Розробка захисних розчинів на основі наномодифікованої системи гіпс-глиноземистий цемент і дослідження їх властивостей

Автор(и)

  • Ганна Миколаївна Гришко Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0009-0002-3872-6555

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.324424

Ключові слова:

композиційне в'яжуче, розчин, етрингіт, стабілізація етрингіту, алюмінатні цементи, сульфоалюмінатні цементи

Анотація

Об’єктом дослідження є процеcи структуроутворення та фізико-механічні властивості наномодифікованих іонозахисних покриттів на основі системи гіпс-глиноземистий цемент. При дії іонізуючого випромінювання відбувається утворення дефектів в решітці кристалів гідрооксиду кальцію, що спричиняє радіаційну усадку. В результаті анізотропії форми і деформацій заповнювачів нерівномірні деформації передаються на скелет бетону. Тому, актуальною проблемою, що вирішується, являється ефективне використання гіпсоглиноземистих в’яжучих речовин для створення іонозахисних покриттів для біологічного захисту від радіоактивного випромінювання. Модифікації розчину сульфатних і сульфоалюмінатних фаз вуглецевими нанотрубками (ВНТ) приводить до зменшення коефіцієнту лінійного розширення і підвищення коефіцієнту розсіювання гама променів на 30–40 % за рахунок високої питомої поверхні. Отримані результати пояснюються формуванням етрингітової фази, за допомогою якої в оптимальному складі підвищується на 15 % вміст хімічно-зв’язаної води. При цьому середньоарифметичний cклад хімічно-зв’язаної вологи лінійного коефіцієнта послаблення іонізуючого випромінювання збільшується на 0,0088–0,009 см–1. І тоді загальний коефіцієнт може досягти 0,354 см–1, і більше, що дає змогу зменшити еквівалентну (14,6см–1) товщину радіаційно захисного шару на 1–1,5 мм. Відмінними рисами отриманих результатів, які дозволили вирішити досліджувану проблему, є максимальний вміст етрингіту  для найбільш повного зв’язування води 46 %, що сприяє ефективному поглинанню іонізуючого випромінювання захисного покриття. Сферою практичного використання отриманих результатів є розчини для іонозахисних покриттів рентгенкабінетів

Біографія автора

Ганна Миколаївна Гришко, Український державний університет науки і технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій

Навчально-науковий інститут  «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури»

