Гранулометрический состав и удельная поверхность наполнителей и добавок для ремонтных и реставрационных составов

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

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. 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.

1. Савченко 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.

2. Батаева П.Д. Теория, технологии и организационные основы ремонта, реставрации и реконструкции объектов культурного наследия [диссертация]. Москва, 2025. 456 с.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Lawrence M. A study of carbonation in non-hydraulic lime mortars. Bath: University of Bath, 2006, 345 p.

7. 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.

8. Тейлор Х.Ф.У. Химия цемента. Пер. с англ. Москва: Мир, 1996. 560 с. ISBN: 5-03-002731-9.

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.

10. Allen T. Powder Sampling and Particle Size Determination. Amsterdam: Elsevier, 2003, 682 p. ISBN: 978-0-444-51564-3.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. ГОСТ Р 52129-2003. Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия. Москва: Госстрой России, 2004.

18. ОСТ 41-08-249-85. Управление качеством аналитической работы. Подготовка проб и организация выполнения количественного анализа в лабораториях Мингео СССР. Общие требования. Москва, 1985.

19. Ферронская А.В., Коряков В.Ф., Баранов И.М. Гипс в малоэтажном строительстве: монография. Москва: АСВ, 2008. 240 с.

20. Фаликман В.Р. Наноматериалы и нанотехнологии в производстве строительных материалов // Вестник НИЦ «Строительство». 2017. № 1 (12). С. 6 8–79. EDN: YINMZR.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.