Study of the kinetics structure formation of cement dispersed systems. Part i

Автор: Korolev Evgenij V., Grishina Anna N., Inozemtcev Aleksandr S., Ayzenshtadt Arkady M.

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

Статья в выпуске: 3 т.14, 2022 года.

Бесплатный доступ

Introduction. The study of the kinetics structure formation is rarely the subject of a careful study. Although it is important for materials used to create elements of building structures, energy elements, thermoelements and materials for other purposes. The article proposes refinements of the methodology for determining the parameters of the kinetics structure formation of cement composites, including modified compositions. Methods and materials. The structure formation of cement systems with plasticizers, microsized mineral additives (hydrosilicates of barium, copper and zinc) and nanosized particles of zinc hydrosilicates has been studied. Results and discussion. It is proposed to single out two stages of initial structure formation: the stage of setting the cement paste and the stage of hardening. The selection of the setting stage is connected with the natural laws of the development of natural systems, namely, the initial formation of a structural grid obeys an exponential law. Moment of time when a deviation from this law is observed is the time of occurrence of spatial and/or prescription difficulties that hinder the exponential development of the system. Conclusions. A strong negative relationship between the parameters φ and β of the equation H(t) = a exp(φtβ) has been established. These parameters characterize the rate of structure formation at the setting stage (parameter φ) and the density of the structure (parameter β or the internal dimension Di, 0 associated with it). The presence of such a negative relationship indicates the inadvisability of accelerating the processes of structure formation at the stage of setting. This is supported by a strong positive relationship between the period of initial structure formation t0,s1 and the strength of the material R28

Еще

Cement binder, cement hydration, structure formation, plasticizer, hydrosilicate

Короткий адрес: https://sciup.org/142234148

IDR: 142234148

Список литературы Study of the kinetics structure formation of cement dispersed systems. Part i

