Анкета автора(ов)
| Фамилия, имя, отчество, учёная степень, звание, должность. Полное и сокращённое наименование организации, адрес организации. | Гуляков Евгений Геннадьевич, инженер, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0002-7065-8022 Хозин Вадим Григорьевич, доктор технических наук, профессор, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0003-0874-316X Боровских Игорь Викторович, кандидат технических наук, доцент, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация. Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0003-1223-3138 Кропачев Роман Васильевич, главный директор по технологиям, ООО “PrintPro Homes”, Флорида, Соединенные Штаты Америки Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0009-0006-0455-9938 |
| Название статьи. | Наномодификация высокопрочных цементов низкой водопотребности добавками кремнезоля и нанопластинами графена |
| Аннотация. | Постановка задачи. Перспективным направлением улучшения свойств цементных материалов является их наномодификация, которая зачастую усложняется достижением максимальной гомогенизации наноразмерных частиц в объеме основного материала. Традиционные способы смешения компонентов не всегда позволяют достичь равномерного распределения наномодификаторов в смеси. Гораздо эффективней является технология совместного помола, которая лежит в основе получения цементов низкой водопотребности. Известный эффект дезагрегации частиц при механическом, «принудительном» нанесении пластификатора на поверхность зерен цемента способствует равномерному распределению наноразмерных модификаторов. Кремнезоль (гидрозоль диоксида кремния) и графеновый порошок, состоящий из нанопластин графена, известны своими положительными эффектами в цементных материалах, что предопределяет актуальность наномодификации высокодисперсных цементов низкой водопотребности для создания высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов. Целью работы является исследование модификации цементов низкой водопотребности добавками кремнезоля и нанопластинами графена и определение их влияния на свойства цементного теста и камня. Для этого решаются следующие задачи: анализ дисперсного состава исходных компонентов, получение высокодисперсных цементов низкой водопотребности с наноразмерными добавками, оценка размолоспособности исходного портландцемента, нормальной густоты цементного теста и прочности цементного камня. Результаты. Анализ распределения частиц по размерам исходных компонентов позволил установить его влияние на размолоспособность портландцемента и нормальную густоту получаемых цементов низкой водопотребности. Определены концентрационные зависимости прочности цементного камня от содержания наномодификаторов. Выводы. Применение кремнезоля практически не влияет на удельную поверхность и нормальную густоту получаемых цементов низкой водопотребности. Установлен эффект снижения размолоспособности по мере увеличения концентрации нанопластин графена, дисперсный состав которых представляет собой агломераты частиц, не дезагрегируемых при ультразвуковой обработке. Оба модификатора позволяют повысить прочность цементного камня – наибольший эффект достигнут при 0,03% нанопластин графена и 0,005% кремнезоля, применение которого в целом показало лучшие результаты. |
| Ключевые слова. | наномодификация, цементы низкой водопотребности, кремнезоль, нанопластины графена |
| First name, Middle name, Last name, Scientific degree, Scientific rank, Current position. Full and brief name of the organization, The organization address. | Evgeny G. Gulyakov, engineer, Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation. Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0002-7065-8022 Vadim G. Khozin, doctor of technical sciences, professor, Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation. Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0003-0874-316X Igor V. Borovskikh, candidate of technical sciences, associate professor, Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation. Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0000-0003-1223-3138 Roman V. Kropachev, Chief Technology Officer, PrintPro Homes LLC, Florida, The United States of America Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , ORCID: 0009-0006-0455-9938 |
| Title of the article | Nanomodification of high-strength low water demand cements with silica sol and graphene nanoplatelets |
| Abstract. | Problem statement. A promising approach to improving the properties of cementitious materials is their nanomodification, which is often complicated by achieving maximum homogenization of nanoscale particles within the bulk of the base material. Traditional methods of mixing components do not always ensure uniform distribution of nanomodifiers within the mixture. A much more effective approach is co-milling, which underlies the production of low water demand cements. The well-known effect of particle disaggregation during the mechanical, “forced” application of a plasticizer to the surface of cement grains promotes uniform distribution of nanoscale modifiers. Silica sol (silicon dioxide hydrosol) and graphene powder, consisting of graphene nanoplatelets, are known for their positive effects on cementitious materials, making nanomodification of highly dispersed low water demand cements relevant for the creation of high-strength and ultra-high performance concretes. The purpose of this study is to modify low water demand cements with silica sol and graphene nanoplatelets and determine their effect on the properties of cement paste and cement stone. To achieve this, the following tasks are solved: analyzing the particle size distribution of the starting components, producing highly dispersed low water demand cements with nanoscale additives, and assessing the grindability of the starting Portland cement, the normal consistency of the cement paste, and the strength of the cement stone. Results. The analysis of the particle size distribution of the starting components allowed us to determine its effect on the grindability of Portland cement and the normal consistency of the resulting low water demand cements. The concentration dependences of the strength of the cement stone on the nanomodifier content were determined. Conclusions. The use of silica sol has virtually no effect on the specific surface area or normal consistency of the resulting low water demand cements. A decrease in grindability was observed with increasing concentration of graphene nanoplatelets, the dispersed composition of which consists of agglomerates of particles that are not disaggregated during ultrasonic treatment. Both modifiers can increase the strength of cement stone – the greatest effect was achieved with 0.03% graphene nanoplatelets and 0.005% silica sol, the use of which generally showed the best results. |
| Keywords. | nanomodification, low water demand cements, silica sol, graphene nanoplatelets |
| Для цитирования: | Гуляков Е.Г., Хозин В.Г., Боровских И.В., Кропачев Р.В. Наномодификация высокопрочных цементов низкой водопотребности добавками кремнезоля и нанопластинами графена // Известия КГАСУ, 2026, № 1(75), с. 51-63, DOI: 10.48612/NewsKSUAE/75.5, EDN: EKANHZ |
| For citations: | Gulyakov E.G., Khozin V.G., Borovskikh I.V., Kropachev R.V. Nanomodification of high-strength low water demand cements with silica sol and graphene nanoplatelets // News of KSUAE, 2026, № 1(75), pс. 51-63, DOI: 10.48612/NewsKSUAE/75.5, EDN: EKANHZ |
