Эффективный газобетон неавтоклавного твердения, наномодифицированный комплексной добавкой на основе оксида графена и пластификатора тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Альджабуби Дхафер Зейд Мохаммед

• Альджабуби Дхафер Зейд Мохаммед
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Альджабуби Дхафер Зейд Мохаммед

Введение

ГЛАВА 1 Литературный обзор современных тенденций получения

эффективных составов бетонных изделий

1.1 Газобетоны и их разновидности

1.2 Разновидности добавок в цементные смеси и их влияние на технические характеристики бетонных изделий

1.3 Применение лигносульфонатов в качестве пластификатора бетонных смесей

1.3.1 Химическая природа лигносульфонатов

1.3.2 Использование лигносульфонатов для модифицирования бетонов

1.4 Оксид графена: способы получения, особенности структуры и применение в качестве добавки в бетонные смеси

1.4.1 Структура и химические свойства

1.4.2 Подходы и способы получения оксида графена

1.4.3 Применение углеродных наноматериалов и, в частности,

оксида графена в качестве добавки к бетонным смесям

Основные выводы по ГЛАВЕ

ГЛАВА 2 РЕАГЕНТЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ,

ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ И АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.... 39 2.1 Исходные компоненты формования газобетона неавтоклавного

твердения

2.1.1 Модифицирующие добавки в неавтоклавный газобетон

2.1.1.1 Лигносульфонат натрия

2.1.1.2 Оксид графена

2.1.2 Выбор вяжущего

2.1.3 Выбор кварцевого заполнителя

2.1.4 Вода

2.1.5 Известь

2.1.6. Алюминиевая пудра

2.2 Проведение механических испытаний

2.3 Определение водопоглощения

2.4 Определение теплопроводности

2.5 Методы и оборудование для определения физико-химических

свойств наномодификаторов и образцов неавтоклавного газобетона

ГЛАВА 3 СИНТЕЗ И ОЦЕНКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПЛЕКСНОГО НАНОМОДИФИКАТОРА ОКСИД ГРАФЕНА/ЛИГНОСУЛЬФОНАТ

3.1 Методика получения наномодификатора

3.2 Оценка морфологии и физико-химических свойств наномодификатора

3.3 Предполагаемая схема образования наномодификатора оксид

графена/лигносульфонат

Выводы по ГЛАВЕ

ГЛАВА 4 ПОЛУЧЕНИЕ ГАЗОБЕТОНА НЕАВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ РАЗНЫХ СОСТАВОВ. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, РЕЗУЛЬТАТЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ И

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

4.1 Формование газобетона неавтоклавного твердения различного состава

4.2 Оценка морфологии образцов неавтоклавного газобетона

4.3 Рентгенофазовый анализ образцов неавтоклавного газобетона

4.4 Термогравиметрический анализ и дифференциально-сканирующая калориметрия образцов неавтоклавного газобетона

4.5 Механические испытания образцов неавтоклавного газобетона

4.6 Определение водопоглощения и теплопроводности образцов неавтоклавного газобетона

4.7 Анализ микроструктуры образцов неавтоклавного газобетона

4.8 Обоснование эффекта улучшения механических и

эксплуатационных показателей газобетонов неавтоклавного твердения

Выводы по ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованных источников

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Результаты расшифровки дифрактограмм рентгенофазового анализа образцов неавтоклавного газобетона с

различными добавками в возрасте 28 дней

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт внедрения результатов диссертационной работы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

В/Ц - водоцементное соотношение.

ДСК - дифференциально-сканирующая калориметрия.

ЛС - лигносульфонат.

Мкр - модуль крупности песка.

МУНТ - многослойные углеродные нанотрубки.

ОГ - оксид графена.

ОУНТ - однослойные углеродные нанотрубки.

ПАВ - поверхностно-активное вещество.

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия.

РЭМ - растровая электронная микроскопия.

РФА - рентгенофазовый анализ.

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия.

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия.

ТГА - термогравиметрический анализ.

УНТ - углеродные нанотрубки.

ЭДС - энергодисперсионная спектроскопия.

X - коэффициент теплопроводности, Вт/м К.

в - угол дифракции рентгеновских лучей, град.

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффективный газобетон неавтоклавного твердения, наномодифицированный комплексной добавкой на основе оксида графена и пластификатора»

Актуальность темы исследования.

Использование конструкционных материалов с теплоизоляционными свойствами является актуальной задачей и имеет большое значения для развития строительной индустрии. Для этих целей успешно применяется так называемый ячеистый бетон, к видам которого относят пенобетоны, пеногазобетоны, газобетоны автоклавного и неавтоклавного твердения и др. Газобетоны используют для сооружения стен - как внешних, так и внутренних (блоки, панели), перекрытий (плиты), заборов и т.п., а также для возведения каркасных строений. На механические свойства подобных бетонных материалов в значительной степени влияют микро- и наноразмерные реакции, происходящие в цементном камне во время процесса гидратации. Ряд авторитетных исследователей (Яковлев Г.И., Сулейманова Л.А., Строкова В.В., Артамонова О.В., и другие) доказали, что добавление нанодисперсных частиц позволяет улучшить свойства бетона благодаря тому, что наночастицы действуют как центры роста каркаса армирующего геля С-Б-Н. Зарождение продуктов гидратации на наночастицах способствует и ускоряет гидратацию цемента. Добавление оксида графена (ОГ) в цементную матрицу позволяет повысить прочностные характеристики образцов, увеличить долговечность, а также сократить водопоглощение и улучшить теплоизоляционные свойства. Однако, агломерация графеновых листов приводит к использованию только части их активной поверхности, уменьшению рабочей площади и плохому распределению в водных средах. В связи с этим возникает необходимость модифицирования поверхности ОГ с целью эффективного использования всей полезной площади контакта графенового модификатора с цементным камнем. Для решения задач подобного рода необходимо разрабатывать комплексные модифицирующие добавки на основе графеновых структур.

Еще одним из перспективных материалов для улучшения свойств газобетонов является лигносульфонат (ЛС) - один из самых популярных и

бюджетных суперпластификаторов на мировом рынке. Лигносульфонаты, являющиеся побочными продуктами переработки и применения ценного возобновляемого ресурса - древесной массы, экологичны, обладают доступностью и дешевизной, хорошей растворимостью в воде, нетоксичностью, достаточно высокими реологическими свойствами.

В работе предложено для производства конструкционно-теплоизоляционного газобетона неавтоклавного твердения использовать технологию с применением высокотехнологичного наноструктурированного модификатора. В качестве модификатора цементной матрицы предложена комплексная добавка на основе оксида графена и пластифицирующего вяжущего - лигносульфоната. Наномодифицирующая добавка вводилась на стадии смешения исходных компонентов бетонной смеси как компонент, вносимый в воду затворения. Использование подобного комплексного подхода формирования состава модификаторов позволяет рассчитывать на проявление синергетического эффекта при реализации положительных свойств каждого компонента состава. Использование подобной комплексной системы для модификации газобетонов является весьма перспективным при решении актуальной задачи повышения их физико-механических и эксплуатационных свойств, поскольку создаваемая добавка реализует преимущества армирующих и структурообразующих свойств графеновых структур, а также водоредуцирующие и дисперсионные свойства органического пластификатора, при этом являясь более доступной в сравнении с использованием только графенового наномодификатора.

Объектом исследования является процесс получения эффективного газобетона неавтоклавного твердения, модифицированного комплексной добавкой на основе оксида графена и функционального агента -лигносульфоната.

Предмет исследования - закономерности влияния внесения наноструктурированной добавки оксид графена/лигносульфонат на физико-

механические и эксплуатационные характеристики газобетонов неавтоклавного твердения.

Цель диссертации: разработка эффективного состава газобетона неавтоклавного твердения с улучшенными показателями прочности, теплопроводности и водопоглощения за счет внесения комплексного наномодификатора на основе оксида графена и лигносульфоната.

Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• обосновать выбор состава и способа получения комплексного наномодификатора на основе оксида графена и лигносульфоната для газобетонов неавтоклавного твердения; разработать методику получения комплексного наномодификатора газобетонов, позволяющую реализовать синергетический эффект при взаимодействии исходных компонентов -оксида графена и лигносульфоната;

• исследовать структурные, морфологические и физико-химические свойства комплексного наномодификатора на основе оксида графена и лигносульфоната для газобетонов неавтоклавного твердения;

• изучить влияние разработанной комплексной добавки на физико-механические и эксплуатационные свойства газобетонов неавтоклавного твердения; провести анализ эффективности комплексного наномодификатора в сравнении с влиянием отдельных составляющих компонентов;

• исследовать влияние внесения наномодификатора на морфологические, структурные и физико-химические свойства образцов газобетона неавтоклавного твердения, а также установить механизм влияния наномодификатора на процесс гидратации цемента.

Методы исследования. Для определения структурных и морфологических особенностей, а также физико-химических свойств наномодификатора и образцов газобетона неавтоклавного твердения использовали методы сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии с возможностью определения элементного состава методом

энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, рентгенофазового анализа, термогравиметрического анализа и дифференциально-сканирующей калориметрии, ИК-спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния. Испытания физико-механических и эксплуатационных характеристик газобетонов проводили по ГОСТ 310.4-76, ГОСТ 12730.3-78, ГОСТ 7076-99.

Научная новизна работы:

- впервые для улучшения качества конструкционно-теплоизоляционных неавтоклавных газобетонов предложено внесение в их состав комплексного наномодификатора на основе оксида графена и лигносульфоната, позволяющего реализовать синергетический эффект при наложении функциональных свойств компонентов добавки;

- выявлена взаимосвязь компонентов комплексной модифицирующей добавки, доказывающая интеркалирование оксида графена макромолекулами лигносульфоната, а также формирование слоя лигносульфоната на поверхности пакетов графеновых слоев за счет водородных связей между функциональными группами, а также п-п-электронных взаимодействий;

- установлены закономерности влияния соотношений компонентов комплексного наномодификатора на изменение физико-механических и эксплуатационных характеристик образцов газобетонов, позволившие выявить эффективный состав комплексной добавки, обеспечивающий наибольший прирост механических показателей в сравнении с контрольным образцом;

- предложена интерпретация процесса гидратации вяжущего при внесении комплексного наномодификатора, подтверждающая формирование более прочных межпоровых перегородок газобетона неавтоклавного твердения, содержащих уплотненную упаковку мелкозернистых кристаллообразований, обеспечивающую более однородное распределение пор в структуре цементного камня.

Практическая значимость:

- предложен способ модифицирования конструкционно-теплоизоляционных газобетонов неавтоклавного твердения комплексной наноструктурированной добавкой на основе ОГ и ЛС, предполагающий её внесение в виде водной суспензии в цементное тесто вместе с водой затворения, позволяющий повысить физико-механические и эксплуатационные характеристики газобетонных изделий;

- разработан эффективный состав наномодификатора неавтоклавного газобетона, содержащий оксид графена и лигносульфонат в количестве 0,0002 и 0,16 мас.% от массы вяжущего, внесение которых позволяет улучшить физико-механические и эксплуатационные характеристики газобетона: увеличение предела прочности на сжатие - 54 % и на изгиб - на 45%, уменьшение теплопроводности на 29 % и водопоглощения - на 63 %;

- опытно-промышленная апробация образцов неавтоклавного газобетона, содержащего в своем составе наномодификатор ОГ/ЛС(0,0002/0,16 мас.%), на предприятии «Аль-Васит Аль-Дахаби», Королевство Саудовская Аравия, показала, что внесение модифицирующей добавки позволяет увеличить прочностные характеристики цементного камня: предела прочности на сжатие - на 52% и изгиб - на 54%; снизить теплопроводность на 24,8%.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Новый состав и методика получения модифицирующей добавки на основе оксида графена и органического пластификатора -лигносульфоната натрия, для газобетонов неавтоклавного твердения, реализующий синергетический эффект диспергирующей и водоредуцирующей способности ЛС, химически активной поверхности ОГ, а также армирующего эффекта при распределении графеновых плоскостей в матрице цементного теста.

2. Схема взаимодействия компонентов комплексной модифицирующей добавки, доказывающая интеркалирование оксида графена макромолекулами

лигносульфоната, а также формирование слоя лигносульфоната на поверхности пакетов графеновых слоев за счет водородных связей между функциональными группами, а также п-п-электронных взаимодействий.

3. Внесение комплексной добавки состава ОГ/ЛС(0,0002/0,16 мас.%) позволяет получить образцы неавтоклавного газобетона, демонстрирующие увеличение предела прочности на сжатие на 54%, на изгиб - на 45%, уменьшение водопоглощения до 63 % и теплопроводности до 29 % в сравнении с контрольным образцом.

4. Влияние модифицирующей добавки на процесс кристаллизации и фазовый состав минеральных новообразований формирующегося цементного камня, подтверждающееся изменением соотношения интенсивностей дифракционных отражений кварца, тоберморита, ксонотлита и гидрогранатов, являющихся основными структурообразующими фазами НГБ. Механизм образования продуктов гидратации в присутствии комплексной добавки, предполагающий взаимодействие модификатора ОГ/ЛС с гидроалюминатами кальция по типу ионного обмена.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XIV Международной научно-инновационной молодежной конференции «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (г. Тамбов, 2022 г.); V Международной научно-практической конференции "Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение" (г. Тамбов, 2023 г.).

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 6 работ в виде тезисов докладов и статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, из них 1 статья в журнале, индексируемом в МБД SCOPUS.

Личный вклад. Автор принимал активное участие в постановке цели и задач исследований, предложил изучение синергетического эффекта от внесения комплексного наномодификатора газобетона. Лично автором сделаны все рассмотренные составы наномодификатора, а также серия

образцов газобетона неавтоклавного твердения. Проведены испытания по определению прочностных и эксплуатационных характеристик газобетонов. Активно участвовал в обсуждении полученных результатов, написании научных статей и выводов по работе.

Структура и объём диссертации. Диссертация выполнена на 113 страницах машинописного текста, состоит из четырёх глав, списка использованных источников на 111 наименований и 2 приложений, содержит 10 таблиц и 27 рисунков.

ГЛАВА 1 Литературный обзор современных тенденций получения эффективных составов бетонных изделий 1.1 Газобетоны и их разновидности

Следуя стратегиям экологичности и устойчивого развития, необходимо вести поиск эффективных решений для повышения энергоэффективности и сокращения выбросов углекислого газа при строительстве специальных и бытовых конструкций. Затраты на отопление и охлаждение здания являются основной частью эксплуатационных расходов в течение жизненного цикла здания, а также одним из основных источников выбросов углекислого газа [1]. Следовательно, отличные изоляционные строительные материалы считаются важными при проектировании и строительстве различных зданий.

Газобетон (ГБ) является одним из наиболее широко используемых специальных видов бетона и представляет собой вспененный материал малой плотности и, как следствие, низкой прочности. Обычно он изготавливается из связующих веществ (цемента и извести), дополнительного вяжущего материала, богатого кремнеземом (шлак, летучая зола или микрокремнезем), мелкого заполнителя (кремнезема и кварцевого минерального заполнителя), расширяющего агента-порообразователя (алюминиевого порошка (А1)), и воды [2, 3].

Однако его состав и пропорции смеси могут варьироваться и зависят от области конкретного применения. Например, для ГБ, который сочетает в себе изоляционные и структурные конструкционные возможности, используемый для стен или крыш, может потребоваться большее количество связующего и кремнеземного компонента, чем только для элементов изоляции.

По способу производства различают автоклавный газобетон (АГБ) и неавтоклавный газобетон (НГБ).

Автоклавные газоблоки производят только в заводских условиях в соответствии с ГОСТ 31360-2007, для чего используют реакторы высокого давления - автоклавы. Неавтоклавный газобетон изготавливают по ГОСТ

25485-89 без применения дорогостоящего оборудования на строительной площадке. Как известно, средняя плотность и прочность являются основными параметрами, по которым производится выбор теплоизоляционного строительного материала. При одинаковой плотности неавтоклавный газобетон будет проявлять более низкие механические характеристики, нежели автоклавный, что в первую очередь сказывается на его несущей способности [5].

На механические свойства бетонных материалов в значительной степени влияют микро- и наноразмерные реакции, происходящие в цементном камне во время процесса гидратации. Рядом работ доказано, что добавление нанодисперсных частиц позволяет улучшить свойства бетона благодаря тому, что наночастицы действуют как места зарождения для роста каркаса геля С-Б-Н. Зарождение продуктов гидратации на наночастицах способствует и ускоряет гидратацию цемента [5-9].

