vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2022-49-2-123-132vdgtu-1088Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREУправляемые воздействия на структурообразование и свойства цементных бетоновControlled impacts for structure formation and properties of cement concretesИващенкоЮ. Г.IvaschenkoYu. G.

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительные материалы и технологии»,

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Department of «Building materials and technology»,

77 Polytechnic Str., Saratov 410054

psk@sstu.ruМамешовР. Т.MameshovR. T.

соискатель, кафедра «Строительные материалы и технологии»,

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Applicant, Department of «Building materials and technology»,

77 Polytechnic Str., Saratov 410054

mascara.t@list.ruСаратовский государственный технический университет имени Ю.А. ГагаринаРоссияYu.A. Gagarin Saratov State Technical UniversityRussian Federation202217082022492123132Copyright © Иващенко Ю.Г., Мамешов Р.Т., 20222022Иващенко Ю.Г., Мамешов Р.Т.Ivaschenko Y.G., Mameshov R.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1088Цель

Цель. В работе рассматриваются управляемые воздействия на изменение свойств компонентов, управляющий эффект технологических способов и приемов получения композиционных строительных материалов с комплексом заданных свойств.

Метод

Метод. Применены методы механо-физического, физико-химического, нанотехнологического воздействия.

Результат

Результат. Систематизированы и обобщены системно-структурные подходы управляющих воздействий на стадии структурообразования, технологических переделов, формирования оптимальной структуры и свойств цементных бетонов. Приведены физико-химические принципы и механизмы формирования структуры, основанные на установлении роли управления механофизическими, физико-химическими, нанотехнологическими методами воздействия на систему «цемент – вода». Выявлена возможность управления структурными превращениями в вяжущих системах, в том числе, за счет применения технологических воздействий.

Вывод

Вывод. Реализация направленных условий воздействий на компоненты цементных бетонов обеспечит целенаправленное конструирование структур современных строительных материалов. 

Objective

Objective. The paper considers controlled effects on changes in the properties of components and the control effect of technological methods and techniques for obtaining composite building materials with a set of specified properties.

Method

Method. Methods of mechano-physical, physicochemical, nanotechnological influence were applied.

Result

Result. The system-structural approaches are systematized and generalized by control actions at the stage of structure formation, technological stages, formation of the optimal structure and properties of cement concrete. The physicochemical principles and mechanisms of structure formation are given, based on establishing the role of controlling the mechano-physical, physico-chemical, nanotechnological methods of influencing the cement-water system. The possibility of controlling structural transformations in binder systems, including through the use of technological influences, has been revealed.

Conclusion

Conclusion. The implementation of the impacts on the components of cement concretes will ensure the targeted design of the structures of modern building materials. 

