Специалисты Томского государственного архитектурно-строительного университета совместно с индустриальным партнёром – научно-исследовательской организацией «Сибур-Томскнефтехим» – добились значительного повышения прочности цементного камня – показатель удалось увеличить на 15–30 % в зависимости от марки цемента. Полученные данные открывают новые возможности для оптимизации составов цементных композиций и повышения эксплуатационных характеристик строительных материалов.
Для достижения эффекта исследователи применили комплексный подход: в цементную смесь была введена добавка на основе нанодисперсного оксида кремния и микродисперсного карбоната кальция, а вода для затворения прошла ультразвуковую обработку. Эксперимент проводился на цементах двух марок – ЦЕМ I 52,5Н и ЦЕМ II/А 42,5Б.
Как пояснил профессор кафедры физики, химии и теоретической механики ТГАСУ Николай Горленко, совместное модифицирование цемента и воды даёт наиболее выраженный результат:
– Установлено возрастание гидравлической активности цемента, причём эффект усиливается с повышением его марки. Ультразвуковая обработка жидкости затворения активирует воду по отношению к цементу. Наиболее значимый эффект достигнут при совместном модифицировании цемента и воды: прочность цементного камня увеличивается на 15–30 процентов.
Традиционно для повышения прочности строительных материалов на основе цемента применяют наноразмерные добавки (нанокремнезём, углеродные нанотрубки, графен). Они позволяют заполнять микропоры, ускорять затвердевание и снижать усадочные деформации. Однако такие компоненты имеют ряд ограничений: не все из них совместимы между собой или с определёнными типами цемента, кроме того, наночастицы склонны к агрегации – без специальной обработки они образуют скопления, из за чего эффективность добавки снижается. Предложенный учёными ТГАСУ метод позволяет преодолеть эти сложности и добиться стабильного результата.
Полученные данные открывают новые возможности для оптимизации составов цементных композиций и повышения эксплуатационных характеристик строительных материалов. В перспективе технология позволит создавать более долговечные бетонные конструкции, сократить расход цемента и уменьшить энергозатраты на производство.
В дальнейших планах исследовательского коллектива — определить оптимальные составы и концентрации химических добавок для цементных материалов, а также оценить влияние на их свойства других физических факторов: магнитного и электромагнитного полей, вибрации.
