ПРЕЗЕНТАЦИЯ 22.01.2026

1. «САМОУПЛОТНЯЮЩИЙСЯ ТЯЖЕЛЫЙ БЕТОН С ПОВЫШЕННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ»

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Новосибирский государственный
архитектурно-строительный университет (Сибстрин)»
на правах рукописи
Вишняков Никита Сергеевич
«САМОУПЛОТНЯЮЩИЙСЯ ТЯЖЕЛЫЙ БЕТОН С
ПОВЫШЕННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ
ХАРАКТЕРИСТИКАМИ»
2.1.5 – Строительные материалы и изделия
Научный руководитель - Ильина Лилия Владимировна
доктор технических наук, профессор
Новосибирск 2026 г.

2.

Актуальность
В рамках национального проекта «Инфраструктура для жизни» до 2030 года, в
России, необходимо построить 663 млн. м2 жилья. Вместе с тем, приказом Минпромторга
России от 27 марта 2025 г. № 1462 при участии Минстроя России утвержден обновленный
перечень критической промышленной продукции в сфере строительных материалов и
строительных конструкций на плановый период 2026 и 2027 годов.
Для обеспечения выполнения поставленного плана необходимо использование
самоуплотняющихся бетонных смесей с повышенными эксплуатационными и
технологическими
характеристиками.
Применение
модифицированных
самоуплотняющихся бетонных смесей позволяет получить высококачественный композит,
при относительно невысоком расходе цемента.
Научная гипотеза
Повышение связности самоуплотняющейся бетонной смеси и увеличение комплекса
физико-механических свойств тяжелого бетона, полученного из этой смеси, возможно,
обеспечить введением комплексной органоминеральной добавки, состоящей из:
микродисперсного минерального тестообразующего компонента (доломита),
способного уплотнять цементный композит и выступать центрами кристаллизации,
вследствие закона подобия с клинкерными минералами;
дисперсной пуццолановой добавки (диатомит) способной снижать количество
портландита и приводить к образованию дополнительного количества кристаллогидратов;
органического компонента (поликарбоксилатный пластификатор) увеличивающего
подвижность смеси.
2

3.

Цель работы
Разработка научно обоснованного технологического решения, обеспечивающего получение
самоуплотняющегося бетона, обладающего повышенными физико-механическими свойствами,
путем введения комплексной органоминеральной добавки, состоящей из микродисперсных
минеральных компонентов способных упрочнять и уплотнять цементный композит и органического
компонента увеличивающего подвижность смеси.
Задачи исследования:
1. Проведение анализа воздействия различного количества химических добавок на подвижность
бетонной смеси и прочность бетона;
2. Проведение анализа воздействия различного количества и дисперсности тестообразующих
минеральных добавок на технологические свойства цементных смесей и физикомеханические свойства цементных композитов, таких как раствор и тяжелый бетон;
3. Проведение анализа воздействия различного количества пуццолановых минеральных добавок
на технологические свойства цементных смесей и физико-механические свойства цементных
композитов, таких как раствор и тяжелый бетон;
4. Разработка широкой номенклатуры модифицированных самоуплотняющихся бетонных
смесей, способных стать основой для высокоэффективных цементных композитов;
5. Теоретическое обоснование и эмпирическое подтверждение повышения комплекса
эксплуатационных свойств разработанных бетонов; разработка технологической схемы
производства самоуплотняющейся смеси для тяжелого бетона.
Объект исследования
Самоуплотняющаяся бетонная смесь, модифицированная комплексной органоминеральной
добавкой и тяжелый бетон, полученный на ее основе.
Предмет исследования
Установление физико-химических закономерностей формирования структуры цементной
системы и ее свойств с модифицирующими добавками.
3

4.

Моделирование технологических и эксплуатационных характеристик самоуплотняющегося бетона
Характеристика сырья
Исследование
физических свойств
Минеральные добавки
Исследование
химического,
минералогического
составов и свойств
Диатомит
Цемент
Доломит
Заполнители
(песок, щебень)
Суперпластификатор
Исследование хим.
состава и дисперсности
?
Оценка вида и количества добавок на свойства цемента?
Моделирование составов модифицированного вяжущего и технологических
параметров, методом многофакторного планирования эксперимента
Математическая обработка полученных результатов
Разработка комплексной органоминеральной добавки
Исследование структуры и фазового состава цементного камня
Оценка вида и количества добавок на самоуплотняющейся бетонной смеси и бетона
Экономическое обоснование принятых решений
Отработка технологических параметров
и выбор технологической схемы
4

