Русский
English
Цели: разработка высокодисперсного модикатора на основе природного волластонита, обеспечивающего получение изделий строительного назначения с улучшенными физико-механическими свойствами.
Методы. Оценка исходного сырья и влияния его высокодисперсной суспензии, полученной методом ультразвукового диспергирования, на структуру и свойства цементного камня и мелкозернистого бетона определялась методами регламентированными ГОСТ Р 56593-2015 и ГОСТ 10060-2012, а так же посредством сканирующей электронной микроскопии, лазерной дифракции, азотной порометрии и рентгенофазового анализа.
Результаты. Установлена пуццоланическая активность высокодисперсной добавки волластонита составляющая 87,3 мг/г, и подтвержденная ослаблением интенсивности рентгеновских рефлексов портландита на 18,2 % в образцах цементного камня с модификатором. Отмечается корригированная степень морозостойкости модифицированного мелкозернистого бетона, что обусловлено целостной однородной микроструктурой и снижением общей пористости цементного камня с 0,0043 до 0,0019 см3/г, т.е. в 2,4 раза, относительно контрольных образцов, при повышенной концентрации кристаллических фаз ватерита μ-CaCO3 и вайракита Ca(AlSi2O6)2∙2H2O. Выявлено, что цементный камень с высокодисперсным модификатором, обладает увеличенной в относительном выражении на 32,4 и 5,4 % концентрацией кристаллических фаз алита 3CaO∙SiO2 и белита β-2CaO∙SiO2, соответственно.
Выводы. Доказана и научно обоснована возможность применения минерального порошка некондиционного природного волластонита с удельной поверхностью 45786 см2/см3 и размером частиц 2,17 мкм в качестве модификатора структуры и свойств мелкозернистого бетона. Высокодисперсная суспензия волластонита со средним размером частиц 0,405 мкм, полученная методом ультразвукового диспергирования, в течение 5 минут, исходного сырья в водной среде стабилизатора на основе эфира поликарбоксилата, при содержании 10 % от массы цемента в составе мелкозернистого бетона позволяет изготавливать изделия с прочностью при изгибе 6,8 МПа, при сжатии – 58,5 МПа и маркой по морозостойкости F500.
Методы. Оценка исходного сырья и влияния его высокодисперсной суспензии, полученной методом ультразвукового диспергирования, на структуру и свойства цементного камня и мелкозернистого бетона определялась методами регламентированными ГОСТ Р 56593-2015 и ГОСТ 10060-2012, а так же посредством сканирующей электронной микроскопии, лазерной дифракции, азотной порометрии и рентгенофазового анализа.
Результаты. Установлена пуццоланическая активность высокодисперсной добавки волластонита составляющая 87,3 мг/г, и подтвержденная ослаблением интенсивности рентгеновских рефлексов портландита на 18,2 % в образцах цементного камня с модификатором. Отмечается корригированная степень морозостойкости модифицированного мелкозернистого бетона, что обусловлено целостной однородной микроструктурой и снижением общей пористости цементного камня с 0,0043 до 0,0019 см3/г, т.е. в 2,4 раза, относительно контрольных образцов, при повышенной концентрации кристаллических фаз ватерита μ-CaCO3 и вайракита Ca(AlSi2O6)2∙2H2O. Выявлено, что цементный камень с высокодисперсным модификатором, обладает увеличенной в относительном выражении на 32,4 и 5,4 % концентрацией кристаллических фаз алита 3CaO∙SiO2 и белита β-2CaO∙SiO2, соответственно.
Выводы. Доказана и научно обоснована возможность применения минерального порошка некондиционного природного волластонита с удельной поверхностью 45786 см2/см3 и размером частиц 2,17 мкм в качестве модификатора структуры и свойств мелкозернистого бетона. Высокодисперсная суспензия волластонита со средним размером частиц 0,405 мкм, полученная методом ультразвукового диспергирования, в течение 5 минут, исходного сырья в водной среде стабилизатора на основе эфира поликарбоксилата, при содержании 10 % от массы цемента в составе мелкозернистого бетона позволяет изготавливать изделия с прочностью при изгибе 6,8 МПа, при сжатии – 58,5 МПа и маркой по морозостойкости F500.
