Влияние комплексной добавки на поверхностное натяжение воды и основные свойства цементного камня

Обоснована актуальность разработки композиционных строительных материалов на основе природного бентонита месторождений Чеченской Республики. Установлена наноразмерность модификатора на основе бентонитового порошка месторождения Чеченской Республики, в комплексе с гиперпластификатором Frem Giper S-TB, посредством применения современных технологий и оборудования. Цель работы - изучение роли поверхностного натяжения бентонитовых суспензий отдельно и в комплексе с гиперпластификатором Frem Giper S-TB на прочность и плотность цементного камня, а также их взаимозависимости. В качестве материалов использовались гиперпластификатор Frem Giper S-TB (страна производитель Республика Беларусь) и природный бентонит, добываемый в Чеченской Республике. Для проведения экспериментальных исследований в качестве основного вяжущего применялся портландцемент АО «Чеченцемент» ЦЕМ I 42,5 Н. Показано снижение водоцементного отношения (В/Ц) до 24%, посредством снижения значений поверхностного натяжения воды затворения, использованием комплексного наномодификатора на основе природного сырья. Использование комплексного наномодификатора показало значительное снижение поверхностного натяжения с определением минимума при концентрациях 2-4% от массы воды. Достигнуты минимальные значения поверхностного натяжения воды равные 40-41 мН/м. Установлено, что прочность образца при совместном введении добавок Frem Giper S-TB 0,4% и 0,4% бентонитового порошка, по сравнению с контрольным образцом, увеличивается на 22%. Дальнейшее увеличение концентрации бентонита и гиперпластификатора отрицательно влияет на прочностные характеристики цементного камня, что является результатом чрезмерного диспергирования цемента в процессе замешивания модифицированной водой с низким поверхностным натяжением и снижения плотности цементного теста раздвижкой зерен цемента образующимися мицеллами с гиперпластификатором Frem Giper S-TB.

1. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах // Физикохимическая механика. Москва: Наука, 1979, C. 246-250.

2. Данилов В.Е., Айзенштадт А.М., Королев Е.В., Шаманина А.В., Гарамов Г.А. Методические аспекты определения поверхностного натяжения минеральных порошковых систем с использованием компактов //Физика и химия обработки материалов. 2024. № 4. С. 47-64.

3. Данилов В.Е., Королев Е.В., Айзенштадт А.М., Строкова В.В. Особенности расчета свободной энергии поверхности на основе модели межфазного взаимодействия Оунса-Вендта-Рабеля-Кьельбле // Строительные материалы. 2019. № 11. С. 66-72. DOI: 10.31659/0585-430X-2019-776-11-66-72

4. Абдуллаев Р.М., Абдуллаев А.М., Абдуллаев М.А.В. Нанопорошок и его влияние на физикомеханические свойства цементного камня // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2022. № 7 (763). С. 59-67.

5. Korolev E.V., Grishina A.N., Inozemtcev A.S., Ayzenshtadt A.M. Study of the kinetics structure formation of cement dispersed systems. Part II. Nanotechnologies in Construction. 2022; 14(4): 263–273. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-4-263-274.

6. Жегера К.В., Лавров И.Ю., Трощев Д.В. Оптимизация синтеза наноструктурирующей добавки для применения в рабочей смеси 3D-принтера. Региональная архитектура и строительство. 2024;2(59):60-65. DOI: 10.54734/20722958

7. Жегера К.В., Дасаева Н.А. Разработка состава бетонной смеси с применением наноструктурирующей добавки для 3d-печати малых архитектурных форм. Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2025. Т. 17. № 1. С. 14-22.

8. Козлова И.В., Дударева М.О. Варианты введения тонкодисперсной добавки на основе системы TIO2-BI2O3 в цементные композиции. Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2024. Т. 16. № 2. С. 90-99.

9. Дадашев Р.Х., Джамбулатов Р.С., Элимханов Д.З., Дадашев И.Н. Методика измерения поверхностного натяжения суспензии бентонитов. Журнал физической химии. 2020. Т. 94. № 7. С. 1114-1118.

10. Абдуллаев М.А.В., Абдуллаев А.М., Абдуллаев Р.М. Высокопрочные мелкозернистые бетоны на основе комплексной нанодобавки. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2024. № 6 (786). С. 78-93.

11. Дадашев Р.Х., Межидов В.Х., Джамбулатов Р.С., Элимханов Д.З. О природе особенностей изотерм поверхностного натяжения водных суспензий бентонитов. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2014. Т. 78. № 4. С. 433.

12. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. 1982. 400 с.

13. Панин В.Е., Дерюгин Е.Е., Кульков С.Н. Мезомеханика упрочнения материалов нанодисперсными включениями // Прикладная механика и техническая физика, 2010. №4, сс. 127-142.

14. Старченко С.А., Полуэктова В.А., Шаповалов Н.А., Кожанова Е.П. Получение комплексной органоминеральной добавки на основе флороглюцинфурфурольного олигомера и наночастиц диоксида кремния. Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2024. Т. 16. № 5. С. 447-462.

15. Пухаренко Ю.В., Аубакирова И.У., Хирхасова В.И. Целлюлоза в бетоне: новое направление развития строительной нанотехнологии // Строительные материалы. 2020. № 7. С. 39-44. -DOI: 10.31659/0585-430X-2020-782-7-39-44

16. Королев Е.В., Гришина А.Н., Данилов А.М., Айзенштадт А.М. Системный анализ эволюции знаний о структурообразовании строительных материалов. Промышленное и гражданское строительство. 2024. № 9. С. 18-27.

17. Смирнов А.Н. Определение изотерм поверхностного натяжения границ зерен на основе адсорбционных измерений // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2005. №5. сс. 93-96.

18. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. - М.: Издательство Московского университета, 1982. - 348 с. 19. Дерягин Б.В. Теория устойчивости коллоидов и тонких плёнок. М.: Наука, 1986.