vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2025-27-4-144-155SBIAIHvestniktgasu-2161Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯCONSTRUCTION MATERIALS AND PRODUCTSИсследование свойств механически активированного цементного камняProperties of Mechanically Activated Hydrated CementКопаницаН. О.KopanitsaN. O.

Копаница Наталья Олеговна, докт. техн. наук, профессор

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Natal'ya O. Kopanitsa, DSc, Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

kopanitsa@mail.ruПаймухинВ. И.PaimukhinV. I.

Паймухин Владислав Игоревич, аспирант

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Vladislav I. Paimukhin, Research Assistant

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

v.i.paimukhin@yandex.ruТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian Federation202527082025274144155Copyright © Копаница Н.О., Паймухин В.И., 20252025Копаница Н.О., Паймухин В.И.Kopanitsa N.O., Paimukhin V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/2161

Актуальность исследования связана с возможностью повышения прочностных свойств цементобетона за счет использования механически активированного вяжущего.

Цель работы заключается в оценке закономерностей и особенностей процессов гидратации механоактивированного портландцемента на ранних стадиях твердения.

Материалы и методы

Материалы и методы. Экспериментальные исследования выполнены с использованием сырьевых материалов, соответствующих требованиям действующих нормативных документов. В качестве вяжущего применялся портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Б производства ООО «Топкинский цемент».

Результаты

Результаты. Представлены результаты физико-механических испытаний механически активированного цементного камня. Установлено, что совместная механоактивация цементного вяжущего с песком карьерной влажности в активаторе собственной конструкции обеспечивает повышение прочностных характеристик цементного камня на ранних сроках твердения. Конструкция активатора позволяет регулировать мощность и продолжительность измельчения. Наибольший эффект достигается при мощности двигателя 3000 Вт и времени обработки смеси в течение 5 мин.

Приведены результаты физико-химических исследований особенностей процесса гидратации вяжущего с применением рентгенофазового и колориметрического анализа.

Purpose

Purpose: Evaluation of hydration mechanisms of mechanically activated Portland cement at early curing stages.

Methodology

Methodology: Calorimetry of thermal effects during cement curing, X-ray diffraction analysis, XRD patterns are analyzed in Difrac.EVA software program, including the ICDD PDF2 database for the analysis of the phase composition, coherent scattering regions, internal elastic stresses.

Research findings

Research findings: It is shown that mechanically activated cement binder together with sand of quarry moisture content in the activator provide an increase in strength properties of hydrated cement during its early curing. The activator design allows control for the power and time of grinding. The greatest effect is provided at the engine power of 3000 W and the mixture processing for 5 min. The results of physical and chemical analyses of the binder hydration process are presented using X-ray phase and colorimetric analysis.

