Введение. Бетон является основным строительным материалом, который широко используется по всему миру благодаря своей прочности, долговечности и экономичности. Однако, несмотря на эти преимущества, бетон подвержен различным разрушительным процессам, таким как коррозия, увлажнение, с последующей заморозкой и разморозкой, водная эрозия, которые могут значительно снизить его эксплуатационные характеристики и срок службы. Являясь довольно гидрофильным материалом, бетон способен к взаимодействию с водой, которая оказывает на него разрушающее войздействие. Известно, что большинство бетонов имеет пористо-капиллярную структуру, которая и способствует гидрофильности данного материала. Износ происходит посредством заполнения водой микропор, которые, в свою очередь, расшираются за счёт замерзания воды, что ведёт к ещё большему их заполнению, и, соответственно, расширению, которое, в конце концов, приводит к уменьшению прочности и разрушению бетона. Таким образом, уменьшение количества воды в порах бетона гарантирует его долговечность.Уменьшение водопоглащения наиболее важно для подземных бетонных конструкций таких как: подвалы, погреба, фундаменты, скважины и т.д. Поэтому для исследования были выбраны тампонажный цемент и цемент марки ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н. Так как цементы марок 42,5 Н, часто используют в гражданском строительстве, а тампонажный – для заполнения скважин.Для повышения долговечности, уменьшения водопоглощения и общей гидрофобилизации бетона исследователи активно разрабатывают и внедряют различные добавки, которые улучшают его свойства [1–5]. Такие добавки способны изменять характеристики бетона таким образом, чтобы придать поверхности или внутренней структуре композита водооталкивающие свойства. Наиболее распрастранёнными добавками для повышения водооталкивающих свойств служат жирные кислоты, которые в большом количестве содержатся в лецитине и продуктах его переработки, а также их соли, такие как стераты и олеаты щелочных и щелочноземельных металлов, более известных как мыла. Добавление органических добавок на основе отходов – популярная тема у отечественных исследователей [6]. Так, большое количество работ посвящено исследованию и внедрению добавок на основе отходов древоперерабатывающей промышленности [7–10]. Близкие по химическому составу лецитинам соапстоки растительных масел были исследованы в качестве гидрофобилизирующей добавки в работах [11–13]. И исследования продолжаются.Лецитин – это группа фосфолипидов, естественных компонентов клеточных мембран, широко распространенных в природе. Он, главным образом, добывается из соевых бобов и используется в различных отраслях промышленности, включая пищевую, фармацевтическую и косметическую. Лецитин известен своими гидрофобными и эмульгирующими свойствами [14,15], которые потенциально могут благоприятно сказаться на фазовом составе бетона в процессе его твердения. Благодаря своим уникальным химическим свойствам, лецитин является важной функциональной добавкой, которая может быть также полезна в строительной отрасли.Перспективным типом добавок являются отходы экстракции лецитина. Лецитины, получаемые в процессе переработки растительных масел, обладают уникальными свойствами, которые могут улучшить характеристики бетона. В частности, за счёт наличия в составе липидов и жирных кислот они могут повысить водоотталкивающие свойства бетона, снизить его водопроницаемость, а наличие фосфолипидов может повлиять на прочностные показатели.Исследования в этой статье сосредоточены на влиянии добавок, полученных при переработке лецитина и его отходов, на гидрофобные свойства образцов цементного камня на основе тампонажного лецитина и ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н. Рассмотрены три типа добавок: на основе чистого лецитина, на основе технического лецитина и на основе оксалатно-жирового осадка. Каждая из этих добавок обладает уникальными свойствами, которые могут по-разному влиять на структуру и прочность цементного материала.Целью данной работы является исследование гидрофобных свойств цементного камня, полученного с добавлением оригинальных добавок на основе отходов экстракции лецитина. Исследование влияния этих добавок на степень водопоглощения, изменения угла смачивания и прочностные характеристики цементного камня имеет важное значение как для практического применения в строительстве, так и для научного сообщества. Полученные результаты могут пролить свет на новые перспективы в области улучшения цементных материалов и способствовать решению экологических проблем, связанных с утилизацией отходов, полученных, например, в результате промышленного производства фармацевтических веществ из лецитина.Материалы и методы. Для приготовления образцов использовались бездобавочный тампонажный цемент и ЦЕМ А/II – Ш42,5 Н. Объектами исследования служили образцы цементного камня. Для приготовления цементного камня кубической формы 20х20х20 мм использовался цементный раствор с водоцементным соотношением В/Ц = 0,33, изготовленный из растворов нормальной густоты, на основе бездобавочного тампонажного и ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н цементов. Условия твердения – температура (20±2) °С и относительная влажность воздуха 50–70%. Перед проведением испытаний образцы выдерживали в течение 28 суток для отверждения в нормальных условиях.