Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials
Natural zeolite clinoptoline from Georgian origin and its nanomodified forms have been used for modification of structures of the composite building materials. Characteristics of this zeolite have been studied by thermal analysis, IR spectroscopy, and adsorption methods. The testing results of the z...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Хімія, фізика та технологія поверхні |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
2010
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28987 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials / G.P. Tsintskaladze, V.G. Tsitsishvili, P.E. Tskhvitaridze, B.F. Keshelava, G.Sh. Tatarashvili, T.V. Sharashenidze // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2010. — Т. 1, № 3. — С. 251-253. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860018600198275072 |
|---|---|
| author | Tsintskaladze, G.P. Tsitsishvili, V.G. Tskhvitaridze, P.E. Keshelava, B.F. Tatarashvili, G.Sh. Sharashenidze, T.V. |
| author_facet | Tsintskaladze, G.P. Tsitsishvili, V.G. Tskhvitaridze, P.E. Keshelava, B.F. Tatarashvili, G.Sh. Sharashenidze, T.V. |
| citation_txt | Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials / G.P. Tsintskaladze, V.G. Tsitsishvili, P.E. Tskhvitaridze, B.F. Keshelava, G.Sh. Tatarashvili, T.V. Sharashenidze // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2010. — Т. 1, № 3. — С. 251-253. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| description | Natural zeolite clinoptoline from Georgian origin and its nanomodified forms have been used for modification of structures of the composite building materials. Characteristics of this zeolite have been studied by thermal analysis, IR spectroscopy, and adsorption methods. The testing results of the zeolitecontaining cement have shown that introduction of zeolite (treated at high temperature) into the composition of cement improves its physical-mechanical properties and whole nanomodification of zeolite with plasticizers significantly decreases water-cement ratio improves its mechanical properties and quickens the setting time.
Модифікуванням структури природного цеоліту клиноптилоліту грузинського родовища одержано добавку для цементу. Вивчено її властивості методами термічного аналізу та ІЧ-спектроскопії. Тестування цеолітовмісних цементів свідчить, що введення цеоліту до складу цементу покращує його фізико-механічні властивості, а наномодифікування цеолітів пластифікаторами істотно знижує водоцементне відношення, поліпшує його механічні характеристики та прискорює терміни схоплювання.
Модифицированием структуры природного цеолита клиноптилолита грузинского месторождения получена добавка для цемента. Изучены её свойства методами термического анализа и ИК-спектроскопии. Тестирование цеолитсодержащих цементов показывает, что введение цеолита в состав цемента улучшает его физико-механические свойства, а наномодифицирование цеолитов пластификаторами существенно понижает водоцементное отношение, улучшает его механические характеристики и ускоряет сроки схватывания.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:46:01Z |
| format | Article |
| fulltext |
Хімія, фізика та технологія поверхні. 2010. Т. 1. № 3. С. 251–253
_____________________________________________________________________________________________
ХФТП 2010. Т. 1. № 3 251
UDC 544.549
USE OF NANOMODIFIED CLINOPTILOLITE
AS ADDITION TO BUILDING MATERIALS
G.P. Tsintskaladze1, V.G. Tsitsishvili1, P.E. Tskhvitaridze2, B.F. Keshelava2,
G.Sh. Tatarashvili2, T.V. Sharashenidze1
1Melikishvili Institute of Physical and Organic Chemistry of Georgia
5 Jikia Street, Tbilisi 0186, Georgia, physorgchem@pochta.ru
2Zavriev Institute of Structural Mechanics and Earthquake Engineering
8 M. Alexidze Street, Tbilisi 0193, Georgia, irakl85i@yahoo.com
Natural zeolite clinoptoline from Georgian origin and its nanomodified forms have been used for
modification of structures of the composite building materials. Characteristics of this zeolite have been
studied by thermal analysis, IR spectroscopy, and adsorption methods. The testing results of the zeolite-
containing cement have shown that introduction of zeolite (treated at high temperature) into the composi-
tion of cement improves its physical-mechanical properties and whole nanomodification of zeolite with
plasticizers significantly decreases water-cement ratio improves its mechanical properties and quickens
the setting time.
