constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2026-126-4-122-129VSAEWFconstruction-1109Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИCONSTRUCTION MATERIALS AND TECHNOLOGIESВлияние комплексного наномодификатора на усадку мелкозернистого бетонаEffect of a complex nanomodifier on the shrinkage of fine-grained concretehttps://orcid.org/0000-0003-1989-0595ПухаренкоЮ. В.PukharenkoYu. V.

Пухаренко Юрий Владимирович, член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор, СПбГАСУ; главный научный сотрудник, НИИСФ РААСН

г. Санкт-Петербург; г. Москва

Yury V. Pukharenko, Corresponding Member of the RAACS, Doctor of Technical Sciences, Professor, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; Chief Researcher, NIISF RAACS

St. Petersburg; Moscow

tsik@spbgasu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6052-9633ТкаченкоВ. И.TkachenkoV. I.

Ткаченко Виктор Иванович, кандидат технических наук, преподаватель-исследователь СПбГАСУ; ведущий инженер, НИИСФ РААСН 

г. Санкт-Петербург; г. Москва

Viktor I. Tkachenko, Candidate of Technical Sciences, Lecturer-researcher, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; Leading Engineer, NIISF RAACS

St. Petersburg; Moscow

vikatren@gmail.comКудобаевМ. К.KudobaevM. K.

Кудобаев Мурат Казбекович, аспирант СПбГАСУ; генеральный директор, ООО «ПГС»

г. Санкт-Петербург

Murat K. Kudobaev, Postgraduate Student, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; General Director, LLC "PGS"

St. Petersburg

mkudobaev@spb-pgs.ruСанкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет; НИИСФ РААСНРоссияSaint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of Architecture and Construction SciencesRussian FederationСанкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет; ООО «ПГС»РоссияSaint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; LLC "PGS"Russian Federation20260809202604122129Copyright © Пухаренко Ю.В., Ткаченко В.И., Кудобаев М.К., 20262026Пухаренко Ю.В., Ткаченко В.И., Кудобаев М.К.Pukharenko Y.V., Tkachenko V.I., Kudobaev M.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/1109

В статье рассматривается влияние комплексного наномодификатора на усадочные деформации цементно-песчаного бетона. Указывается, что введение в смесь определенного количества целлюлозных нановолокон сдерживает деформации цементной матрицы и, таким образом, существенно уменьшает усадку, однако одновременно может приводить к снижению прочности композита в раннем возрасте. С целью компенсации негативных последствий изучена возможность применения комплексной модифицирующей системы, включающей суперпластификатор, наноцеллюлозу и модификатор, состоящий из наночастиц различной природы. Представлены результаты исследований влияния состава комплексного наномодификатора на усадку и прочность мелкозернистого бетона. Установлено рациональное сочетание компонентов, обеспечивающее снижение усадочных деформаций при сохранении прочностных характеристик материала.

The article discusses the effect of a complex nano modifier on shrinkage deformations of cement-sand concrete. It is indicated that the introduction of a certain number of cellulose nanofibers into the mixture inhibits the deformation of the cement matrix and, thus, significantly reduces shrinkage, but at the same time can lead to a decrease in the strength of the composite at an early age. In order to compensate for the negative effects, the possibility of using a complex modifying system, including a superplasticizer, nanocellulose and a modifier consisting of nanoparticles of various nature, has been studied. The results of studies of the effect of the composition of a complex nanomodifier on shrinkage and strength of fine-grained concrete are presented. A rational combination of components has been established to reduce shrinkage deformations while maintaining the strength characteristics of the material.