В качестве добавки использовали оригинальные составы, полученные из отходов экстракции лецитина и самого соевого лецитина, в частности. Добавки предварительно размешивали с водой, необходимой для получения цементного раствора, нагревая смесь до 40 °С и получая при этом устойчивую эмульсию, после чего смесь охлаждали до комнатной температуры. В работе использовали три вида добавок: 1. Соевый или исходный лецитин; 2. Технический или обеднённый лецитин; 3. Оксалатно-жировой осадок. Последние два вещества являются отходами.В данной работе использовался лецитин, полученный традиционным образом, с характеристиками, соответствующими ГОСТ 32052-2013 (табл.1). Таблица 1Результаты испытаний лецитина и технического лецитинаПоказательЕдиница измеренияДанные испытаний лецитинаМассовая доля веществ, нерастворимых в толуоле%0,05Массовая доля веществ, нерастворимых в ацетоне%62,7Массовая доля летучих веществ%0,08Кислотное числомг КОН/г20,3Перекисное числоМмоль/кг ½ О0,1  В процессе промышленной экстракции соевого лецитина, отработанный слой реагента отделяют от органического растворителя, далее этот слой исчерпывающе упаривают от остатков растворителя, таким образом получая технический лецитин. Этот отход представляет собой густую темно-коричневую подвижную массу, не растворимую в ацетоне. Оксалатно-жировой осадок образуется при дальнейшей переработке экстракта и представляет собой, после упаривания растворителя, коричневый осадок с высоким содержанием жирных кислот и оксалата натрия.Прочностные характеристики образцов были исследованы на электронном прессе «РЭМ-100-А-1-1», страна изготовления – Россия. Водопоглощение оценивалось по методике ГОСТ 12730.3-2020 путём погружения образцов в воду с последующим измерением массы насыщенного водой образца раз в сутки, в течение недели. Угол краевого смачивания определяли на приборе «KRUSS Easy Drop DSA 30E» на воде и йодметане с последующим вычислением свободной энергии поверхности материала по методу ОВРК (метод Оунса, Вендта, Рабеля и Кьельбле). Методика расчета представлена в работе [16].Основная часть. Известно, что лецитин обладает амфифильными свойствами, что означает, что его молекулы содержат как гидрофильные (водорастворимые), так и гидрофобные (жирорастворимые) участки. Это делает его идеальным эмульгатором, способным стабилизировать смеси воды и жира, что широко используется в пищевой промышленности, косметике и фармацевтике. Учитывая, что в лецитине и в отходах его промышленной экстракции содержится большое количество жирных кислот, известных своей гидрофобностью, можно предположить, что добавление лецитина в бетонные смеси будет оказывать многогранное воздействие на их свойства. Фосфолипиды лецитина могут способствовать изменению микроструктуры цементного камня, улучшая сцепление между цементными частицами и водой, что приводит к повышению прочности и долговечности бетона. Гидрофобные свойства входящих в состав жирных кислот лецитина будут способствовать уменьшению водопоглощения и повышению водостойкости бетона, что особенно важно для конструкций, подверженных воздействию влаги.Снижение водопоглощения оказывает положительное влияние на долговечность бетона. Уменьшение количества воды, способной проникать в материал, препятствует развитию коррозионных процессов в цементном камне и повышает устойчивость к морозному пучению. Это особенно важно для конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных внешних условий, таких как мосты, фундаменты и подвалы.Механизм воздействия лецитина на водопоглощение бетона можно объяснить его способностью стабилизировать водно-цементную смесь, изменяя растворимость клинкерных минералов и связывая продукты гидратации, такие как гидроксид кальция. Это способствует образованию и росту более плотных и устойчивых кристаллических структур, что снижает общую пористость материала.В первую очередь было исследовано водопоглощение образцов цементного камня из тампонажного цемента и ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н, а также образцов с разным содержанием добавок на основе отходов экстракции лецитина и самого соевого лецитина, для сравнения. Полученные результаты представлены на рисунках 1 и 2. Рис. 1. Зависимость водопоглощения цементного камня на основе тампонажного цементас различным содержанием добавокИз представленных данных видно, что на тампонажный цемент все добавки оказывают положительное влияние, снижая степень водопоглощения с увеличением концентрации добавки. Особенно следует выделить добавку на основе технического лецитина, благодаря которому водополглощение композиции снизилось на 9 % – с 17,47 % до 8,4 2%, также при увеличении содержания данной добавки водопоглащение продолжает снижаться, вплоть до 4,5 %, при содержании добавки 0,5 %. Соевый лецитин даёт наилучшие показатели водопоглощения при добавлении 0,1 % от массы, составляя 6,35 %. Однако, с увеличением концентрации добавки водопоглощение повышается. Вероятно, это связано с тем, что в отличие от технического лецитина, исходный соевый лецитин не лишён фосфолипидов, которые, в свою очередь, являются гидрофильными соединениями и вполне могут удерживать воду. Оксалатно-жировой осадок равномерно снижает водопоглощение с увеличением содержания добавки, однако только при максимальной концентрации достигает значений прошлый двух добавок, равных 8,15 %.