Виявлення закономірностей впливу мікро- і нанодисперсних мінеральних добавок на водостійкість будівельного гіпсу

Автор(и)

  • Андрій Аркадійович Плугін Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-6941-2076
  • Артем Сергійович Єфіменко Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0001-9761-8728
  • Ольга Сергіївна Борзяк Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-8815-6936
  • Едвін Спартакович Геворкян Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0003-0521-3577
  • Олексій Андрійович Плугін Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-4627-1039

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224221

Анотація

Досліджено вплив мінеральних наповнювачів – шлаку доменного гранульованого меленого, мікрокремнезему і нанодисперсного глинозему, на структуроутворення і водостійкість гіпсу. Побудовано і описано теоретичні моделі структури гіпсового каменю з мінеральними наповнювачами з урахуванням знака поверхневого заряду кристалів гіпсу і частинок наповнювачів. Відповідно до розроблених моделей, наповнювачі забезпечують формування щільної структури гіпсового каменю як композиційного матеріалу з великою кількістю електрогетерогенних контактів. При такій структурі кристали гіпсу-двогідрату максимально захищені від контакту з водою і розчинення. Виконано електронно-мікроскопічні дослідження гіпсового каменю з мінеральними наповнювачами, які підтвердили, що раціональне співвідношення гіпсу і шлаку забезпечує найбільш щільну структуру каменю. Експериментально встановлено залежності міцності гіпсового каменю в сухому і насиченому водою стані і коефіцієнта водостійкості (розм'якшення) від вмісту шлаку, мікро- і нанодисперсного наповнювача, водотвердого відношення. Раціональне співвідношення гіпсу і шлаку забезпечує найбільш щільну структуру каменю. Введення оптимальної кількості мікронаповнювача з негативним поверхневим зарядом (мікрокремнезему) забезпечило підвищення коефіцієнта водостійкості на 0,2‑0,4 з досягненням величини 1. Введення оптимальної кількості мікронаповнювача з позитивним поверхневим зарядом (нанодисперсного глинозему) забезпечило підвищення коефіцієнта водостійкості на 0,8 з досягненням величини 0,9. Виявлений механізм формування структури гіпсового каменю з наповнювачами і підвищення його водостійкості дозволить розробити склади мінерального в’яжучого на основі гіпсу, що може бути використаний у вологих умовах експлуатації

Біографії авторів

Андрій Аркадійович Плугін , Український державний університет залізничного транспорту

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра залізничної колії і транспортних споруд

Артем Сергійович Єфіменко , Український державний університет залізничного транспорту

Аспірант

Кафедра будівельних матеріалів, конструкцій та споруд

Ольга Сергіївна Борзяк , Український державний університет залізничного транспорту

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельних матеріалів, конструкцій та споруд

Едвін Спартакович Геворкян , Український державний університет залізничного транспорту

Доктор технічних наук, професор

Кафедра якості, стандартизації, сертифікації та технології виготовлення матеріалів

Олексій Андрійович Плугін , Український державний університет залізничного транспорту

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельна механіка та гідравліка

