуры с добавлением ВМК и ОУНТ позволил выявить наличие аморфной массы по поверхности кристаллов, наличие плотных участков в структуре и дефектов, разрушающих гипсовую матрицу (рис. 8).

Выводы.

Таким образом, сопоставление результатов механических испытаний с результатами исследования структуры позволяет сделать вывод об эффективности совместного использования портландцемента и ОУНТ, микрокремнезема и ОУНТ. В первом случае улучшение свойств достигается за счет проявления различных механизмов модифицирования — улучшения структуры гипсовой матрицы за счет интенсификации процесса гидратации с уплотнением гидросиликатами кальция и формированием протяженных структур со значительной площадью межфазной поверхности.

Во втором случае улучшение свойств связано с уплотнением структуры в результате более интенсивного протекания гидрато- и структурообразования и формированием аморфной фазы, дополнительно уплотняющей матрицу. Вместе с тем для достижения лучших результатов необходимо проведение диспергирования частиц микрокремнезема.

При использовании ВМК с ОУНТ также достигаются более высокие характеристики по сравнению с контрольным составом за счет уплотнения структуры новообразованиями и формирования аморфной фазы. Однако в дан-

The analysis of IR spectrum with the introduction of HMK and SCNT (Fig. 3, d) demonstrated that the process of hydrate- and structure-formation slows down in the presence of these additives. At the same time, the considerable shift of frequencies in the range 1100—1200 cm"1 is observed, thus indicating the presence of crystals greatly different from traditional ones, in the matrix structure. The hydration process slowdown with the introduction of HMK is confirmed by the results of differential calorimetry (Fig. 4). The hydration temperature of the reference composition and sample with the introduction of HMK remains practically the same.

The aggregates of platelet-shaped crystals 10—15 mcm long with the prevalence of point contacts oriented in different directions prevail on the photographs of the reference sample microstructure (Fig. 5). Unreacted particles of calcium sulfate semihydrate, on the surface of which the sample will decompose first, are present.

When analyzing the sample microstructure with the introduction of PC and SCNT, hydrosilicates compressing the structure (Fig. 6, a) and extended oriented new-formations formed, presumably, on the surface of carbon nanotubes (Fig. 6, b, c) were identified.

When MK and SCNT are applied, the crystal surface is additionally covered with the amorphous mass (Fig. 7, a) thus contributing to compressing and forming less water-permeable structure. The active MC particles play the part of "active centers" for crystals of calcium sulfate dihy-drate, thus contributing to compressing the matrix structure (Fig. 7, b). At the same time, we can observe the aggregation of microsilica particles resulting in their loss of useful properties.

The microstructure analysis with the introduction of HMK and SCNT allowed revealing the presence of amorphous mass on the crystal surface, availability of dense areas in the structure and defects decomposing the gypsum matrix (Fig. 8).

Conclusions

Thus, the comparison of the results of mechanical tests with the results of structure examination allows making the conclusion on the efficiency of joint application of Portland cement and SCNT, microsilica and SCNT. In the first case, the properties are improved due to the manifestation of different modification mechanisms — improvement of the gypsum matrix structure caused by the intensification of hydration process with the compression by calcium hydrosilicates and formation of extended structures with the considerable area of interphase surface.

In the second case, the improvement of properties is connected with the structure compression as a result of more intensive hydrate- and structure-formation and amorphous phase formation, additionally compressing the matrix. At the same time, microsilica particles need to be dispersed to achieve better results.

When HMK and SCNT are applied, more improved characteristics against the reference composition are also provided due to the structure compression by new-formations and amorphous phase formation. However, in this case,

научно-технический и производственный журнал Q'f^ ïJ'AГг 1 'jгIЫSi

ном случае создаются худшие условия для протекания ги-

драто- и структурообразования гипсового вяжущего.

Список литературы

1. Гайфуллин А.Р., Рахимов Р.З., Халиуллин М.И., Стоянов О.В. Влияние суперпластификаторов на свойства композиционных гипсовых вяжущих // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 5. C. 119-121.

2. Самигов Н.А., Атакузиев Т.А., Асаматдинов М.О., Ахунджанова С.Р. Физико-химическая структура и свойства водостойких и высокопрочных композиционных гипсовых вяжущих // Universum: Технические науки. 2015. № 10. С. 4.

3. Сегодник Д.Н., Потапова Е. Н. Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее с активной минеральной добавкой метакаолин // Успехи в химии и химической технологии. Т. XXVIII. 2014. № 8. C. 77-79.

4. Устинова Ю.В. Влияние полимерных добавок на кристаллизацию двуводного сульфата кальция // Строительство: Наука и образование. 2013. № 2. С. 3.

5. Панферова А.Ю., Гаркави М.С. Модифицирование гипсовых систем малыми добавками полимеров // Строительные материалы. 2011. № 6. C. 8-9.

6. Халиуллин М.И., Рахимов Р.З., Гайфуллин А.Р. Состав и структура камня композиционного гипсового вяжущего с добавками извести и молотой керамзитовой пыли // Вестник МГСУ. 2013. № 12. C. 109-117.

7. Гаин О.А., Пичугин А.П., Хританков В.Ф. Повышение водостойкости гипсовых вяжущих веществ // Ползуновский вестник. 2014. № 1. C. 53-55.

8. Манушина А.С., Ахметжанов А.М., Потапова Е.Н. Влияние добавок на свойства гипсоцементно-пуц-цоланового вяжущего // Успехи в химии и химической технологии. Т. XXIX. 2015. № 7. C. 59-61.

9. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Шель Н.В., Осетров А.Ю., Зверева А.А. Углеродные наномате-риалы и композиты на их основе // Вестник ТГУ. 2013. Т. 18. Вып. 4. C. 1220-1229.

10. Усачев С.М., Перцев В.Т., Мебония Р.И., Мачулка Н.В. Основные научные подходы к получению высококачественных бетонов на основе минеральных вяжущих веществ // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 1. C. 3-9.

11. Яковлев Г.И., Полянских И.С., Токарев Ю.В., Гордина А.Ф. Оценка влияния ультрадисперсной пыли и углеродных наносистем на структуру и свойства гипсовых вяжущих // Интеллектуальные системы в производстве. 2013. № 1. C. 185-188.

12. Ибрагимов Р. А., Киямова Л. И. Влияние углеродных нанотрубок на фазовый состав цементного камня // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 7. С. 211-213.

13. Яковлев Г.И., Полянских И.С., Токарев Ю.В., Гордина А.Ф. Гипсовые композиции, модифицированные ультра- и нанодисперсными добавками // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2013. Т. 2. № 71. С. 203-206.

14. Бурмистров И.Н., Ильиных И.А., Мазов И.Н., Кузнецов Д.В., Юдинцева Т.И., Кусков К.В. Физико-механические свойства композитных бетонов, модифицированных углеродными нанотрубка-ми // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. С. 80.

15. Токарев Ю.В., Гинчицкий Е.О., Яковлев Г.И., Бурьянов А.Ф. Эффективность модификации гипсового вяжущего углеродными нанотрубками и добавками различной дисперсности // Строительные материалы. 2015. № 6. С. 84-87.

the worst conditions for hydrate- and structure-formation of

gypsum binder are created.

References

1. Gaifullin A.R., Rakhimov R.Z., Khaliullin M.I., Stoyanov O.V. Influence of super plasticizers on the properties of composite gypsum binders. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2013. Vol. 16. No. 5, pp. 119-121. (In Russian).

2. Samigov N.A., Atakuziev T.A., Asamatdinov M.O., Akhundzhanova S.R. Physical and chemical structure and properties of water-resistant and highly durable composite gypsum binders. Universum: Tekhnicheskie nauki. 2015. No. 10 (21), pp. 4. (In Russian).

3. Segodnik D.N., Potapova E.N. Gypsum-cement-pozzolanic binder with active mineral additive metakaolin. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii. 2014. Vol. XXVIII. No. 8, pp. 77-79. (In Russian).

4. Ustinova Yu.V. Influence of polymeric additives on the crystallization of calcium sulfate dehydrate. Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie. 2013. No. 2, pp. 3. (In Russian).

5. Panferova A.Yu., Garkavi M.S. Modification of gypsum systems with small additions of polymers. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2011. No. 6, pp. 8-9. (In Russian).

6. Khaliullin M.I., Rakhimov R.Z., Gaifullin A.R. Composition and structure of composite gypsum binder stone with additives of lime and ground ceramsite dust. Vestnik MGSU. 2013. No. 12, pp. 109-117. (In Russian).

7. Gain O.A., Pichugin A.P., Khritankov V.F. Waterresistance improvement of gypsum binders. Polzunovskiy Vestnik. 2014. No. 1, pp. 53-55. (In Russian).

8. Manushina A.S., Akhmetzhanov A.M., Potapova E.N. Influence of additives on properties of gypsum-cement-pozzolanic binder. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekh" nologii. 2015. Vol. XXIX. No. 7, pp. 59-61. (In Russian).

9. Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Shel N.V., Osetrov A.Yu., Zvereva A.A. Carbon nanomaterials and composites on their basis. Vestnik TGU. 2013. Vol.18. Is. 4, pp. 1220-1229. (In Russian).

10. Usachev S.M., Pertsev V.T., Mebonia R.I., Machulka N.V. Main scientific approaches to obtaining high-quality concretes based on mineral binders. Nauchniy Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo arkhitekturno" stroitel'nogo universiteta. 2014. No. 1, pp. 3-9. (In Russian).

11. Yakovlev G.I., Polyanskikh I.S., Tokarev Yu.V., Gordina A.F. Evaluation of the influence of ultrafine dust and carbon nanosystems on the structure and properties of gypsum binders. Intellektual'nye sistemy v proizvodstve. 2013. No. 1, pp. 185-188. (In Russian).

12. Ibragimov R.A., Kiyamova L.I. Influence of carbon nanotubes on the phase composition of cement stone. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta. 2015. Vol. 18. No. 7, pp. 211-213. (In Russian).

13. Yakovlev G.I., Polyanskikh I.S., Tokarev Yu.V., Gordina A.F. Gypsum compositions modified by ultra- and nano-dispersed additives. Aktual'nye problemy sovremennoi nauki, tekhniki i obrazovaniya. 2013. Vol. 2. No. 71, pp. 203-206. (In Russian).

14. Burmistrov I.N., Ilinykh I.A., Mazov I.N., Kuznetsov D.V., Yudintseva T.I., Kuskov K.V. Physical and mechanical properties of composite concretes modified by carbon nanotubes. Sovremennye problemy nauki i obra" zovaniya. 2013. No. 5, pp. 80. (In Russian).

15. Tokarev Yu.V., Ginchitsky E.O., Yakovlev G.I., Buryanov A.F. Efficiency of gypsum binder modification by carbon nanotubes and additives of different dispersity. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 6, pp. 84-87. (In Russian).