Сайт журнала "Промышленное и гражданское строительство

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Модификатор цементных композитов на основе наноцеллюлозы
УДК 691.535
doi: 10.33622/0869-7019.2025.03.05-11
Юрий Владимирович ПУХАРЕНКО, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РААСН, профессор-консультант¹, главный научный сотрудник², tsik@spbgasu.ru
Ирина Утарбаевна АУБАКИРОВА¹, кандидат технических наук, доцент, centeririna@spbgasu.ru
Виктория Игоревна ТКАЧЕНКО¹, ассистент, vikatren@gmail.com
¹ Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ), 190005 Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4
² Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН), 127238 Москва, Локомотивный пр., 21
Аннотация. Современный этап развития строительной науки и практики характеризуется использованием многокомпонентных материалов, в том числе цементных бетонов, что требует формирования его структуры на всех масштабных уровнях с использованием макро-, микро- и нанокомпонентов, позволяющих снизить внутренние напряжения в композите и повысить его прочность. В технологии бетона такими компонентами являются армирующие волокна, высокодисперсные порошки, суперпластификаторы и другие добавки. В статье приведены данные теоретических и экспериментальных исследований по разработке комплексной добавки на основе суперпластификатора и нанофибриллированной целлюлозы для использования в бетонных смесях. Представлены результаты, свидетельствующие о положительном влиянии добавки на реологические характеристики цементно-песчаной смеси и механические свойства цементно-песчаного раствора. На основании полученных данных сделан вывод об эффективности применения полученного модификатора для улучшения свойств цементных композитов. Цель дальнейших исследований - определение влияния разработанной комплексной добавки на структуру и свойства цементных бетонов с применением различных видов заполнителей.
Ключевые слова: цементно-песчаный раствор, модификатор, комплексная добавка, суперпластификатор, наноцеллюлоза, прочность при сжатии и изгибе
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Пухаренко Ю. В., Аубакирова И. У., Никитин В.А., Летенко Д. Г. Модифицирование цементных композитов смешанным наноуглеродным материалом фуллероидного типа // Технологии бетонов. 2013. № 12(89). С. 13-15.
2. Пухаренко Ю. В., Рыжов Д. И., Староверов В. Д. Особенности структурообразования цементных композитов в присутствии углеродных наночастиц фуллероидного типа // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 7(106). С. 718-723.
3. Withana H., Rawat S., Zhang Y. X. Effect of nanocellulose on mechanical properties of cementitious composites - а review [Влияние наноцеллюлозы на механические свойства вяжущих композитов - обзор]. Advanced Nanocomposites, 2024, no. 1, pp. 201-216. doi: 10.1016/j.adna.2024.05.003
4. Матвеева Л. Ю., Мокрова М. В., Хирхасова В. И., Баранец И. В. Исследование методом оптической микроскопии высокого разрешения структуры и морфологии наноцеллюлозы - микродобавки строительных композитов // Вестник гражданских инженеров. 2021. № 1 (84). С. 109-116.
5. Cao Y., Zavaterri P., Youngblood J., Moon R., Weiss J. The influence of cellulose nanocrystal additions on the performance of cement paste [Влияние добавок нанокристаллов целлюлозы на эксплуатационные характеристики цементного теста]. Cement and Concrete Composites, 2015, no. 56, pp. 73-83.
6. Hisseine O. A., Wilson W., Sorelli L. et al. Nanocellulose for improved concrete performance: A macro-to-micro investigation for disclosing the effects of cellulose filaments on strength of cement systems [Наноцеллюлоза для улучшения эксплуатационных характеристик бетона: исследование на макро- и микроуровне, позволяющее выявить влияние целлюлозных нитей на прочность цементных систем]. Construction and Building Materials, 2019, no. 206, pp. 84-96.
7. Letнcia O., Marco L., Lourdes M., Flavio A., Viktor M. Effect of microcrystalline and nano-fibrillated cellulose on the mechanical [Влияние микрокристаллической и нанофибриллированной целлюлозы на механические свойства]. Construction and Building Materials, 2023, no. 408, pp. 1-11.