1. Shcherban’ E.M., Stel’makh S.A., Mailyan L.R., Beskopylny A.N., Smolyanichenko A.S., Chernil’nik A.A., Elshaeva D.M., Beskopylny N.A. Structure and properties of variatropic concrete combined modified with nano- and micro-silica. Construction Materials and Products. 2024. № 7 (2). P. 3. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-2-3
2. Zemlyanskaya A.G., Lapunova К.А., Semenova M.Yu. Dry masonry mixtures based on siliceous opal-cristobalite rocks for clinker bricks. Construction Materials and Products. 2024. № 7 (2). P. 5. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-2-5
3. Yakovlev G.I., Pudov I.A., Saidova Z.S., Ginchitskaya Yu.N., Elrefaei A.E.M.M. Functionalization of one-component cement silicate paint. Construction Materials and Products. 2024. № 7 (5). P. 5. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-5-5
4. Klyuev S.V., Slobodchikova N.A., Saidumov M.S., Abumuslimov A.S., Mezhidov D.A., Khezhev T.A. Application of ash and slag waste from coal combustion in the construction of the earth bed of roads. Construction Materials and Products. 2024. № 7 (6). P. 3. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-6-3
5. Гусев А.И. Проблемы волластонитового сырья в России // Успехи современного естествознания. 2014. № 2. С. 55 − 59.
6. Мананков А.В., Рахманова И.А., Владимиров В.М. Возможности применения композиционных материалов с участием наноармирующего и модифицирующего волластонита // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2024. Т. 26. № 6. С. 146 − 159.
7. Григорян Г.О., Мурадян А.Б., Григорян К.Г. Волластонит. Получение и применение // Армянский химический журнал. 1990. № 5. С. 296 – 315.
8. Божко Ю.А., Овдун Д.А., Партышев М.Ю. Синтетический волластонит – перспективная добавка при производстве лицевого керамического кирпича светлых оттенков // Строительные материалы. 2023. № 5. С. 25 − 29.
9. Данилова С.Н., Тарасова П.Н., Ярусова С.Б., Капитонова Ю.В., Осипова В.Н., Охлопкова А.А., Гордиенко П.С. Оценка влияния волластонита из техногенного отхода на свойства полимерного композита на основе политетрафторэтилена // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2024. Т. 67. № 12. С. 102 − 112.
10. Данилова С.Н., Ямалеева Е.С., Готлиб Е.М., Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Охлопкова А.А., Иванова Л.Н. Наполнение сверхвысокомолекулярного полиэтилена синтетическим волластонитом, полученным на основе разных видов побочных продуктов // Ползуновский вестник. 2025. № 2. С. 168 − 175.
11. Григорян К.Г., Хачатрян А.А., Багинова Л.Г., Aйрапетян С.М., Эдилян К.Н., Яйлоян С.М. Твердофазный синтез керамических пигментов со структурой волластонита // Химическая технология. 2025. Т. 26. № 6. С. 211 − 214.
12. Жумажанов А.Н., Азимбекова К.М., Мансуров З.А., Хамитова К.К., Казакбаев С.Т., Нуртазин С.Т., Досжанов Е.О. Альтернативные источники целлюлозы: перспективы использования кукурузных отходов и волластонита в производстве картона // Механика и технологии. 2025. № 1 (87). С. 312 − 324.
13. Самсонова А.С., Попов Р.Ю., Дятлова Е.М. Керамические материалы из природного и синтетического волластонита для литейных установок алюминиевой промышленности // Тезисы докладов 56-й Международной научно-технической конференции преподавателей и студентов. Витебск: Витебский государственный технологический университет, 2023. С. 242 − 243.
14. Пасечник А.А., Апанасевич В.И., Папынов Е.К., Шичалин О.О., Аргишев О.А., Стегний К.В., Невожай В.И., Костив Е.П., Темченко В.В., Борисенко А.В., Панкратов И.В. Спектр вторичного излучения маркера предлучевой разметки волластонита/гидроксиапатита // Тихоокеанский медицинский журнал. 2024. № 4 (98). С. 48 − 52.
15. Афонин И.С., Апанасевич В.И., Зиновьев С.В., Папынов Е.К., Евдокимов И.О., Шичалин О.О., Усов В.В., Костив Е.П., Плехова Н.Г. Морфологическая картина костной ткани при имплантации дисперсного биокомпозита на основе волластонита // Ульяновский медико-биологический журнал. 2023. № 4. С. 144 − 152.
16. Тимашев В.В., Сычёва Л.И., Антоничева Н.Б. Композиционные вяжущие материалы, армированные волокнистыми кристаллами и стекловолокнами / Синтез и исследование материалов на основе силикатов и других тугоплавких соединений. М.: МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1982. 123 с.
