ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    

 



Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 











 


Архив выпусков

Выпуск 2 (54), 2019


Особенности структурообразования цементного камня после гидромеханохимической активации цемента


Пименов С. И.


Пименов С. И., канд. техн. наук, ассистент кафедры технологии строительного производства, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, Россия, г. Казань, тел.: +7-843-510-47-31, e-mail: 3.14manon@mail.ru

 
 
Постановка задачи. До настоящего времени остается актуальной проблема повышения качества строительных материалов при снижении энерго- и ресурсозатрат. С разработкой роторно-пульсационных аппаратов появилась возможность активировать цементную суспензию непосредственно в нем. До настоящего времени технология, предусматривающая активацию цементно-водной суспензии в роторно-пульсационном аппарате, не получила широкого распространения в связи с нерешенностью ряда научно-технических вопросов. 
Результаты. Рассмотрены результаты влияния гидромеханохимической активации цементной суспензии на физико-технические свойства тяжелого бетона. Представлен дисперсный состав цементного порошка, полученного после гидромеханохимической активации. Получены показатели поровой структуры тяжелого бетона, определены морозостойкость, коэффициент сульфатной устойчивости исследуемых цементных композитов. Высокий темп роста цементных композитов обоснован повышенной интенсивностью тепловыделения цементного теста в раннем периоде структурообразования. Рентгенофазовый анализ показал, что фазовый состав цементного камня, полученного после гидромеханохимической активации цемента, характеризуется образованием повышенного количества гидратных новообразований. 
Выводы. Производство быстротвердеющего цементного бетона позволит сократить время выдержки его в опалубке, уменьшить или полностью отказаться от термической обработки, что имеет большое значение с точки зрения эффективного использования энергии и ресурсов. 
 
Ключевые слова: гидромеханохимическая активация, суперпластификатор Реламикс Т-2, цементная суспензия, морозостойкость.


DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.007

 

