Прочность цементного камня можно повысить на 30 процентов благодаря использованию комплексной химической добавки и ультразвуковой обработки воды, установили исследователи ТГАСУ в составе научной группы.
Полученные результаты открывают новые горизонты для создания более прочных и надежных строительных материалов. Результаты исследования были опубликованы в «Вестнике Томского государственного архитектурно-строительного университета».
Для повышения прочности строительных материалов на основе цемента обычно применяются химические добавки — наноразмерные частицы, такие как нанокремнезем, нанооксид алюминия, углеродные нанотрубки и графен. Эти добавки заполняют микропоры, ускоряют процесс затвердевания и уменьшают усадочные деформации. Однако у этих добавок имеются ограничения: не все из них хорошо взаимодействуют друг с другом или с определенным типом цемента, а наночастицы имеют склонность к агрегации — без специальной обработки они оседают «комками», что снижает эффективность добавки, пояснили авторы исследования.
Исследователи Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ) совместно с промышленными партнерами провели эксперимент с цементами двух марок — ЦЕМ I 52,5Н и ЦЕМ II/А 42,5Б. В цементную смесь была добавлена комплексная добавка из нанодисперсного оксида кремния и микродисперсного карбоната кальция, а вода для затворения подвергалась ультразвуковой обработке.
«Установлено, что гидравлическая активность цемента возрастает, причем эффект усиливается с повышением его марки. Ультразвуковая обработка жидкости затворения активирует воду по отношению к цементу. Наиболее значительный эффект наблюдается при совместном модифицировании цемента и воды: прочность цементного камня увеличивается на 15–30 процентов», — отметил профессор кафедры физики, химии и теоретической механики ТГАСУ Николай Горленко.
По словам ученых, полученные данные открывают возможности для оптимизации составов цементных композиций и повышения эксплуатационных характеристик строительных материалов. Это позволит создавать более долговечные бетонные конструкции, снижать расход цемента и уменьшать энергозатраты на их производство.
В дальнейшем ученые планируют подобрать оптимальные составы и концентрации химических добавок для строительных материалов на основе цемента, а также исследовать влияние других физических факторов — магнитных и электромагнитных полей, вибрации, сообщили в пресс-службе вуза.
Работа направлена на решение задач национального проекта по обеспечению технологического лидерства «Новые материалы и химия» и выполнена с финансовой поддержкой программы «Приоритет-2030».
Фото: hi-tech.mail.ru