Посилання

  1. Lushnikova, N., Dvorkin, L. (2016). Sustainability of gypsum products as a construction material. Sustainability of Construction Materials, 643–681. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100370-1.00025-1
  2. Petropavlovskaya, V., Buryanov, A., Novichenkova, T., Petropavlovskii, K. (2018). Gypsum composites reinforcement. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 365, 032060. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/365/3/032060
  3. Fischer, H.-B., Vtorov, B. (2002). Zur charakterisierung historischer gipsmörtel. ZKG International, 55 (5), 92–99. Available at: http://wtorov.narod.ru/Publikaz/ZKG_2002_1/Histor-Putz.htm
  4. Buryanov, А., Petropavlovskaya, V., Novichenkova, Т. (2013). Structuring in Systems on the Basis of Calcium Sulfate Dihydrate. Applied Mechanics and Materials, 467, 91–96. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.467.91
  5. Wansom, S., Chintasongkro, P., Srijampan, W. (2019). Water resistant blended cements containing flue-gas desulfurization gypsum, Portland cement and fly ash for structural applications. Cement and Concrete Composites, 103, 134–148. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.04.033
  6. Zavadskaya, L. V., Berdov, G. I. (2016). Change of Structure and Strength of Gypsum at Adding Disperse Mineral Additives. Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technolog, 12 (1), 86–93. doi: https://doi.org/10.19026/rjaset.12.2306
  7. Sun, H., Qian, J., Yang, Y., Fan, C., Yue, Y. (2020). Optimization of gypsum and slag contents in blended cement containing slag. Cement and Concrete Composites, 112, 103674. doi: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103674
  8. Egorova, A. D., Filippova, K. E. (2019). Ultra-disperse modifying zeolite-based additive for gypsum concretes. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 687, 022030. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/687/2/022030
  9. Pervyshin, G. N., Yakovlev, G. I., Gordina, A. F., Keriene, J., Polyanskikh, I. S., Fischer, H.-B. et. al. (2017). Water-resistant Gypsum Compositions with Man-made Modifiers. Procedia Engineering, 172, 867–874. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.02.087
  10. Yakovlev, G., Polyanskikh, I., Fedorova, G., Gordina, A., Buryanov, A. (2015). Anhydrite and Gypsum Compositions Modified with Ultrafine Man-Made Admixtures. Procedia Engineering, 108, 13–21. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.06.195
  11. Sanytsky, M., Kropyvnytska, T., Fischer, H.-B., Kondratieva, N. (2019). Performance of Low Carbon Modified Composite Gypsum Binders with Increased Resistance. Chemistry & Chemical Technology, 13 (4), 495–502. doi: https://doi.org/10.23939/chcht13.04.495
  12. Kondratieva, N., Barre, M., Goutenoire, F., Sanytsky, M. (2017). Study of modified gypsum binder. Construction and Building Materials, 149, 535–542. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.140
  13. Kondratieva, N., Barre, M., Goutenoire, F., Sanytsky, M., Rousseau, A. (2020). Effect of additives SiC on the hydration and the crystallization processes of gypsum. Construction and Building Materials, 235, 117479. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117479
  14. Suárez, F., Felipe-Sesé, L., Díaz, F. A., Gálvez, J. C., Alberti, M. G. (2020). On the fracture behaviour of fibre-reinforced gypsum using micro and macro polymer fibres. Construction and Building Materials, 244, 118347. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118347
  15. Plugin, A. N., Plugin, A. A., Kalinin, O. A., Miroshnichenko, S. V., Plugin, D. A., Kaganovskiy, A. S. et. al.; Plugin, A. N. (Red.) (2012). Osnovy teorii tverdeniya, prochnosti, razrusheniya i dolgovechnosti portlandtsementa, betona i konstruktsiy iz nih. Vol. 3. Teoriya prochnosti, razrusheniya i dolgovechnosti betona, zhelezobetona i konstruktsiy iz nih. Kyiv: Nauk. dumka, 288.
  16. Plugin, A. N., Fisher, H.-B., Plugin, A. A., Rapina, K. A. (2010). Mehanizm strukturoobrazovaniya i degidratatsii gipsovyh vyazhushchih. Zb. nauk. prats' UkrDAZT, 115, 5–22.
  17. Babushkin, V. I., Plugin, A. A., Kostyuk, T. A., Matvienko, V. A. (1999). Vliyanie aktivnyh poverhnostnyh tsentrov na prochnost' svezheotformovannyh melkozernistyh betonov. Naukovyi visnyk budivnytstva, 5, 85–88.
  18. Chepurna, S., Borziak, O., Zubenko, S. (2019). Concretes, Modified by the Addition of High-Diffused Chalk, for Small Architectural Forms. Materials Science Forum, 968, 82–88. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.968.82
  19. Ivashchyshyn, H., Sanytsky, M., Kropyvnytska, T., Rusyn, B. (2019). Study of low-emission multi-component cements with a high content of supplementary cementitious materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (100)), 39–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.175472
  20. Krivenko, P. V., Petropavlovskyi, O., Rudenko, I., Konstantynovskyi, O. P. (2019). The Influence of Complex Additive on Strength and Proper Deformations of Alkali-Activated Slag Cements. Materials Science Forum, 968, 13–19. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.968.13
  21. Danchenko, Y., Andronov, V., Sopov, V., Khmyrov, I., Khryapynskyy, A. (2018). Acid-basic surface properties of clay disperse fillers. MATEC Web of Conferences, 230, 03004. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823003004
  22. Plugin, A. A., Pluhin, O. A., Borziak, O. S., Kaliuzhna, O. V. (2019). The Mechanism of a Penetrative Action for Portland Cement-Based Waterproofing Compositions. Lecture Notes in Civil Engineering, 34–41. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-27011-7_5
  23. Sopov, V., Pershina, L., Butskaya, L., Latorets, E., Makarenko, O. (2017). The role of chemical admixtures in the formation of the structure of cement stone. MATEC Web of Conferences, 116, 01018. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711601018
  24. Plugin, A. A., Plugin, O. A., Fisher, H.-B., Shabanova, G. N. (2011). Increase of gypsum water resistance by mineral additives. Conference: 1 Weimarer Gipstagung, 435–443.
  25. Plugin, A. A., Fisher, H.-B., Borziak, O. S., Iefimenko, A. S. (2017). Influence of mineral fillers on the processes of structural formation of gypsum stone. Naukovyi visnyk budivnytstva, 90 (4), 116–119. Available at: https://vestnik%2Dconstruction.com.ua/images/pdf/4_90_2017/22.pdf
  26. Babushkin, V. I., Novikova, S. P. (1973). O roli kolloidno-himicheskih yavleniy v obemnyh izmeneniyah tsementnogo kamnya i betona. Tr. VNIIVODGEO. Moscow, 133–144.
  27. Babushkin, V. I., Kondrashchenko, E. V., Kostyuk, T. A., Novikova, S. P. (2002). K voprosu o metodologii izmereniya elektropoverhnostnyh svoystv chastits v vyazhushchih sistemah. Budivelni materialy, vyroby ta sanitarna tekhnika, 17, 38–43.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-10

Як цитувати

Плугін , А. А., Єфіменко , А. С., Борзяк , О. С., Геворкян , Е. С., & Плугін , О. А. (2021). Виявлення закономірностей впливу мікро- і нанодисперсних мінеральних добавок на водостійкість будівельного гіпсу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6 (109), 22–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224221

Номер

Том 1 № 6 (109) (2021): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Andrii Plugin, Artem Iefimenko, Olga Borziak, Edwin Gevorkyan, Oleksii Pluhin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.