Библиографический список

1. Аввакумов, Е. Г. Механические методы активации в переработке природного и техногенного сырья / Е. Г. Аввакумов, А. А. Гусев. — Новосибирск: Гео publishers, 2009. — 155 c.
2. Баженов, Ю. M. Технология бетона / Ю. М. Баженов — М.: АСВ, 2002. — 500 с.
3. Горн, К. С. Особенности гидратации цементной композиции, активированной в роторно-пульсационном аппарате / К. С. Горн, А. В. Викторов // Ползуновский Вестник. — 2011. — № 1. — С. 56—58.
4. Мухаметрахимов, Р. Х. Механоактивированное гипсоцементно-пуццолановое вяжущее на основе модифицированного низкомарочного сырья / Р. Х. Мухаметрахимов, А. Р. Галаутдинов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. — 2018. — № 1 (43). — С. 187—195.
5. Найденов, Ю. А. Инновационная технология активирования бетонов, основанная на явлении кавитации / Ю. А. Найденов, И. А. Веприняк // Наука XXI век. — 2013. — № 4. — URL: http://nauka21vek.ru/archives/48707.
6. Пат. № 2559236 РФ, С1С04В 40/00 С04В 28/04 С04В 24/00. Способ приготовления бетонной смеси / В. С. Изотов, Р. А. Ибрагимов, С. И. Пименов, Р. Р. Галиуллин. — 2015. — Бюл. № 22. — 5 с.
7. Пименов, С. И. Влияние гидромеханохимической активации цементной суспензии на физико-механические свойства тяжелого бетона / С. И. Пименов, Р. А. Ибрагимов, В. С. Изотов // Известия вузов. Строительство. — 2014. — № 11 (671). — С. 16—21.
8. Пименов, С. И. Испытания беспропарочного способа производства сборного железобетона / С. И. Пименов, Р. А. Ибрагимов // Безопасность жизнедеятельности. — 2017. — № 5 (197). — С. 32—35.
9. Прокопец, В. С. Влияние механического воздействия на активность вяжущего вещества / В. С. Прокопец // Строительные материалы. — 2003. — № 9. — С. 28—29.
10. Ahmad, S. Effect of water reducing concrete admixtures on the properties of concrete / S. Ahmad, A. Shah, K. Ali // 29th Conference on our world in concrete structures. — Singapore, 2004. — URL: https://www.researchgate.net/publication/260226968_Effect_of_water_reducing_concrete_admixtures_on_the_properties_of_concrete.
11. Alsadey, S. Effect of Superplasticizer on Fresh and Hardened Properties of Concrete / S. Alsadey // Journal of Agricultural Science and Engineering. — 2015. — Vol. 1, № 2. — P. 70—74.
12. Alsadey, S. Effects of Super Plasticizing and Retarding Admixtures on Properties of Concrete / S. Alsadey // International Conference on Innovations in Engineering and Technology. — Bangkok, 2013. — URL: http://iieng.org/images/proceedings_pdf/9117E1213607.pdf.
13. Arjunan, P. Chemical activation of low calcium fly ash: Part 1. Identification of suitable activators and their dosage / P. Arjunan, M. R. Silsbee, D. M. Roy // 2001 International ash utilization symposium. — Kentucky, 2001. — P. 342—349.
14. Assaad, J. J. Use of water reducers to improve grindability and performance of Portland cement clinker / J. J. Assaad, S. E. Asseily // ACI Materials Journal. — 2011. — Vol. 108, № 6. — P. 619—627.
15. Barabash, I. V. The mechanical activation of mineral binder / I. V. Barabash. — Odessa: Astroprint, 2002. — 100 p.
16. Bids, V. A. Physical and chemical processes in the activation of cement- sand mixture in a centrifugal mixer / V. A. Bids, V. A. Kutugin // Proceedings of the universities. Physics. — 2011. — Vol. 54, № 11/3. — P. 346—349.
17. Do, Q. H. Modelling properties of cement paste from microstructure: porosity, mechanical properties, creep and shrinkage: Thèse № 5881 / Q. H. Do. — Suisse, 2013. — 163 p.
18. Fathollah, S. Applied Activation Techniques on Cement-Slag Mortars and Concretes / S. Fathollah // Activation techniques. — 2012. — 301 p.
19. Fathollah, S. Mechanical activation of cement-slag mortars / S. Fathollah // Construction and Building Materials. — 2012. — № 26 (1—1). — P. 41—48.
20. Heller, T. Cement additives based on PCE / T. Heller, T. Müller, D. Honert // ZKG International. — 2011. — № 2. — P. 40—48.
21. Ibragimov, R. A. Comparison of the effect of superplasticizing admixtures on the processes of cement hydration during mechanochemical activation / R. A. Ibragimov, S. I. Pimenov, I. Kyamov [et al.] // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. — 2016. — № 6 (82). — P. 56—63.
22. Justs, J. Cavitation treatment of nano and micro filler and its effect on the properties of UHPC / J. Justs, G. Shakhmenko, V. Mironovs, P. Kara // Ultra-High Performance concrete and nanotechnology in construction. — 2012. — № 19. — URL: https://www.researchgate.net/publication/321026193_Cavitation_treatment_of_nano_and_micro_filler_and_its_effect_on_the_properties_of_UHPC.
23. Katsioti, M. Characterization of various cement grinding aids and their impact on grindability and cement performance / M. Katsioti [et al.] // Construction Building Materials. — 2009. — Vol. 23, № 5. — P. 1954—1959.
24. Kennedy, D. P. A study to determine and quantify the benefits of using power ultrasound technology in a precast concrete manufacturing environment / D. P. Kennedy. — Ireland: Trinity College Dublin, 2012.
25. Kriskova, L. Influence of mechanical and chemical activation on the hydraulic properties of gamma dicalciumsilicate / L. Kriskova, Y. Pontikes, F. Zhang [et al.] // Cement and Concrete Research. — 2014. — Vol. 55. — P. 59—68.
26. Kumar, S. Mechanical activation of granulated blast furnace slag and its effect on the properties and structure of Portland slag cement / S. Kumar [et al.] // Cement & Concrete Composites. — 2008. — Vol. 30, № 8. — P. 679—685.
27. Masoero, E. A reaction zone hypothesis for the effects of particle size and water-to-cement ratio on the early hydration kinetics of C3S / E. Masoero, J. J. Thomas, H. M. Jennings // Journal of the American Ceramic Society. — 2014. — № 97. — P. 967—975.
28. Mishra, R. K. Understanding the Effectiveness of Polycarboxylates as Grinding Aids / R. K. Mishra, H. Heinz, T. Müller [et al.] // American Concrete Institute Symposium Series. — 2012. — Vol. 288. — P. 235—251.