активацияцементное тестомеханическая активациямодификациявяжущеецементные композициицементный каменьactivationcement pastemechanical activationmodificationbindercement compositionshydrated cementReferencesКудрявцева Н.Л. Исследование изменения физико-химических свойств портландцемента при измельчении : специальность 05.23.05 : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1967. 15 с.Kudryavtseva N.L. “Changes in physical and chemical properties of Portland cement during grinding”. PhD Abstract, Moscow, 1967. 15 p. (In Russian)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. Series Title Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. V. 173. Р. 125–131. DOI: 10.1007/978-3-030-81289-8Kopanitsa N.O., Demyanenko O.V., Kulikova A.A. Effective Polyfunctional Additive for Composite Materials Based on Cement. In: Selected Papers “Digital Technologies in Construction Engineering. Ser. Lecture Notes in Civil Engineering”. 2022; 173: 125–131. DOI: 10.1007/978-3-030-81289-8Голик В.И., Полухин О.Н., Дзапаров В.Х. Феномен активации вяжущих свойств веществ в дезинтеграторе // Сухие строительные смеси. 2015. № 1. С. 21–23.Golik V.I., Polukhin O.N., Dzaparov V.Kh. Phenomenon of Activation of Binding Properties of Substances in Disintegrator. Sukhie stroitel'nye smesi. 2015; (1): 21–23. (In Russian)Болдырев В.В. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 3. С. 203–216. EDN: HSQIOVBoldyrev V.V. Mechanochemistry and Mechanical Activation of Solids. Uspekhi Khimii. 2006; 75 (3): 203–216. EDN: HSQIOV (In Russian)Болдырев В.В., Аввакумов Е.Г., Болдырева Е.В. Фундаментальные основы механической активации, механосинтеза и механохимических технологий. Новосибирск : Сибирское отделение РАН, 2009. 343 с. ISBN 978-5-7692-1063-1.Boldyrev V.V., Avvakumov E.G., Boldyreva E.V. Fundamentals of Mechanical Activation, Mechanosynthesis and Mechanochemical Technologies. Novosibirsk: Sibirskoe otdelenie RAN, 2009. 343 p. ISBN 978-5-7692-1063-1. (In Russian)Ибрагимов Р.А., Пименов С.И. Влияние механохимической активации на особенности процессов гидратации цемента // Инженерно-строительный журнал. 2016. № 2 (62). С. 3–12. 148. DOI: 10.5862/MCE.62.1Ibragimov R.A., Pimenov S.I. Influence of Mechanochemical Activation on Cement Hydration Processes. Inzhenerno-stroitel'nyi zhurnal. 2016; 2 (62): 3–12. 148. (In Russian)Федоркин С.И. Механоактивация вторичного сырья в производстве строительных материалов. Симферополь : Таврия, 1997. 180 с.Ibragimov R.A., Pimenov S.I. Izotov V.S. Influence of Mechanochemical Activation of Binder on Properties of Fine-Grained Concrete. Inzhenerno-stroitel'nyi zhurnal. 2016; 62 (2): 3–12. DOI: 10.5862/MCE.62.1 (In Russian)Аввакумов Е.Г., Гусев А.А. Механические методы активации в переработке природного и техногенного сырья. Новосибирск : Акад. изд-во «Гео», 2009. 155 с.Fedorkin S.I. Mechanical Activation of Secondary Raw Materials in Building Material Production. Simferopol: Tavriya, 1997. 180 p. (In Russian)Копаница Н.О., Демьяненко О.В., Куликова А.А., Самченко С.В., Козлова И.В., Лукьянова Н.А. Влияние способов активации на структурно-технологические характеристики наномодифицированных цементных композиций // Нанотехнологии в строительстве. 2022. Т. 14. № 6. С. 481–492. DOI: 10.15828/2075-8545-2022-14-6-481-492. EDN: PFYSQZAvvakumov E.G. Mechanical Activation Methods in Processing Natural and Man-Made Raw Materials. Novosibirsk: “Geo”, 2009. 155 p. (In Russian)Паймухин В.И. Анализ способов активации компонентов бетонной смеси // Материалы 69-й Университетской научно-технической конференции студентов и молодых ученых. Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2023. С. 6–8.Kopanitsa N.O., Dem'yanenko O.V., Kulikova A.A., Samchenko S.V., Kozlova I.V., Luk'yanova N.A. Influence of Activation Methods on Structural and Technological Properties of Nanomodified Cement Composition. Nanotekhnologii v stroitel'stve. 2022; 14 (6): 481–492. DOI: 10.15828/2075-8545-2022-14-6-481-492. EDN: PFYSQZ (In Russian)Лотов В.А., Сударев Е.А., Кутугин В.А. Физико-химические процессы при активации цементно-песчаной смеси в центробежном смесителе // Известия вузов. Физика. 2011. Т. 54. № 11 (3). C. 346–349.Paimukhin V.I. Analysis of Activation Methods of Concrete Mix Components. In: Proc. 69th Univ. Sci. Conf. of Students and Young Scientists. S.V. Efimenko, Ed., Tomsk: TSUAB, 2023. Pp. 6–8. (In Russian)Патент № 2475714 Российская Федерация, G01К17/08. Дифференциальный микрокалориметр и способ измерения тепловыделения : № 2010139028/28 : заявл. 20.03.2012 : опубл. 20.02.2013 / Иванов Ю.А., Лотов В.А. ; заявитель и патентообладатель ООО «Техноаналит». Бюл. № 5. 9 с.Lotov V.A., Sudarev E.A., Kutugin V.A. Physicochemical Processes during Activation of Cement-Sand Mixture in a Centrifugal Mixer. Izvestiya vuzov. Fizika. 2011; 54 (11/3): 346–349 (In Russian)Лотов В.А., Сударев Е.А., Иванов Ю.А. Тепловыделение в системе цемент-вода при гидратации и твердении // Строительные материалы. 2011. № 11. C. 35–37.Ivanov Yu.A., Lotov V.A. “Differential microcalorimeter and method for measuring heat release”. Patent Russ. Fed. No. 2475714. 2013. 9 p. (In Russian)Сударев Е.А. Интенсификация процессов гидратации и твердения цемента при механохимической и химической активации : специальность 05.17.11 : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Национальный исследовательский Томский политехнический университет. Томск, 2012. 22 с.Lotov V.A., Sudarev E.A., Ivanov Yu.A. Heat release in Cement-Water System during Hydration and Curing. Stroitel'nye materialy. 2011; (11): 35–37. (In Russian)Sudarev E.A. “Intensification of cement hydration and hardening processes with mechanochemical and chemical activation”. PhD Abstract. Tomsk, 2012. (In Russian)Sudarev E.A. “Intensification of cement hydration and hardening processes with mechanochemical and chemical activation”. PhD Abstract. Tomsk, 2012. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.