НГБ представляет собой двухфазный материал, имеющий связанную систему из бетонной матрицы и содержащегося в ней воздуха. На стадии смешения компонентов минералы выпадают из насыщенного раствора в виде кристаллов различной формы, образуя с течением времени пространственный «армирующий» гель. Одной из наиболее важных особенностей НГБ является его пористая структура.

Пористый объем образуется в результате химической реакции между порошком А1 (расширяющим агентом) и щелочами в цементирующих смесях, в результате которой образуется газообразный водород, формирующий макропоры. Эта химическая реакция образует миллионы равномерно распределенных воздушных пустот примерно одинакового размера, заключенных в бетонной матрице.

Пористость обычных классов НГБ находится в пределах 75-90 процентов [3]. Благодаря этому НГБ имеет низкую теплопроводность (X) от 0,15 до 0,20 Вт/мК, малую плотность в сухом состоянии от 240 до 1900 кг/м3 и низкую прочность на сжатие от 2,5 до 10 МПа [10, 11]. Величина

теплопроводности зависит от средней плотности ячеистого бетона, его структуры (размера и характера пор) и влажности. Способ твердения и влажность бетона также влияют на тепловые свойства бетона. В работе [12] сообщается, что основными термическими факторами, влияющими на значения X бетона, были объемная доля заполнителя, соотношение воды и связующего (В/Ц), тип добавки (модификатора) и влажность образца бетона.

Авторы работы [13] показали, что увеличение влажности на 1% по массе увеличивает теплопроводность НГБ на 42%. В статье [14] исследовали влияние содержания влаги на теплопроводность газобетона, используя для моделирования метод переходного плоского источника. Они пришли к выводу, что более высокое значение содержания влаги и более низкое значение пористости привело к более высокому значению X. В результате исследований авторы [15] установили, что теплопроводность АГБ возрастает с увеличением влажности.

Таким образом, содержание влаги является ключевым фактором, влияющим на теплопроводность газобетонов, и более высокое значение содержания влаги приводит к более высокой теплопроводности. Вода в порах газобетона увеличивает его теплопроводность, поскольку Хводы в 25 раз превышает Хвоздуха (Хводы=0,569 Вт/(мК), Хвоздуха=0,023 Вт/(мК)).

Кроме этого, производство НГБ не требует среды насыщенного пара под давлением, что дорого и требует больших энергозатрат, поэтому для многих применений НГБ предпочтителен в сравнении с АГБ [16, 17]. Учитывая вышеизложенное, актуальной является задача разработки состава газобетонной смеси неавтоклавного твердения, обеспечивающей высокие прочностные показатели наряду с хорошими теплоизоляционными свойствами.

1.2 Разновидности добавок в цементные смеси и их влияние на технические характеристики бетонных изделий

Для повышения качества, интенсификации производства бетонных композиций применяют различные виды химических добавок для цементного камня. Модифицирующие добавки (присадки) - это ряд химических веществ органического или неорганического происхождения, предназначенные для получения бетонных конструкций с повышенными эксплуатационными характеристиками за более короткие сроки производства [18].

Введение этих добавок позволяет получить весомый экономический эффект и высокие качественные параметры готовых изделий:

■ сокращение расхода вяжущего при росте механических характеристик;

■ улучшение реологических свойств цементной смеси;

■ контроль скорости набора прочности и тепловыделения цементного раствора;

■ твердение бетонов без дополнительной термообработки, в условиях пониженной температуры;

■ повышение морозостойки и сопротивления к химически агрессивным средам и т.д.

Выделяют отдельный ряд добавок, цель внесения которых состоит в улучшении качества бетонных образцов на стадии усадки:

■ пластификаторы;

■ суперпластификаторы;

■ стабилизирующие добавки;

■ воздухововлекающие присадки.

К пластификаторам относят поверхностно-активные вещества, которые применяют в порошкообразном виде или жидкой суспензии. При внесении пластифицирующих добавок происходит образование нейтральных или слабощелочных соединений, которые непосредственно влияют на

удобоукладываемость цементной смеси. Применение пластификаторов позволяет сократить расход цемента и повысить плотность межпоровых перегородок бетона [18, 19].

Среди пластификаторов, позволяющих улучшать эксплуатационные характеристики бетонных конструкций, выделяют:

1. Лигносульфонат технический (ЛС) - природные водорастворимые сульфопроизводные лигнина, являющиеся соединениями солей натрия и лигносульфоновых кислот.

2. Отходы целлюлозного производства - сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ).

3. Поверхностно-активная добавка (ПАД).

К суперпластификаторам относят синтетические полимерные присадки, которые увеличивают степень разжижения цементных смесей без ущерба для механических свойств готовых бетонных изделий. Основными видами являются: сульфированные меламино-формальдегидные смолы (торговые марки 10-03; МФАС; С-3; MELMENT); сульфированные нафталин-формальдегидные смолы (торговые марки Полипласт СП-1, СП-3, СП-1ВП; 30-03; 40-03 и т.д.); модифицированные лигносульфонаты (МЛС; МТС-1; КОД-С и др.) [19].

Эффективность работы суперпластификаторов достигается за счет формирования в их присутствии активных оболочек на зернах компонентов бетонной смеси, улучшающих реологические характеристики последней.

Подобные стабилизирующие добавки предназначены для предотвращения расслаивания цементного раствора, снижения жесткости, повышения его однородности и придания свойств самоуплотняющихся составов. При внесении такой присадки на зернах цемента образуется так называемый «микрогель», который создает некую подвижность заполнителей, тем самым уменьшая расслаивание раствора. Таким образом, происходит заметное повышение водоудерживающей способности бетонных смесей [20].

Разделяют следующие типы стабилизирующих добавок:

- для улучшения перекачиваемости бетонной смеси и повышения механических характеристик конечных изделий;

- для увеличения воздухосодержания - создания умеренной пористости бетона для сокращения влияния факторов, вызывающих напряжения, связанных, например, с тепловыделениями в процессе твердения бетона [20].

Воздухововлекающие присадки предназначены для создания оптимальной пористой структуры цементного камня. Воздушные полости, содержащиеся в бетонных изделиях, необходимы для обеспечения теплоизоляции и защиты от воды конструкций зданий и сооружений. Если поры слишком маленького размера, в холодное время жидкость при замерзании расширяется и при оттаивании впитывается в цемент. Повторение указанных процессов происходит неоднократно в течение года, что приводит к растрескиванию структуры бетона, и, как следствие, снижению прочностных характеристик изделий в целом. Введение в бетонную смесь воздухововлекающих добавок приводит к образованию значительного количества воздуха, который создает систему замкнутых воздушных пузырьков, повышая пластичность цементного теста. Данного типа добавки обладают гидрофобным действием и к их числу относят: соли древесной смолы, синтетические моющие средства, соли лигносульфоновых и нефтяных кислот, соли органических сульфокислот [18, 21].

1.3 Применение лигносульфонатов в качестве пластификатора

бетонных смесей 1.3.1 Химическая природа лигносульфонатов

Лигносульфонаты технические - это водорастворимые сульфопроизводные лигнина [22, 23]. Впервые ЛС был получен в 1937 г. как результат переработки в процессе целлюлозно-бумажного производства, и является продуктом отходов, содержащих кальциевые, натриевые и

аммониевые соли в своем составе. Они содержат гидроксильные (ОН), метоксильные (ОСН3), фенильные (С^5) и сульфокислотные ^О3Н) группы [22-26]. В настоящее время ЛС производят при обработке древесин растворами гидросульфитов щелочных металлов, а также в результате ультрафильтрации от отработанной варочной жидкости. Порошкообразные ЛС хорошо смешиваются с водой при повышенной температуре. Лигносульфонат принадлежит к веществам 4-ого класса опасности, не относится к аллергенам. Негативного воздействия на организм не выявлено.

На рис. 1.1 представлена химическая единица обычного ЛС. Различные положительные катионы (Ca+2, №+2, Mg+2 и др.) образуют с ЛС сложные структуры. Эти соли используются в качестве водоредуцирующих добавок при производстве бетонов [27-29].