29. Mukhametrakhimov, R. Kh. Influence of active mineral additives on the basic properties of the gypsum cement-pozzolan binder for the manufacture of building products / R. Kh. Mukhametrakhimov, A. R. Galautdinov, L. V. Lukmanova // MATEC Web of Conferences. — 2017. — № 106. — P. 1—6.
30. Plotnikov, V. V. Improvement of cement composition mechanochemical activation effectiveness in the aquatic environment: Thesis / V. V. Plotnikov. — Moscow, 2000. — 427 p.
31. Pohl, M. Operating experience with a vertical roller mill for grinding blastfurnace slag and composite cements / M. Pohl, S. Obry, K. — H. Zysk // Cement international. — 2012. — Vol. 10, № 2. — P. 56—69.
32. Sayer, S. M. Propagation of ultrasound through hydrating cement parts at early times / S. M. Sayer, A. Dahlin // Advance cement based materials. — 1993. — № 1. — P. 12—21.
33. Sekulic, Z. Mechanical activation of cement with addition of fly ash / Z. Sekulic [et al.] // Materials Letters. — 1999. — Vol. 39, № 2. — P. 115—121.
34. Sobolev, K. Mechano-chemical modification of cement with high volumes of blast furnace slag / K. Sobolev // Cement & Concrete Composites. — 2005. — № 27. — P. 848—853.
35. Souria, A. Pozzolanic activity of mechanochemically and thermally activated kaolins in cement / A. Souria, H. Kazemi-Kamyabb, R. Snellingsb, R. Naghizadeha, F. Golestani-Farda, K. Scrivenerb // Cement and Concrete Research. — 2015. — Vol. 77. — P. 47—59.
36. Temuujin, J. Phase evolution in mechanically treated mixtures of kaolinite and alumina hydrates (gibbsite and boemite) / J. Temuujin, K. J. D. Mackenzie, M. Schmucker [et al.] // J. Europe Ceram. Soc. — 2000. — Vol. 20. — P. 413—421.
37. Teoreanu, I. Mechanisms and effects of additives from the dihydroxy-compound class on Portland cement grinding / I. Teoreanu, G. Guslicov // Cement and Concrete Research. — 1999. — Vol. 29. — P. 9—15.
38. Weibel, M. Comprehensive understanding of grinding aids / M. Weibel, K. M. Ratan // ZKG International. — 2014. — № 6. — P. 28—39.
39. Yamada, K. A summary of important characteristics of cement and superplasticizers / K. Yamada [et al.] // Ninth ACI International Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete. — Seville, 2009. — P. 153—164.
40. Zhang, Y. M. Effects of particle size distribution, surface area and chemical composition on Portland cement strength / Y. M. Zhang, T. J. Napier-Munn // Powder Technology. — 1993. — № 83. — P. 245—252.

 
 

Ссылка для цитирования

Пименов, С. И. Особенности структурообразования цементного камня после гидромеханохимической активации цемента / С. И. Пименов // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2019. - № 2 (54). - С. 77-88. - DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.007.