INTRODUCTION
The forming of durable structure composite
materials of high quality is the main problem of
modern construction materials science. The same
is the basis of production prime cost decrease, as
well as of its quality improvement. According to
scientific prognosis, in XXI century, the
nanotechnologies become one of the most pers-
pective in material production. The investigations
of properties of materials with nanoparticles and
nanostructure, development of theoretical concep-
tion, elaboration of concrete technology of the
new material production are the priority direc-
tions of nanotechnology. In modern materials sci-
ence, basically, the fine-disperse silica and alumina
of different origin are used as nanomodifier addi-
tions. The zeolite, particularly the natural one, can
be one of interesting mineral additions [1].
EXPERIMENTAL
Georgia is rich by natural zeolites, hence, their
use in production of modern building materials, is
quite perspective. As an addition into cement, we
had used zeolite – clinoptilolite of Kaspi district
Upper-Khandak origin. The chemical composi-
tion of examined zeolite has the following appear-
ance [2]: 0.14K2O·0.32Na2O ·0.51CaO ·0.27MgO
·0.11Fe2O3 ·Al2O3 ·8.28SiO2 ·6.1H2O.
The experiments have shown that the particle
sizes of additions to cement are in direct connec-
tion with diffusion properties of obtained sub-
stance. The more the molecule sizes of addition,
the more the viscosity, and the diffusion velocity
is not changed. The additions with small size
molecules slow down the ionic diffusion.
RESULTS AND DISCUSSION
As far as the zeolites are distinguished by ad-
sorption properties, their bringing into cement com-
position increases the water charges what is unde-
sirable in concrete production. Therefore, our
goal was creation of such a nanomodifier addition
where water absorption is decreased. Unlike other
mineral additions, zeolites are characterized by
low thermal stability therefore due to treatment to
certain temperature, the partial destruction of zeo-
lite structure is expectable. This is expressed by
break of long chains of zeolite structure and, in
some cases, by decrease in porosity and increase
in surface volume. All the above stated testifies a
partial amorphization of zeolite, i.e., a "thermal
nanomodification" of zeolite has place. By the
method of IR spectroscopy and thermal analysis
there were examined the structural changes of
specimen under investigation after heating at dif-
ferent temperatures. The data of thermal analysis
have shown that the total mass loss consists of
14.8%; initial specimen after heating at 300°C fills
up 89% of lost water; at heating up to 500°C –
63% are filled up, at 600°C – 37%, and at heating
up to 700°C – only 3% of lost water are filled up.
G.P. Tsintskaladze, V.G. Tsitsishvili, P.E. Tskhvitaridze et al.
_____________________________________________________________________________________________
252 ХФТП 2010. Т. 1. № 3
After specimen thermal treatment, by the method
of IR spectroscopy, the containment of zeolite
phase has been found.
Table 1. Dependence of initial zeolite phase contain-
ment (%) on treatment temperature
°C
460
630
D
%
20 0.401 100.0
300 0.400 99.0
500 0.250 60.0
600 0.201 50.1
700 0.112 28.1
750 0.024 6.0
The data of IR spectroscopy are almost in full
accordance with those of thermography. For im-
provement of the quality of different building
structures – floors, foundations, columns – there
are used successfully plasticizers and superplasti-
cizers, those are the special liquid additions, pro-
duced on the basis of modified polymers. When
they are brought into concrete composition, they
decrease the water charge, simplify the treatment
process, and increase the strength and homogene-
ity of the concrete. All the above stated contribute
to concrete economy. After dehydration of dis-
pergated zeolite at 400°C, its nanomodification in
fluid plasticizers – Sikamen-MO-50 and Si-
kamen-32 N was conducted. After nanomodifica-
tion, the changes in crystal lattice of clinoplitolite
were examined, that after nanomodification being
not changed substantially, however, a structural
deformation is present. The results of adsorption
have shown the existence of water on both initial
and after nanomodification specimens of clinopli-
tolite. Results of adsorption have shown as well
that, when the adsorption of initial specimens is
of 4.75 mmol/g, after nanomodification the ad-
sorption decreases significantly: in one case it
consists of 1.84 mmol/g, and in the second –
1.53 mmol/g. This has confirmed that the organic
plasticizers after nanomodification partially block
entrances into channels what is the reason of a
decrease in water steam adsorption.