Б

// "О О

Рисунок 1.1 - Лигносульфонат натрия со структурной формулой См^фЫа^^ (т.е. натриевая соль лигносульфоновой кислоты)

Лигносульфонаты обладают высокой поверхностной активностью, что делает их весьма полезными в различных областях промышленности в качестве анионных поверхностно-активных веществ.

Широкое распространение получило использование ЛС в качестве пластификатора для бетонных смесей [30-33]. Как правило, для внесения в различные типы бетонов используют комбинации ЛС с другими активными добавками.

1.3.2 Использование лигносульфонатов для модифицирования

бетонов

Водоредуцирующая способность ЛС при производстве бетона хорошо известна. Наличие в их химическом составе сахаров (таких как глюкоза и сахароза) приводит к замедлению времени схватывания [34]. Поскольку они снижают поверхностное натяжение, ЛС легко адсорбируются на частицах цемента [35, 36]. Различия в происхождении, а также в молекулярных массах и химическом составе могут привести к тому, что разные ЛС будут проявлять различное поведение.

ЛС с разными химическими свойствами (соотношение свободных сахаров, тип противоионов и т. д.) по-разному реагируют с химическими веществами в цементе и проявляют различные эффекты гидратации. ЛС адсорбируются как на карбоксильных группах через ионы Са2+, так и на гидроксильных группах через ионы кислорода [36-38].

ЛС адсорбируются на границе твердого тела и воды и действуют путем диспергирования зерен цемента [39, 40]. Противоположные заряды на соседних частицах цемента могут оказывать существенное электростатическое притяжение, вызывая тем самым флокуляцию частиц. Лигносульфонаты нейтрализуют поверхностные заряды и заставляют частицы отталкивать, а не притягивать друг друга, и они остаются полностью диспергированными в пасте [41]. На основе результатов по электропроводности известно, что для поддержания того же уровня восстановления воды требуется меньше соли натрия по сравнению с солями кальция. ЛС имеют высокую молекулярную массу [34, 42]: для ЛС хвойных

пород сообщалось о диапазоне 1000-140 000 г/моль; более низкие значения зарегистрированы для древесины лиственных пород. Их способность к адсорбции увеличивается с увеличением молекулярной массы [43].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Альджабуби Дхафер Зейд Мохаммед, 2024 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Tasdemir, C. A comparative study on the thermal conductivities and mechanical properties of lightweight concretes / C. Tasdemir, O. Sengul, M. A. Tasdemir // Energy and Buildings. - 2017. - Vol. 151. - P. 469-475. DOI: 10.1016/j.enbuild.2017.07.013

2. Ropelewski, L. Thermal inertia properties of autoclaved aerated concrete / L. Ropelewski, R. D. Neufeld // Journal of Energy Engineering. - 1999. - Vol. 125. - No 2. - P. 59-75. DOI: 10.1061/(asce)0733-9402(1999)125:2(59)

3. Shrivastava, A. Non-autoclaved aerated concrete (NAAC) blocks: an alternative building construction material / A. Shrivastava // International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. - 2017. - Vol. 5. -No. 8. - P. 808-812. DOI: 10.22214/ijraset.2017.8113

4. Qu, X. Previous and present investigations on the components, microstructure and main properties of autoclaved aerated concrete - a review / X. Qu, X. Zhao // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. 135. - P. 505516. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.12.208

5. Sldozian, R. J. Improve the mechanical properties of lightweight foamed concrete by using nanomodified sand / R. J. Sldozian, A. G. Tkachev, I. V. Burakova, Z. A. MikMleva // Journal of Building Engineering. - 2021. - Vol. 34. - P. 101923. DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101923

6. Яковлев, Г. И. Наноструктурирование композитов в строительном материаловедении / Г. И. Яковлев, Г. Н. Первушин, И. С. Полянских [и др.] ; под общей редакцией Г.И. Яковлева. - И.: Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, 2014. - 196 с. - ISBN 978-5-7526-0681-6. - EDN TJIZRL.

7. Tolchkov Y. N. Study of the carbon nanomaterials synthesis on the cement binder / Y. N. Tolchkov, D. Z. M. Aljaboobi // Journal of Advanced Materials and Technologies. - 2022. - Vol. 7. - No 4. - P. 290-298. DOI: 10.17277/jamt.2022.04.pp.290-298

8. Geraldo, V. Synthesis of carbon nanotubes on sand grains for mortar reinforcement / V. Geraldo, S. D. Oliveira, E. E. D. Silva, C. A. D. Souza Oliveira, R. M. D. Almeida Cunha, R. F. Pontes De Oliveira, C. E. Martins Oliveira, E. A. D. Morais // Construction and Building Materials. - 2020. - Vol. 252. - P. 119044. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119044

9. Du, S. Nanotechnology in cement-based materials: a review of durability, modeling, and advanced characterization / S. Du, J. Wu, O. AlShareedah, X. Shi // Nanomaterials. - 2019. - Vol. 9. - No 9. - P. 1213. DOI: 10.3390/nano9091213

10. Jones, M. R. Heat of hydration in foamed concrete: effect of mix constituents and plastic density / M. R. Jones, A. McCarthy // Cement and Concrete Research. - 2006. - Vol. 36. - No 6. - P. 1032-1041. DOI: 10.1016/j.cemconres.2006.01.011

11. Ahmida, F. Experimental study on the effect of lime and aluminum content on porosity, introduced porosity, compressive strength and thermal conductivity of a lightweight cellular concrete based on limestone sand / F. Ahmida, G. M. Sayah, D. Zineb, M. Queneudec-t'Kint // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 392. - P. 131552. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.131552

12. Kim, K.-H. An experimental study on thermal conductivity of concrete / K.-H. Kim, S.-E. Jeon, J.-K. Kim, S. Yang // Cement and Concrete Research. - 2003. - Vol. 33. - No 3. - P. 363-371. DOI: 10.1016/S0008-8846(02)00965-1

13. Narayanan, N. Structure and properties of aerated concrete: a review / N. Narayanan, K. Ramamurthy // Cement and Concrete Composites. - 2000. - Vol. 22. - No 5. - P. 321-329. DOI: 10.1016/S0958-9465(00)00016-0

14. Jin, H.-Q. Experimental determination and fractal modeling of the effective thermal conductivity of autoclaved aerated concrete: effects of moisture content / H.-Q. Jin, X.-L. Yao, L.-W. Fan, X. Xu, Z.-T. Yu // International Journal

of Heat and Mass Transfer. - 2016. - Vol. 92. - P. 589-602. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.08.103

15. Jerman, M. Hygric, thermal and durability properties of autoclaved aerated concrete / M. Jerman, M. Keppert, J. Vyborny, R. Cerny // Construction and Building Materials. - 2013. - Vol. 41. - P. 352-359. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2012.12.036

16. Stel'makh, S. A. Influence of recipe factors on the structure and properties of non-autoclaved aerated concrete of increased strength / S. A. Stel'makh, E. M. Shcherban', A. N. Beskopylny, L. R. Mailyan, B. Meskhi, N. Beskopylny, N. Dotsenko, M. Kotenko // Applied Sciences. - 2022. - Vol. 12. -No 14. - P. 6984. DOI: 10.3390/app12146984

17. Shon, C.-S. Evaluation of non-autoclaved aerated concrete for energy behaviors of a residential house in nur-sultan, kazakhstan / C.-S. Shon, I. Mukangali, D. Zhang, A. Ulykbanov, J. Kim // Buildings. - 2021. - Vol. 11. - No 12. - P. 610. DOI: 10.3390/buildings11120610

18. Калашников, В. И. Терминология науки о бетоне нового поколения / В. И. Калашников // Строительные материалы. - 2011. - № 3. -С. 103-106. - EDN NQUAWD.

19. Касторных, Л. И. Добавки в бетоны и строительные растворы : Учебно-справочное пособие / Л. И. Касторных. - Ростов-на-Дону : Общество с ограниченной ответственностью "Феникс", 2005. - 221 с. -(Строительство). - ISBN 5-222-07696-2. - EDN ZUJUIR.

20. Стабилизирующие добавки в бетон. Виды и назначение. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://modifikator.ru/poleznaya-informaciya/stati/stabiliziruyuschie-dobavki-v-beton-vidy-i-naznachenie (дата обращения 28.11.2023).

