mgssuvestВестник МГСУVestnik MGSU1997-09352304-6600Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)10.22227/1997-0935.2025.10.1565-1576mgssuvest-755Research ArticleСтроительное материаловедениеConstruction material engineeringВлияние дисперсного армирования на макро- и микроструктуру сухих строительных смесей с применением активацииThe effect of dispersed reinforcement on the macro- and microstructure of dry building mixes using activationПерфиловВ. А.PerfilovV. A.

Владимир Александрович Перфилов — доктор технических наук, профессор кафедры нефтегазовых сооружений, Институт архитектуры и строительства

40074, г. Волгоград, ул. Академическая, д. 1

РИНЦ AuthorID: 406728, Scopus: 56966537200

Vladimir A. Perfilov — Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Oil and Gas Structures, Institute of Architecture and Construction

1 Akademicheskaya st., Volgograd, 40074

RSCI AuthorID: 406728, Scopus: 56966537200

vladimirperfilov@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-6688-0293ЛяшенкоД. А.LyashenkoD. A.

Дмитрий Александрович Ляшенко — аспирант кафедры нефтегазовых сооружений, Институт архитектуры и строительства

40074, г. Волгоград, ул. Академическая, д. 1

РИНЦ AuthorID: 1054316, Scopus: 59523182400

Dmitry A. Lyashenko — postgraduate student of the Department of Oil and Gas Structures, Institute of Architecture and Construction

1 Akademicheskaya st., Volgograd, 40074

RSCI AuthorID: 1054316, Scopus: 59523182400

dmitiry.lyashenko@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2956-4064НиколаевМ. Е.NikolaevM. E.

Максим Евгеньевич Николаев — кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазовых сооружений, Институт архитектуры и строительства

40074, г. Волгоград, ул. Академическая, д. 1

РИНЦ AuthorID: 935434, Scopus: 59523182400, ResearcherID: MIT-0092-2025

Maksim E. Nikolaev — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Oil and Gas Structures, Institute of Architecture and Construction

1 Akademicheskaya st., Volgograd, 40074

RSCI AuthorID: 935434, Scopus: 59523182400, ResearcherID: MIT-0092-2025

mr.maks.nikolaev.1994@mail.ruВолгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)РоссияVolgograd State Technical University (VSTU)Russian Federation202531102025201015651576Copyright © Перфилов В.А., Ляшенко Д.А., Николаев М.Е., 20252025Перфилов В.А., Ляшенко Д.А., Николаев М.Е.Perfilov V.A., Lyashenko D.A., Nikolaev M.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikmgsu.ru/jour/article/view/755Введение

Введение. В настоящее время нашли широкое распространение сухие строительные смеси на базе гидравлических вяжущих материалов. Применение сухих смесей многогранно и связано в основном с приготовлением растворов и мелкозернистых бетонов. Указанные смеси получают путем регулирования реологических и физико-механических свойств за счет введения модифицирующих добавок и микронаполнителей в виде стеклянных микросфер.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для регулирования свойств смеси на микроскопическом уровне использовались фибровые полимерные и базальтовые волокна, создавая тем самым упрочненную армированную микроструктуру затвердевшего мелкозернистого бетона. Подобраны составы сухих смесей на основе полимерных и базальтовых фибровых волокон с применением суперпластификатора и аппретированных полых стеклянных микросфер марки МС-ВП-А9 в количестве 10 %. Сухая смесь на базе указанного состава с использованием суперпластификаторов, стеклянных микросфер, а также базальтовой или полимерной фибры приготавливается путем перемешивания и измельчения в линейно-индукционном вращателе, который имеет показатель индуктивности переменного поля 0,2 Тл и частоту 50 Гц. Обработка смеси осуществляется в течение 240 с. Полимерные и базальтовые волокна вводились в сухую смесь раздельно, т.е. в каждом составе использовался только один из двух представленных видов волокон.

Результаты

Результаты. Активированные в электромагнитном поле сухие смеси затворялись водой в количестве, необходимом для получения растворов равной подвижности. Приготовление раствора производилось в течение 4–5 мин, при этом полученные смеси имели повышенную пластичность и однородность с равным количеством воды затворения в сравнении с контрольными составами без применяемых базальтовых или полимерных волокон.

Выводы

Выводы. Анализ экспериментальных данных показал, что оптимальная концентрация суперпластификатора составляет 0,5 % от массы цемента, при которой наблюдается максимальный прирост прочности. Установлено, что оптимальное количество фиброволокна (как базальтового, так и полипропиленового) — 1,4 кг/м³. При этом базальтовое волокно обеспечивает увеличение прочности при сжатии на 28 % и при изгибе на 45 %, а полипропиленовое — на 29 и 42 % соответственно.