 
 
 
 

English version 

 

Features of the Structure Formation of a Cement Stone After Hydro-Mechanochemical Activation of Cement

Pimenov S. I.
 
 

Pimenov S. I., PhD in Engineering, Lecturer of the Dept. of Building Production, Kazan State University of Architecture and Engineering, Russia, Kazan, tel.: +7-843-510-47-31, e-mail: 3.14manon@mail.ru

 
Statement of the problem. Improving the quality of building materials at lower energy and resource costs remains an urgent issue. As warped rotors are developed, cement suspension is capable of activating inside them. Up until recently, the technology of concrete involving activation of cement and water suspension in warped rotors has failed to become common as there are scientific and technical issues yet to be tackled. 
Results. The results of the influence of hydromechano-chemical activation of a cement suspension on the physical and technical properties of heavy concrete are presented in the article. The dispersed composition of cement powder obtained after hydromechano-chemical activation of the binder is presented. The index of the structure of heavy concrete structure, frost resistance, coefficient of sulfate resistance of the investigated concrete composites has been identified. A high growth rate of the cement composites is due to a high heat transfer of the cement stone at the beginning of the formation of the structure. The X-ray phase analysis showed that the phase composition of cement stone obtained after the mechanical and chemical activation of the binder is characterized by the formation of an increased amount of hydrated new formations. 
Conclusions. The production of fast hardening cement concrete would reduce its holding time of the concrete in the formwork as well as reduce or eliminate heat treatment, which is relevant in terms of efficient use of energy and resources. 
 
Keywords: hydromechano-chemical activation, superplasticizer Relamix T-2, cement slurry, frost resistance. 


DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.007

References

1. Avvakumov, E. G. Mekhanicheskie metody aktivatsii v pererabotke prirodnogo i tekhnogennogo syr'ya / E. G. Avvakumov, A. A. Gusev. — Novosibirsk: Geo publishers, 2009. — 155 s. 
2. Bazhenov, Yu. M. Tekhnologiya betona / Yu. M. Bazhenov — M.: ASV, 2002. — 500 s. 
3. Gorn, K. S. Osobennosti gidratatsii tsementnoi kompozitsii, aktivirovannoi v rotorno-pul'satsionnom apparate / K. S. Gorn, A. V. Viktorov // Polzunovskii Vestnik. — 2011. — № 1. — S. 56—58. 
4. Mukhametrakhimov, R. Kh. Mekhanoaktivirovannoe gipsotsementno-putstsolanovoe vyazhushchee na osnove modifitsirovannogo nizkomarochnogo syr'ya / R. Kh. Mukhametrakhimov, A. R. Galautdinov // Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. — 2018. — № 1 (43). — S. 187—195. 
5. Naidenov, Yu. A. Innovatsionnaya tekhnologiya aktivirovaniya betonov, osnovannaya na yavlenii kavitatsii / Yu. A. Naidenov, I. A. Veprinyak // Nauka XXI vek. — 2013. — № 4. — URL: http://nauka21vek.ru/archives/48707. 
6. Pat. № 2559236 RF, S1S04V 40/00 S04V 28/04 S04V 24/00. Sposob prigotovleniya betonnoi smesi / V. S. Izotov, R. A. Ibragimov, S. I. Pimenov, R. R. Galiullin. — 2015. — Byul. № 22. — 5 s. 
7. Pimenov, S. I. Vliyanie gidromekhanokhimicheskoi aktivatsii tsementnoi suspenzii na fiziko-mekhanicheskie svoistva tyazhelogo betona / S. I. Pimenov, R. A. Ibragimov, V. S. Izotov // Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. — 2014. — № 11 (671). — S. 16—21. 
8. Pimenov, S. I. Ispytaniya besproparochnogo sposoba proizvodstva sbornogo zhelezobetona / S. I. Pimenov, R. A. Ibragimov // Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti. — 2017. — № 5 (197). — S. 32—35. 
9. Prokopets, V. S. Vliyanie mekhanicheskogo vozdeistviya na aktivnost' vyazhushchego veshchestva / V. S. Prokopets // Stroitel'nye materialy. — 2003. — № 9. — S. 28—29. 
10. Ahmad, S. Effect of water reducing concrete admixtures on the properties of concrete / S. Ahmad, A. Shah, K. Ali // 29th Conference on our world in concrete structures. — Singapore, 2004. — URL: https://www.researchgate.net/publication/260226968_Effect_of_water_reducing_concrete_admixtures_on_the_properties_of_concrete. 
11. Alsadey, S. Effect of Superplasticizer on Fresh and Hardened Properties of Concrete / S. Alsadey // Journal of Agricultural Science and Engineering. — 2015. — Vol. 1, № 2. — P. 70—74. 
12. Alsadey, S. Effects of Super Plasticizing and Retarding Admixtures on Properties of Concrete / S. Alsadey // International Conference on Innovations in Engineering and Technology. — Bangkok, 2013. — URL: http://iieng.org/images/proceedings_pdf/9117E1213607.pdf. 
13. Arjunan, P. Chemical activation of low calcium fly ash: Part 1. Identification of suitable activators and their dosage / P. Arjunan, M. R. Silsbee, D. M. Roy // 2001 International ash utilization symposium. — Kentucky, 2001. — P. 342—349. 
14. Assaad, J. J. Use of water reducers to improve grindability and performance of Portland cement clinker / J. J. Assaad, S. E. Asseily // ACI Materials Journal. — 2011. — Vol. 108, № 6. — P. 619—627. 
15. Barabash, I. V. The mechanical activation of mineral binder / I. V. Barabash. — Odessa: Astroprint, 2002. — 100 p. 
16. Bids, V. A. Physical and chemical processes in the activation of cement- sand mixture in a centrifugal mixer / V. A. Bids, V. A. Kutugin // Proceedings of the universities. Physics. — 2011. — Vol. 54, № 11/3. — P. 346—349. 
17. Do, Q. H. Modelling properties of cement paste from microstructure: porosity, mechanical properties, creep and shrinkage: Thèse № 5881 / Q. H. Do. — Suisse, 2013. — 163 p. 
18. Fathollah, S. Applied Activation Techniques on Cement-Slag Mortars and Concretes / S. Fathollah // Activation techniques. — 2012. — 301 p. 
19. Fathollah, S. Mechanical activation of cement-slag mortars / S. Fathollah // Construction and Building Materials. — 2012. — № 26 (1—1). — P. 41—48. 
20. Heller, T. Cement additives based on PCE / T. Heller, T. Müller, D. Honert // ZKG International. — 2011. — № 2. — P. 40—48. 
21. Ibragimov, R. A. Comparison of the effect of superplasticizing admixtures on the processes of cement hydration during mechanochemical activation / R. A. Ibragimov, S. I. Pimenov, I. Kyamov [et al.] // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. — 2016. — № 6 (82). — P. 56—63. 
