Оцінка ефективності впливу ультра- та нанодисперсних добавок для модифікації сульфатних і сульфоалюмінатних фаз

Abstract

Пропонуємо стабілізацію етрингіту за допомогою введення нанокомпонентів. У процесі досліджень вирішувалася проблема розроблення складів новітніх будівельних матеріалів на гіпсовому та цементному в’яжучому шляхом уведення нанодобавок. Нанотехнології – це інструмент, який дозволяє достовірно розуміти процеси, що відбуваються за гідратації композиційних матеріалів, взаємодії хімічних та мінеральних добавок із гідратними новоутвореннями, формування та розвитку макро- та мікроструктури. Наступним кроком ефективного застосування нанотехнологій та техніки в нанотехнологіях, для вивчення процесів гідратації і структуроутворення гіпсо- та цементовмісних в'яжучих матеріалів стане розроблення молекулярних моделей гідратації продуктів портландцементу. Створення високоміцного цементного каркаса можливе шляхом регулювання величини твердої фази та центрів кристалізації, а також модифікацією гіпсо- та цементовмісного в’яжучого ультра- та нанодисперсними добавками. Мета – дослідити ефективність впливу ультра- та нанодисперсних добавок на модифікацію сульфатних і сульфоалюмінатних фаз. Висновки. Модифікація складів радіаційнозахисних розчинів сульфатних і сульфоалюмінатних фаз нанодисперсними добавками зумовила зменшення коефіцієнта лінійного розширення до 0,8 %. При цьому збільшення міцністних показників відбулося на 8–12 %, що викликано зміною структури новоутворень та мінералогічного складу. Таким чином, модифікація розчину сульфатних і сульфоалюмінатних фаз вуглецевими нанотрубками (ВНТ) викликає зменшення коефіцієнта лінійного розширення і підвищення коефіцієнта розсіювання гама-променів на 30–40 % за рахунок високої питомої поверхні ВНТ (80–120 м2/г). Експерементально розроблено оптимальний розчин такого складу: глиноземистий цемент, гіпс, BaSO4, нанотрубки. Установлено, що цей розчин має на 10–15 % більший вміст води, що пов’язано із формуванням у процесі тужавлення і твердіння етрингіту. Як наслідок збільшилася середньоарифметична кількість хімічно зв’язаної вологи, що вплинула на зміну лінійного коефіцієнта послаблення іонізуючого випромінювання покриття на 0,0088–0,009 см-1. Загальний коефіцієнт може досягти 0,354 см-1. Такі результати спричинюють зменшення еквівалентної товщини (14,6 мм) радіаційнозахисного шару на 1–1,5 мм. We offer stabilization of ettringite with the help of nanocomponents introduced. When conducting these studies, the problem of developing compositions of new construction materials based on gypsum and cement binder was solved by means of introducing nano-additives. Nanotechnology is a tool that allows you to reliably understand the processes that occur during hydration of composite materials, interaction of chemical and mineral additives with newly formed hydrated structures, formation and development of macro- and microstructure. The next stage in the effective application of nanotechnologies and techniques used in nanotechnologies for studying hydration processes and structure formation of gypsum- and cement-containing binding materials consists in the development of molecular models of hydration of Portland cement products. Creation of a high-strength cement frame is possible by adjusting the size of the solid phase and crystallization centers, as well as by modifying the gypsum- and cement-containing binder with ultra and nanodisperse additives. Purpose is to investigate effectiveness of ultra- and nanodisperse additives for modification of sulfate phases and sulfoaluminate phases. Conclusions. Modification of the compositions of radiation protection solutions of sulfate phases and sulfoaluminate phases with nanodisperse additives led to a decrease in the coefficient of linear expansion to 0.8 %. Herewith, an increase in solid indicators occurred by 8−12 %, which was caused by a change in the structure of neoplasms and the mineralogical composition. Thus, modification of the solution of sulfate and sulfoaluminate phases with carbon nanotubes (CNTs) leads to a decrease in the coefficient of linear expansion and an increase in the scattering coefficient of gamma rays by 30−40 % due to a high specific surface area of CNTs (80−120 m2/g). An optimal solution with the following composition has been experimentally developed: alumina cement, gypsum, BaSO4, nanotubes. It has been established that this solution has a 10−15 % higher water content, which is associated with the formation of ettringite during the process of setting and hardening. As a result, the arithmetic average amount of chemically bound moisture increased, which affected the change in the linear attenuation coefficient of ionizing radiation of the coating by 0.0088−0.009 cm-1. The total coefficient can reach 0,354 cm-1. Such results lead to reduced equivalent thickness (14,6 mm) of the radiation protective layer by 1−1,5 mm.