Рис. 2. Зависимость водопоглощения цементного камня на основе ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н с различным содержанием добавок  Данные, представленные на рисунке 2, ясно указывают на то, что в случае ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н наиболее сильное влияние оказывает добавка оксалатно-жирового осадка в концентрации 0,5%, снижая водопоглощение композиции на 1,5%. Добавки технического и соевого лецитинов, оказывают незначительное влияние на цементный камень, полученный на основе ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н. Также одним из методов оценки гидрофобных свойств бетона является определение краевого угла смачивания поверхности и дальнейший расчёт СЭП (свободной энергии поверхности). В данной работе были исследованы поверхности образцов тампонажного цемента и ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н с добавками технического лецитина, соевого лецитина и оскалатно-жирового осадка в концентрации 0,1% так как данная концентрация добавок способствует образованию цементного камня с наиболее перспективными характеристиками водопоглощения и прочности. Результаты представлены в таблицах 2 и 3.Таблица 2Краевой угол смачивания и свободная энергия поверхности образцов из тампонажного цементаНазваниеКУС, °СЭП, Дж/м2Контрольный образец59,650,970,1% Технического лецитина47,7956,970,1% Соевого лецитина56,3747,620,1% Оксалатно-жирового осадка42,0862,52 Из полученных данных видно, что влияние добавок из отходов промышленной экстракции лецитина не претерпевает существенных улучшений и, даже наоборот, краевой угол смачивания образцов становиться ниже, чем у стандартных образцов. Что может значить, что поверхность становиться более гидрофильной. В купе с данными о водопоглощении, можно предположить, что композиции с добавками на основе отходов экстракции лецитина претерпевают изменения внутри композиции, изменяя капиллярно-пористую структуру самого материала и не затрагивая или незначительно влияя на его поверхность, что также подтверждают измерения свободной энергии поверхности, рассчитанные по методу ОВРК. Таблица 3Краевой угол смачивания и свободнаяэнергия поверхности образцовиз ЦЕМ А/II – Ш 42,5 ННазваниеКУС, °СЭП, Дж/м2Контрольный образец49,9857,150,1% Техническоголецитина34,1262,490,1% Соевого лецитина29,2169,370,1% Оксалатно-жирового осадка42,0262,97Для более полной картины влияния добавок из отходов промышленной экстракции лецитина на цементный камень, полученный на основе ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н, необходимо было узнать и влияние данных добавок на прочностные характеристики образцов. Исследование прочности образцов тампонажного цемента проводили в работе [17]. Полученные значения представлены на рисунках 3 и 4.Как видно из представленных данных добавление в композицию на основе ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н даже 0,1% технического и соевого лецитинов снижает набор прочности на 33%, в случае оксалатно-жирового осадка набор прочности изменяется незначительно. Однако при дальнейшем увеличении концентрации прочность также снижается. В случае тампонажного цемента набор прочности увеличивается при добавлении 0,1% технического или соевого лецитина и уменьшается при увеличении концентрации этих добавок. Оксалатно-жировой осадок снижает набор прочности при низких концентрациях добавки, а при0,5 % – изменяет его незначительно относительно стандартного образца на основе тампонажного цемента. Рис. 3. Зависимость прочности цементного камня из тампонажного цемента от концентрации добавки Рис. 4. Зависимость прочности цементного камня из ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н от концентрации добавкиАнализируя полученные данные, можно предположить, что добавки на основе отходов экстракции лецитина положительно влияют на прочностные характеристики и водопоглощение цементного камня из тампонажного цемента, однако не оказывают положительного воздействия на прочностные характеристики цементного камня из ЦЕМ А/II – Ш 42,5 Н.Выводы. На основе проведённых исследований можно сделать выводы о том, что лецитин и его производные оказывают значительное влияние на снижение водопоглощения цементного камня, особенно, в случае тампонажного цемента. Технический лецитин продемонстрировал наибольший эффект, снижая водопоглощение на 9% при концентрации 0,5%. Соевый лецитин также показывает хорошие результаты при низкой концентрации, но при её увеличении водопоглощение начинает увеличиваться. Оксалатно-жировой осадок равномерно снижает водопоглощение, хотя и уступает другим добавкам по эффективности.Исследования показали, что добавки на основе отходов промышленной экстракции лецитина не приводят к значительным улучшениям краевого угла смачивания и свободной энергии поверхности, а в некоторых случаях даже снижают эти показатели, что может указывать на повышение гидрофильности поверхности. Это предполагает, что добавки изменяют микроструктуру материала, незначительно влияя на его поверхность.Добавление 0,1% технического и соевого лецитинов приводит к снижению прочности цементного камня на 33%, в то время как оксалатно-жировой осадок оказывает менее выраженное влияние. Увеличение концентрации добавок приводит к дальнейшему снижению прочностных характеристик.Таким образом, добавки на основе отходов экстракции лецитина способны значительно улучшить водоотталкивающие свойства цементного камня, но при этом могут негативно сказаться на его прочностных характеристиках. Это указывает на необходимость дальнейших исследований по оптимизации состава добавок и поиска баланса между гидрофобизацией и сохранением прочностных свойств бетона.