Introduction

Introduction. Dry building mixes based on hydraulic binders are currently widely used. The use of dry mixes is multifaceted and is mainly associated with the preparation of solutions and fine-grained concrete. These mixes are obtained by regulating rheological and physical-mechanical properties by introducing modifying additives and microfillers in the form of glass microspheres.

Materials and methods

Materials and methods. Polymer and basalt fibre were used to regulate the properties of the mix at the microscopic level, thereby creating a strengthened reinforced microstructure of hardened fine-grained concrete. The compositions of dry mixes based on polymer and basalt fibre were selected using a superplasticizer and 10 % coated hollow glass microspheres of the MS-VP-A9 brand. A dry mix based on the specified composition with the use of superplasticizers, glass microsphe-res, and basalt or polymer fibre is prepared by mixing and grinding in a linear induction rotator, which has an alternating field inductance of 0.2 T and a frequency of 50 Hz. The mixture is processed for 240 seconds. Polymer and basalt fibres were introduced into the dry mix separately, i.e. only one of the two presented types of fibres was used in each composition.

Results

Results. Dry mixes activated in an electromagnetic field were mixed with water in the amount necessary to obtain solutions of equal mobility. The solution was prepared for 4–5 minutes, while the resulting mixtures had increased plasticity and homogeneity with an equal amount of mixing water, in comparison with the control compositions, without the use of basalt or polymer fibres.

Conclusions

Conclusions. The influence of the type and quantity of fibre on the physical and mechanical properties of fine-grained concrete obtained on the basis of dry building mixtures activated by electromagnetic treatment was determined.