Table 2. Results of testing of zeolite containing cements
Cement Composition Solution charac-
teristics Mechanical strength
Bending Compression
N
C
lin
ke
r
G
yp
su
m
Z
eo
lit
e
20
00
Z
eo
lit
e
6
00
0
G
ri
nd
f
in
en
es
s
R
em
ai
n-
de
r
N
0
08
R
el
at
iv
e
su
rf
ac
e
ac
co
rd
in
g
to
B
le
in
g
/c
m
2
W
at
er
f
or
p
as
te
o
f
no
rm
al
th
ic
kn
es
s
w/c Extension,
cm 3 days 28 days 3 days 28 days
1 90 5 - - 5 3300 25.7 0.38 115 54 55 340 550
2 80 5 15 - 5 4000 26.3 0.4 115 49 61 220 510
3 75 5 20 - 5 4600 27.3 0.4 112 40 70 210 505
4 75 5 - 20 4,5 4300 27.0 0.4 115 47 69 235 485
5 60 5 35 - 5 4400 31.3 0.4 105 26 59 170 475
6 60 5 - 35 5 5900 31.0 0.4 112 33 60 180 460
Table 3. Results of testing of zeolite-containing cements treated by plasticizers
Cement Composition Terms of hardening
hour-second
Series
Clinker Gypsum Zeolite
4000 Plasticizer
Grind
fineness
remainder
N 008
W/C
Beginning End
Limit
strength on
compression
kg/cm 2
28 days
I
II
III
75
75
75
5
5
5
20
20
20
-
1%Sikament
MR-50
1%Sikament
32N
10
10
10
30.0
26.7
26.7
2-40
2-00
2-25
4-00
3-20
3-50
300
360
370
Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Addition to Building Materials
_____________________________________________________________________________________________
ХФТП 2010. Т. 1. № 3 253
The results of zeolite containing cement test-
ing (Table 2) have shown that the addition of dry
and particularly burned zeolite into cement com-
position improves its physical-mechanical proper-
ties. The addition of 20% zeolite, if it is dried out,
allows production of M400, D20, and М500 D20
Portland cement. If adding a composition of 35%
thermally treated nanomodified zeolite into the
cement, the production of pozzolatic (sulphate
resistant) Portland cement becomes possible. The
burned zeolite increases the cement solidification
velocity.
The testing of zeolite containing cements af-
ter zeolite nanomodification by plasticizers has
shown (Table 3) that the zeolite nanomodification
by plasticizers significantly decreases the wa-
ter/cement ratio and terms of solidification, and
increases its mechanical characteristics.
The analysis of data given has shown that use
of plasticizers significantly decreases the water-
zeolite ratio, improves their mechanical indices,
and increases terms of hardening.
REFERENCES
1. Min’ko N.I. Preparation Methods and Proper-
ties of nanoobjects. – Belgorod: Shukhov
BSTU, 2005. – 105 p. (in Russian).
2. Korolev A.S., Khakimova E.Sh. Fine-grained
concretes with nanoadditives of synthetic
zeolite // Beton i zhelezobeton. – 2008. –
N 6. – P 13–15 (in Russian).