17. Козин А.В., Федюк Р.С., Ильинский Ю.Ю, Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Мохаммад А.М. Влияние волластонита на механические свойства бетона // Строительные материалы и изделия. 2020. Т.3. №5. С. 34 − 42.
18. Липин В.А., Софронова Е.Д. Волластонит и его использование в цементном производстве // Цемент и его применение. 2024. № 2. С. 60 − 64.
19. Karpikov E.G., Lukuttsova N.P., Blagoder T.P., Bondarenko E.A. Effective Fine Concrete Modified with a Highly Dispersed Wollastonite-Based Additive // FarEastСon – Materials and Construction III: Materials International Scientific Conference «FarEastCon». 2020. Vol. 887. P. 422 − 427.
20. Karpikov E.G., Lukuttsova N.P., Blagoder T.P., Bondarenko E.A. Effective fine concrete modified with a highly dispersed wollastonite-based additive // Key Engineering Materials. 2021. Vol. 887 KEM. P. 422 − 427.
21. Лукутцова Н.П., Карпиков Е.Г., Горностаева Е.Ю., Соболева Г.Н. Оптимизация состава добавки стабилизированного высокодисперсного волластонита с использованием компьютерного алгоритма поиска экстремумов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2023. №5. С. 9 – 18.
22. Карпиков Е.Г., Янченко В.С., Лукутцова Н.П., Головин С.Н. Программа моделирования экспериментальных данных Extr.sce: Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2018616850 Рос. Федерация. № 2018614205 / заявл. 25.04 2018; опубл. 07.06.2018. 1 с.
23. Карпиков Е.Г., Янченко В.С., Лукутцова Н.П., Пехенько Д.А. Программа моделирования экспериментальных данных Interp.sce: Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2018616851 Рос. Федерация. № 2018614206 / заявл. 25.04 2018; опубл. 07.06.2018. 1 с.
24. Жерновский И.В., Нелюбова В.В., Строкова В.В., Осадчий Е.Г. Фазообразование вяжущих в системе известь – гранитное НВ в условиях автоклавного твердения // Строительные материалы. 2015. № 10. С. 49-53.
2. Zemlyanskaya A.G., Lapunova К.А., Semenova M.Yu. Dry masonry mixtures based on siliceous opal-cristobalite rocks for clinker bricks. Construction Materials and Products. 2024. № 7 (2). P. 5. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-2-5
3. Yakovlev G.I., Pudov I.A., Saidova Z.S., Ginchitskaya Yu.N., Elrefaei A.E.M.M. Functionalization of one-component cement silicate paint. Construction Materials and Products. 2024. № 7 (5). P. 5. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-5-5
4. Klyuev S.V., Slobodchikova N.A., Saidumov M.S., Abumuslimov A.S., Mezhidov D.A., Khezhev T.A. Application of ash and slag waste from coal combustion in the construction of the earth bed of roads. Construction Materials and Products. 2024. № 7 (6). P. 3. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-6-3
5. Гусев А.И. Проблемы волластонитового сырья в России // Успехи современного естествознания. 2014. № 2. С. 55 − 59.
6. Мананков А.В., Рахманова И.А., Владимиров В.М. Возможности применения композиционных материалов с участием наноармирующего и модифицирующего волластонита // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2024. Т. 26. № 6. С. 146 − 159.
7. Григорян Г.О., Мурадян А.Б., Григорян К.Г. Волластонит. Получение и применение // Армянский химический журнал. 1990. № 5. С. 296 – 315.
8. Божко Ю.А., Овдун Д.А., Партышев М.Ю. Синтетический волластонит – перспективная добавка при производстве лицевого керамического кирпича светлых оттенков // Строительные материалы. 2023. № 5. С. 25 − 29.
9. Данилова С.Н., Тарасова П.Н., Ярусова С.Б., Капитонова Ю.В., Осипова В.Н., Охлопкова А.А., Гордиенко П.С. Оценка влияния волластонита из техногенного отхода на свойства полимерного композита на основе политетрафторэтилена // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2024. Т. 67. № 12. С. 102 − 112.
10. Данилова С.Н., Ямалеева Е.С., Готлиб Е.М., Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Охлопкова А.А., Иванова Л.Н. Наполнение сверхвысокомолекулярного полиэтилена синтетическим волластонитом, полученным на основе разных видов побочных продуктов // Ползуновский вестник. 2025. № 2. С. 168 − 175.