22. Justs, J. Cavitation treatment of nano and micro filler and its effect on the properties of UHPC / J. Justs, G. Shakhmenko, V. Mironovs, P. Kara // Ultra-High Performance concrete and nanotechnology in construction. — 2012. — № 19. — URL: https://www.researchgate.net/publication/321026193_Cavitation_treatment_of_nano_and_micro_filler_and_its_effect_on_the_properties_of_UHPC. 
23. Katsioti, M. Characterization of various cement grinding aids and their impact on grindability and cement performance / M. Katsioti [et al.] // Construction Building Materials. — 2009. — Vol. 23, № 5. — P. 1954—1959. 
24. Kennedy, D. P. A study to determine and quantify the benefits of using power ultrasound technology in a precast concrete manufacturing environment / D. P. Kennedy. — Ireland: Trinity College Dublin, 2012. 
25. Kriskova, L. Influence of mechanical and chemical activation on the hydraulic properties of gamma dicalciumsilicate / L. Kriskova, Y. Pontikes, F. Zhang [et al.] // Cement and Concrete Research. — 2014. — Vol. 55. — P. 59—68. 
26. Kumar, S. Mechanical activation of granulated blast furnace slag and its effect on the properties and structure of Portland slag cement / S. Kumar [et al.] // Cement & Concrete Composites. — 2008. — Vol. 30, № 8. — P. 679—685. 
27. Masoero, E. A reaction zone hypothesis for the effects of particle size and water-to-cement ratio on the early hydration kinetics of C3S / E. Masoero, J. J. Thomas, H. M. Jennings // Journal of the American Ceramic Society. — 2014. — № 97. — P. 967—975. 
28. Mishra, R. K. Understanding the Effectiveness of Polycarboxylates as Grinding Aids / R. K. Mishra, H. Heinz, T. Müller [et al.] // American Concrete Institute Symposium Series. — 2012. — Vol. 288. — P. 235—251. 
29. Mukhametrakhimov, R. Kh. Influence of active mineral additives on the basic properties of the gypsum cement-pozzolan binder for the manufacture of building products / R. Kh. Mukhametrakhimov, A. R. Galautdinov, L. V. Lukmanova // MATEC Web of Conferences. — 2017. — № 106. — P. 1—6. 
30. Plotnikov, V. V. Improvement of cement composition mechanochemical activation effectiveness in the aquatic environment: Thesis / V. V. Plotnikov. — Moscow, 2000. — 427 p. 
31. Pohl, M. Operating experience with a vertical roller mill for grinding blastfurnace slag and composite cements / M. Pohl, S. Obry, K. — H. Zysk // Cement international. — 2012. — Vol. 10, № 2. — P. 56—69. 
32. Sayer, S. M. Propagation of ultrasound through hydrating cement parts at early times / S. M. Sayer, A. Dahlin // Advance cement based materials. — 1993. — № 1. — P. 12—21. 
33. Sekulic, Z. Mechanical activation of cement with addition of fly ash / Z. Sekulic [et al.] // Materials Letters. — 1999. — Vol. 39, № 2. — P. 115—121. 
34. Sobolev, K. Mechano-chemical modification of cement with high volumes of blast furnace slag / K. Sobolev // Cement & Concrete Composites. — 2005. — № 27. — P. 848—853. 
35. Souria, A. Pozzolanic activity of mechanochemically and thermally activated kaolins in cement / A. Souria, H. Kazemi-Kamyabb, R. Snellingsb, R. Naghizadeha, F. Golestani-Farda, K. Scrivenerb // Cement and Concrete Research. — 2015. — Vol. 77. — P. 47—59. 
36. Temuujin, J. Phase evolution in mechanically treated mixtures of kaolinite and alumina hydrates (gibbsite and boemite) / J. Temuujin, K. J. D. Mackenzie, M. Schmucker [et al.] // J. Europe Ceram. Soc. — 2000. — Vol. 20. — P. 413—421. 
37. Teoreanu, I. Mechanisms and effects of additives from the dihydroxy-compound class on Portland cement grinding / I. Teoreanu, G. Guslicov // Cement and Concrete Research. — 1999. — Vol. 29. — P. 9—15. 
38. Weibel, M. Comprehensive understanding of grinding aids / M. Weibel, K. M. Ratan // ZKG International. — 2014. — № 6. — P. 28—39. 
39. Yamada, K. A summary of important characteristics of cement and superplasticizers / K. Yamada [et al.] // Ninth ACI International Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete. — Seville, 2009. — P. 153—164. 
40. Zhang, Y. M. Effects of particle size distribution, surface area and chemical composition on Portland cement strength / Y. M. Zhang, T. J. Napier-Munn // Powder Technology. — 1993. — № 83. — P. 245—252. 



 
Об издателе · Диссоветы при ВГТУ · Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS