ТВЕРДЕНИЕ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ С КОМПЛЕКСНЫМ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫМ МОДИФИКАТОРОМ ПРИ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
Article Sidebar
Main Article Content
Аннотация
Исследования связаны с важным актуальным вопросом разработки различных мероприятий для ускорения твердения бетонов, в составах которых кроме портландцемента содержатся дополнительные цементирующие материалы. Авторами изучено влияние комплексного органоминерального модификатора, в частности, синтезированных наночастиц гидрата силиката кальция и поликарбоксилатного суперпластификатора на кинетику гидратации и твердения, в том числе при пониженной температуре окружающей среды, композиционных вяжущих, содержащих в качестве частичной замены портландцемента активную минеральную добавку – метакаолин. По нормируемым показателям предела прочности при сжатии камня вяжущего в раннем возрасте твердения (2 и 7 суток) в нормальных условиях, а также при пониженной температуре окружающей среды (+ 10°С) выполнена оптимизация состава комплексного органоминерального модификатора. Установлено, что максимальное влияние на прочность при сжатии в раннем возрасте твердения (2 сут.) как в нормальных условиях, так и при пониженной температуре окружающей среды оказывает содержание наногидратированного силиката кальция (Master X-Seed 45). В возрасте семи суток твердения, и еще в большей мере, в проектном возрасте, ускоряющий эффект комплексного модификатора значительно ослабевает, особенно при пониженной температуре твердения. Авторами выявлен положительный эффект совместного влияния добавок синтезированного гидросиликата кальция и поликарбоксилатного суперпластификатора на подвижность теста вяжущего. С применением рентгенофазового анализа исследован состав продуктов гидратации камня вяжущего: идентифицированы портландит, гидроалюминаты кальция переменного состава и эттрингит (фаза AFt). Показано, что показатели прочности цементного камня при сжатии во многом коррелируют с результатами рентгенофазового анализа.
Article Details
Библиографические ссылки
Разработка составов сырьевых смесей для получения портландцементного клинкера на основе отходов камнедобычи диабазовых горных пород [Электронный ресурс] / Н.В. Любомирский, С.И. Федоркин, А.С. Бахтин, Т.А. Бахтина, С.В. Чунихин // Строительство и техногенная безопасность. 2025. № 36 (88). С. 47 – 56. DOI: 10.29039/2413-1873-2025-36-47-56.
John E., Epping J.D., Stephan D. The influence of the chemical and physical properties of C-S-H seeds on their potential to accelerate cement hydration // Construction and Building Materials. 2019. vol. 228, 116723. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.116723.
A review of the engineering properties of metakaolin based concrete: towards combatting chloride attack in coastal/marine structures / D.L. Pillay, O.B. Olalusi, P.O. Awoyera, C. Rondon, A.M. Echeverria, J.T. Kolawole // Advances in Civil Engineering. 2020. vol. 2020. Article ID 8880974. DOI: https://doi.org/10.1155/2020/8880974.
Skibsted J., Snellings R. Reactivity of supplementary cementitious materials (SCMs) in cement blends // Cement and Concrete Research. 2019. vol. 124, 105799. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.105799.
Potapova E., Smolskaya E. The effect of metakaolin on the processes of hydration and hardening of cement // Materials Today: Proceedings. 2019. vol. 19(5). DOI: 10.1016/j.matpr.2019.07.373.
The impact of metakaolin on the hydration of tricalcium silicate: effect of C-A-S-H precipitation / T. Sowoidnich, H. Cölfen, C. Rößler, D. Damidot, H-M. Ludwig // Frontiers in Materials. 2023. vol. 10, 1159772. DOI: 10.3389/fmats.2023.1159772.
Increasing the metakaolin content of blended cements by cationic latex adsorption: Towards more sustainable concrete / P.-L. Vallieres, C. Graveline, K. Daoust, J.-B. d’Espinose de Lacailleria, A. Tagnit-Hamou, J.P. Claveria // Cement and Concrete Research. 2026. vol. 204, 108190. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2026.108190.
Chen J., Jia J. Influence of nano-C–S–H seeds on the performance of cement-based materials // Journal of Materials Science. 2025. vol. 60. PP. 6403 – 6432. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-025-10743-7.
A new approach for exploring the microstructure of low-clinker cements: The role of water mass balance / A. Anagreh, M. Zajac, M. Ben Haha, A. Muller, F. Georget, T. Matschei // Cement and Concrete Research. 2026. vol. 204, 108209. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2026.108209.
Mota B., Matschei T., Scrivener K. Impact of NaOH and Na2SO4 on the kinetics and microstructural development of white cement hydration // Cement and Concrete Research. 2018. vol. 108. PP. 172 – 185. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.03.017.
Effect of calcium silicate hydrate seeds on hydration and mechanical properties of cement / Y. Wang, L. Lü, Y. He, F. Wang, S. Hu // Journal of Wuhan University of Technology Materials Science Edition. 2021. vol. 36. PP. 103 – 110. DOI: https://doi.org/10.1007/s11595-021-2382-1.