Посилання

  1. Kostyuk, T., Plugin, A., Plugin, D., Bondarenko, O., Dedenova, O. (2023). Mechanism for creating a cement composite with enhanced hydrophysical and radiation protection properties. Collection of Scientific Works of the Ukrainian State University of Railway Transport, 206, 101–111. https://doi.org/10.18664/1994-7852.206.2023.296647
  2. Azeez, A., Mohammed, K., Abdullah, M., Hussin, K., Sandu, A., Razak, R. (2013). The Effect of Various Waste Materials’ Contents on the Attenuation Level of Anti-Radiation Shielding Concrete. Materials, 6 (10), 4836–4846. https://doi.org/10.3390/ma6104836
  3. Rusyn, B. Н., Sanytskyі, М. А., Hohol, M. М., Kropyvnytskyі, T. S. (2023). Influence of ultrafine active mineral additives on the properties of low-carbon high-performance concretes. Bulletin National University of Water and Environmental Engineering, 4 (104), 66–75. https://doi.org/10.31713/vt420236
  4. Sanytsky, M., Kropyvnytska, T., Нeviuk, I., Sikora, P., Braichenko, S. (2021). Development of rapid-hardening ultra-high strength cementitious composites using superzeolite and N-C-S-H-PCE alkaline nanomodifier. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (113)), 62–72. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.242813
  5. Sanytsky, M., Kropyvnytska, T., Vakhula, O., Bobetsky, Y. (2023). Nanomodified Ultra High-Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites with Enhanced Operational Characteristics. Proceedings of CEE 2023, 362–371. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44955-0_36
  6. Derevianko, V., Hryshko, H., Smolin, D., Zhurba, I., Dubov, T. (2024). Development of binders based on the СаО–Fe2O3 system. Technology Organic and Inorganic Substances, 4 (6 (130)), 49–58. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309128
  7. Fediuk, R., Makarova, N., Qader, D. N., Kozin, A., Amran, M., Petropavlovskaya, V. et al. (2023). Combined effect on properties and durability performance of nanomodified basalt fiber blended with bottom ash-based cement concrete: ANOVA evaluation. Journal of Materials Research and Technology, 23, 2642–2657. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.01.179
  8. Voronin, V., Bobrov, Y. (2016). Structuring of nanomodified concrete cured in different temperature and humidity conditions. MATEC Web of Conferences, 86, 04047. https://doi.org/10.1051/matecconf/20168604047
  9. Beskopylny, A. N., Stel’makh, S. A., Shcherban’, E. M., Mailyan, L. R., Meskhi, B., Smolyanichenko, A. S., Beskopylny, N. (2022). High-Performance Concrete Nanomodified with Recycled Rice Straw Biochar. Applied Sciences, 12 (11), 5480. https://doi.org/10.3390/app12115480
  10. Yanze, G. A. N., Nana, A., Lemougna, P. N., Kaze, R. C., Tome, S., Rahier, H. et al. (2024). Development of calcium sulfoaluminate cements from rich‐alumina bauxite and marble wastes: Physicochemical and microstructural characterization. International Journal of Ceramic Engineering & Science, 6 (3). https://doi.org/10.1002/ces2.10216
  11. Wu, J., Liu, L., Deng, Y., Zhang, G., Zhou, A., Xiao, H. (2022). Use of recycled gypsum in the cement-based stabilization of very soft clays and its micro-mechanism. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 14 (3), 909–921. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2021.10.002
  12. Tuinukuafe, A., Noor, L., Ideker, J. H., Isgor, O. B. (2022). Factors Influencing the Electrical Properties of Ettringite Binders as Repair Materials. MATEC Web of Conferences, 364, 02005. https://doi.org/10.1051/matecconf/202236402005
  13. Cao, W., Zhu, H. (2024). A Study on the Application Performance of High-Aspect-Ratio Nano-Ettringite in Photocurable Resin Composites. Materials, 17 (14), 3492. https://doi.org/10.3390/ma17143492
  14. Fang, Z., Zhang, S., Qi, W., Fan, Y., Shah, S. P., Zheng, J. (2024). Study on the Binding Behavior of Chloride Ion and Ettringite in Nano-Metakaolin Cement by Seawater Mixing and Curing Temperatures. Materials, 17 (16), 3943. https://doi.org/10.3390/ma17163943
  15. Zhang, G., Zhang, B., Hao, Y., Pang, Q., Tian, L., Ding, R. et al. (2024). Effects of Lime Powder on the Properties of Portland Cement-Sulphoaluminate Cement Composite System at Low Temperature. Materials, 17 (15), 3658. https://doi.org/10.3390/ma17153658
  16. Tolmachov, S., Belichenko, O. (2017). Prospects of nanoparticles in concrete transport appointment. Budivelni materialy ta vyroby, 1-2, 38–41. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/smii_2017_1-2_16
  17. DSTU B EN 13139:2013. Zapovniuvachi dlia rozchynu (EN 13139:2002, IDT). Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=58787
  18. DSTU B EN 1015-12:2012. Metody vyprobuvan rozchynu dlia muruvannia. Chastyna 12. Vyznachennia mitsnosti zcheplennia shtukaturnykh rozchyniv z osnovamy (EN 1015-12:2000, IDT). Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=51052
  19. Hryshko, H., Derevianko, V., Vatazhyshyn, O., Dubov, T. (2024). Researching the influence of the CaO/Al2O3 ratio on ettringite formation and obtaining the structure of a cement paste with special properties. E3S Web of Conferences, 534, 01005. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202453401005
Розробка захисних розчинів на основі наномодифікованої системи гіпс-глиноземистий цемент і дослідження їх властивостей

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-04-23

Як цитувати

Гришко, Г. М. (2025). Розробка захисних розчинів на основі наномодифікованої системи гіпс-глиноземистий цемент і дослідження їх властивостей. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(12 (134), 25–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.324424

Номер

Том 2 № 12 (134) (2025): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Hanna Hryshko

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.