Конструкционно-теплоизоляционный цементный пенобетон с применением комплексной добавки на основе глиоксаля

Автор: Стешенко Алексей Борисович, Симакова Анна Сергеевна, Иноземцев Александр Сергеевич, Иноземцев Сергей Сергеевич

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Строительное материаловедение

Статья в выпуске: 5 т.14, 2022 года.

Бесплатный доступ

Введение. В данной статье приведены результаты исследования влияния комплексной добавки на основе глиоксаля на свойства цементной пенобетонной смеси и пенобетона естественного твердения. Актуальность данной статьи представлена необходимостью обеспечения требуемых технологических параметров смеси для транспортирования и укладки в форму, а также обеспечения прочностных теплофизических характеристик стеновых конструкций для развития северных регионов России, в том числе Арктической зоны. Авторами было предложено снизить усадочные деформации в пенобетонной смеси и повысить прочность на сжатие затвердевшего пенобетона путем введения в цементную матрицу комплексной добавки на основе глиоксаля. Материалы и методы. Исследование влияния модифицирующих добавок на свойства пенобетонной смеси и пенобетона проводилось на смесях с водотвердым отношением, равным 0,45. Исследование проводилось с применением методик, указанных в национальных стандартах. Представлены результаты влияния комплексных модифицирующих добавок на основе глиоксаля и органических солей на реологические и прочностные свойства, а также установлены закономерности и механизм структурообразования модифицированного пенобетона. Результаты. Применение модифицирующих добавок приводит к повышению агрегативной стабильности и снижению пластической усадки пенобетонной смеси на 22-70%. При введении комплексной добавки LA 0,5% + Gl 0,55% в пенобетонную смесь прочность на сжатие повышается с 1,96 до 2,43 МПа в возрасте 28 суток при сохранении марки по средней плотности D600. Коэффициент теплопроводности модифицированного пенобетона с применением добавок снижается на 5-30; в сравнении с контрольным составом. Выводы. Полученные результаты создают основу для импортозамещения модифицирующих добавок на отечественной минерально-сырьевой базе в строительной отрасли и производства эффективных конструкционнотеплоизоляционных бетонов для развития северных регионов России.

Еще

Глиоксаль, структурообразование, модифицирующие добавки, пенобетон, пористая структура, пластическая усадка, прочность на сжатие, средняя плотность, коэффициент теплопроводности

Короткий адрес: https://sciup.org/142236260

IDR: 142236260   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2022-14-5-353-362

Список литературы Конструкционно-теплоизоляционный цементный пенобетон с применением комплексной добавки на основе глиоксаля