21. Применение воздухововлекающих добавок для бетона. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: //beton-karkas .ru/spravochnik-dobavok-dlj a-betona/primenenie-vozdukhovovlekaj ushhikh-dobavok-dlj a-betona/ (дата обращения 28.11.2023).

22. Elsener B. Science and technology of concrete admixtures / B. Elsener, U. Angst. - N.: Elsevier, 2016. - 321-339 p.

23. Сергеева, В.Н. Лигносульфонаты как пластификаторы цемента / В. Н. Сергеева, Г. М. Тарнаруцкий, Н. В. Грибанова, Г. М. Телышева // Химия древесины. - 1979. - № 3. - С. 3-12.

24. Mezhov, A. Effect of sodium lignosulfonate superplasticizer on the early hydration of cement with different contents of cubic C3A / A. Mezhov, K. Kovler // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. -Vol. 660. - No 1. - P. 012037. DOI: 10.1088/1757-899X/660/1/012037

25. Yousuf, M. Chemical and physical effects of sodium lignosulfonate superplasticizer on the hydration of Portland cement and solidification/stabilization consequences / M. Yousuf, A. Mollah, P. Palta, T. R. Hess, R. K. Vempati, D. L. Cocke // Cement and Concrete Research. - 1995. - Vol. 25. - No 3. - P. 671-682. DOI: 10.1016/0008-8846(95)00055-H

26. Top?u, i. B. Effect of high dosage lignosulphonate and naphthalene sulphonate based plasticizer usage on micro concrete properties / i. B. Top?u, O. Ate§in // Construction and Building Materials. - 2016. - Vol. 120. - P. 189-197. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.05.112

27. Lu, Q.-F. Preparation and properties of nitrogen-containing hollow carbon nanospheres by pyrolysis of polyaniline-lignosulfonate composites / Q.-F. Lu, Z.-W. He, J.-Y. Zhang, Q. Lin // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. - 2011. - Vol. 92. - No 1. - P. 152-157. DOI: 10.1016/j.jaap.2011.05.009

28. Bozsodi, B. Modification of interactions in polypropylene/lignosulfonate blends / B. Bozsodi, V. Romhanyi, P. Pataki, D. Kun, K. Renner, B. Pukanszky // Materials & Design. - 2016. - Vol. 103. - P. 32-39. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.04.061

29. Danner, T. Early hydration of C3A-gypsum pastes with Ca- and Na-lignosulfonate / T. Danner, H. Justnes, M. Geiker, R. A. Lauten // Cement and Concrete Research. - 2016. - Vol. 79. - P. 333-343. DOI: 10.1016/j.cemconres.2015.10.008

30. Mollah, M. Y. A. A Fourier transform infrared spectroscopic investigation of the early hydration of Portland cement and the influence of sodium lignosulfonate / M. Y. A. Mollah, W. Yu, R. Schennach, D. L. Cocke // Cement and Concrete Research. - 2000. - Vol. 30. - No 2. - P. 267-273. DOI: 10.1016/S0008-8846(99)00243-4

31. Zarei, M. Evaluation of fracture resistance of asphalt concrete involving calcium lignosulfonate and polyester fiber under freeze-thaw damage / M. Zarei, A. Abdi Kordani, Z. Ghamarimajd, M. Khajehzadeh, M. Khanjari, M. Zahedi // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. - 2022. - Vol. 117. - P. 103168. DOI: 10.1016/j.tafmec.2021.103168

32. Ge, H. Influence and mechanism analysis of different types of water reducing agents on volume shrinkage of cement mortar / H. Ge, Z. Sun, Z. Lu, H. Yang, T. Zhang, N. He // Journal of Building Engineering. - 2024. - Vol. 82. - P. 108204. DOI: 10.1016/j.jobe.2023.108204

33. Rubio-Hernández, F. J. Influence of water/cement ratio, and type and concentration of chemical additives on the static and dynamic yield stresses of Portland cement paste / F. J. Rubio-Hernández, A. Adarve-Castro, J. F. Velázquez-Navarro, N. M. Páez-Flor, R. Delgado-García // Construction and Building Materials. - 2020. - Vol. 235. - P. 117744. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117744

34. Zhang, R. Modification of lignin and its application as char agent in intumescent flame-retardant poly(lactic acid) / R. Zhang, X. Xiao, Q. Tai, H. Huang, Y. Hu // Polymer Engineering & Science. - 2012. - Vol. 52. - No 12. - P. 2620-2626. DOI: 10.1002/pen.23214

35. Nagrockiene, D. The effect of cement type and plasticizer addition on concrete properties / D. Nagrockiene, I. Pundiené, A. Kicaite // Construction and Building Materials. - 2013. - Vol. 45. - P. 324-331. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.03.076

36. Arel, H. §. The effect of lignosulfonates on concretes produced with cements of variable fineness and calcium aluminate content / H. §. Arel //

Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. 131. - P. 347-360. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.11.089

37. Lummer, N.R. Combination of lignosulphonate and AMPS®-co-NNDMA water retention agent - an example for dual synergistic interaction between admixtures in cement / N.R. Lummer, J. Plank // Cement and Concrete Research. - 2012. - Vol. 42. - P. 728-735.11.

38. Ng, S. Influence of plasticizers on the rheology and early heat of hydration of blended cements with high content of fly ash / S. Ng, H. Justnes // Cement and Concrete Composites. - 2016. - Vol. 65. - P. 41-54. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2015.10.005

39. Danner, T. Phase changes during the early hydration of Portland cement with Ca-lignosulfonates / T. Danner, H. Justnes, M. Geiker, R. A. Lauten // Cement and Concrete Research. - 2015. - Vol. 69. - P. 50-60. DOI: 10.1016/j.cemconres.2014.12.004

40. Ramakrishna, U. Experimental investigation on self-curing concrete with sodium lignosulphate by partial replacement of cement with fly ash / U. Ramakrishna, G. Naresh Kumar Reddy, K. Saisri, D. Sai Teja, A. Akhila, K. Nikhil // Materials Today: Proceedings. - 2023. - P. S2214785323016747. DOI: 10.1016/j .matpr.2023.03.607

41. Arel, H. §. Effects of Ca-, Mg-, K-, and Na-lignosulfonates on the behavior of fresh concrete / H. §. Arel, E. Aydin // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. 157. - P. 1084-1091. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.09.190

42. Ma, C. Preparation and performance of a lignosulphonate-AMPS-itaconic acid graft copolymer as retarder for modified phosphoaluminate cement / C. Ma, Y. Bu, B. Chen // Construction and Building Materials. - 2014 - Vol. 60. -P. 25-32.

43. Wang, X. Effect of calcium lignosulphonate on the hydration of the tricalcium aluminate-anhydrite system / X. Wang, Y. Pang, H. Lou, Y. Deng, X. Qiu // Cement and Concrete Research. - 2012 - Vol. 42. - P. 1549-1554.

44. Пат. 2 230 045 Российская Федерация, МПК C04B 24/36, C04B 26/26. Комплексная добавка для бетона / Шитиков Е.С., Ракитин Е.А., Феднер Л.А.; заявитель и патентообладатель Шитиков Евгений Сергеевич. - № 2002114311/03; заявл. 04.06.2002; опубл. 10.06.2004, Бюл. № 16. - 1 с. : ил.

45. Пат. 2 545 585 Российская Федерация, МПК C04B 28/04, G21F 1/04, C04B 111/20. Радиозащитный строительный бетон и способ его изготовления/ Поливкин В.В., Гурненко И.Н., Гульбин В.Н., Колпаков Н.С.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "Инженерно-маркетинговый центр Концерна "Вега" ОАО "ИМЦ Концерна "Вега". - № 2013147015/03; заявл. 22.10.2013; опубл. 10.04.2015, Бюл. № 10.

- 2 с. : ил.

46. Рамачандран, В.С. Добавки в бетон / В.С. Рамачандран. - М. : Стройиздат, 1988. - 575 с. - ISBN 5-274-00208-0.

47. Пат. 2 248 948 Российская Федерация, МПК C04B 24/18, C04B 24/40. Гидрофобизированные лигносульфонаты / Вовк А.И., Дмитриев А.А., Злотников М.Г., Тузенко Г.Н.; заявитель и патентообладатель Вовк А.И., Дмитриев А.А., Злотников М.Г., Тузенко Г.Н. - № 2001126925/04; заявл. 05.10.2001; опубл. 27.03.2005, Бюл. № 9. - 1 с. : ил.