строение композиционного материалапортландцементсоставные компонентыструктурообразующие факторысвойстваstructure of a composite materialportland cementconstituent componentsstructure-forming factorspropertiesReferencesБабков В.В., Мохов В.Н., Капитонов С.М., Комохов П. Г. Структурообразование и разрушение цементных бетонов Текст. – Уфа, ГУП «Уфимский полиграфкомбинат», 2002. – 376 с.Babkov V.V., Mokhov V.N., Kapitonov S.M., Komokhov P.G. Structure formation and destruction of cement concretes. - Ufa, State Unitary Enterprise "Ufa Polygraph Plant", 2002: 376. (In Russ)Сахипбгареев P.P. Потенциал структурообразования и самозалечивания цементных систем на поздних стадиях твердения / В В. Бабков, P.P. Сахипбгареев // Труды Международного конгресса «Наука и инновации в строительстве», SIB. - Воронеж, 2008. – Т. 1. – С.463-469.Sakhipbgareev P.P. The potential of structure formation and self-healing of cement systems at the late stages of hardening / VV Babkov, P.P. Sakhipbgareev. Proceedings of the International Congress "Science and Innovation in Construction", SIB. Voronezh, 2008; 1: 463-469. (In Russ)Сахипбгареев P.P. Направления и механизмы управления процессами структурообразования цементных композитов / P.P. Сахибгареев // XV Академические чтения РААСН / Казан, гос. арх.-строит. ун-т. – Казань, 2010. – Т.1. – С.53-57.Sakhipbgareev P.P. Directions and mechanisms for controlling the processes of structure formation of cement composites. XV Academic readings of the RAASN. Kazan, state. arch.-build. un-t. Kazan, 2010; 1:53-57. (In Russ)Батраков В.Г. Модифицированные бетоны: Теория и практика. – М.:Технопроект, 1998. – 768 с.Batrakov V.G. Modified concretes: Theory and practice. M.: Tekhnoproekt, 1998: 768. (In Russ)Гаджилы P.A. Регулирование свойств цементных систем с учетом природы ПАВ. Цемент и его применение. 2003. - №5. - С. 26-27.Gajily R.A. Regulation of the properties of cement systems, taking into account the nature of surfactants. Cement and its application. 2003; 5: 26-27. (In Russ)Каприелов С.С. Общие закономерности формирования структуры цементного камня и бетона с добавкой ультрадисперсных материалов Текст. / С.С. Каприелов // Бетон и железобетон. – 1995. № 4. - С. 16-20.Kaprielov S.S. General patterns of formation of the structure of cement stone and concrete with the addition of ultrafine materials. Concrete and reinforced concrete. 1995; 4:16-20. (In Russ)Комохов П.Г. Структура и свойства цементного камня с позиции компьютерного материаловедения Текст. /П.Г. Комохов, A.M. Харитонов // Academia. Архитектура и строительство. 2007. – №4 - С. 63-66.Komokhov P.G., Kharitonov A.M. Structure and properties of cement stone from the standpoint of computer materials science. Academia. Architecture and construction. 2007; 4: 63-66. (In Russ)Королев A.C. Управление водонепроницаемостью цементных композитов путем направленного уплотнения гидратной структуры цементного камня. Монография. Челябинск:Изд-во – ЮУрГУ, 2008. - 146 с.Korolev A.S. Management of the water resistance of cement composites by directional compaction of the hydrated structure of the cement stone. Monograph. Chelyabinsk: Publishing House SUSU, 2008: 146. (In Russ)Stuart Matthews, Lojze Bevc, Stuart Curtis, Ainars Paeglitis. Concrete structure management: Guide to ownership and good practice. Fib Bulletins. 2008; 44(February):210.Stuart Matthews, Lojze Bevc, Stuart Curtis, Ainars Paeglitis. Concrete structure management: Guide to ownership and good practice. fib bulletins. 2008; 44(February):210.Shi X. et al. Durability of steel reinforced concrete in chloride environments: An overview.Construction and Building Materials. 2012; 30:125-138.Shi X. et al. Durability of steel reinforced concrete in chloride environments: An overview.Construction and Building Materials. 2012; 30:125-138.Перцев В.Т., Леденев А.А., Рудаков О.Б. Физико-химические подходы к разработке эффективных органоминеральных добавок для бетона // Конденсированные среды и межфазные границы. 2018. № 20 (3). С. 432-442.Pertsev V.T., Ledenev A.A., Rudakov O.B. Physico-chemical approaches to the development of effective organo-mineral additives for concrete. Condensed media and interfacial boundaries. 2018; 20 (3): 432-442. (In Russ)Лотов В.А. О взаимодействии частиц цемента с водой или вариант механизма процессов гидратации и твердения цемента. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг ресурсов. Т.239. – №1 . – 2018. С. 99-110Lotov V.A. On the interaction of cement particles with water or a variant of the mechanism of the processes of hydration and hardening of cement. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Resource engineering. 2018; 239(1):99-110 (In Russ)Гаркави М. С, Цимерманис Л. Б. К вопросу об энтропийном анализе фазовых переходов в процессе твердения строительных материалов //Инженерно-физические исследования строительных материалов.