The acceleration mechanism of nano-C-S-H particles on OPC hydration / F. Wang, X. Kong, L. Jiang, D. Wang // Construction and Building Materials. 2020. vol. 249, 118734. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118734.
Basic mechanisms of afwillite seeding for acceleration of tricalcium silicate hydration / F. Bellmann, T. Sowoidnich, M. Horgnies, E. Gartner // Cement and Concrete Research. 2020. vol. 132, 106030. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.106030.
Impacts of nano C-S-H-PCE on durability-related properties of Portland cement composites with high-volume GGBFS / J.F. Wang, D.T. Pei, L.L. Lu, F. Zhang, Q. Luo, Y. Liu. F. Xing // Construction and Building Materials. 2024. vol. 449, No. 25, 138547. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.138547.
Li X., Bizzozero J., Hesse C. Impact of C-S-H seeding on hydration and strength of slag blended cement // Cement and Concrete Research. 2022. vol. 161, 106935. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2022.106935.
Effects of C-S-H seed prepared by wet grinding on the properties of cement containing large amounts of silica fume / S. Wang, P. Zhao, Y. Tian, J. Liu // Polymers. 2024. vol. 16, 2769. DOI: https://doi.org/10.3390/polym16192769.
Effect of C–S–H seeds on the hydration reaction of Portland cement matrices blended with a high-carbon content rice husk ash / G.D. Cocco, A.P. Vieira, E.M.R. Fairbairn, O.M. Reales // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2024. vol. 149. PP. 14663 – 14675. DOI: https://doi.org/10.1007/s10973-024-13855-5.
Insights into the hydration kinetics, microstructure and early strength of Portland cement containing synthetic C-S-H/PCE nanocomposites / P. Zhan, J. Wang, W. Yu, Z. Deng, A. She, J. Zuo, W. Li, J. Xu // Cement and Concrete Composites. 2025. vol. 157, 105886. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2024.105886.
C-S-H seeds accelerate early age hydration of carbonate-activated slag and the underlying mechanism / B. Yuan, H. Wang, D. Jin, W. Chen // Materials. 2023. vol. 16, 1394. DOI: https://doi.org/ 10.3390/ma16041394.
Qadri F., Kumar S.R., Garg N. Impact of C-S-H seeds on cementitious hydration kinetics: New insights on porosity and microstructure // Materials Today Communications. 2024. vol. 38, 107763. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2023.107763.
Fibrillar calcium silicate hydrate seeds from hydrated tricalcium silicate lower cement demand / J. Li, W. Zhang, K. Xu, P.J.M. Monteiro // Cement and Concrete Research. 2020. vol. 137, 106195. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.106195.
C-S-H seeding activation of Portland and Belite cements: An enlightening in situ synchrotron powder diffraction study / A. Morales-Cantero, A. Cuesta, A.G. De la Torre, I. Santacruz, O. Mazanec, P. Borralleras, K.S. Weldert, D. Gastaldi, F. Conanico, M.A.G. Aranda // Cement and Concrete Research. 2022. vol. 161, 106946. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2022.106946.
Schönlein M., Plank J. A TEM study on the very early crystallization of C-S-H in the presence of polycarboxylate superplasticizers: Transformation from initial C-S-H globules to nanofoils // Cement and Concrete Research. 2018. vol. 106. PP. 33 – 39. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.01.017.
The preparation of C-S-H powder seeds and their effect on the early hydration performance of cement paste / C. Huang, Y. Wang, Z. Wei, Y. Yu // Crystals. 2025. vol. 15, 73. DOI: 10.3390/ cryst15010073.
Wang M., Yao H. A novel organic–inorganic hybrid admixture for increasing flowability and reducing viscosity of Ultra-High Performance Paste // Materials. 2020. vol. 13, 3385. DOI: 10.3390/ma13153385.
Properties evolution of cement-metakaolin system with C-S-H/PCE nanocomposites / J. Sun, H. Dong, J. Wu, J. Jiang, W. Li, X. Shen, G. Hou // Construction and Building Materials. 2021. vol. 282, 3, 122707. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122707.
Hydration of Portland cement accelerated by C-S-H seeds at different temperatures / H.C. Pedrosa, O.M. Reales, V.D. Reis, M. das Dores Paiva, E.M.R. Fairbairn // Cement and Concrete Research. 2020. vol. 129, 105978. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2020.105978.
Changling H., Osbaeck B., Makovicky E. Pozzolanic reaction of six principal clay minerals: activation reactivity assessments and technological effects // Cement and Concrete Research. 1995. vol. 25(8). PP. 1691 – 702.
Zhang M.H., Malhotra V.M. Characteristics of a thermally activated aluminasilicate pozzolanic material and its use in concrete // Cement and Concrete Research. 1995. vol. 25(8). PP. 1713 – 25.