Анализ гидратационных процессов бетонной смеси при введении наномодификатора методом электромагнитной активации
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов
Статья в выпуске: 4 т.18, 2026 года.
Бесплатный доступ
Введение. Традиционные бетоны на портландцементном вяжущем характеризуются низкой прочностью при растяжении на изгиб и склонностью к трещинообразованию. Одним из перспективных способов решения этой проблемы является применение углеродных нанотрубок, которые выступают в роли центров кристаллизации и обеспечивают дискретное армирование материала на наноуровне. Цель работы – экспериментальное подтверждение эффективности использования наномодификатора на основе УНТ «Таунит-М» в составе мелкозернистого бетона. Материалы и методы. В качестве вяжущего использовали портландцемент М500Д0, мелкого заполнителя – песок Песковатского карьера, крупного – щебень фракции 5–20 мм. Комплексная добавка включала суперпластификатор «СП-3» и УНТ «Таунит-М». Нанотрубки вводили в сухую цементно-песчаную смесь с помощью линейно-индукционного вращателя ЛИВ-100, обеспечивающего гомогенизацию и механохимическую активацию. Фазовый состав исследовался на дифрактометре «Bruker D8 Advance». Результаты и обсуждение. Установлено, что максимальный прирост прочности достигнут при содержании УНТ 0,005% от массы цемента: прочность при сжатии повысилась на 29%, при изгибе – на 23% по сравнению с контрольным составом. Данные рентгенофазового анализа показали увеличение степени гидратации алитовой фазы на 25%, а также ускоренное образование портландита и эттрингита. Неразрушающий контроль подтвердил, что к 7 суткам твердения прирост прочности на сжатие составил 25%, что свидетельствует об интенсификации структурообразования. Эффект объясняется равномерным распределением УНТ и механохимической активацией поверхности цементных зёрен в ЛИВ-100. Выводы. Введение углеродных нанотрубок «Таунит-М» в сочетании с суперпластификатором «СП-3» и использование линейно-индукционного вращателя ЛИВ-100 позволяет существенно повысить прочностные характеристики мелкозернистого бетона. Прирост прочности коррелирует с ускорением гидратации и изменением фазового состава цементного камня. Оптимальной является концентрация УНТ 0,005% от массы цемента.
Короткий адрес: https://sciup.org/142248536
IDS: 142248536 | УДК: 691.32:620.191.33 | DOI: 10.15828/2075-8545-2026-18-4-555-564
Analysis of hydration processes in concrete mixtures modified by the introduction of a nanomodifier by electromagnetic activation
Introduction. Traditional Portland cement-based concretes are characterized by low flexural tensile strength and a tendency to crack formation. One of the promising ways to solve this problem is the use of carbon nanotubes, which act as crystallization centers and provide discrete reinforcement of the material at the nanoscale. The aim of the work is to experimentally confirm the effectiveness of using a nanomodifier based on CNT “Taunit-m” in the composition of fine-grained concrete. Materials and methods. M500D0 Portland cement was used as a binder, sand from the Pescovatsky quarry was used as a fine filler, and crushed stone of 5–20 mm fraction was used as a coarse filler. The complex additive included the superplasticizer “SP-3” and CNT “Taunit-M.” Nanotubes were introduced into a dry cement-sand mixture using a linear induction rotator liv-100, which provides homogenization and mechanochemical activation. The phase composition was studied using a Bruker d8 Advance diffractometer. Results and discussion. It was found that the maximum increase in strength was achieved with a CNT content of 0.005% of the cement weight: compressive strength increased by 29%, bending strength increased by 23% compared with the control composition. X-ray phase analysis data showed a 25% increase in the degree of hydration of the lithic phase, as well as accelerated formation of portlandite and ettringite. Non-destructive testing confirmed that by the 7th day of hardening, the increase in compressive strength was 25%, which indicates an intensification of structure formation. The effect is explained by the uniform distribution of CNTs and the mechanochemical activation of the surface of cement grains in LIV-100. Conclusion. The introduction of carbon nanotubes “Taunit-m” in combination with superplasticizer “sp-3” and the use of linear induction rotator liv-100 can significantly improve the strength characteristics of fine-grained concrete. The increase in strength correlates with an acceleration of hydration and a change in the phase composition of the cement stone. The optimal concentration of CNT is 0.005% by weight of cement.
