bzhbБетон и железобетонConcrete and Reinforced Concrete0005-98893034-1302АО «НИЦ «Строительство»10.37538/00059889-2026-1(632)-50-61OYQTHIbzhb-258Research ArticleIII МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «СОВРЕМЕННЫЕ БЕТОНЫ И ТЕХНОЛОГИИ: ПРОБЛЕМЫ, РЕШЕНИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ» 15-16 ОКТЯБРЯ 2025 г., КРАСНОДАР3TH INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE „MODERN CONCRETES AND TECHNOLOGIES: PROBLEMS, SOLUTIONS, PROSPECTS“ OCTOBER 15-16, 2025, KRASNODARГранулометрический состав и удельная поверхность наполнителей и добавок для ремонтных и реставрационных составовGranulometric disposition and specific surface area of fillers and additives for repair and restoration compoundsБатаевД. К.-С.BatayevD. K.-S.

Дена Карим-Султанович Батаев, д-р техн. наук, профессор, директор, 

ул. Вахи Алиева, д. 21а, г. Грозный, 364020.

Dena K.-S. Batayev, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Director, 

Vahi Aliyev Street, 21a, Grozny, 364020.

denabataev61@mail.ruДжамбулатовР. С.DzhambulatovR. S.

Роман Суламбекович Джамбулатов, канд. ф.-м. наук, заведующим отделом физико-математических исследований, 

ул. Вахи Алиева, д. 21а, г. Грозный, 364020.

Roman S. Dzhambulatov, Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Head of the Department of Physical and Mathematical Research, 

Vahi Aliyev Street, 21a, Grozny, 364020.

asldzam@mail.ruФГБУН Комплексный научно-исследовательский институт им. Х.И. Ибрагимова РАНРоссияKh. Ibragimov Complex Institute of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2026150320266321Бетон и железобетон5061Copyright © АО «НИЦ «Строительство», 20262026АО «НИЦ «Строительство»АО «НИЦ «Строительство»https://www.bzhb.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.bzhb.ru/jour/article/view/258Введение

Введение. В работе представлены результаты исследования гранулометрического состава и удельной поверхности природных и техногенных материалов, применяемых в качестве компонентов ремонтно-реставрационных составов для восстановления памятников архитектуры и истории Юга России.

Цель

Цель. Изучение дисперсности и распределения частиц восьми типов минеральных материалов из местного сырья (доломита, известняка, мергеля, сланца, гипса, ангидрита, бентонита и цемянки) с целью дальнейшего изучения влияния гранулометрических показателей на реакционную способность, гидратацию и формирование микроструктуры вяжущих систем.

Материалы и методы

Материалы и методы. На основе седиментационного анализа водных суспензий перечисленных минералов по закону Стокса определены диапазоны размеров частиц и рассчитаны значения удельной поверхности.

Результаты

Результаты. Установлено, что ангидрит и доломит характеризуются наибольшей дисперсностью (средний размер 14–15 мкм), обеспечивающей высокую реакционную активность и плотную микроструктуру, в то время как гипс и бентонит обладают более крупными частицами (17–25 мкм), влияющими на водопотребность смесей. Наибольшая удельная поверхность отмечена у гипса (153,1 м2/кг), а минимальная – у бентонита (86,7 м2/кг).

Выводы

Выводы. Полученные данные, опираясь на теоретическую основу материаловедения (предоставляет понимание связи между структурой, составом, технологией получения и эксплуатационными свойствами материалов) и коллоидной химии (поведение дисперсных систем, включая процессы на границе раздела фаз –  адгезия, капиллярные явления), позволяют обосновать рекомендации по целенаправленному подбору компонентов ремонтно-реставрационных составов для обеспечения требуемого баланса между прочностью, адгезией, водопоглощением и совместимостью с оригинальными материалами памятников и формируют научно-практическую основу для создания аутентичных, экономичных и экологичных составов на основе местного минерального сырья.

Introduction

Introduction. This paper presents the results of a study of the particle size distribution and specific surface area of natural and manmade materials used as components of repair and restoration mortars for architectural and historical monuments in southern Russia.

The aim of the study was to investigate the particle size distribution of eight types of locally sourced mineral materials (dolomite, limestone, marl, shale, gypsum, anhydrite, bentonite, crushed burnt brick) to further elucidate the influence of particle size distribution on the reactivity, hydration, and microstructure of binder systems.