48. Пат. 2 476 396 Российская Федерация, МПК C04B 24/18, C04B 103/30. Пластифицирующая и водоредуцирующая добавка для бетона и строительного раствора / Дмитриев А.А., Тузенко Г.Н., Злотников М.Г.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "НПЦ Технопласт". - № 2011131152/03; заявл. 26.07.2011; опубл. 27.02.2013, Бюл. № 6. - 1 с. : ил.

49. Шпербер, Д. Р. Использование вторичных продуктов производства растительных масел в качестве пластифицирующей добавки в бетон / Д. Р. Шпербер, Р. В. Брюшков, А. Н. Бабаков [и др.] // Электронный сетевой политематический журнал "Научные труды КубГТУ". - 2023. - № 3.

- С. 20-28. - EDN SMOHVJ.

50. Singh, N. B. Effect of lignosulfonate, calcium chloride and their mixture on the hydration of RHA-blended Portland cement / N. B. Singh, V. D. Singh, S. Rai, S. Chaturvedi // Cement and Concrete Research. - 2002. - Vol. 32.

- No 3. - P. 387-392. DOI: 10.1016/S0008-8846(01)00688-3

51. Pesce, C. Effects of organic additives on calcium hydroxide crystallisation during lime slaking / C. Pesce, G. L. Pesce, M. Molinari, A. Richardson // Cement and Concrete Research. - 2021. - Vol. 139. - P. 106254. DOI: 10.1016/j.cemconres.2020.106254

52. Zulkarnain, N. N. Lignosulfonate as a retarder in geopolymer cement for oil well cementing: effect on compressive strength / N. N. Zulkarnain, N. Shafiq, S. H. Abd Rahman, S. A. Farhan // Materials Today: Proceedings. - 2022.

- Vol. 66. - P. 2986-2989. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.06.572

53. Zhu, Y. Graphene and graphene oxide: synthesis, properties, and applications / Y. Zhu, S. Murali, W. Cai, X. Li, J. W. Suk, J. R. Potts, R. S. Ruoff // Advanced Materials. - 2010. - Vol. 22. - No 35. - P. 3906-3924. DOI: 10.1002/adma.201001068

54. Зиатдинов, А. М. Оксид графена и его термически восстановленные наноструктурированные производные: получение и комплексное исследование свойств / А. М. Зиатдинов, Н. С. Саенко, П. Г. Скрыльник // Журнал неорганической химии. - 2020. - Вып. 65. - № 1. - C. 131-144. DOI: 10.31857/S0044457X20010213

55. Enoki, T. Physics and Chemistry of Graphene / T. Enoki, T. Ando. -N.: Jenny Stanford Publishing, 2013. - 476 p. - ISBN 9780429112508.

56. Meunier, V. Physical properties of low-dimensional sp2-based carbon nanostructures / V. Meunier, A. G. Souza Filho, E. B. Barros, M. S. Dresselhaus // Reviews of Modern Physics. - 2016. - Vol. 88. - No 2. - P. 025005. DOI: 10.1103/RevModPhys.88.025005

57. Hummers, W. S. Preparation of graphitic oxide / W. S. Hummers, R. E. Offeman // Journal of the American Chemical Society. - 1958. - Vol. 80. - No 6. - P. 1339-1339. DOI: 10.1021/ja01539a017

58. Брауэр, Г. Руководство по неорганическому синтезу / Г. Брауэр.

- М. : Мир, 1985. - 392 с.

59. Shamaila, S. Modifications in development of graphene oxide synthetic routes / S. Shamaila, A. K. L. Sajjad, A. Iqbal // Chemical Engineering Journal. - 2016. - Vol. 294. - P. 458-477. DOI: 10.1016/j.cej.2016.02.109

60. Chua, C. K. Chemical reduction of graphene oxide: a synthetic chemistry viewpoint / C. K. Chua, M. Pumera // Chem. Soc. Rev. - 2014. - Vol. 43. - No 1. - P. 291-312. DOI: 10.1039/C3CS60303B

61. Sun, L. Mass production of graphene oxide from expanded graphite / L. Sun, B. Fugetsu // Materials Letters. - 2013. - Vol. 109. - P. 207-210. DOI: 10.1016/j.matlet.2013.07.072

62. Пат. 9428394 Соединенные Штаты Америки, МПК C01B 32/23. Highly oxidized graphene oxide and methods for production thereof / Tour J. M., Kosynkin D. V.; заявитель и патентообладатель William Marsh Rice University.

- № US13/321,623; заявл. 14.05.2010; опубл. 24.05.2012. - 23 с.: ил.

63. Kovtyukhova, N. I. Layer-by-layer assembly of ultrathin composite films from micron-sized graphite oxide sheets and polycations / N. I. Kovtyukhova, P. J. Ollivier, B. R. Martin, T. E. Mallouk, S. A. Chizhik, E. V. Buzaneva, A. D. Gorchinskiy // Chemistry of Materials. - 1999. - Vol. 11. - No 3.

- P. 771-778. DOI: 10.1021/cm981085u

64. Пат. 2 709 594 Российская Федерация, МПК C01B 32/198, B82B 3/00, B82Y 40/00. Способ получения оксида графена / Ткачев А.Г., Мележик А.В., Осиов А.А., Ткачев М.А.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" - № 2018134006; заявл. 26.09.2018; опубл. 18.12.2019, Бюл. № 35. - 1 с. : ил.

65. Мележик, А.В. О взаимодействии графита с пероксодисерной кислотой / А. В. Мележик, Л. В. Макарова, А. А. Чуйко // Журнал неорганической химии. - 1989. - №. 34. - Вып. 2. - 351-357 с.

66. Мележик, А.В. Холодное расширение графита - путь к новым технологиям / А. В. Мележик, А. А. Чуйко // Химическая технология (Киев). - 1992. - №. 2. - 3-11 с.

67. Sanchez, F. Nanotechnology in concrete - a review / F. Sanchez, K. Sobolev // Construction and Building Materials. - 2010. - Vol. 24. - No 11. - P. 2060-2071. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.03.014

68. Anagnostopoulos, C. A. Effect of different superplasticisers on the physical and mechanical properties of cement grouts / C. A. Anagnostopoulos // Construction and Building Materials. - 2014. - Vol. 50. - P. 162-168. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.09.050

69. Kawashima, S. Modification of cement-based materials with nanoparticles / S. Kawashima, P. Hou, D. J. Corr, S. P. Shah // Cement and Concrete Composites. - 2013. - Vol. 36. - P. 8-15. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2012.06.012

70. Gdoutos, E. E. Portland cement mortar nanocomposites at low carbon nanotube and carbon nanofiber content: a fracture mechanics experimental study / E. E. Gdoutos, M. S. Konsta-Gdoutos, P. A. Danoglidis // Cement and Concrete Composites. - 2016. - Vol. 70. - P. 110-118. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2016.03.010

71. Shah, S. P. Nano-modification of cementitious material: toward a stronger and durable concrete / S. P. Shah, P. Hou, M. S. Konsta-Gdoutos // Journal of Sustainable Cement-Based Materials. - 2016. - Vol. 5. - No 1-2. - P. 1-22. DOI: 10.1080/21650373.2015.1086286

72. Lin, Y. Graphene reinforced cement composites: a review / Y. Lin, H. Du // Construction and Building Materials. - 2020. - Vol. 265. - P. 120312. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.120312

73. Gladwin, A. A. Review on effects of graphene oxide on mechanical and microstructure of cement-based materials / A. Gladwin Alex, A. Kedir, T. Gebrehiwet Tewele // Construction and Building Materials. - 2022. - Vol. 360. -P. 129609. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.129609

74. Walunjkar, P. M. Review on effect of graphene oxide reinforcement on properties of cement concrete / P. M. Walunjkar, M. N. Bajad // Materials Today: Proceedings. - 2023. - P. S2214785323047570. DOI: 10.1016/j.matpr.2023.09.085

75. Строкова, В. В. Оксид графена как модификатор цементных систем: анализ состояния и перспективы развития / В. В. Строкова, С. К. Лакетич, В. В. Нелюбова, Ж. Йе // Строительные материалы. - 2021. - № 1-2. - С. 37-90. - DOI 10.31659/0585-430X-2021-788-1-2-37-89. - EDN JEFAGZ.