Ramezani M., Kim Y.H., Sun Z.. Mechanical properties of carbon nanotube reinforced cementitious materials: database and statistical analysis. Magazine of Concrete Research. 2019; 72: 1047–1071. Available from: https://doi.org/10.1680/jmacr.19.00093.
Ahmed H., Bogas J.A., Guedes M., Pereira M.F.C.. Dispersion and reinforcement efficiency of carbon nanotubes in cementitious composites. Magazine of Concrete Research. 2018; 71(8): 408–423. Available from: https://doi.org/10.1680/jmacr.17.00562.
Dai J., Wang Q., Xie Ch., Xue Y., Duan Y., Cui X.. The Effect of fineness on the hydration activity index of ground granulated blast furnace slag. Materials. 2019; 12 (18): 2984. Available from: https://doi.org/10.3390/ma12182984.
Joel S. Compressive strength of concrete using fly ash and rice husk ash: a review. Civil Engineering Journal. 2020; 7: 1400–1410. Available from:https://doi.org/10.28991/cej-2020-03091556.
Inozemtcev A.S., Korolev E.V., Duong T.Q. Study of mineral additives for cement materials for 3D-printing in construction. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018; 365: 032009. Available from: https://doi.org/10.1088/1757-899X/365/3/032009.
Lee S. Mechanical properties and durability of mortars made with organic-inorganic repair material. Journal of Testing and Evaluation. 2021; 49: JTE20200024.
Aksenova V.V., Alimbaev S.A., Pavlov A.V., Mustafin R.M. Briquetting of Porous Alumina-Containing Materials Using Organic Binders. Steel in Translation. 2021; 51: 291–295.
Wang X., Peng Z., Wu Z., Sun S. High-performance composite bridge deck with prestressed basalt fiber-reinforced polymer shell and concrete. Engineering Structures. 2011; 201: 109852.
Shi C., Liu H., Wang J., Yang M., Zhao J., Zhang L. et al. Vermiculite aerogels assembled from nanosheets via metal ion induced fast gelation. Applied Clay Science. 2022; 2181: 106431. Available from: https://doi.org/10.1016/j.clay.2022.106431.
Shepovalova O.V. Mandatory characteristics and parameters of photoelectric systems, arrays and modules and methods of their determining. Energy Procedia. 2019; 157: 1434–1444.
Chen M., Li L., Cheng X. Rheological and mechanical properties of admixtures modified 3D printing sulphoaluminate cementitious materials. Construction and Building Materials. 2018; 189: 601–611. Available from: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.11.308.
Kim M., Kim T., Kim H. Rheological analysis of physical states of cellulose nanocrystal suspension and synergetic effect of aligned gel state. Carbohydrate Polymers. 2022; 28415: 119170. Available from: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.119170.
Zhai Y., Tang Y., Li J., Duan L, Su C, Cao A. et al. Structure, Raman spectra and properties of two low-εr microwave dielectric ceramics Ca3B2Ge3O12 (B = Al, Ga). Ceramics International. 2020; 46: 28710–2871515. Available from: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.08.031.
Zhang H., He L., Li G. Bond failure performances between near-surface mounted FRP bars and concrete for flexural strengthening concrete structures. Engineering Failure Analysis. 2015; 56: 39–50. Available from: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.04.018.
Shi Y., Wu G., Chen S.-C., Song F., Wang Y.-Z. Green Fabrication of High-Performance Chitin Nanowhiskers/PVA Composite Films with a “brick-and-Mortar” Structure. ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 2020; 8: 17807–178157. Available from: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c06736.
Maksimova I., Makridin N., Erofeev V., Barabanov D. Study of the properties of water-hardened cement stone depending on the water-cement ratio and age. Proceedings of EECE 2020. 2021; 192–203.
Максимова И.Н., Макридин Н.И., Тамбовцева Е.А., Ерофеев В.Т. Регрессионные зависимости основных свойств цементного камня при изменении его структуры и возраста // Региональная архитектура и строительство. 2015. 2. 37–44.
Ерофеев В.Т., Макридин Н.И., Максимова И.Н. Кинетические параметры и определяющие уравнения структурообразования и твердения цементного камня разной структуры в интервале времени до 18 лет после пропарки // Известия вузов. Строительство. 2019. 3. 5–19.
Макридин Н.И., Тараканов О.В., Максимова И.Н., Суров И.А. Фактор времени в формировании фазового состава структуры цементного камня // Региональная архитектура и строительство. 2013. 2. 26–31.
Максимова И.Н., Макридин Н.И., Полубарова Ю.В., Ерофеев В.Т. Комплексная оценка кинетических параметров конструкционной прочности цементного камня в диапазоне времени от 28 суток до 4,5 лет после пропарки // Региональная архитектура и строительство. 2018. 3. 23–30.
Максимова И.Н., Ерофеев В.Т., Макридин Н.И. Кинетические параметры гидратационного структурообразования и твердения цементного камня в возрасте до 9,5 лет после пропарки // Известия вузов. Строительство. 2018. 3. 24–33.
