МЕХАНІЗМИ ВПЛИВУ ТОНКОМЕЛЕНОГО НАПОВНЮВАЧА НА ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ЦЕМЕНТНОГО В’ЯЖУЧОГО

Заголовок (англійською): 
THE MECHANISMS OF INFLUENCE OF A FINELY GROUND FILLER ON THE FORMATION OF CEMENT BINDER STRUCTURE
Автор(и): 
Краснянський Г.Ю.
Клапченко В.І.
Азнаурян І.О.
Кузнецова І.О.
Автор(и) (англ): 
Krasnyansky Grigory
Klapchenko Vasyl
Aznauryan Irina
Kuznetsova Irina
Ключові слова (укр): 
цементне в’яжуче; тонкомелені наповнювачі; кінетика електропровідності; формування структури
Ключові слова (англ): 
cement binder; finely ground fillers; conductivity kinetics; structure formation
Анотація (укр): 
Для управління структуроутворенням бетону з метою отримання матеріалів з оптимальними властивостями необхідна всебічна інформація про процеси, що протікають на певних стадіях твердіння. При гідратації наповнених в’яжучих, самодовільному диспергуванні частинок цементу у воді і подальшому структуроутворенні відбуваються суттєві зміни концентрації і рухливості іонів, дисоційованих у процесі твердіння, а також зміни властивостей і складу рідкої фази. Внаслідок цього дослідження електропровідності цементних систем, що тверднуть, дають змогу достатньо точно оцінювати процеси, які в них відбуваються, визначати часові інтервали відповідних етапів структуроутворення. Цей метод чутливий до змін водов’яжучого відношення, концентрації та дисперсності наповнювача, температури суміші та інших факторів, що впливають на швидкість твердіння. У цій роботі він використовувався для отримання додаткової інформації про механізми формування структури цементного каменя, зокрема про роль істинного водоцементного відношення при введенні у в’яжуче тонкомеленого наповнювача. Об’єкти дослідження – цементно-піщані зразки, що тверднуть, при різних концентраціях наповнювача (c = mн/mц = 60%, 120%) і різних співвідношеннях розмірів зерен (Rн/Rц = 1:3, 1:1, 3:1) протягом перших п’яти годин після замішування, коли фазові перетворення відбуваються найбільш інтенсивно. Виявлені особливості кінетики електричного опору пояснюються на основі уявлень про формування структури в’яжучих. Показано, що на процеси структуроутворення істотно впливає ефект зниження істинного водоцементного відношення за наявності тонкомеленого наповнювача, який разом з його концентрацією та співвідношенням розмірів зерен наповнювача і цементу багато в чому визначає специфіку процесів структуроутворення в’яжучих, будучи одним з основних механізмів поліпшення їхньої структури.
Анотація (англ): 
Comprehensive information on the processes occurring at certain stages of hardening is required to control the structure formation of concrete in order to obtain materials with optimal properties. During hydration of filled binders, spontaneous dispersion of cement particles in water and subsequent structure formation, significant changes in the concentration and mobility of ions dissociated during hardening occur, as well as changes in the properties and composition of the liquid phase. As a result of this, studies of the electrical conductivity of setting cement systems make it possible to fairly accurately assess the processes occurring in them, to determine the time intervals of the corresponding stages of structure formation. This method is sensitive to changes in the water-binder ratio, the concentration and dispersion of the filler, the temperature of the mixture, and other factors that affect the setting rate. In this work, it was used to obtain additional information on the mechanisms of the cement stone structure formation, in particular, on the role of the true water-cement ratio when a finely ground filler is introduced into the binder. The objects of study were hardening cement-sand samples at various concentrations of filler (c = mb/mc = 60%, 120%) and grain size ratios (Rb/Rc = 1:3, 1:1, 3:1) during the first five hours after mixing, when phase transformations occur most intensively. The established features of the resistance kinetics are explained on the basis of existing conceptions of the binders structure formation. It is shown that the processes of structure formation are significantly affected by the effect of reducing the true water-cement ratio in the presence of a finely ground filler, which, together with its concentration and grain size ratio of the filler and cement, largely determines the specificity of the processes of binders structure formation, being one of the main mechanisms for improving their structure.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Управління розвитком складних систем, номер 41, 2020
Назва журналу, номер, рік випуску (рус): 
Управление развитием сложных систем, номер 41, 2020
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of Development of Complex Systems, Number 41, 2020
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
27.pdf
Дата публікації: 
10 Февраль 2020
Номер збірника: 
41
Розділ: 
УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ
Університет автора: 
Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ
Литература: 
  1. Мчедлов-Петросян, О.П. Химия неорганических строительных материалов / О.П. Мчедлов-Петросян. – М.: Стройиздат, 1988. – 304 с.
  2. Levita, G., Marchetti, A., Gallone, G., Princigallo, A., & Guerrini, G. L. (2000). Electrical properties of fluidified Portland cement mixes in the early stage of hydration // Cem. and Concr. Res., 30(6), 923 – 930.
  3. Salem, Th. M. (2002). Electrical conductivity and rheological properties of ordinary Portland cement-silica fume and calcium hydroxide-silica fume pastes // Cem. and Concr. Res., 32(9), 1473 – 1481.
  4. Topçu, İ.B., Uygunoğlu, T., & Hocaoğlu, İ. (2012). Electrical conductivity of setting cement paste with different mineral admixtures // Constr. and Build. Mater., 28(1), 414 – 420.