Materials and methods

Materials and methods. Based on sedimentation analysis of aqueous suspensions of these minerals using Stokes’ law, particle size ranges were determined and specific surface areas were calculated.

Results

Results. It was found that anhydrite and dolomite are characterized by the highest dispersion (average size  14–15 µm), ensuring high reactivity and a dense microstructure, while gypsum and bentonite have larger particles (17–25 µm), affecting the water demand of the mixtures. Gypsum has the highest specific surface area (153.1 m2/kg), while bentonite has the lowest (86.7 m2/kg). Conclusions. The obtained data, based on the theoretical basis of materials science (provides an understanding of the relationship between the structure, composition, production technology and operational properties of materials) and colloidal chemistry (the behavior of dispersed systems, including processes at the phase boundary – adhesion, capillary phenomena), make it possible to substantiate recommendations for the targeted selection of components of repair and restoration compositions to ensure the required balance between strength, adhesion, water absorption and compatibility with the original materials of monuments and form a scientific and practical basis for the creation of authentic, economical and environmentally friendly compositions based on local mineral raw materials.

гранулометрический составудельная поверхностьремонтно-реставрационные составыприродные минеральные материалыдисперсностьмикроструктура вяжущихадгезияпамятники истории и культурыgranulometric compositionspecific surface arearepair and restoration compositionsnatural mineral materialsdispersionmicrostructure of bindersadhesionhistorical and cultural monumentsВ рамках выполнения государственного задания.ReferencesСавченко И.А., Батаев Д.К.-С., Даукаев А.А., Батаева П.Д. Восстановление городских памятников: ресурсный потенциал Северного Кавказа // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 2 (56). С. 431–441. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-2-431-441. EDN: BGCYJY.Savchenko I.A., Bataev D.K-S., Daukaev A.A., Bataeva P.D. Restoration of urban monuments: the resource potential of the Northern Caucasus. Sustainable Development of Mountain Territories, 2023, vol. 15, no. 2 (56), pp. 431–441. (In Russian). https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-2431-441. EDN: BGCYJY.Батаева П.Д. Теория, технологии и организационные основы ремонта, реставрации и реконструкции объектов культурного наследия [диссертация]. Москва, 2025. 456 с.Bataeva P.D. Theory, technologies and organizational bases of repair, restoration and reconstruction of cultural heritage sites [dissertation]. Moscow, 2025, 456 p. (In Russian).Шеина С.Г., Батаев Д.К.-С., Батаева П.Д., Батаева Я.Д. Технологии и материалы для повышения устойчивости жизненного цикла памятников истории и культуры: монография. Грозный; Махачкала: АЛЕФ, 2025. 182 с.Sheina S.G., Bataev D.K.-S., Bataeva P.D., Bataeva Ya.D. Technologies and Materials for Enhancing the Life Cycle Resilience of Historical and Cultural Monuments: Monograph. Grozny; Makhachkala: ALEF, 2025, 182 p. (In Russian).Саламанова М.Ш. Исследование влияния добавки активного кремнезема на свойства вяжущих щелочной активации // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2022. № 1. С. 23–30. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-7-1-23-30. EDN: VOETRC.Salamanova M.Sh. The influence of active microsilica additive on binding properties of alkaline activation. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov, 2022, no. 1, pp. 23–30. (In Russian). https://doi.org/10.34031/2071-7318-2021-7-1-23-30. EDN: VOETRC.Sanchez F., Sobolev K. Nanotechnology in Concrete – A Review. Construction and Building Materials, 2010, vol. 24, no. 11, pp. 2060–2071. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.03.014.Sanchez F., Sobolev K. Nanotechnology in Concrete – A Review. Construction and Building Materials, 2010, vol. 24, no. 11, pp. 2060–2071. