Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

For citation: Tiukavkina V. V., Тsyriateva A. V. Influence of variability of composition and properties of SiO 2 -TiO 2 nanocomposites on mechanical and self-cleaning properties of fine-grained concrete // Transactions of the Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 218-223. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.2.037. Введение Строительные самоочищающиеся бетоны считаются перспективными экологичными материалами, которые могут эффективно снизить затраты на техническое обслуживание, а также улучшить эстетическую устойчивость и общую долговечность зданий благодаря их превосходной стойкости к загрязнению и свойствам самоочистки. Нанокомпозиты TiO2-SiO2 в составе цементных композитов способствуют приобретению ими самоочищающихся, бактерицидных свойств, улучшают механические свойства цементного камня [1-3]. В ранее проведенных нами исследованиях было установлено, что используемые для получения цементных композитов титаносиликатные порошки, полученные с использованием промышленных отходов или являющиеся таковыми, характеризуются большим разнообразием состава и свойств [4]. В связи с изменчивостью состава и свойств титаносиликатных порошков в задачу данного исследования входило установление взаимосвязей между химическим, фазовым и дисперсионным составами, фотокаталитической активностью (ФКА) исследуемых титатаносиликатных порошков и физико-механическими и самоочищающимися свойствами мелкозернистого бетона (МЗБ). Материалы и методы Для проведения исследований в качестве нанодисперсных добавок фотокаталитичекого и структурирующего действия рассматривались нанокомпозиты TiO2-SiO2, являющиеся отходами производства либо полученные с использованием техногенного сырья. В качестве вяжущего использовали портландцемент класса CEM I 52,5Н и ЦЕМ I 42,5Н. Заполнителем в бетон служил кварцевый песок с модулем крупности 2,3, содержание SiO2 98,3 мас. %. Для равномерного распределения TiO 2 -SiO 2 в составе бетонной смеси использовали суперпластификатор (СП) на основе поликарбоксилатного эфира Glenium 51 компании ООО «БАСФ Строительные системы» с плотностью 1,10 ± 0,02 г/см3 либо проводили предварительную ультразвуковую диспергацию в 0,15 % растворе гексаметафосфата натрия (ПАВ). Для изучения влияния TiO2-SiO2 добавки на основные свойства МЗБ готовили цементный раствор, состоящий из 1 части цемента и 3 частей песка, в котором часть цемента заменяли TiO2-SiO2. Для определения физико-механических свойств и ФКА из цементного раствора готовили образцы размерами 4 х 4 х 16 либо 2 х 2 х 10 см. Методика приготовления образцов приведена в работе [5]. Самоочищающиеся свойства МЗБ оценивали по изменению окраски 0,5 % спиртового раствора метиленового синего (МС) и (или) 0,5 % водного раствора родамина Б (РБ), нанесенных на поверхность бетонных образцов, под воздействием ультрафиолетового (УФ) и видимого света (ВС). Для облучения образцов использовалась УФ-лампа Camelion мощностью 18 Вт с длиной волны 365 нм. Расстояние от источника УФ-излучения до поверхности образцов составляло 20 см, другие источники света отсутствовали. При облучении видимым светом использовалась лампа дневного света. Образцом сравнения при определении фотокаталитической активности служил коммерческий диоксид титана Degussa Р25. Результаты Основные свойства нанокомпозитов SiO 2 -TiO 2 , используемых для исследований, приведены в таблице. Использованные в работе титаносиликатные порошки отличались друг от друга, помимо способа получения: а) содержанием основных компонентов (SiO 2 и TiO 2 ), при этом имели одинаковый фазовый состав и удельную поверхность ^уд); б) фазовым составом (и обладали близкими показателями химического состава и Sуд.); в) удельной поверхностью (и характеризовались подобными химическим и фазовым составами). Несмотря на различия в химическом и фазовом составах, удельной поверхности, все образцы (за исключением образца 2-2, характеризующегося малым содержанием TiO2 (7,1 мас. %)), проявляют ФКА, близкую к Р25 в УФ-области спектра, а при воздействии ВС — более высокую. Образец 2-3, обладающий наибольшей удельной поверхностью ^уд. 534 м2/г,), в связи с высокой степенью Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 218-223. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 218-223. © Тюкавкина В. В., Цырятьева А. В., 2025 219