Анкета автора(ов)
| Фамилия, имя, отчество, учёная степень, звание, должность. Полное и сокращённое наименование организации, адрес организации. | Беляков Андрей Юрьевич, аспирант, заведующий лабораторией, 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: 0000-0003-0017-1419 Гуляков Евгений Геннадьевич – аспирант, 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 Хохряков Олег Викторович, 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: 0000-0001-5337-2850 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 |
| Название статьи. | Микроструктура порошков цементного клинкера и минеральных добавок, помолотых с суперпластификатором |
| Аннотация. | Постановка задачи. Получение дисперсных строительных материалов, таких как портландцемент и минеральные добавки, связано с энергоемким процессом тонкого измельчения. Для повышения размолоспособности традиционно применяются технологические добавки, однако более эффективны поверхностно-активные вещества, в частности суперпластификаторы, которые также улучшают строительно-технические показатели материалов. Целью работы является сравнительная оценка дисперсной микроструктуры молотых цементного клинкера и минеральных добавок при их измельчении с суперпластификатором и без него. Задачи исследования: определить размолоспособность цементного клинкера, известняка и кварцевого песка с суперпластификатором; исследовать микроструктуру диспергированных минеральных частиц этих материалов на автоэмиссионном сканирующем электронном микроскопе; провести элементный анализ диспергированных минеральных частиц для оценки локализации суперпластификатора. Результаты. Кривые размолоспособности клинкера и известняка, в отличие от кварцевого песка, показали экспоненциальную зависимость с асимптотическим затуханием скорости помола. Добавление суперпластификатора ускорило процесс только для клинкера и известняка, что подтверждается ростом удельной поверхности с 8000 до 10100 см2/г и с 12100 до 14200 см2/г соответственно, тогда как для песка она осталась практически неизменной (~13900 см2/г). Микроструктурный анализ выявил, что частицы всех материалов имеют неправильную форму класса «осколки» с широким диапазоном размеров. Элементный анализ показал присутствие суперпластификатора на частицах по увеличению содержания углерода (до 7,34 мас. % в клинкере) и натрия (0,27 % в известняке). Выводы. Установлено, что помол с суперпластификатором приводит к образованию высокодисперсных частиц в клинкере и известняке, свидетельствуя об эффекте дезагрегации. Показано, что добавка локализуется в скоплениях частиц клинкера и известняка, в то время как в песке она распределена равномерно. Это подтверждает возможность адгезионного закрепления суперпластификатора на поверхности минеральных материалов, то есть их функционализации в процессе измельчения. |
| Ключевые слова. | цементный клинкер, минеральные добавки, суперпластификатор, размолоспособность, функционализация, сканирующая микроскопия |
| First name, Middle name, Last name, Scientific degree, Scientific rank, Current position. Full and brief name of the organization, The organization address. | Andrey Yu. Belyakov, post-graduate student, head of laboratory, 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: 0000-0003-0017-1419 Evgeny G. Gulyakov, post-graduate student, 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 Oleg V. Khokhryakov, 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: 0000-0001-5337-2850 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 |
| Title of the article | Microstructure of cement clinker powders and mineral additives ground with superplasticizer |
| Abstract. | Problem statement. The production of dispersed building materials such as Portland cement and mineral additives involves an energy-intensive process of fine grinding. Technological additives are traditionally used to improve grindability, but surfactants, in particular superplasticizers, which also improve the construction and technical properties of materials, are more effective. The aim of the work is a comparative assessment of the dispersed microstructure of cement clinker and mineral additives ground with a superplasticizer and without it. Research objectives: to determine the grindability of cement clinker, limestone and quartz sand with a superplasticizer; to study the microstructure of dispersed mineral particles of these materials using a field emission scanning electron microscope; to conduct an elemental analysis of dispersed mineral particles to assess the localization of the superplasticizer. Results. Grindability curves of clinker and limestone, unlike quartz sand, showed an exponential dependence with an asymptotic decay of the grinding rate. The addition of superplasticizer accelerated the process only for clinker and limestone, which is confirmed by the growth of the specific surface from 8000 to 10100 cm2/g and from 12100 to 14200 cm2/g, respectively, while for sand it remained virtually unchanged (~13900 cm2/g). Microstructural analysis revealed that particles of all materials have an irregular shape of the "fragment" class with a wide range of sizes. Elemental analysis showed the presence of superplasticizer on particles by an increase in the content of carbon (up to 7.34 wt. % in clinker) and sodium (0.27% in limestone). Conclusions. It was found that grinding with a superplasticizer leads to the formation of highly dispersed particles in clinker and limestone, indicating the effect of disaggregation. It was shown that the additive is localized in clusters of clinker and limestone particles, while in sand it is distributed uniformly. This confirms the possibility of adhesive fixation of the superplasticizer on the surface of mineral materials, i.e. their functionalization during the grinding process. |
| Keywords. | cement clinker, mineral additives, superplasticizer, grindability, functionalization, scanning microscopy |
| Для цитирования: | Беляков А.Ю., Гуляков Е.Г., Хохряков О.В., Хозин В.Г. Микроструктура порошков цементного клинкера и минеральных добавок, помолотых с суперпластификатором // Известия КГАСУ, 2025, № 4 (74), с. 63-75, DOI: 10.48612/NewsKSUAE/74.6, EDN: EQTXPC |
| For citations: | Belyakov A.Yu., Gulyakov E.G., Khokhryakov O.V., Khozin V.G. Microstructure of cement clinker powders and mineral additives ground with superplasticizer // News of KSUAE, 2025, № 4 (74), p. 63-75, DOI: 10.48612/NewsKSUAE/74.6, EDN: EQTXPC |