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.03.014.Lawrence M. A study of carbonation in non-hydraulic lime mortars. Bath: University of Bath, 2006, 345 p.Lawrence M. A study of carbonation in non-hydraulic lime mortars. Bath: University of Bath, 2006, 345 p.Xu X., Zhao Y., Gu X., Zhu Z., Wang F., Zhang Z. Effect of Particle Size and Morphology of Siliceous Supplementary Cementitious Material on the Hydration and Autogenous Shrinkage of Blended Cement. Materials, 2023, vol. 16, no. 4, 1638. https://doi.org/10.3390/ma16041638.Xu X., Zhao Y., Gu X., Zhu Z., Wang F., Zhang Z. Effect of Particle Size and Morphology of Siliceous Supplementary Cementitious Material on the Hydration and Autogenous Shrinkage of Blended Cement. Materials, 2023, vol. 16, no. 4, 1638. https://doi.org/10.3390/ma16041638.Тейлор Х.Ф.У. Химия цемента. Пер. с англ. Москва: Мир, 1996. 560 с. ISBN: 5-03-002731-9.Taylor H.F.W. Chemistry of Cement. Translated from English. Moscow: Mir Publ., 1996, 560 p. (In Russian). ISBN: 5-03-002731-9.Саламанова М.Ш., Нахаев М.Р. Определение удельной свободной поверхностной энергии бесклинкерных композитов на вяжущем щелочной активации // Строительные материалы. 2022. № 1–2. С. 30–39. https://doi.org/10.31659/0585430X-2022-799-1-2-30-39. EDN: ARDTXT.Salamanova M.Sh., Nakhaev M.R. Determination of the specific free surface energy of clinkerfree composites on an alkaline activation binder. Construction Materials, 2022, no. 1–2, pp. 30–39. (In Russian). https://doi.org/10.31659/0585430X-2022-799-1-2-30-39. EDN: ARDTXT.Allen T. Powder Sampling and Particle Size Determination. Amsterdam: Elsevier, 2003, 682 p. ISBN: 978-0-444-51564-3.Allen T. Powder Sampling and Particle Size Determination. Amsterdam: Elsevier, 2003, 682 p. ISBN: 978-0-444-51564-3.Scrivener K., Martirena F., Bishnoi Sh., Maity S. Calcined clay limestone cements (LC3). Cement and Concrete Research, 2018, vol. 114, pp. 49–56. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.08.017.Scrivener K., Martirena F., Bishnoi Sh., Maity S. Calcined clay limestone cements (LC3). Cement and Concrete Research, 2018, vol. 114, pp. 49–56. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.08.017.Jameson G.J. Advances in fine and coarse particle flotation. Canadian Metallurgical Quarterly, 2010, vol. 49, no. 4, pp. 325–330. https://doi.org/10.1179/cmq.2010.49.4.325.Jameson G.J. Advances in fine and coarse particle flotation. Canadian Metallurgical Quarterly, 2010, vol. 49, no. 4, pp. 325–330. https://doi.org/10.1179/cmq.2010.49.4.325.Лесовик В.С., Шахова Л.Д., Кучеров Д.Е., Аксютин Ю.С. Классификация активных минеральных добавок для композиционных вяжущих с учетом генезиса // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2012. № 3. С. 10–14. EDN: PATBOZ.Lesovik V.S., Shakhova L.D., Kucherov D.E., Aksyutin Yu.S. Classification of active mineral additives for composite binders based on genesis. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov, 2012, no. 3, pp. 10–14. (In Russian). EDN: PATBOZ.Саламанова М.Ш., Нахаев М.Р. Влияние минеральных порошков на свойства вяжущих систем // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 8. С. 1241–1250. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2023.8.12411250. EDN: VJFNFX.Salamanova M.Sh., Nakhaev M.R. Influence of mineral powders on the properties of binding systems. Vestnik MGSU, 2023, vol. 18, no. 8, pp. 1241–1250. (In Russian). https://doi.org/10.22227/19970935.2023.8.1241-1250. EDN: VJFNFX.Муртазаев С.-А.Ю., Саламанова М.Ш., Гацаев З.Ш. Влияние активированного бентонита на свойства щелочных вяжущих материалов // Строительные материалы. 2023. № 8. С. 18–24. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-816-8-18-24. EDN: VDLOFI.Murtazaev S.A.Y., Salamanova M.Sh., Gatsaev Z.Sh. Influence of activated bentonite on the properties of alkaline binders. Stroitel’nye Materialy = Construction Materials, 2023, no. 8, pp. 18–24. (In Russian). https://doi.org/10.31659/0585430X-2023-816-8-18-24. EDN: VDLOFI.Батаева П.Д., Аларханова З.З., Батаева Х.