ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИКАТОРОВ НА ГИДРАТАЦИЮ ЦЕМЕНТА МЕТОДОМ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ КАЛОРИМЕТРИИ
Аннотация
Исследовано влияние модификаторов на гидратацию цементов методом изотермической калориметрии. Термохимические эксперименты проведены с использованием изотермического калориметра TAM III (TA Instruments). Для калориметра TAM III была разработана методика проведения экспериментов по мониторингу термической активности твердофазных образцов с возможностью многократного использования стальных ампул объемом 20 мл. Исследованы процессы гидратации портландцемента марки ЦЕМ I 42,5Б Д0 (ООО «Holcim Rus») без модификатора и с модификаторами поликарбоксилат типа S (ООО «ПОЛИПЛАСТ» и «Стеклопорошок»). Зарегистрированы термограммы тепловыделения, которые показали хорошую воспроизводимость результатов и их схожесть с имеющимися в литературе для подобных исследований, проводимых по стандартным методикам с использованием изотермического калориметра ТАМ AIR (TA Instruments). Это свидетельствует о надежности полученных данных и о возможности использования предложенной в данной статье методики для исследования процессов гидратации цементов. Максимум тепловыделения на термограммах образцов с поликарбоксилатным модификатором наблюдается примерно через 20 ч после начала мониторинга тепловыделения. Образцы без модификатора и с модификатором «Стеклопорошок» показывают максимум тепловыделения примерно через 10 ч после начала эксперимента. Анализ результатов показал, что наличие модификаторов приводит к повышенному тепловыделению при гидратации цемента по отношению к его начальному составу. Соответственно, требуется меньше времени для завершения гидратации. Однако необходимо также учитывать возможные риски нарушения технологических режимов работы соответствующего оборудования за счет избыточного тепловыделения в процессе гидратации модифицированных цементов.
Для цитирования:
Усачева Т.Р., Крайнова А.А., Виноградова Л.А., Оганян В.В., Кокурина Г.Н., Мышенков М.С., Ануфриков Ю.А., Шашерина А.Ю., Адамцевич А.О. Исследование влияния модификаторов на гидратацию цемента методом изотермической калориметрии. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 6. С. 88-93. DOI: 10.6060/ivkkt.20246706.6979.
Литература
Bazhenov Yu.M. Concrete technology. M.: АСВ. 2007. 528 p. (in Russian).
Vedischev K.A. Fiberreinforced concrete is a building material of the 21st century. Nauch.-Prakt. el. Zhurn. Alleya Nauki. 2017. N 15. P. 52–66 (in Russian).
Levkovich T.I., Tokar N.I., Mevlidinov Z.A., Lasman I.A., Fedorov I.S., Lasman V.S. Development and research of properties of compositions of cement-fiber concrete for road construction. Vestn. Evraz. Nauki. 2021. N 1 (13). P. 1-14. (in Russian).
Vinogradova L.A. Technology of decorative and artistic products based on binders. M.: Yurayt. 2021. 138 p. (in Russian).
Lotov V.A. On the interaction of cement particles with water or a variant of the mechanism of the processes of hydration and hardening of cement. Izv. Tomsk. Politekh. Univ. Inzhiniring Georesursov. 2018. N 1. P. 99-110 (in Russian).
Shi C., Qian J. High performance cementing materials from industrial slags - a review. Resour. Conserv. Recycl. 2000. V. 29. P. 195-207. DOI: 10.1016/S0921-3449(99)00060-9.
Kani E.N., Allahverdi A., Provis J.L. Calorimetric study of geopolymer binders based on natural pozzolan. J. Therm. Anal. Calorim. 2017. V. 127. P. 2181-2190. DOI: 10.1007 /s10973-016-5850-7.
Nocun-Wczelik W. Differential calorimetry as a tool in the studies of cement hydration kinetics with sulphate and nitrate solutions. J. Therm. Anal. Calorim. 2017. V. 130. P. 249-259. DOI: 10.1007/s10973-017-6378-1.
Sanderson R.A., Gavin M., Cann G.M., Provis J.L. Comparison of calorimetric methods for the assessment of slag cement hydration. Adv. Appl. Ceram. 2017. V. 116. P. 186-192. DOI: 10.1080/17436753.2017.1288371.
Xiaohai Liu, Baoguo Ma, Hongbo Tan, Benqing Gu, Ting Zhang, Pian Chen, Hainan Li, Junpeng Mei. Effect of aluminum sulfate on the hydration of Portland cement, tricalcium silicate and tricalcium aluminate. Construct. Build. Mater. 2020. V. 232. Р. 117179. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117179.
Linlin Zhao, Xianwei Ma, Shuaiqi Song, Peibo You, Hairong Wu. Activating effect of potassium silicate solution in low portland cement binder. Construct. Build. Mater. 2022. V. 319. P. 126091. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.126091.
Grishina A.N., Korolev E.V., Gladkikh V.A. Hydration of cement in the presence of biocidal modifiers based on metal hydrosilicates. Materials. 2022. V. 15. P. 292. DOI: 10.3390/ ma15010292.
Yongfan Gong, Jianming Yang, Haifeng Sun, Fei Xu. Effect of fly ash belite cement on hydration performance of portland cement. Crystals. 2021. V. 11. P. 740. DOI: 10.3390/cryst11070740.
Usherov-Marshak A.V., Sopov V.P. Isothermal calorimetry is a standard method for measuring cement hydration kinetics. Tsement i ego primenenie. 2009. N 5. P. 106-107 (in Russian).
Fomina N.N., Kebedov M.B. Application of calorimetric methods in the study of hydration processes of Portland cement. Tekhn. Regulir. Transp. Stroit. 2016. N 1(15). P. 26-28 (in Russian).
Adamtsevich A.O., Pashkevich S.A., Pustovgar A.P. The use of calorimetry to predict the growth of strength of accel-erated hardening cement systems. Inzh.-Stroit. Zhurn. 2013. N 3. P. 36-42 (in Russian). DOI: 10.5862/MCE.38.5.
Adamtsevich A.O., Pashkevich S.A., Pustovgar A.P. Current aspects of the practical application of calorimetry methods in the study of the kinetics of hydration of binders in construction materials science. Integration, partnership and innovation in construction science and education. M.: MGSU. 2012. P. 354-360. (in Russian).
Kalinkin A.M., Gurevich B.I., Myshenkov M.S., Kalinkina E.V., Zvereva I.A. A calorimetric study of hydration of magnesia-ferriferous slag mechanically activated in air and in CO2 atmosphere. J. Therm. Anal. Calorim. 2018. V. 134. P. 165–171. DOI: 10.1007/s10973-018-7439-9.
Wadso I. The study of cement hydration by isothermal calo-rimetry. Building materials. Sweden: Lund University. 1995. URL: www.tainstruments.com/pdf/literature/M100.pdf.
Usacheva T.R., Belova N.V., Saturina E.V., Krutova O.N., Lukanov M.M., Pavlova E.A. Thermodynamics of complexation with 18-crown-6 with l-carnosine and its con-formational analysis. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 5. P. 21-31 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6781.