5. Характеристика портландцемента

Цемент ООО «СЛК Цемент» г. Сухой лог
ЦЕМ I 42,5Б ГОСТ 31108-2020
•класс прочность – 42,5; ???
•нормальная густота цементного теста – 29,25 %;
•начало схватывания – 140 минут;
•конец схватывания – 225 минут;
•тонкость помола (остаток на сите № 009) – 1 %;
Химический состав портландцементного клинкера, %.
Нерастворимый
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
Na2O+0,658K2O
CI
22,00
5,4
3,4
59,5
3,3
3,7
0,77
0,02
остаток
4,0
Минералогический состав в % портландцементного клинкера
С3 S
С2 S
С3 A
С4АF
62,5
15,6
6,4
10,3
5

6.

Инертные материалы
Мелкий заполнитель: песок 1 класса, добываемый в карьере «Кучино», г. Новосибирск.
Наименование
месторождения
Насыпная
плотность,
кг/м3
Модуль
крупности
Карьер «Кучино»
1550
2,2
Содержание Содержание
глинистых
глины в
примесей, % комках, %
1,5
0
Крупный заполнитель: мраморизированный известняк, фракции 5-15 мм, добываемый на
месторождении «Шипуновское», Новосибирская область.
Истинная Насыпная
плотность плотность
кг/м3
кг/м3
2690
1370
Содержание
Морозостойкость
глинистых
циклов
примесей, %
200
Не более 1
Содержание
глины в
комках, %
Содержание
зерен
лещадной
формы, %
Марка по
дробимости
0
12,9
1000
6

7.

Модификаторы
Минеральные добавки:
• Тонкодисперсный доломит
Наименование показателей
Содержание доли суммы СаСО3+MgCO3, %, не менее
Содержание доли MgCO3, %, не более
Массовая доля Fe2O3, не более, %
Дисперсность, мкм
• Тонкодисперсный диатомит
Значения показателей
99,26
0,18
0,17
20 - 60
Наименование показателей
Значения показателей
Массовая доля SiO2, %, не менее
86,5
Массовая доля Al2O3, не более
6,8
Массовая доля Fe2O3, не более
2,9
Дисперсность, мкм
5
Химические добавки:
• Суперпластификатор «Реламикс ПК» производства ГК «Полипласт»
Плотность,
г/см3
pH
≥ 1,090
5-7
Содержание Содержание сухого
хлоридов, %
вещества, %
≤ 0,1
Граничная
дозировка, %
Оптимальная
дозировка, %
0,3 – 2,5
0,6 – 0,9
≥ 30
• Суперпластификатор «Fix-1» производства ООО «Bentax»
Плотность,
кг/дм3
pH
Содержание
хлоридов, %
Содержание сухого
вещества, %
Граничная
дозировка, %
Оптимальная
дозировка, %
1,035±0,005
5,0-8,0
0,1
≥ 35,0
0,6 – 1,5
0,8 – 1,3
7

8. Объяснение выбора модификаторов

Инертная минеральная добавка - тонкодисперсный доломит. Обладает химическим сродством и
близкими термодинамическими показателями с клинкерными минералами и вследствие закона
подобия способен значительно увеличить характеристики цементных систем. Что за характеристики?
Свойства минералов клинкера силикатов и алюминатов кальция
Минералы клинкера
Свойства
ß-2CaO•SiO2
3CaO•SiO2
3CaO•Al2O3
Молярная масса, г/моль
172,24
228,32
270,2
Плотность, г/см3
3,28
3,25
3,04
Молярная энтальпия образования (∆Но298),
-2307,8
-2930
-3589,97
кДж/моль
Молярная энтропия, Дж/(моль•К)
127,7
169
205,57
Удельная энтальпия образования, кДж/г
-13.4
-12.83
-13,29
Удельная энтропия, Дж/(г•К)
0,74
0,74
0,76
Удельные термодинамические показатели соединений
о
Энтальпия образования
Энтропия образования (S298
),
Соединения
о
(∆Н 298), кДж/г
Дж/(г•К)
3CaO•SiO2
-12,83
0,74
ß-2CaO•SiO2
-13,40
0,74
3CaO•Al2O3
-13,29
0,76
CaO•MgO•2SiO2 (доломит)
-14,80
0,66
SiO2
-15,18
0,70
Al2O3
-16,42
0,50
CaO
-11,35
0,71
8