Received 18.05.2010, accepted 17.08.2010
Можливість використання наномодифікованого клиноптилоліту
як добавки до будівельних матеріалів
Г.П. Цінцкаладзе, В.Г. Ціцішвілі, Р.Є. Схвітарідзе , Б.Ф. Kешелава ,
Г.Ш. Татарашвілі , Т.В. Шарашенідзе
Інститут фізичної та органічної хімії ім. П. Мелікішвілі
вул. Джикія 5, Тбілісі 0186, Грузія, physorgchem@pochta.ru
Інститут будівельної механіки і сейсмостійкості ім. К. Заврієва
вул. М. Алексідзе 8, Тбілісі 0193, Грузія, irakl85i@yahoo.com
Модифікуванням структури природного цеоліту клиноптилоліту грузинського родовища одержано до-
бавку для цементу. Вивчено її властивості методами термічного аналізу та ІЧ-спектроскопії. Тестування
цеолітовмісних цементів свідчить, що введення цеоліту до складу цементу покращує його фізико-механічні
властивості, а наномодифікування цеолітів пластифікаторами істотно знижує водоцементне відношення,
поліпшує його механічні характеристики та прискорює терміни схоплювання.
Возможность использования наномодифицированного клиноптилолита
в качестве добавок к строительным материалам
Г.П. Цинцкаладзе, В.Г. Цицишвили, Р.Е. Схвитаридзе, Б.Ф. Kешелава,
Г.Ш. Татарашвили, Т.В. Шарашенидзе
Институт физической и органической химии им. П. Меликишвили
ул. Джикия 5, Тбилиси 0186, Грузия, physorgchem@pochta.ru
Институт строительной механики и сейсмостойкости им. К. Завриева
ул. М. Алексидзе 8, Тбилиси 0193, Грузия, irakl85i@yahoo.com
Модифицированием структуры природного цеолита клиноптилолита грузинского месторождения по-
лучена добавка для цемента. Изучены её свойства методами термического анализа и ИК-спектроскопии.
Тестирование цеолитсодержащих цементов показывает, что введение цеолита в состав цемента улуч-
шает его физико-механические свойства, а наномодифицирование цеолитов пластификаторами сущест-
венно понижает водоцементное отношение, улучшает его механические характеристики и ускоряет
сроки схватывания.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-28987 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2079-1704 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T16:46:01Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Tsintskaladze, G.P. Tsitsishvili, V.G. Tskhvitaridze, P.E. Keshelava, B.F. Tatarashvili, G.Sh. Sharashenidze, T.V. 2011-11-27T16:25:12Z 2011-11-27T16:25:12Z 2010 Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials / G.P. Tsintskaladze, V.G. Tsitsishvili, P.E. Tskhvitaridze, B.F. Keshelava, G.Sh. Tatarashvili, T.V. Sharashenidze // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2010. — Т. 1, № 3. — С. 251-253. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. 2079-1704 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28987 544.549 Natural zeolite clinoptoline from Georgian origin and its nanomodified forms have been used for modification of structures of the composite building materials. Characteristics of this zeolite have been studied by thermal analysis, IR spectroscopy, and adsorption methods. The testing results of the zeolitecontaining cement have shown that introduction of zeolite (treated at high temperature) into the composition of cement improves its physical-mechanical properties and whole nanomodification of zeolite with plasticizers significantly decreases water-cement ratio improves its mechanical properties and quickens the setting time. Модифікуванням структури природного цеоліту клиноптилоліту грузинського родовища одержано добавку для цементу. Вивчено її властивості методами термічного аналізу та ІЧ-спектроскопії. Тестування цеолітовмісних цементів свідчить, що введення цеоліту до складу цементу покращує його фізико-механічні властивості, а наномодифікування цеолітів пластифікаторами істотно знижує водоцементне відношення, поліпшує його механічні характеристики та прискорює терміни схоплювання. Модифицированием структуры природного цеолита клиноптилолита грузинского месторождения получена добавка для цемента. Изучены её свойства