11. Григорян К.Г., Хачатрян А.А., Багинова Л.Г., Aйрапетян С.М., Эдилян К.Н., Яйлоян С.М. Твердофазный синтез керамических пигментов со структурой волластонита // Химическая технология. 2025. Т. 26. № 6. С. 211 − 214.
12. Жумажанов А.Н., Азимбекова К.М., Мансуров З.А., Хамитова К.К., Казакбаев С.Т., Нуртазин С.Т., Досжанов Е.О. Альтернативные источники целлюлозы: перспективы использования кукурузных отходов и волластонита в производстве картона // Механика и технологии. 2025. № 1 (87). С. 312 − 324.
13. Самсонова А.С., Попов Р.Ю., Дятлова Е.М. Керамические материалы из природного и синтетического волластонита для литейных установок алюминиевой промышленности // Тезисы докладов 56-й Международной научно-технической конференции преподавателей и студентов. Витебск: Витебский государственный технологический университет, 2023. С. 242 − 243.
14. Пасечник А.А., Апанасевич В.И., Папынов Е.К., Шичалин О.О., Аргишев О.А., Стегний К.В., Невожай В.И., Костив Е.П., Темченко В.В., Борисенко А.В., Панкратов И.В. Спектр вторичного излучения маркера предлучевой разметки волластонита/гидроксиапатита // Тихоокеанский медицинский журнал. 2024. № 4 (98). С. 48 − 52.
15. Афонин И.С., Апанасевич В.И., Зиновьев С.В., Папынов Е.К., Евдокимов И.О., Шичалин О.О., Усов В.В., Костив Е.П., Плехова Н.Г. Морфологическая картина костной ткани при имплантации дисперсного биокомпозита на основе волластонита // Ульяновский медико-биологический журнал. 2023. № 4. С. 144 − 152.
16. Тимашев В.В., Сычёва Л.И., Антоничева Н.Б. Композиционные вяжущие материалы, армированные волокнистыми кристаллами и стекловолокнами / Синтез и исследование материалов на основе силикатов и других тугоплавких соединений. М.: МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1982. 123 с.
17. Козин А.В., Федюк Р.С., Ильинский Ю.Ю, Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Мохаммад А.М. Влияние волластонита на механические свойства бетона // Строительные материалы и изделия. 2020. Т.3. №5. С. 34 − 42.
18. Липин В.А., Софронова Е.Д. Волластонит и его использование в цементном производстве // Цемент и его применение. 2024. № 2. С. 60 − 64.
19. Karpikov E.G., Lukuttsova N.P., Blagoder T.P., Bondarenko E.A. Effective Fine Concrete Modified with a Highly Dispersed Wollastonite-Based Additive // FarEastСon – Materials and Construction III: Materials International Scientific Conference «FarEastCon». 2020. Vol. 887. P. 422 − 427.
20. Karpikov E.G., Lukuttsova N.P., Blagoder T.P., Bondarenko E.A. Effective fine concrete modified with a highly dispersed wollastonite-based additive // Key Engineering Materials. 2021. Vol. 887 KEM. P. 422 − 427.
21. Лукутцова Н.П., Карпиков Е.Г., Горностаева Е.Ю., Соболева Г.Н. Оптимизация состава добавки стабилизированного высокодисперсного волластонита с использованием компьютерного алгоритма поиска экстремумов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2023. №5. С. 9 – 18.
22. Карпиков Е.Г., Янченко В.С., Лукутцова Н.П., Головин С.Н. Программа моделирования экспериментальных данных Extr.sce: Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2018616850 Рос. Федерация. № 2018614205 / заявл. 25.04 2018; опубл. 07.06.2018. 1 с.
23. Карпиков Е.Г., Янченко В.С., Лукутцова Н.П., Пехенько Д.А. Программа моделирования экспериментальных данных Interp.sce: Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2018616851 Рос. Федерация. № 2018614206 / заявл. 25.04 2018; опубл. 07.06.2018. 1 с.
24. Жерновский И.В., Нелюбова В.В., Строкова В.В., Осадчий Е.Г. Фазообразование вяжущих в системе известь – гранитное НВ в условиях автоклавного твердения // Строительные материалы. 2015. № 10. С. 49-53.
Лукутцова Н.П. Карпиков Е.Г., Ковтков И.В., Протасов А.В. Высокодисперсный модификатор цементных композитов на основе природного волластонита // Chemical Bulletin. 2025. Том 8. № 4. 7. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-4-7