фиброволокнасухие строительные смесиэлектромагнитная активациястеклянные микросферысуперпластификатормелкозернистый бетонfibredry building mixeselectromagnetic activationglass microspheressuperplasticizerfine-grained concreteReferencesKanaan D.M., Soliman A.M. Fresh and Mechanical Properties of One-Part Alkali-Activated Self-Consolidating Concrete // Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Pp. 17–30. DOI: 10.1007/978-981-19-0507-0_3Kanaan D.M., Soliman A.M. Fresh and Mechanical Properties of One-Part Alkali-Activated Self-Consolidating Concrete. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021; 17-30. DOI: 10.1007/978-981-19-0507-0_3Tekle B.H., Holschemacher K., Löber P., Heiden B. Mechanical Behavior and Frost-Resistance of Alkali-Activated Cement Concrete with Blended Binder at Ambient Curing Condition // Buildings. 2021. Vol. 11. Issue 2. P. 52. DOI: 10.3390/buildings11020052Tekle B.H., Holschemacher K., Löber P., Hei-den B. Mechanical Behavior and Frost-Resistance of Alkali-Activated Cement Concrete with Blended Binder at Ambient Curing Condition. Buildings. 2021; 11(2):52. DOI: 10.3390/buildings11020052Winnefeld F., Gluth G.J. G., Bernal S.A., Bignozzi M.C., Carabba L., Chithiraputhiran S. et al. RILEM TC 247-DTA round robin test: sulfate resistance, alkali-silica reaction and freeze-thaw resistance of alkali-activated concretes // Materials and Structures. 2020. Vol. 53. P. 140. DOI: 10.1617/s11527-020-01562-0Winnefeld F., Gluth G.J.G., Bernal S.A., Bignozzi M.C., Carabba L., Chithiraputhiran S. et al. RILEM TC 247-DTA round robin test: sulfate resistance, alkali-silica reaction and freeze-thaw resistance of alkali-activated concretes. Materials and Structures. 2020; 53:140. DOI: 10.1617/s11527-020-01562-0Xie T., Visintin P., Zhao X., Gravina R. Mix design and mechanical properties of geopolymer and alkali activated concrete: Review of the state-of-the-art and the development of a new unified approach // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 256. P. 119380. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119380Xie T., Visintin P., Zhao X., Gravina R. Mix design and mechanical properties of geopolymer and alkali activated concrete: Review of the state-of-the-art and the development of a new unified approach. Construction and Building Materials. 2020; 256:119380. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119380Coppola L., Coffetti D., Crotti E., Gazzaniga G., Pastore T. The Durability of One-Part Alkali-Activated Slag-Based Mortars in Different Environments // Sustainability. 2020. Vol. 12. Issue 9. P. 3561. DOI: 10.3390/su12093561Coppola L., Coffetti D., Crotti E., Gazzaniga G., Pastore T. The Durability of One-Part Alkali-Activated Slag-Based Mortars in Different Environments. Sustainability. 2020; 12(9):3561. DOI: 10.3390/su12093561Gomaa E., Simon P.S., Kashosi C., El Gawady M. Mechanical Properties of High Early Strength Class C Fly Ash-Based Alkali Activated Concrete // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2020. Vol. 2674. Issue 2. Pp. 430–443. DOI: 10.1177/0361198120915892Gomaa E., Simon P.S., Kashosi C., El Gawady M. Mechanical Properties of High Early Strength Class C Fly Ash-Based Alkali Activated Concrete. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2020; 2674(2):430-443. DOI: 10.1177/0361198120915892Alanazi H., Hu J., Kim Y.R. Effect of slag, silica fume, and metakaolin on properties and performance of alkali-activated fly ash cured at ambient temperature // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 197. Pp. 747–756. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.172Alanazi H., Hu J., Kim Y.R. Effect of slag, silica fume, and metakaolin on properties and performance of alkali-activated fly ash cured at ambient temperature. Construction and Building Materials. 2019; 197:747-756. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.172Хохряков О.В. Композиционные цементы низкой водопотребности. Возможности и перспективы применения в строительных материалах // Строительные материалы. 2022. № 1–2. С. 123–133. DOI: 10.31659/0585-430X-2022-799-1-2-123-133. EDN KCHDGH.Khokhryakov O.V. Composite cements of low water demand. Possibilities and prospects of application in building materials. Construction Materials. 2022; 1-2:123-133. DOI: 10.31659/0585-430X-2022-799-1-2-123-133. EDN KCHDGH. (rus.).Самченко С.В., Егоров Е.С. Влияние ультрадисперсной добавки из предварительно гидратированного цемента на свойства цементной пасты // Техника и технология силикатов. 2019. Т. 26. № 2. С. 52–57. EDN DAQXRC.Samchenko S.V., Egorov E.S. Effect of ultra-dispersed additive from preliminary hydrated cement on the properties of cement paste. Technique and Technology of Silicates. 2019; 26(2):52-57. EDN DAQXRC. (rus.).Erofeev V., Vatin N., Maksimova I., Tarakanov O., Sanyagina Y., Erofeeva I. et al. Owder-activated concrete with a granular sur-face texture // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. Issue 4. Pp. 49–61. DOI: 10.22337/2587-9618-2022-18-4-49-61Erofeev V., Vatin N., Maksimova I., Taraka-nov O., Sanyagina Y., Erofeeva I. et al. Owder-activated concrete with a granular sur-face texture. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022; 18(4):49-61. DOI: 10.22337/2587-9618-2022-18-4-49-61Dudar I., Bondar A., Moroz D. Study of the influence of polymer additives on the properties of dried dry building mixtures // Modern technology materials and design in construction. 2023. Vol. 33. Issue 2. Pp. 12–18. DOI: 10.31649/2311-1429-2022-2-12-18Dudar I., Bondar A., Moroz D. Study of the influence of polymer additives on the properties of dried dry building mixtures. Modern technology materials and design in construction. 