методами термического анализа и ИК-спектроскопии. Тестирование цеолитсодержащих цементов показывает, что введение цеолита в состав цемента улучшает его физико-механические свойства, а наномодифицирование цеолитов пластификаторами существенно понижает водоцементное отношение, улучшает его механические характеристики и ускоряет сроки схватывания. en Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Хімія, фізика та технологія поверхні Теорія хімічної будови, реакційної здатності та хімічного модифікування поверхні твердих тіл Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials Можливість використання наномодифікованого клиноптилоліту як добавки до будівельних матеріалів Возможность использования наномодифицированного клиноптилолита в качестве добавок к строительным материалам Article published earlier |
| spellingShingle | Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials Tsintskaladze, G.P. Tsitsishvili, V.G. Tskhvitaridze, P.E. Keshelava, B.F. Tatarashvili, G.Sh. Sharashenidze, T.V. Теорія хімічної будови, реакційної здатності та хімічного модифікування поверхні твердих тіл |
| title | Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials |
| title_alt | Можливість використання наномодифікованого клиноптилоліту як добавки до будівельних матеріалів Возможность использования наномодифицированного клиноптилолита в качестве добавок к строительным материалам |
| title_full | Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials |
| title_fullStr | Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials |
| title_full_unstemmed | Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials |
| title_short | Use of Nanomodified Clinoptilolite as an Additions to Building Materials |
| title_sort | use of nanomodified clinoptilolite as an additions to building materials |
| topic | Теорія хімічної будови, реакційної здатності та хімічного модифікування поверхні твердих тіл |
| topic_facet | Теорія хімічної будови, реакційної здатності та хімічного модифікування поверхні твердих тіл |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28987 |
| work_keys_str_mv | AT tsintskaladzegp useofnanomodifiedclinoptiloliteasanadditionstobuildingmaterials AT tsitsishvilivg useofnanomodifiedclinoptiloliteasanadditionstobuildingmaterials AT tskhvitaridzepe useofnanomodifiedclinoptiloliteasanadditionstobuildingmaterials AT keshelavabf useofnanomodifiedclinoptiloliteasanadditionstobuildingmaterials AT tatarashviligsh useofnanomodifiedclinoptiloliteasanadditionstobuildingmaterials AT sharashenidzetv useofnanomodifiedclinoptiloliteasanadditionstobuildingmaterials AT tsintskaladzegp možlivístʹvikoristannânanomodifíkovanogoklinoptilolítuâkdobavkidobudívelʹnihmateríalív AT tsitsishvilivg možlivístʹvikoristannânanomodifíkovanogoklinoptilolítuâkdobavkidobudívelʹnihmateríalív AT tskhvitaridzepe možlivístʹvikoristannânanomodifíkovanogoklinoptilolítuâkdobavkidobudívelʹnihmateríalív AT keshelavabf možlivístʹvikoristannânanomodifíkovanogoklinoptilolítuâkdobavkidobudívelʹnihmateríalív AT tatarashviligsh možlivístʹvikoristannânanomodifíkovanogoklinoptilolítuâkdobavkidobudívelʹnihmateríalív AT sharashenidzetv možlivístʹvikoristannânanomodifíkovanogoklinoptilolítuâkdobavkidobudívelʹnihmateríalív AT tsintskaladzegp vozmožnostʹispolʹzovaniânanomodificirovannogoklinoptilolitavkačestvedobavokkstroitelʹnymmaterialam AT tsitsishvilivg vozmožnostʹispolʹzovaniânanomodificirovannogoklinoptilolitavkačestvedobavokkstroitelʹnymmaterialam AT tskhvitaridzepe vozmožnostʹispolʹzovaniânanomodificirovannogoklinoptilolitavkačestvedobavokkstroitelʹnymmaterialam AT keshelavabf vozmožnostʹispolʹzovaniânanomodificirovannogoklinoptilolitavkačestvedobavokkstroitelʹnymmaterialam AT tatarashviligsh vozmožnostʹispolʹzovaniânanomodificirovannogoklinoptilolitavkačestvedobavokkstroitelʹnymmaterialam AT sharashenidzetv vozmožnostʹispolʹzovaniânanomodificirovannogoklinoptilolitavkačestvedobavokkstroitelʹnymmaterialam |