  5. Краснянский, Г.Е. Электрофизические исследования формирования структуры твердеющих цементных систем / Г.Е. Краснянский, И.А. Азнаурян, В.Е. Дугинов, Г.В. Кучерова // Містобудування та територіальне планування: Наук.-техн. збірник. – К.: КНУБА, 2014. – Вип. 51. – С. 261 – 267.
  6. Краснянский, Г.Е. Методика электрофизических исследований бетона на ранних стадиях твердения / Г.Е. Краснянский, И.А. Азнаурян, Г.В. Кучерова // Містобудування та територіальне планування: Наук.-техн. збірник. – К.: КНУБА, 2013. – Вип. 50. – С. 310 – 315.
  7. Наука о бетоне: Физико-химическое бетоноведение / В. Рамачандран, Р. Фельдман, Дж. Бодуэн. – М.: Стройиздат, 1986. – 278 с.
  8. Ахвердов, И.Н. Основы физики бетона / И.Н. Ахвердов. – М.: Стройиздат, 1981. – 464 с.
  9. Твердение минеральных вяжущих веществ / А.Ф. Полак, В.В. Бабков, Е.П. Андреева. – Уфа: Башк. кн. изд-во, 1990. – 216 с.
  10. Дворкин, Л.И. Строительные минеральные вяжущие материалы / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. – М.: Инфра-Инженерия, 2011. – 544 с.
  11. Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества / А.В. Волженский. – М.: Стройиздат, 1986. – 464с.
  12. McCarter, W. J. (1995). Effects of temperature on conduction and polarization in portland cement mortar // J. Amer. Ceram. Soc., 78(2), 411 – 415.
  13. Клапченко, В.І. Управління структурою цементного каменя з тонкомеленими мінеральними добавками / В.І. Клапченко, Г.Ю. Краснянський, І.О. Азнаурян, І.О.Кузнецова // Управління розвитком складних систем. – 2019. – №38. – С. 200 – 204, dx.doi.org\10.6084/m9.figshare.9788729.
  14. Lei Wei, Guo. (1997). Microstructure and flon behavior of fresh cement paste / Guo Lei Wei, L.J. Struble // J. Amer. Ceram. Soc., 80(8), 2021 – 2028.
  15. Структурообразование и разрушение цементных бетонов / В.В. Бабков, В.Н. Мохов, С.М. Капитонов, П.Г Комохов. – Уфа: ГУП «Уфимский полиграфкомбинат», 2002. – 376 с.
References: 
  1. Mchedlov-Petrosyan, O.P. (1988). Chemistry of inorganic building materials. Moscow, Russia: Stroyizdat, 304.
  2. Levita, G., Marchetti, A., Gallone, G., Princigallo, A. & Guerrini, G.L. (2000). Electrical properties of fluidified Portland cement mixes in the early stage of hydration. Cem. and Concr. Res., 30(6), 923–930.
  3. Salem, Th. M. (2002). Electrical conductivity and rheological properties of ordinary Portland cement-silica fume and calcium hydroxide-silica fume pastes. Cem. and Concr. Res., 32(9), 1473–1481.
  4. Topçu, İ.B., Uygunoğlu, T. & Hocaoğlu, İ. (2012). Electrical conductivity of setting cement paste with different mineral admixtures. Constr. and Build. Mater., 28(1), 414 – 420.
  5. Krasnyansky, G.E., Aznauryan, I.A., Duginov, V.E. & Kucherova, G.V. (2014). Electrophysical studies of the formation of the structure of hardening cement systems. Mistobuduvannya ta teritorialne planuvannya: Naukovo-tech. zbіrnik. Kyiv: KNUBA, 51, 261–267 [in Russian].
  6. Krasnyansky, G.E., Aznauryan, I.A. & Kucherova, G.V. (2013). Methods of electrophysical research of concrete in the early stages of hardening. Mistobuduvannya ta teritorialne planuvannya: Naukovo-tech. zbіrnik. Kyiv: KNUBA, 50, 310–315 [in Russian].
  7. Ramachandran, V., Feldman, R. & Baudouin, J. (1986). The science of concrete: Physico-chemical concrete science. Moscow, Russia: Stroyizdat, 278.
  8. Akhverdov, I.N. (1981). Fundamentals of concrete physics. Moscow, Russia: Stroyizdat, 464.
  9. Polak, A.F., Babkov, V.V. & Andreeva, E.P. (1990). Hardening of mineral binders. Ufa, Russia: Bashk. Book Publishing House, 216.
  10. Dvorkin, L.I. & Dvorkin, O.L. (2011). Building mineral binders. Moscow, Russia: Infra-Engineering, 544.
  11. Volzhensky, A.V. (1986). Mineral binders. Moscow, Russia: Stroyizdat, 464.
  12. McCarter, W.J. (1995). Effects of temperature on conduction and polarization in portland cement mortar. J. Amer. Ceram. Soc., 78(2), 411–415.
  13. Klapchenko, Vasily, Krasnyansky, Grigory, Aznauryan, Irina & Kuznetsova, Irina. (2019). Controlling of Structure of the Cement Stone with Finely Ground Mineral Additives. Management of Development of Complex Systems, 38, 200–204, dx.doi.org\10.6084/m9.figshare.9788729.
  14. Lei Wei, G. &. Struble, L.J. (1997). Microstructure and flon behavior of fresh cement paste. J. Amer. Ceram. Soc., 80(8), 2021–2028.
  15. Babkov, V.V., Mokhov, V.N., Kapitonov, S.M. & Komokhov, P.G. (2002). Structuring and destruction of cement concrete. Ufa, Russia: State Unitary Enterprise “Ufa Printing Plant”, 376.