2023; 33(2):12-18. DOI: 10.31649/2311-1429-2022-2-12-18Perfilov V.A., Gabova V.V. Nano Modified Foam-Fiber-Concrete Mixture // Solid State Phenomena. 2018. Vol. 284. Pp. 1036–1041. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.284.1036Perfilov V.A., Gabova V.V. Nano Modified Foam-Fiber-Concrete Mixture. Solid State Phenomena. 2018; 284:1036-1041. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.284.1036Perfilov V.A., Gabova V.V. Nanomodified constructional fiber-reinforced concrete // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 129. P. 05021. DOI: 10.1051/matecconf/201712905021Perfilov V.A., Gabova V.V. Nanomodified constructional fiber-reinforced concrete. MATEC Web of Conferences. 2017; 129:05021. DOI: 10.1051/matecconf/201712905021Перфилов В.А. Мелкозернистые фибро-бетоны : монография. Волгоград : ВолгГАСУ, 2015. 127 с. EDN VZQUYD.Perfilov V.A. Fine-grained fiber-reinforced concrete : monograph. Volgograd, VolgGASU, 2015; 126. EDN VZQUYD. (rus.).Пименов С.И., Ибрагимов Р.А. Влияние минералогического состава цемента при его активации на физико-­технические свой­ства тяжелого бетона // Строительные материалы. 2017. № 8. С. 64–67. EDN ZFTRYJ.Pimenov S.I., Ibragimov R.A. Influence of mineralogical composition of cement when activating it on physical-technical properties of heavy concrete. Construction Materials. 2017; 8:64-67. EDN ZFTRYJ. (rus.).Самченко С.В., Абрамов М.А., Османов А.Б. Анализ изменения характеристик активированного цемента с использованием дезинтеграторной технологии // Строительные материалы. 2022. № 11. С. 32–36. DOI: 10.31659/0585-430X-2022-808-11-32-36. EDN PFDWBY.Samchenko S.V., Abramov M.A., Osmanov A.B. Analysis of changes in the characteristics of activated cement using disintegrator technology. Construction Materials. 2022; 11:32-36. DOI: 10.31659/0585-430X-2022-808-11-32-36. EDN PFDWBY. (rus.).Samchenko S., Kozlova I., Zemskova О., Baskakova E. Increase of aggregative and sedimentation stability of slag suspensions by ultrasound // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 110. P. 01061. DOI: 10.1051/e3sconf/201911001061Samchenko S., Kozlova I., Zemskova О., Baskakova E. Increase of aggregative and sedimentation stability of slag suspensions by ultrasound. E3S Web of Conferences. 2019; 110:01061. DOI: 10.1051/e3sconf/201911001061Ibragimov R.A., Korolev E.V., Kayumov R.A., Deberdeev T.R., Leksin V.V., Sprince A. Efficiency of activation of mineral binders in vortex-layer devices // Magazine of Civil Engineering. 2018. Nо. 6 (82). Pp. 191–198. DOI: 10.18720/MCE.82.17. EDN YZNVED.Ibragimov R.A., Korolev E.V., Kayumov R.A., Deberdeev T.R., Leksin V.V., Sprince A. Efficiency of activation of mineral binders in vortex-layer devices. Magazine of Civil Engineering. 2018; 6(82):191-198. DOI: 10.18720/MCE.82.17. EDN YZNVED.Cheng S., Ge K., Sun T., Shui Z., Chen X., Lu J.X. Pozzolanic activity of mechanochemically and thermally activated coal-series kaolin in cement-based materials // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 299. P. 123972. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.123972Cheng S., Ge K., Sun T., Shui Z., Chen X., Lu J.X. Pozzolanic activity of mechanochemically and thermally activated coal-series kaolin in cement-based materials. Construction and Building Materials. 2021; 299:123972. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.123972Kriskova L., Pontikes Y., Zhang F., Cizer Ö., Jones P.T., Balen K.V. et al. Influence of mechanical and chemical activation on the hydraulic properties of gamma dicalcium silicate // Cement and Concrete Research. 2014. Vol. 55. Pp. 59–68. DOI: 10.1016/j.cemconres.2013.10.004Kriskova L., Pontikes Y., Zhang F., Cizer Ö., Jones P.T., Balen K.V. et al. Influence of mechanical and chemical activation on the hydraulic properties of gamma dicalcium silicate. Cement and Concrete Research. 2014; 55:59-68. DOI: 10.1016/j.cemconres.2013.10.004Пустовгар А.П., Перфилов В.А., Ляшенко Д.А. Активированная сухая смесь для приготовления растворов и мелкозернистых бетонов // Инженерный вестник Дона. 2023. № 12 (108). C. 317–325. EDN RYIRBT.Pustovgar A.P., Perfilov V.A., Lyashenko D.A. Activated dry mix for the preparation of mortars and fine-grained concrete. Engineering journal of Don. 2023; 12(108):317-325. EDN RYIRBT. (rus.).Калабина Д.А., Яковлев Г.И., Дрохитка Р., Грахов В.П., Первушин Г.Н., Баженов К.А. и др. Реологическая активация фторангидритовых композиций эфирами поликарбоксилата // Строительные материалы. 2020. № 1–2. С. 38–47. DOI: 10.31659/0585-430X-2020-778-1-2-38-47. EDN MCDAMX.Kalabina D.A., Yakovlev G.I., Drochitka R., Grakhov V.P., Pervushin G.N., Bazhenov K.A. et al. Rheological activation of fluoroanhydrite compositions with polycarboxylate esters. Construction Materials. 2020; 1-2:38-47. DOI: 10.31659/0585-430X-2020-778-1-2-38-47. EDN MCDAMX. (rus.).Luukkonen T., Yliniemi J., Abdollahnejad Z. Alkali-activated dry-mix concretes // Handbook of Advances in Alkali-Activated Concrete. 2022. Pp. 67–68. DOI: 10.1016/b978-0-323-85469-6.00008-8 2022Luukkonen T., Yliniemi J., Abdollahnejad Z. Alkali-activated dry-mix concretes. Handbook of Advances in Alkali-Activated Concrete. 2022; 67-68. DOI: 10.1016/b978-0-323-85469-6.00008-8 2022Гаркави М.С., Артамонов А.В., Ставцева А.В., Колодежная Е.В., Дергунов С.А., Сериков С.В. Моделирование структурных преобразований при измельчении композиционного цемента // Строительные материалы. 2021. № 11. С. 41–46. DOI: 10.31659/0585-430X-2021-797-11-41-46. EDN DSZFNY.Garkavi M.S., Artamonov A.V., Stavtseva A.V., Kolodezhnaya E.V., Dergunov S.A., Serikov S.V. Modeling of structural transformations when grinding composite cement. Construction Materials. 2021; 11:41-46. DOI: 10.31659/0585-430X-2021-797-11-41-46. EDN DSZFNY. (rus.).

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