9. Объяснение выбора модификаторов

Активная минеральная добавка - тонкодисперсный диатомит:
Пуццоланическая активность диатомита позволяет уменьшить количество, выделяющегося при
взаимодействии трехкальциевого силиката (алита) с водой, портландита. Это позволяет
увеличить прочность цементного композита. Негативное влияние гидроксида кальция на бетон
заключается в его растворимости в воде. При его вымывании образуются поры в структуре
цементного камня – это приводит к снижению прочностных характеристик, морозостойкости и
водонепроницаемости бетона.
Химическая добавка – суперпластификатор:
Использование СП, позволяет увеличить подвижность бетонной смеси при сохранении В/Ц, а
так же или снизить количество воды затворения при сохранении подвижности и как следствие
уменьшить водоцементное соотношение, что приводит к увеличению прочности бетона.
Механизм действия суперпластификатора
9

10. Влияние пластифицирующих добавок на свойства вяжущего

Влияние СП «Реламикс ПК» на прочность вяжущего
Расход
воды,
гр.
Прочность при
изгибе, МПа
№
п/п
Количество
суперпластификатора, %
мас. от портландцемента
0
1
2
3
4
5
6
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
№
п/п
Количество
суперпластификатора, %
мас. от портландцемента
Расход
воды,
гр.
0
1
2
3
4
5
6
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
210
180
175
170
165
160
155
Укажи в
литрах на
1м3
210
165
160
155
150
145
140
1
3
сутки сутки
2,3
3,6
2,6
3,9
2,7
4,1
2,8
4,4
2,5
4,1
2,3
3,9
2,1
3,8
28
суток
7,8
8,0
8,2
8,4
8,1
7,9
7,7
Прочность при
сжатии, МПа
1
3
сутки сутки
11,5 21,4
12,1 23,3
12,6 24,1
13,2 25,4
13,0 24,8
12,6 23,1
11,4 22,3
Влияние ПСП «Fix-1» на прочность вяжущего
Прочность при
изгибе, МПа
1
3
28
сутки сутки суток
2,3
3,6
7,8
2,4
3,8
7,9
2,5
3,9
8,0
2,6
4,0
8,1
2,7
4,2
8,2
2,5
3,9
8,0
2,2
3,7
7,9
28
суток
39,2
42,5
44,2
46,4
45,6
44,1
42,3
Прочность при
сжатии, МПа
1
3
28
сутки сутки суток
11,5 21,4 39,2
11,8 21,7 40,3
11,9 22,0 41,2
12,3 23,3 43,4
12,7 24,1 44,0
12,4 23,5 43,6
11,8 22,9 42,8 10

11.

Прочность при изгибе (МПа) вяжущего,
твердевшего двадцать восемь суток, с
использованием пластифицирующих
добавок: 1) «Реламикс ПК»; 2) «Fix-1»
Прочность при сжатии (МПа) вяжущего,
твердевшего двадцать восемь суток, с
использованием пластифицирующих
добавок: 1) «Реламикс ПК»; 2) «Fix-1»
Прочность при изгибе, МПа, через 28 суток
Добавка
Достоверность
Уравнение
«Реламикс ПК»
R² = 0,8907
y = -0,0595x2 + 0,4548x + 7,3857
«Fix-1»
R² = 0,8465
y = -0,0298x2 + 0,2631x + 7,5286
Прочность при сжатии, МПа, через 28 суток
«Реламикс ПК»
R² = 0,9759
y = -0,5655x2 + 5,0202x + 34,7
«Fix-1»
R² = 0,9252
y = -0,2286x2 + 2,55x + 36,443
11

12. Влияние тонкодисперсных добавок на прочность цементного вяжущего

№ п/п
Влияние тонкодисперсных добавок
на прочность цементного
вяжущего
Наименование
фактора
Количество
доломита, мас. % от
портландцемента
Дисперсность
доломита, мкм
Количество
диатомита, мас. %
от портландцемента
Условное
обозначение
Уровень варьирования
факторов
-1
0
+1
Х1
3
6
9
Х2
20
40
60
Х3
4
8
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Матрица планирования
X1
X2
X3
-1
-1
-1
-1
-1
0
-1
-1
+1
-1
0
-1
-1
0
0
-1
0
+1
-1
+1
-1
-1
+1
0
-1
+1
+1
0
-1
-1
0
-1
0
0
-1
+1
0
0
-1
0
0
0
0
0
+1
0
+1
-1
0
+1
0
0
+1
+1
+1
-1
-1
+1
-1
0
+1
-1
+1
+1
0
-1
+1
0
0
+1
0
+1
+1
+1
-1
+1
+1
0
+1
+1
+1
12

13.