цементный бетоннаноцеллюлозакомплексная добавкананомодификаторусадкапрочностьcement concretenanocellulosecomplex additivenano modifiershrinkagestrengthИсследования выполнены в соответствии с Планом фундаментальных научных исследований РААСН и Минстроя РФ на 2021-2030 г.г. (тема 3.1.2.4. Разработка научных и практических основ структурного модифицирования цементных композитов нанофибриллярной целлюлозой).ReferencesPham T.M., Hao H., Hao Y. Fibre-reinforced concrete: State-of-the-art review on durability and cracking behaviour // Case Studies in Construction Materials. 2025. DOI: DOI: 10.1016/j.cscm.2025.e04574. EDN: PDDBQS.Pham T.M., Hao H., Hao Y. Fibre-reinforced concrete: State-of-the-art review on durability and cracking behaviour. Case Studies in Construction Materials. 2025. DOI: 10.1016/j.cscm.2025.e04574. EDN: PDDBQSDa Silva Neto J.T., et al. Fiber-reinforced cementitious composites: recent advances and future perspectives // Discover Civil Engineering. 2025. DOI: 10.1007/s44290-025-00209-9. EDN: YSSFAV.Da Silva Neto J.T., et al. Fiber-reinforced cementitious composites: recent advances and future perspectives. Discover Civil Engineering. 2025. DOI: 10.1007/s44290-025-00209-9. EDN: YSSFAVFolorunsho A.B., et al. A Review on the Performance of Fibers on Restrained Shrinkage Cracking in Concrete // Buildings. 2024. Vol. 14. No. 8. Article 2477. DOI: 10.3390/buildings14082477. EDN: ZKEQZC.Folorunsho A.B., et al. A Review on the Performance of Fibers on Restrained Shrinkage Cracking in Concrete. Buildings. 2024. Vol. 14. No. 8. Article no. 2477. DOI: 10.3390/buildings14082477. EDN: ZKEQZCBandagar S.S., et al. A Study on the Shrinkage, Cracking and Durability of Fiber Reinforced Concrete // IJIREEICE. 2024. DOI: 10.17148/IJIREEICE.2024.12604.Bandagar S.S., et al. A Study on the Shrinkage, Cracking and Durability of Fiber Reinforced Concrete. IJIREEICE. 2024. DOI: 10.17148/IJIREEICE.2024.12604.Пухаренко, Ю. В. Оценка эффективности дисперсного армирования бетонов по показателям прочности и трещиностойкости / Ю. В. Пухаренко, Д. А. Пантелеев, М. И. Жаворонков // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. – 2022. – Т. 19, № 5 (87). – С. 752–761. DOI: 10.26518/2071-7296-2022-19-5-752-761. EDN: SPRCLI.Pukharenko Yu.V., Panteleev D.A., Zhavoronkov M.I. Evaluation of the effectiveness of dispersed reinforcement of concretes in terms of strength and crack resistance. Bulletin of Siberian State Automobile and Highway University. 2022. Vol. 19. No. 5 (87). Pp. 752–761. (In Russ.) DOI: 10.26518/2071-7296-2022-19-5-752-761 EDN: SPRCLIZeng Y., Peng L., Ma B., Sun W., Shi X., Zou Z., Chen W. Influence of multi-walled carbon nanotubes on the performance of nano-silica enhanced lightweight cement-based composites under cyclic action of freeze-thaw and erosion. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2025.143132. EDN: PSDCYH.Zeng Y., Peng L., Ma B., Sun W., Shi X., Zou Z., Chen W. Influence of multi-walled carbon nanotubes on the performance of nano-silica enhanced lightweight cement-based composites under cyclic action of freeze-thaw and erosion. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2025.143132 EDN: PSDCYHMoon R.J., Martini A., Nairn J. et al. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites // Chemical Society Reviews. 2011. Vol. 40. No. 7. P. 3941–3994. DOI: 10.1039/c0cs00108bMoon R.J., Martini A., Nairn J., et al. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews. 2011. Vol. 40. No. 7. Pp. 3941–3994. DOI: 10.1039/c0cs00108b.Abdul Khalil H.P.S., Bhat A.H., Ireana Yusra A.F. Green composites from sustainable cellulose nanofibrils: A review // Carbohydrate Polymers. 2012. Vol. 87. No. 2. P. 963–979. DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.08.078Abdul Khalil H.P.S., Bhat A.H., Ireana Yusra A.F. Green composites from sustainable cellulose nanofibrils: A review. Carbohydrate Polymers. 2012. Vol. 87. No. 2. Pp. 963–979. DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.08.078.Klemm D., Kramer F., Moritz S. et al. Nanocelluloses: A New Family of Nature-Based Materials // Angewandte Chemie International Edition. 2011. Vol. 50. No. 24. P. 5438–5466. DOI: 10.1002/anie.201001273Klemm D., Kramer F., Moritz S., et al. Nanocelluloses: A New Family of Nature-Based Materials. Angewandte Chemie International Edition. 2011. Vol. 50. No. 24. Pp. 5438–5466. DOI: 10.1002/anie.201001273.Хирхасова (Ткаченко), В. И. Влияние наноцеллюлозы на процесс гидратации портландцемента и свойства бетона / В. И. Хирхасова // Вестник гражданский инженеров. – 2020. – № 58 (82). – С. 155-160. DOI: 10.23968/1999-5571-2020-17-5-155-160 EDN: LKNNJOKhirkhasova (Tkachenko) V.I. Effect of nanocellulose on the hydration process of Portland cement and concrete properties. Bulletin of Civil Engineers. 2020. No. 58 (82). Pp. 155–160. (In Russ.) DOI: 10.23968/1999-5571-2020-17-5-155-160 EDN: LKNNJOПухаренко, Ю. В. Целлюлоза в бетоне – новое направление в строительной нанотехнологии / Ю. В. Пухаренко, И. У. Аубакирова, В. И. Хирхасова (Ткаченко) // Строительные материалы. – 2020. – № 7. – C. 39- 45. DOI: 10.31659/0585-430X-2020-782-7-39-44 EDN: WORYOYPukharenko Yu.V., Aubakirova I.U., Khirkhasova (Tkachenko) V.I. Cellulose in concrete – a new direction in construction nanotechnology. Construction Materials. 2020. No. 7. Pp. 39–45. (In Russ.) DOI: 10.31659/0585-430X-2020-782-7-39-44 EDN: WORYOYПухаренко, Ю. В. Модификатор цементных композитов на основе наноцеллюлозы / Ю. В. Пухаренко, И. У. Аубакирова, В. И. Ткаченко // Промышленное и гражданское строительство. – 2025. – № 3. – С. 65-71. DOI: 10.33622/0869-7019.2025.03.05-11 EDN: YGVSWJPukharenko Yu.V., Aubakirova I.U., Tkachenko V.I. Modifier of cement composites based on nanocellulose. Industrial and Civil Engineering. 2025. No. 3. Pp. 65–71. (In Russ.) DOI: 10.33622/0869-7019.2025.03.05-11 EDN: YGVSWJПухаренко, Ю. В. Влияние углеродных наноматериалов на структуры и свойства цементных бетонов / Ю. В. Пухаренко, И. У. Аубакирова, В. Д. Староверов // Бетон и железобетон – взгляд в будущее: научные труды III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону (Москва, 12–16 мая 2014 г.): в 7 т. – Т. 6. – Москва: МГСУ, 2014. – С. 205-211. EDN: UCDLHLPukharenko Yu.V., Aubakirova I.U., Staroverov V.D. Effect of carbon nanomaterials on the structure and properties of cement concretes. Concrete and Reinforced Concrete – A View into the Future: Scientific proceedings of the III All-Russian (II International) Conference on Concrete and Reinforced Concrete (Moscow, May 12–16, 2014). In 7 vols. Vol. 6. Moscow: MGSU, 2014. Pp. 205–211. (In Russ.) EDN: UCDLHLПухаренко, Ю. В. Особенности структурообразования цементных композитов в присутствии углеродных наночастиц фуллероидного типа / Ю. В. Пухаренко, Д. И. Рыжов, В. Д. Староверов // Вестник МГСУ. – 2017. – № 7 (106). – С. 718-723. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.7.718-723 EDN: ZATDHPPukharenko Yu.V., Ryzhov D.I., Staroverov V.D. Features of structure formation of cement composites in the presence of fulleroid-type carbon nanoparticles. Bulletin of MGSU. 2017. No. 7 (106). Pp. 718–723. (In Russ.) DOI: 10.22227/1997-0935.2017.7.718-723 EDN: ZATDHPПухаренко, Ю. В. Эффективность активации воды затворения углеродными наночастицами / Ю. В. Пухаренко, И. У. Аубакирова, В. Д. Староверов // Инженерно-строительный журнал. – 2009. – № 1. – С. 40-45. EDN: NBMYNLPukharenko Yu.V., Aubakirova I.U., Staroverov V.D. Efficiency of activation of mixing water by carbon nanoparticles. Magazine of Civil Engineering. 2009. No. 1. Pp. 40–45. (In Russ.) EDN: NBMYNL

The authors declare that there are no conflicts of interest present.