Максимова И.Н., Макридин Н.И., Королев Е.В. Сравнительный анализ кинетических зависимостей на ранних и поздних стадиях процессов структурообразования конструкционной прочности цементных композитов / И.Н. Максимов // Региональная архитектура и строительство. 2018. 2. 5–12.
Соколова Ю.А., Королева О.В., Королев Е.В. Радиационно-защитные серные бетоны каркасной структуры. М.: Изд-во Палеотип, 2009. 192 с.
Макридин Н.И., Максимова И.Н., Королев Е.В. Метод акустической эмиссии // Строительные материалы: наука. 2007. 9. 25–27.
Королев Е.В., Евстифеева И.Ю., Макридин Н.И., Егорев С.И. Предельные состояния структуры серных композитов // Строительные материалы: Наука. 2007. 7. 61–63.
Баженов Ю.М., Королев Е.В., Евстифеева И.Ю., Васильева О.Г. Наномодифицированные коррозионностойкие серные строительные материалы. М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2008. 167 с.
Королев Е.В., Киселев Д.Г., Смирнов В.А. Кинетика разрушения наномодифицированных серных композитов // Нанотехнологии в строительстве. 2013. 6. 31–43. URL: http://nanobuild.ru/magazine/nb/Nanobuild_6_2013.pdf
Макридин Н.И., Максимова И.Н., Королев Е.В. Структурообразование и конструкционная прочность цементных композитов. М.: Издательство ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2013. 152 с.
Прошин А.П., Н.В. Божьев, Г.А. Фокин, Смирнов В.А. Акустико-эмиссионное исследование разрушения радиационно-защитных композиционных материалов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2004. 1 (541). 20–23.
Фокин Г.А. Акустика в строительстве. Пенза: ПГУАС, 2006. 359 с.
Смирнов В.А., Круглова А.Н. Приложения метода акустической эмиссии к исследованию композиционных материалов специального назначения // В мире научных открытий. 2010. 4-15 (10). 63.
Вернигорова В.Н. Физико-химические основы образования модифицированных гидросиликатов кальция в композиционных материалах на основе системы СaO–SiO2–H2O. Пенза: ПГУАС, 2001. 394 с.
Волженский А.В., Буров Ю.С., Колокольников В.С. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1979. 476 с.
Поспелова Е.А., Рахимбаев Ш.М. Анализ процессов производства и применения строительных материалов на основе теории переноса. Белгород: Изд-во БГТУ, 2019. 163 с.
Бобрышев А.Н., Ерофеев В.Т., Козомазов В.Н. Физика и синергетика дисперсно-неупорядоченных конденсированных композитных систем. СПб.: Наука, 2012. 476 с.
Бобрышев А.Н., Козомазов В.Н., Лахно А.В., Тучков В.В. Прочность и долговечность полимерных композиционных материалов. Липецк: РПГФ «Юлис», 2006. 170 с.
Бобрышев А.Н., Козомазов В.Н., Авдеев Р.И. и Туманов Н.Н. Топологические особенности кинетических процессов // Конденсированные среды и межфазные границы. 2003. 5 (2). 120–125.
Авдеев Р.И., Бобрышев А.Н., Туманова Н.Н. Модели эволюционных процессов с линейным отображением // Известия Тульского государственного университета. Серия: «Технология, механика и долговечность строительных материалов, конструкций и сооружений». 2001. 2. 45–49.
Воронов П.В., Бобрышев А.Н., Лахно А.В. Оценка кинетики фазовых переходов в твердеющих гетерогенных материалах. Региональная архитектура и строительство. 2010. 2. 58–66.
Калуш Ю.А., Логинов В.М. Показатель Хёрста и его скрытые свойства // Сибирский журнал индустриальной математики. 2002. 5 (4/12). 29-37.
Жирмунский А.В., Кузьмин В.И. Критические уровни в развитии природных систем. Л.: Наука, 1990. 223 с.
Современный энциклопедический словарь. М.: «Большая Российская Энциклопедия», 1997. 576 с.
Новый иллюстрированный энциклопедический словарь. М.: Большая Российская энциклопедия, 2005. 912 с.
Евтушенко Е.И. Активационные процессы в технологии строительных материалов. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2003. 209 с.
Базуева С.А., Михайлов А.А. Анализ задачи идентификации закона распределения случайных процессов // Инженерный вестник Дона. 2015. 3. 27. 46. Баженов Ю.М., Гарькина И.А., Данилов А.М., Королев Е.В. Системный анализ в строительном материаловедении. М.: МГСУ, 2012. 432 с.
Данилов A.M., Королев Е.В., Гарькина И.А. Строительные материалы как системы // Строительные материалы. 2006. 7. 55–57.
Данилов А.М., Гарькина И.А. Разработка строительных материалов как сложных систем // Региональная архитектура и строительство. 2016. 2 (27). 50–54.
Гарькина И.А., Данилов А.М. Методы системного анализа в проектировании композитов // Региональная архитектура и строительство. 2020. 1 (42). 63–68.
Kirichenko L, Radilova T. Estimation of the self-similarity parameter for stationary stochastic processes. International Journal Information Content and Processing. 2008; 5: 41–71.
Поршнев С.В., Соломаха Э.В., Пономарева О.А. Об особенностях оценок показателя Херста классического броуновского движения, вычисляемых с помощью метода R/S-анализа // International Journal of Open Information Technologies. 2020. 8 (10). 45–50.
Александрович С.В. R/S – анализ температурных временных рядов // Инновации и инвестиции. 2020. 2. 119–122.
Овсянников В.Е., Некрасов Р.Ю., Теплоухов О.Ю., Кокорин И.Н. Применение фрактальных моделей для исследования циклической прочности металлических материалов // Инженерный вестник Дона. 2020. 2 (62). 42.

Еще

Статья научная