  • Mestnikov A.E., Popov A.L. Efficiency of using lightweight concrete in the construction of buildings and underground structures in the arctic. Digital Technologies in Construction Engineering. Selected Papers. Сер. “Lecture Notes in Civil Engineering”. 2022; 173: 391–398. https://doi.org/10.1007/978-3-030-81289-8_49.
  • Ilina L., Kudyakov A., Rakov M. Aerated dry mix concrete for remote northern territories. Magazine of Civil Engineering. 2022; 5(113): 11310. https://doi.org/10.34910/MCE.113.10.
  • Markin V., Nerella V.N., Schröfl C., Guseynova G., Mechtcherine V. Material design and performance evaluation of foam concrete for digital fabrication. Materials. 2019; 12: 2433. https://doi.org/10.3390/ma12152433.
  • Namsone E., Šahmenko G., Namsone E., Korjakins A. Development of high-strength foamed concrete compositions. Diffusion and Defect Data Pt.B: Solid State Phenomena. 320: 186–190. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.320.186.
  • Steshenko A.B., Kudyakov A.I. Early structure formation of foam concrete mix containing modifying admixture. Magazine of Civil Engineering. 2015; 2: 56–62. https://doi.org/10.5862/MCE.54.6.
  • Lam T.V., Dien V.K., Hung N.X., Vu D.T., Bulgakov B.I., Alexandrova O.V. Modelling of the effect of the water-cement ratios on properties foam concrete. IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. 2019; 1425: 012189. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1425/1/012189.
  • Inozemtcev A.S., Korolev E.V., Smirnov V.A. Nanoscale modifier as an adhesive for hollow microspheres to increase the strength of high-strength lightweight concrete. Structural Concrete. 2017; 18(1): 67–74. https://doi.org/10.1002/suco.201500048.
  • Dien V.K., Ly N.C., Lam T.V., Bazhenova S.I. Foamed concrete containing various amounts of organicmineral additives. IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. 2019; 1425: 012199. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1425/1/012199.
  • Kudyakov A.I., Steshenko A.B., Simakova A.S., Latypov A.D. Methods of introduction of glyoxal-containing additives into foam concrete mixture. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019; 597: 012037. https://doi.org/10.1088/1757-899X/597/1/012037.
  • Khalikov R.M., Ivanova O.V., Korotkova L.N., Sinitsin D.A. Supramolecular impactmechanism of polycarboxylate superplasticizers on controlled hardening building nanocomposites. Nanotechnologies in Construction. 2020; 12(5): 250–255. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2020-12-5-250-255.
  • Korolev E.V., Grishina A.N., Inozemtcev A.S., Ayzenshtadt A.M. Study of the kinetics structure formation of cement dispersed systems. Part I. Nanotechnologies in Construction: A Scientific Internet-Journal. 2022; 14(3): 176–189. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-3-176-189.
  • Kopanitsa N.O., Demyanenko O.V., Kulikova A.A. Effective polyfunctional additive for composite materials based on cement. Digital Technologies in Construction Engineering. Selected Papers. Сер. “Lecture Notes in Civil Engineering”. 2022; 173: 125–131. https://doi.org/10.1007/978-3-030-81289-8_17.
  • Kudyakov A.I., Steshenko A.B. Investigation of the influence of the crystalline glyoxal on properties of air hardened cement-based foam concrete. Letters on Materials. 2015; 5(1): 3–6. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2015-1-3-6.
  • Kudyakov A.I., Steshenko A.B. Study of hardened cement paste with crystalline glyoxal. Key Engineering Materials: Multifunctional Materials: Development and Application. 2016; 683: 113–117. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.683.113.
  • Gandon L., Lehmann R.L., Marcheguet H.G.L., Tarbouriech F.P.M. Production of new compositions from glyoxal and alkali metal silicates. 1957; US Patent № 3028340.
  • Sokolova Y., Ayzenshtadt A.M., Strokova V.V., Malkov V.S. Surface tension determination in glyoxal-silica dispersed system. Journal of Physics Conference Series. 2018; 1038(1): № 01214. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1038/1/012141.
  • Sokolova Y., Ayzenshtadt A.M., Strokova V.V. Evaluation of dispersion interaction in glyoxal/silica organomineral system. Journal of Physics Conference Series. 2017; 929(1): 012110. https://doi.org/10.1088/1742-6596/929/1/012110.
  • Simakova A., Kudyakov A., Efremova V., Latypov A. The effects of complex glyoxal based modifiers on properties of cement paste and hardened cement paste. AIP Conference Proceedings. 2017; 1800: 020006. https://doi.org/10.1063/1.4973022.
  • Kudyakov A.I., Simakova A.S., Steshenko A.B. Сement based compositions with complex modifyingadditives based on glyoxal. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2021; 18(6): 760–771. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-6-760-771.
  • Gorlenko N.P., Sarkisov Yu.S., Volkova V.A., Kul’chenko K. Structurization processes in the system cement–water with chemical addition of glyoxal. Russian Physics Journal. 2014; № 57 (2): 278–284. https://doi.org/10.1007/s11182-014-0236-4.
  • Kudyakov A.I., Simakova A.S., Kondratenko V.A., Steshenko A.B., Latypov A.D. Cement paste and brick properties modified by organic additives. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2018; 20(6): 138–147. (In Russian).
  • Hazra M., Francisco J., Sinha A. Hydrolysis of glyoxal in in water-restricted environments: formation of organic aerosol precursors through formic acid catalysis. The Journal of Physical Chemistry A. 2014; 118: 4095–4105.
  • Fratzke A.R., Reilly P.J. Kinetic analysis of the disproportionation of aqueous glyoxal. IJCK. 1986; 18: 757–773.
  • Salomaa P. The kinetics of the Cannizzaro reaction of glyoxal. Acta Chemica Scandinavica. 1956; 10(2): 311–319.
  • Maruful Malik, Jeffrey A. Joens. Temperature dependent near-UV molar absorptivities of glyoxal and glutaraldehyde in aqueous solution. Elsevier. Spectrochimica Acta Part A. 2000; 56: 2653–2658. https://doi.org/10.1016/S1386-1425(00)00311-5.
  • Ge Yu., Amanda R. Bayer, Melissa M. Galloway, Kyle J. Korshavn, Charles G. Fry, and Frank N. Keutsch. Glyoxal in aqueous ammonium sulfate solutions: products, kinetics and hydration effects. Environmental science and technology. 2011; 45(15): 6336–6342. https://doi.org/10.1021/es200989n.
  • Kurten T., Elm J., Prisle N., Mikkelsen K. Computation study of the effect of glyoxal-sulfate clustering on the Henry’s law coefficient of glyoxal. The Journal of Physical Chemistry A. 2015; 119 (19): 4509–4514. https://doi.org/10.1021/jp510304c.
  • Kirsten W. Loeffler, Charles A. Koehler, Nichole M. Paul, David O.De Haan. Oligomer formation in evaporating aqueous glyoxal and methyl glyoxal solutions. Environ. Sci. Technol. 2006; 40: 6318–6323. https://doi.org/10.1021/es060810w.
  • Avzianova E., Brooks S.D. Raman spectroscopy of glyoxal oligomers in aqueous solutions. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2013; 101: 40–48. https://doi.org/10.1016/j.saa.2012.09.050.
  • Markus G. Measuring the early shrinkage of mortars drymix mortar. Yearbook 2011. Editor: Ferdinand Leopolder; 2011.
Еще
Статья научная