Челябинск, 1974. – С. 40−47.Garkavi M. S., Tsimermanis L. B. On the issue of entropy analysis of phase transitions in the process of hardening of building materials. Engineering and physical research of building materials.Chelyabinsk, 1974: 40−47. (In Russ)Гаркави М.С. Колебательные процессы при самоорганизации вяжущих систем // 1 международное совещание по химии й технологии цементов. М.1996. – С. 190-191Garkavi M.S. Oscillatory processes during self-organization of binder systems. 1st international meeting on chemistry and technology of cements. M.1996: 190-191(In Russ)Соломатов В. И., Выровой В. Н., Бобрышев А. Н. и др. Полиструктурная теория композиционных строительных материалов – Ташкент : Фан, 1991. – 284 с.Solomatov V. I., Vyrovoy V. N., Bobryshev A. N. et al. Polystructural theory of composite building materials Tashkent: Fan, 1991: 284. (In Russ)Селяев В. П. , Иващенко Ю. Г. , Низина Т. А. Полимербетоны: монография. – Саранск : Изд-во Мордовского ун-та, 2016. – 281 с.Selyaev V. P., Ivashchenko Yu. G., Nizina T. A. Polymer concretes: monograph. Saransk: Publishing House of the Mordovian University, 2016: 281. (In Russ)Чернышов Е.М. Формула «4С» («состав – структура –состояние – свойства») в концептуально-методологической парадигме современного системного материаловедения // Строительные материалы – 4С: состав – структура – состояние – свойства: Междунар. сб. науч. трудов. – Новосибирск, 2015 – С. 5–12.Chernyshov E.M. Formula "4C" ("composition - structure - state - properties") in the conceptual and methodological paradigm of modern systems materials science. Building materials - 4C: composition - structure - state - properties: Intern. Sat. scientific works. - Novosibirsk, 2015: 5–12. (In Russ)Баженов Ю.М. Конструирование структур современных бетонов: определяющие принципы и технологические платформы // Строительные материалы. 2014. № 3. C. 6 – 14.Bazhenov Yu.M. Structural design of modern concrete: defining principles and technological platforms. [Stroitel'nye materialy]. Construction Materials. 2014; 3: 6 – 14. (In Russ)Иващенко Ю.Г., Павлова И.Л., Решетов В.А. Основы методологических принципов развития системно-структурных концепций конструирования композиционных строительных материалов // Сборник докладов международной научнопрактической конференции. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2007. С. 81-85Ivashchenko Yu.G., Pavlova I.L., Reshetov V.A. Fundamentals of methodological principles for the development of systemstructural concepts for the design of composite building materials. Collection of reports of the international scientific-practical conference. Belgorod: Publishing house of BSTU im. V.G. Shukhov. 2007: 81-85 (In Russ)Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. – М.: Наука, 1966 – 400 с.Rebinder P.A. Physical and chemical mechanics of dispersed structures. M.: Nauka, 1966: 400. (In Russ)Пригожин И. От существующего к возникающему. – М.: Наука, 1985. – 201 с.Prigogine I. From existing to emerging. M.: Nauka, 1985: 201. (In Russ)Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравносвесных системах. – М.: Мир, 1979. – 512 с.Nicolis G., Prigogine I. Self-organization in non-equilibrium systems. M.: Mir, 1979: 512. (In Russ)Бобрышев А.Н. Синергетика композиционных материалов / А.Н. Бобрышев, В.Н. Козомазов, Л.О. Бабин, В.И. Соломатов - Липецк : НПО ОРИУС, 1994. - 152 с.Bobryshev A.N. Synergetics of composite materials / A.N. Bobryshev, V.N. Kozomazov, L.O. Babin, V.I. Solomatov - Lipetsk: NPO ORIUS, 1994: 152. (In Russ)Штакельберг Д.И. Самоорганизация в дисперсных системах. – Рига: Зинатне, 1990. - 175 сStackelberg D.I. Self-organization in disperse systems. Riga: Zinatne, 1990: 175.Баженов Ю.М., Федосов С.В., Ерофеев В. Т., Матвиевский А.А., Митина Е.А., Емельянов Д.В., Юдин П.В. Цементные композиты на основе магнитно- и электрохимически активированной воды затворения. Саранск : Изд-во Мордовского университета, 2011. – 128 с.Bazhenov Yu.M., Fedosov S.V., Erofeev V.T., Matvievsky A.A., Mitina E.A., Emelyanov D.V., Yudin P.V. Cement composites based on magnetically and electrochemically activated mixing water. Saransk: Publishing House of the Mordovian University, 2011: 128. (In Russ)Иващенко Ю.Г., Мухамбеткалиев К.К. Композиты на основе модифицированных глиносодержащих вяжущих систем // Разработка современных технологий и материалов для обеспечения энергосбережения, надежности и безопасности объектов архитектурно-строительного и дорожного комплекса: сб. статей Междунар. науч.-практ. симп. / Саратов, 2010. С.51-56.Ivashchenko Yu.G., Mukhambetkaliev K.K. Composites based on modified clay-containing binder systems. Development of modern technologies and materials to ensure energy saving, reliability and safety of objects of the architectural, construction and road complex: Sat. articles of the International scientific-practical. symp. Saratov, 2010: 51-56. (In Russ)Вагнер Г.