76. Эжен, Н. М. Применение композиционных вяжущих и углеродного наноматериала для получения газобетона / Н. М. Эжен, К. Акмалайулы // Наука и инновационные технологии. - 2022. - № 2(23). - С. 91-98. - DOI 10.33942/sititpr202257.

77. Яковлев Г. И. Комплексная добавка на основе углеродных нанотрубок и микрокремнезема для модификации газосиликата автоклавного твердения / Г. И. Яковлев, Г. Н. Первушин, Я. Керене [и др.] // Строительные материалы. - 2014. - № 1-2. - С. 3-7.

78. Леонтьев, С. В. Модификация структуры теплоизоляционного автоклавного газобетона дисперсией многослойных углеродных нанотрубок / С. В. Леонтьев, В. А. Голубев, В. А. Шаманов [и др.] // Строительные материалы. - 2016. - № 1-2. - С. 76-83.

79. Keriene, J. The influence of multi-walled carbon nanotubes additive on properties of non-autoclaved and autoclaved aerated concretes / J. Keriene, M. Kligys, A. Laukaitis, G. Yakovlev, A. Spokauskas, M. Aleknevicius // Construction and Building Materials. - 2013. - Vol. 49. - P. 527-535. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.08.044

80. Zaid, O. Experimental study on the properties improvement of hybrid graphene oxide fiber-reinforced composite concrete / O. Zaid, S. R. Z. Hashmi, F. Aslam, Z. U. Abedin, A. Ullah // Diamond and Related Materials. - 2022. - Vol. 124. - P. 108883. DOI: 10.1016/j.diamond.2022.108883

81. Jiang, J. Improving mechanical properties and microstructure of ultra-high-performance lightweight concrete via graphene oxide / J. Jiang, J. Qin, H. Chu // Journal of Building Engineering. - 2023. - Vol. 80. - P. 108038. DOI: 10.1016/j.jobe.2023.108038

82. Han, B. Enhancing mechanisms of multi-layer graphenes to cementitious composites / B. Han, Q. Zheng, S. Sun, S. Dong, L. Zhang, X. Yu, J. Ou // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2017. - Vol. 101. - P. 143-150. DOI: 10.1016/j.compositesa.2017.06.016

83. Indukuri, C. S. R. Enhanced transport properties of graphene oxide based cement composite material / C. S. R. Indukuri, R. Nerella // Journal of Building Engineering. - 2021. - Vol. 37. - P. 102174. DOI: 10.1016/j.jobe.2021.102174

84. Seddighi, F. A study of mechanical and microstructures properties of autoclaved aerated concrete containing nano-graphene / F. Seddighi, G. Pachideh, S. B. Salimbahrami // Journal of Building Engineering. - 2021. - Vol. 43. - P. 103106. DOI: 10.1016/j.jobe.2021.103106

85. Akarsh, P. K. Influence of graphene oxide on properties of concrete in the presence of silica fumes and m-sand / P. K. Akarsh, S. Marathe, A. K. Bhat // Construction and Building Materials. - 2021. - Vol. 268. - P. 121093. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121093

86. Fonseka, I. Influence of graphene oxide on abrasion resistance and strength of concrete / I. Fonseka, D. Mohotti, K. Wijesooriya, C.-K. Lee, P. Mendis // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 404. - P. 133280. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.133280

87. Sreeja, K. Effect of graphene oxide on fresh, hardened and mechanical properties of cement mortar / K. Sreeja, T. Naresh Kumar // Materials Today: Proceedings. - 2021. - Vol. 46. - P. 2235-2239. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.03.574

88. Esmaeili, J. An investigation of durability and the mechanical properties of ultra-high performance concrete (UHPC) modified with economical

graphene oxide nano-sheets / J. Esmaeili, V. Romouzi, J. Kasaei, K. Andalibi // Journal of Building Engineering. - 2023. - Vol. 80. - P. 107908. DOI: 10.1016/j.jobe.2023.107908

89. Han, B. Enhancing mechanisms of multi-layer graphenes to cementitious composites / B. Han, Q. Zheng, S. Sun, S. Dong, L. Zhang, X. Yu, J. Ou // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2017. - Vol. 101.

- P. 143-150. DOI: 10.1016/j.compositesa.2017.06.016

90. Hwangbo, D. Effect of nanomaterials (carbon nanotubes, nano-silica, graphene oxide) on bond behavior between concrete and reinforcing bars / D. Hwangbo, D.-H. Son, H. Suh, J. Sung, B.-I. Bae, S. Bae, H. So, C.-S. Choi // Case Studies in Construction Materials. - 2023. - Vol. 18. - P. e02206. DOI: 10.1016/j.cscm.2023 .e02206

91. Ja, T. S. Experimental investigations on the impact of graphene-based oxides in concrete / T. Susan Ja, M. Mathew, S. C. George // Materials Today: Proceedings. - 2023. - P. S2214785323043249. DOI: 10.1016/j.matpr.2023.08.071

92. Devi, S. C. Mechanical and durability performance of concrete incorporating graphene oxide / S. C. Devi, R. A. Khan // Journal of Materials and Engineering Structures. - 2019. - Vol. 6. - P. 201-214.

93. Mohammadi, M. The effect of graphene nano particle on the mechanical and durability properties of portland cement concrete / M. Mohammadi, J. Ahmadi, S. Mohammadi // Concrete Research. - 1970. - Vol. 12.

- Iss. 1. - P. 109-118.

94. Dalal, S. P. Experimental investigation on strength and durability of graphene nanoengineered concrete / S. P. Dalal, P. Dalal // Construction and Building Materials. - 2021. - Vol. 276. - P. 122236. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.122236

95. Geetha, S. Graphene oxide admixed aerated concrete composite with carbon fibres / S. Geetha, M. Selvakumar // Materials Today: Proceedings. - 2018.

- Vol. 5. - No 9. - P. 19808-19814. DOI: 10.1016/j.matpr.2018.06.344

96. Bellamy, L.J. The Infra-red Spectra of Complex Molecules / L.J. Bellamy- N.: Springer, 1975. - 433 с. - ISBN 978-94-011-6019-9.

97. Menazea, A. A. Chitosan/graphene oxide composite as an effective removal of Ni, Cu, As, Cd and Pb from wastewater / A. A. Menazea, H. A. Ezzat, W. Omara, O. H. Basyouni, S. A. Ibrahim, A. A. Mohamed, W. Tawfik, M. A. Ibrahim // Computational and Theoretical Chemistry. - 2020. - Vol. 1189. - P. 112980. DOI: 10.1016/j.comptc.2020.112980

98. Yan, M. Chitosan cross-linked graphene oxide/lignosulfonate composite aerogel for enhanced adsorption of methylene blue in water / M. Yan, W. Huang, Z. Li // International Journal of Biological Macromolecules. - 2019. -Vol. 136. - P. 927-935. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.06.144

99. Karthika, P. Functionalized exfoliated graphene oxide as supercapacitor electrodes / P. Karthika, N. Rajalakshmi, K. S. Dhathathreyan // Soft Nanoscience Letters. - 2012. - Vol. 02. - No 04. - P. 59-66. DOI: 10.4236/snl.2012.24011

100. Pimenta, M. A. Studying disorder in graphite-based systems by Raman spectroscopy / M. A. Pimenta, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, L. G. Canfado, A. Jorio, R. Saito // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2007. - Vol. 9. - No 11. - P. 1276-1290. DOI: 10.1039/B613962K

101. Liu, Y. Utilization of coarse non-ferrous fraction of incineration bottom ash as aerating agent in autoclaved aerated concrete / Y. Liu, D. Kumar, W. Zhu, Z. Chen, K. H. Lim, Y. L. Lai, Z. Hu, E. -H. Yang // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 375. - P. 130906. DOI: 10.1016/j. conbuildmat.2023. 130906

102. Альджабуби, Д. З. М. Получение неавтоклавного газобетона с введением оксида графена и пластифицирующей добавки / Д. З. М. Альджабуби, И. В. Буракова, А. Е. Бураков, Р. Д. Слдозьян, А. Г. Ткачев // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2023. - № 3(771). -С. 52-60. - DOI 10.32683/0536-1052-2023-771-3-52-60.

