Супрамолекулярный механизм влияния поликарбоксилатных суперпластификаторов на управляемое твердение строительных нанокомпозитов

Введение. Использование модифицирующих нанодобавок при производстве вяжущих стройматериалов является одним из наиболее эффективных способов управления технологическими параметрами бетонов с помощью качественного управления надежностью реологических характеристик. Пластифицирующие добавки повышают водоудерживающую способность строительных композиций, что ведет к устойчивости дисперсных наносистем. Данная статья нацелена на рассмотрение физико-химических механизмов супрамолекулярного воздействия поликарбоксилатных эфиров на технологические и реологические характеристики цементных нановяжущих. Методы и материалы. Рассмотрены процессы управляемого твердения бетонных нанокомпозиций с востребованными технологическими характеристиками в присутствии высокоэффективных пластификаторов. Проанализированы инновационные тренды регулирования консистенции строительных нанокомпозитов с использованием новых гребнеобразных поликарбоксилатных эфиров, которые в качестве суперпластификаторов позволяют целенаправленно воздействовать на кинетику структурообразования цементных нановяжущих. Результаты. Электростатические и стерические механизмы отталкивания, а также диспергирующие эффекты инновационных и традиционных пластифицирующих нанодобавок влияют на адсорбционные и диффузионные слои ультраструктуры гидратированных цементных нановяжущих. Наиболее эффективные пластифицирующие свойства проявляют гребнеобразные поликарбоксилатные эфиры (ГПЭ) с молекулярной массой линейной цепи = 12000 г/моль и длиной боковых ответвлений (соответствующих молекулярной массе = 750 г/моль). Супрамолекулярный механизм наностерических Ван-дер-Ваальсовых сил отталкивания начинают обнаруживаться на расстоянии = 11 нм, а эластичность боковых ответвлений инновационных ГПЭ - = 5 нм. Отдельные сегменты макромолекул ГПЭ выходят в диффузный слой дисперсных наносистем; за счет латеральных взаимодействий анионов функциональных групп, гидрофобных фрагментов и т.п. усиливают пластифицирующий эффект цементных вяжущих в бетонных нанокомпозициях. Обсуждение. При использовании суперпластифующих ГПЭ за счет уменьшения количества массы воды к соотношению массы цемента до оптимального 0,3 можно увеличить плотность бетонных нанокомпозитов; при этом сохраняется технологичная перекачиваемость и управление надежностью кинетики совместного твердения с наполнителями в рамках концепции системных решений технологических проблем. Супрамолекулярное взаимодействие «якорных» функциональных групп полиакриловой кислоты с катионами твердой фазы цементных микрочастиц, фрактальных кластеров гидросиликатов кальция и одновременная стерическая стабилизация полиэтиленгликольными радикалами придают необходимые реологические характеристики строительным нанокомпозициям и позволяют конструировать высокопрочные 55+80 МПа стройматериалы. Заключение. Разветвленная гребнеобразная наноструктура поликарбоксилатных эфиров проявляет эффективные технологичные характеристики суперпластификаторов для бетона, строительных растворов и сухих строительных смесей.