М., Батаев А.Д. К вопросу о формировании свойств реставрационных составов на основе воздушных и гидравлических вяжущих веществ // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2024. Т. 51. № 4. С. 179–190. https://doi.org/10.21822/20736185-2024-51-4-179-190. EDN: LQDWSL.Bataeva P.D., Alarkhanova Z.Z., Bataeva Kh.M., Bataev A.D. On the issue of forming the properties of restoration compositions based on air and hydraulic binders. Herald of the Daghestan State Technical University. Technical Sciences, 2024, vol. 51, no. 4, pp. 179–190. (In Russian). https://doi.org/10.21822/2073-6185-2024-51-4-179-190. EDN: LQDWSL.ГОСТ Р 52129-2003. Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия. Москва: Госстрой России, 2004.State Standard R 52129-2003. Mineral powders for asphaltic concrete and organomineral mixtures. Specifications. Moscow: Gosstroy of Russia, 2004. (In Russian).ОСТ 41-08-249-85. Управление качеством аналитической работы. Подготовка проб и организация выполнения количественного анализа в лабораториях Мингео СССР. Общие требования. Москва, 1985.OST 41-08-249-85. Quality Management of Analytical Work. Preparation of Samples and Organization of Quantitative Analysis in Laboratories of the USSR Ministry of Geology. General Requirements. Moscow, 1985. (In Russian).Ферронская А.В., Коряков В.Ф., Баранов И.М. Гипс в малоэтажном строительстве: монография. Москва: АСВ, 2008. 240 с.Ferronskaya A.V., Koryakov V.F., Baranov I.M. Gypsum in Low-Rise Construction: Monograph. Moscow: ASV Publ., 2008, 240 p. (In Russian).Фаликман В.Р. Наноматериалы и нанотехнологии в производстве строительных материалов // Вестник НИЦ «Строительство». 2017. № 1 (12). С. 6 8–79. EDN: YINMZR.Falikman V.R. Nanomaterials and nanotechnology in the production of building materials. Vestnik NIC Stroitel’stvo = Bulletin of Science and Research Center of Construction, 2017, no. 1 (12), pp. 68–79. (In Russian). EDN: YINMZR.Кулуа К.А., Гуржи Н.Л. Перспективы применения композиционных материалов в строительной отрасли // Передовые технологические разработки: перспективы внедрения в производство и эффективность: сб. науч. тр. Армавир, 26–27 апр. 2024 г., Тамбов, 2024. С. 129–132. EDN: TUIMHK.Kulua K.A., Gurzhi N.L. Prospects for the use of composite materials in the construction industry. In: Advanced Technological Developments: Prospects for Implementation in Production and Efficiency: Collection of Scientific Papers. Armavir, April 26– 27, 2024. Tambov, 2024, pp. 129–132. (In Russian). EDN: TUIMHK.Эйриш М.В., Власов В.В., Гревцев В.А., Шляпкина Е.Н., Аухадеев Ф.Л. Кристаллохимические разновидности монтмориллонита и их диагностика в бентонитах. В: Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов. Казань: КГУ, 1997. С. 154–160.Airish M.V., Vlasov V.V., Grevtsev V.A., Shlyapkina E.N., Aukhadeev F.L. Crystallochemical varieties of montmorillonite and their identification in bentonites. In: Spectroscopy, X-ray Diffraction and Crystallochemistry of Minerals. Kazan: KSU, 1997, pp. 154–160. (In Russian).Саламанова М.Ш., Гацаев З.Ш. Минеральные композиты на основе техногенного и природного сырья // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2025. № 6 (798). С. 73–85. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2025-798-6-7385. EDN: ZCETEO.Salamanova M.Sh., Gatsaev Z.Sh. Mineral composites based on technogenic and natural raw materials. News of Higher Educational Institutions. Construction, 2025, no. 6 (798), pp. 73–85. (In Russian). https://doi.org/10.32683/0536-1052-2025-798-6-7385. EDN: ZCETEO.Саламанова М.Ш. Получение щелочного связующего из кремнеземистых добавок по упрощенной технологии // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. № 3. С. 341–351. https://doi.org/10.22227/19970935.2022.3.341-351. EDN: PYEYEC.Salamanova M.Sh. Using a simplified technology to make an alkaline binder from silica additives. Vestnik MGSU, 2022, vol. 17, no. 3, pp. 341–351. (In Russian). https://doi.org/10.22227/19970935.2022.3.341-351. EDN: PYEYEC.

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