103. Альджабуби, Д. З. М. Исследование влияния комплексной нанодобавки на основе оксида графена на прочностные характеристики неавтоклавных газобетонов / Д. З. М. Альджабуби, И. В. Буракова, А. Е. Бураков, А. Г. Ткачев. - Т.: Издательский центр ФГБОУ ВО "Тамбовский государственный технический университет", 2022. - С. 97-99. - EDN JZIWUL.

104. MacLeod, A. J. N. Quantitative microstructural characterisation of Portland cement-carbon nanotube composites using electron and X-ray microscopy / A. J. N. MacLeod, F. G. Collins, W. Duan, W. P. Gates // Cement and Concrete Research. - 2019. - Vol. 123. - P. 105767. DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.05.012

105. Marchon, D. Mechanisms of cement hydration / D. Marchon, R.J. Flatt. - Woodhead Publishing, 2016. - 129-145 p. - ISBN 9780081006931.

106. Макарова, И.А. Физико-химические методы исследования строительных материалов / И. А. Макарова, Н.А. Лохова. - Б.: Издательство Братского государственного университета, 2011. - 139 с.

107. Митина, Н. А. Получение прочного неавтоклавного газобетона путем регулирования состава и свойств исходных смесей: дис...канд. техн. наук: 05.17.11 / Митина, Наталия Александровна. - Томск. - 2003. - 213 c.

108. Aljaboobi, D. Z. M. Evaluation of the effect of a complex nanomodifying additive "lignosulfonate/graphene oxide" on the non-autoclaved aerated concrete hydration process / D. Z. M. Aljaboobi, I. V. Burakova, A. E. Burakov, V. O. Yarkin // Journal of Advanced Materials and Technologies. - 2023. - Vol. 8. - Iss. 4. - P. 316-323.

109. Изотов, В. С. Химические добавки для модификации бетона. Монография / В. С. Изотов, Ю. А. Соколова. - М : Палеотип, 2012. - 244 с. -ISBN 5-94727-169-0. - EDN RAZXTP.

110. Chen, M. Novel Ca-SLS-LDH nanocomposites obtained via lignosulfonate modification for corrosion protection of steel bars in simulated concrete pore solution / M. Chen, Y. Cai, M. Zhang, L. Yu, F. Wu, J. Jiang, H.

Yang, R. Bi, Y. Yu // Applied Clay Science. - 2021. - Vol. 211. - P. 106195. DOI: 10.1016/j.clay.2021.106195

111. Colombo, A. The effect of calcium lignosulfonate on ettringite formation in cement paste / A. Colombo, M. Geiker, H. Justnes, R. A. Lauten, K. De Weerdt // Cement and Concrete Research. - 2018. - Vol. 107. - P. 188-205. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.02.021

ПРИЛОЖЕНИЕ А Результаты расшифровки дифрактограмм рентгенофазового анализа образцов неавтоклавного газобетона с различными добавками в

возрасте 28 дней

Таблица 1 - Неавтоклавный газобетон контрольного состава, без добавок.

1п1 а.и. 2theta ^ А

356,5 18,044442 4,911958

91 20,820049 4,262968

104,3 23,130159 3,842167

1696,6 26,751058 3,329758

768,9 29,431361 3,032332

270,8 32,57 2,746928

473,2 34,088245 2,627976

108 35,971652 2,494581

214,8 36,615367 2,452189

140,2 39,436817 2,283006

65,5 41,135427 2,192571

109,9 43,241704 2,090525

314,8 47,135671 1,926499

127,4 48,541367 1,873944

124,1 50,104089 1,819097

96,3 54,996086 1,668292

284,9 60,085085 1,538584

205,6 67,70169 1,382829

155,4 68,245246 1,373133

Таблица 2 - Неавтоклавный газобетон с добавкой ЛС в количестве 0,16

мас.% от массы вяжущего.

а.и. 2theta d, А

136,5 18,023174 4,917706

158,3 20,733672 4,280533

376 22,958205 3,870554

183,1 26,711479 3,334602

1280,7 29,348065 3,040749

199,2 32,31996 2,767606

288,1 34,022337 2,632916

162,3 35,89735 2,499574

97,5 36,583152 2,454274

268,4 39,324828 2,289249

85,3 41,067482 2,196041

185,4 43,149832 2,094763

303,2 47,325758 1,919204

229,5 48,403977 1,878942

111,2 49,946772 1,824458

99,1 50,591474 1,80271

163,1 54,747476 1,675279

109,7 56,545932 1,626188

81,3 60,703416 1,524383

42,9 62,402026 1,486908

68,2 67,837579 1,380389

Таблица 3 - Неавтоклавный газобетон с добавкой ОГ в количестве 0,0002

мас.% от массы вяжущего.

1П;. а.и. 2theta ^ А

70,2 17,966384 4,933122

155,7 20,84 4,258932

93,1 22,926326 3,875864

587 26,737626 3,331401

1250,2 29,354859 3,04006

790,3 32,263693 2,772304

185 34,069208 2,629401

151,4 35,903707 2,499146

214,9 39,300928 2,290586

69,4 41,135427 2,192571

150,1 43,03787 2,099953

231,3 47,182479 1,924697

201,8 48,405478 1,878887

376,4 50,01155 1,822246

100,9 54,58842 1,679783

141,3 59,68425 1,547956

186,8 67,67 1,383399

1812,9 68,18063 1,374277

Таблица 4 - Неавтоклавный газобетон с комплексной добавкой ОГ/ЛС в количестве 0,0002/0,16 мас.% от массы вяжущего.

а.и. 2theta d, А

434,1 17,993274 4,925811

207,3 20,838494 4,259237

81,4 23,018795 3,860503

605,5 26,620182 3,345831

796,3 29,360575 3,039481

157,6 32,075256 2,78816

657,7 34,012357 2,633666

62 35,916512 2,498284

54,7 36,456731 2,462494

112,5 39,351993 2,287731

84,8 41,116115 2,193556

264,5 46,994821 1,931945

98,9 48,493304 1,875689

155,4 50,044406 1,821127

137,8 54,811911 1,673461

139,4 59,847101 1,544132

124,1 62,418197 1,486562

139 67,993276 1,377607

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт внедрения результатов диссертационной работы

Иеряим) с арабсхчкч! нтыка но русский язык

Компания Аль-Васит Аль-Дахабн Тел: [phone]

АКТ

(жытно-праиышлсниы! испытаний изде.1мй м. нсанюклавнонмаюбсгона,

седгрхашп .10 состаие комплексную иянаструктурнронанную доваяку «оксид Iряфена-лш НПО.п.фок¿1"

В результате исследования процесса наномодифнкации 1азобсгоиных смесей проведенного исследователем Ллцджабуби Дхвфср ЗсЯл Мохаммед. проживающим в

> иСмМ« I. I ДМиОН

Компания Адь-Васит Аль-Дахаби предстпянла технологию производства илделий из газобетона с использованием нанодоЬвок в качестве доплитительныч материалов для улучшения свойств газобетона

В 2107 2023 в отделе инженерных испытаний компании Аль-Васит Аль-Дахаби отобраны образцы газобетона л« проведения лаборацтриых испытаний ш> определению <||и тико-мсханичоских свойств модифицированного бетона на площадке компании 11« результатам испы.аний были получены результаты, представленные в таблице I

Таблица газобетона

I Физико-механические характеристики образцов

неавтоптавши о

Наименование IIT.1C.IHik ПЛОТНОСТЬ в су хом состоянии, К1 м' Предел прочности на сжатие в сухом состоянии, МПа Предел ПРОЧНОСТИ на изгмЛ п сухом состоянии, МПа Коэффициент 1 ГII. 1011 роно. 1 мое г II, Вг/мК

Контрольный 705 I 1,32 1.07 0,125

Модифицированный 575 2,01 1,65 0.094

V становлеио. что сосаны тазобстонных смесей ммекл высокие Эксплуатационные свойства. соответствующие требованиям нормативно-технической документации, что свидетельствует о целесообразности и перспективности применения модифицированных и иелий нсавтоклавного газобетона.

Печать Компания Аль-Васит Ать-Дахаби Подпись ' Генеральный директор

КтшктарСчьикм« Ашиич. ДьЬвд. рмь» т ТГгм„„ л |р М||Н|<||

Перевей с арабского языка языка на русский язык Выполнен мной, переводчиком^_(Ц,