Влияние биминеральной добавки на прочностные характеристики вяжущего
№
п/п Количество доломита,
мас. % от цемента
0
1
3
2
3
3
3
4
3
5
3
6
3
7
3
8
3
9
3
10
6
11
6
12
6
13
6
14
6
15
6
16
6
17
6
18
6
19
9
20
9
21
9
22
9
23
9
24
9
25
9
26
9
27
9
Прочность при изгибе,
Прочность при сжатии,
МПа, в возрасте
МПа, в возрасте
Количество диатомита,
1
3
7
28
1
3
7
28
мас. % от цемента
сутки сутки сутки сутки сутки сутки сутки сутки
2,3
3,6 5,40 7,8 11,5 21,4 27,40 39,2
4
3,5
4,5
6,4
8,8 20,7 26,6 34,8 48,3
8
3,7
5,6
6,6
9,1 27,3 33,4 43,5 60,8
12
3,5
5,1
6,2
8,7 24,5 30,3 39,6 55,1
4
3,4
4,3
6,0
8,6 18,6 25,5 32,6 46,3
8
3,6
5,0
6,3
8,9 21,8 29,8 37,9 54,2
12
3,4
4,8
5,9
8,4 20,7 28,5 36,3 51,8
4
3,4
4,1
6,0
8,5 17,9 24,6 32,0 44,5
8
3,5
4,7
6,1
8,8 20,6 28,4 36,1 51,6
12
3,3
4,6
5,7
8,2 19,8 27,6 34,8 49,7
4
3,0
4,0
6,1
8,7 17,2 23,7 30,1 43,1
8
3,1
4,7
6,2
8,8 21,7 29,8 38,0 54,3
12
2,9
4,5
5,8
8,3 19,2 26,5 33,7 48,1
4
2,9
3,8
5,7
8,2 16,5 22,7 29,0 41,3
8
2,9
4,6
5,9
8,4 19,7 27,1 34,5 49,2
12
2,8
3,9
5,6
7,9 17,1 23,4 29,8 42,5
4
2,7
3,6
5,5
7,9 15,5 21,3 27,5 38,7
8
2,8
4,1
5,6
8,0 17,9 24,6 31,4 44,8
12
2,7
3,7
5,4
7,7 16,0 21,9 27,9 39,9
4
2,4
3,5
5,7
8,1 12,4 19,5 24,8 35,4
8
2,6
3,6
6,0
8,6 13,7 21,5 27,4 39,2
12
2,5
3,4
5,7
8,2 12,1 19,0 24,1 34,5
4
2,3
3,1
5,2
7,5 11,1 18,5 23,5 33,6
8
2,3
3,4
5,5
7,8 12,2 20,4 26,0 37,1
12
2,2
3,0
5,2
7,5 10,8 18,0 23,0 32,8
4
2,1
2,9
4,9
7,1
9,6
17,3 22,1 31,5
8
2,1
3,1
5,0
7,2 10,1 18,5 23,6 33,6
13 33,7
12
2,0
2,9
4,8
6,9
9,3
16,9 21,5
Факторы варьирования
Дисперсность
доломита, мкм
20
20
20
40
40
40
60
60
60
20
20
20
40
40
40
60
60
60
20
20
20
40
40
40
60
60
60

14.

Объяснение упрочнения модифицированного вяжущего
Повышение прочностных характеристик цемента, объясняется:
введением инертной минеральной добавки (доломит) в состав вяжущего. Это
позволяет увеличить содержание цементного теста в системе и как следствие снизить
расслоение смеси, а правильно подобранная дисперсность, позволяет частицам добавки
располагаться в межзерновой пустотности вяжущего, что приводит к уплотнению системы и
увеличению прочности цемента. Так же доломит обладает химическим сродством с
клинкерными минералами и продуктами их гидратации, что способствует образованию
дополнительных кристаллических фаз, уплотняющих структуру материала.
Расчетное количество добавки
доломита составляет 2,9 %.
Экспериментально полученное
оптимальное (приводящее к
наибольшему упрочнению)
количество ИМД близко к
расчетному и составляет 3 %.
Схема расположения частиц молотого клинкера (35 мкм)
и тонкодисперсного доломита (20 мкм)
введением активной минеральной добавки (диатомит) в состав вяжущего. Пуццолановая
активность модификатора, позволяет уменьшить количество выделяющегося, при
взаимодействии алита с водой, портландита, что повышает прочность композита. Негативное
влияние гидроксида кальция на бетон заключается в его растворимости в воде. При его
вымывании образуются поры в структуре цементного камня – это приводит к снижению
прочностных характеристик, морозостойкости и водонепроницаемости.
14

15. Математическая обработка результатов испытаний. Прочность при изгибе.

1 сутки твердения