8. Aofei G., Zhihui S., Noppadon S., Hu F. A review on the application of nanocellulose in cementitious materials [Обзор применения наноцеллюлозы в цементных материалах]. Nanomaterials, 2020, no. 10, pp. 1-25. doi: 10.3390/nano10122476
9. Jiao L., Su M., Chen L. et al. Natural cellulose nanofibres as sustainable enhancers in construction cement [Натуральные целлюлозные нановолокна в качестве усилителей устойчивости в строительном цементе]. Varenyam Achal, East Chine Normal University, Chine, 2016, pp. 1-13. doi: 10.1371/journal.pone.0168422
10. Hospodarova V., Stevulova N., Sicakova A. Possibilities of using cellulose fibres in building materials [Возможности использования целлюлозных волокон в строительных материалах]. 2nd International Conference on Innovative Materials, Structures and Technologies, Materials Science and Engineering, 2015, no. 96, pp. 1-7. doi: 10.1088/1757-899X/96/1/012025
11. Reixach R., Claramunt J., Chamorro M. A. et al. On the path to a new generatiol of cement-based composites through the use of lignocellulosic micro/nanofibres [На пути к созданию нового поколения композитов на цементной основе с использованием лигноцеллюлозных микро/нановолокон]. Materials, 2019, vol. 12, pp. 1-14.
12. Muhammad I. H., Warda A., Rakibul I. Kh., Surendra Sh. A comparative investigation on the effects of nanocellulose from bacteria and plant-based sources for cementitious composites [Сравнительное исследование влияния наноцеллюлозы, полученной из бактерий и растительных источников, на цементирующие композиты]. Cement and Concrete Composites, 2022, no. 125, pp. 1-13.
13. Пухаренко Ю. В. Научные и практические основы формирования структуры и свойств фибробетонов. Санкт-Петербург : СПбГАСУ, 2005. 315 с.
14. Пухаренко Ю. В., Пантелеев Д. А., Жаворонков М. И. Исследование процесса деформирования бетона, армированного низкомодульной фиброй // Сборник научных трудов РААСН. М. : РААСН, 2020. С. 358-366.
15. Pucharenko J. V., Aubakirova I. U., Staroverov V. D. Structural features of nanomodified cement stone [Структурные особенности наномодифицированного цементного камня]. Architecture and Engineering, 2016, vol. I, iss. I, pp. 66-70.
16. Хирхасова В. И. Влияние наноцеллюлозы на процесс гидратации портландцемента и свойства бетона // Вестник гражданский инженеров. 2020. № 5(82). С. 155-160.
17. Muhammad I., Warda A., Rakibul I., Khan S. A comparative investigation on the effects of nanocellulose from bacteria and plant-based sources for cementitious composites [Сравнительное исследование влияния наноцеллюлозы, полученной из бактерий и растительных источников, на цементирующие композиты]. Cement and Concrete Composites, 2022, no. 125, pp. 1-13.
18. Kolour H. H., Ahmed M., Alyaseen E., Landis E. N. An investigation on the effects of cellulose nanofibrils on the performance of cement paste and concrete [Исследование влияния нановолокон целлюлозы на характеристики цементного теста и бетона]. Advances in Civil Engineering Materials, 2018, no. 7(1). doi: 10.1520/ACEM20180048
19. Lee H. J., Kim S. K., Lee H. S., Kim W. A study on the drying shrinkage and mechanical properties of fiber reinforced cement composites using cellulose nanocrystals [Исследование усадки при высыхании и механических свойств цементных композитов, армированных волокнами, с использованием нанокристаллов целлюлозы]. International Journal of Concrete Structures and Materials, 2019, no. 13(1). doi: 10.1186/s40069-019-0351-2
20. Mohammadkazemi F., Doosthoseini K., Ganjian E., Azin M. Manufacturing of bacterial nano-cellulose reinforced fiber-cement composites [Производство волоконно-цементных композитов, армированных бактериальной наноцеллюлозой]. Construction Building Materials, 2015, no. 101, pp. 958-964.
Для цитирования: Пухаренко Ю. В., Аубакирова И. У., Ткаченко В. И. Модификатор цементных композитов на основе наноцеллюлозы // Промышленное и гражданское строительство. 2025. № 3. С. 5-11. doi: 10.33622/0869-7019.2025.03.05-11