Р. Физико-химия процессов активации цементных дисперсий. Киев: Наук. думка, 1980. – 200 с.Wagner G.R. Physico-chemistry of activation processes of cement dispersions. Kyiv: Nauk. Dumka, 1980: 200.Самченко С.В. Формирование и генезис структуры цементного камня. – М.: НИУ МГСУ, 284 с.Samchenko S.V. Formation and genesis of the structure of cement stone. M.: NRU MGSU, 284 p. (In Russ)Миронов В.А., Белов В.В., Голубев А.И., Смирнов М.А. Оптимизирование композиций для изготовления строительных смесей. СПб.: РИА «Квинтет», 2008. – 416 с.Mironov V.A., Belov V.V., Golubev A.I., Smirnov M.A. Optimization of compositions for the manufacture of building mixtures. St. Petersburg: RIA Quintet, 2008: 416. (In Russ)Ушеров-Маршак А. В. Калориметрия цемента и бетона. – Х.: Колорит, 2002. – 184 с.Usherov-Marshak A.V. Calorimetry of cement and concrete. Kh.: Kolorit, 2002: 184. (In Russ)Максимова И. Н., Макридин Н. И., Ерофеев В. Т., Скачков Ю. П. Прочность и параметры разрушения цементных композитов: монография. – Саранск : Изд-во Мордовского ун-та, 2015. – 358 с.Maksimova I. N., Makridin N. I., Erofeev V. T., Skachkov Yu. P. Strength and fracture parameters of cement composites: monograph. Saransk: Publishing House of Mordovian University, 2015: 358. (In Russ)Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. Москва: Стройиздат, 1989. – 188 с.Ratinov V.B., Rozenberg T.I. Additives in concrete. Moscow: Stroyizdat, 1989: 188. (In Russ)Сватовская Л.Б., Сычев М.М. Активированное твердение цементов Л.: Стройиздат, 1983. – 160 с.Svatovskaya L.B., Sychev M.M. Activated hardening of cements L.: Stroyizdat, 1983: 160. (In Russ)Гранковский И.Г. Структурообразование в минеральных вяжущих системах Киев: Наукова думка, 1984. 300 с.Grankovsky I.G. Structure formation in mineral binding systems Kyiv: Naukova Dumka. 1984: 300.Баженов Ю.М., Демьянова B.C., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны. – М.: Издательство АСВ, 2006. – 368с.Bazhenov Yu.M., Demyanova B.C., Kalashnikov V.I. Modified high quality concretes. M.: DIA Publishing House, 2006: 368. (In Russ)Куприяшкина Л.И. Наполненные цементные композиты. Саранск: И-во Мордовского университета. 2007.180 с.Kupriyashkina L.I. Filled cement composites. Saransk: Publishing House of the Mordovian University. 2007:180 (In Russ)Шейкин А.Е. Чеховский Ю.В. Брессер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. – Москва : Стройиздат, 1979. – 344 с.Sheikin A.E. Chekhovsky Yu.V. Bresser M.I. Structure and properties of cement concretes. Moscow: Stroyizdat, 1979: 344. (In Russ)Мчедлов-Петросян О. П. Химия неорганических строительных материалов. Москва : Стройиздат, 1971. – 224 с.Mchedlov-Petrosyan O. P. Chemistry of inorganic building materials. Moscow: Stroyizdat, 1971: 224. (In Russ)Шпынова Л.Г., Чих В.И., Саницкий М.А. и др. Физико-химические основы формирования структуры цементного камня /. - Львов : Вища школа : Изд-во при Львов. ун-те, 1981. - 158 с. : ил.Shpynova L.G., Chikh V.I., Sanitsky M.A. et al. Physico-chemical foundations of the formation of the structure of cement stone Lviv: Vishcha school: Publishing House at Lviv. un-te, 1981:158.Иващенко Ю.Г., Страхов А.В., Тимохин Д.К. О роли активности минеральных наполнителей в системно-структурных концепциях конструирования композиционных строительных материалов // Долговечность строительных материалов, изделий и конструкций. Материалы всероссийской научно-технической конференции. – Саранск: Изд-во Мордовского университета. – 2018. – С 61-67.Ivashchenko Yu.G., Strakhov A.V., Timokhin D.K. On the role of the activity of mineral fillers in the system-structural concepts of the design of composite building materials. Durability of building materials, products and structures. Materials of the All-Russian Scientific and Technical Conference. Saransk: Publishing House of the Mordovian University. 2018:61-67. (In Russ)Yahia A., Kabagire K. D. New approach to proportion pervious concrete.Construction and Building Materials. 2014; 62:38- 46.Yahia A., Kabagire K. D. New approach to proportion pervious concrete.Construction and Building Materials. 2014; 62:38- 46.Wei S. et al. Characterization and simulation of microstructure and thermal properties of foamed concrete. Construction and building materials. 2013; 47: 1278-1291.Wei S. et al. Characterization and simulation of microstructure and thermal properties of foamed concrete. Construction and building materials. 2013; 47:1278-1291.Cleland, D. & Matthews, S. & Stipanovic, Irina & Jacobs, J.. (2009). Concrete structure ownership and management: Part 1. Structural Concrete. 10. 87-97. 10.1680/stco.2009.10.2.87.Cleland, D. & Matthews, S. & Stipanovic, Irina & Jacobs, J.. (2009). Concrete structure ownership and management: Part 1. Structural Concrete. 10.87-97. 10.1680/stco.2009.10.2.87.Radić, Jure & Kušter Marić, Marija. Challenges in concrete structures management. 2012.Radic, Jure & Kuster Maric, Marija. Challenges in concrete structures management. 2012.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.