NANOBUILD-6-2014-PAGES-50-57

Posted onAuthorNanobuildCategoriesБез рубрики

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И НАНОМАТЕРИАЛОВ

Стр. 50-57

УДК 620.3:693.542.4:620.193:544.18

Кавитационное диспергирование углеродных нанотрубок и модифицирование цементных систем

Авторы: ГУСЕВ Борис Владимирович, д-р техн. наук, профессор, член-корр. РАН, ГОУВПО «Московский  государственный университет путей сообщения»; Газетный пер. 9/4, Москва, Российская Федерация, 125009, е-mail: info-rae@mail.ru;

ПЕТРУНИН Сергей Юрьевич, аспирант, ГОУВПО «Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых»; г. Владимир, Российская Федерация, е-mail: ser-petru@yandex.ru

Аннотация к статье (авторское резюме, реферат): Наиболее существенным направлением исследований в области строительного материаловедения является разработка новых эффективных методов повышения прочностных свойств материалов. Одним из таких способов является модифицирование матрицы композита с использованием углеродных нанотрубок. Свойства наномодифицированных бетонов во многом зависят от выбранного способа введения углеродных наночастиц в объем материала. Предварительное диспергирование УНТ в воде затворения с пластифицирующей добавкой посредством ультразвукового воздействия на среду и находящихся в ней коллоидных и других частиц, в том числе наночастиц, является наиболее часто применяемым в исследованиях способом равномерного распределения нанотрубок в цементной системе.

В некоторых исследованиях разделение агломерированных УНТ в суспензии осуществляли при помощи ультразвуковой обработки. Последующий анализ показал, что основными недостатками ультразвуковой дисперсии являются высокая энергоемкость и малая производительность, что существенно затрудняет их применение в рамках реального производства. На практике все шире применяются методы кавитационного диспергирования, которые получили развитие в конце 90-х годов XX века.

В настоящей работе представлены результаты диспергирования многослойных нанотрубок на гидродинамическом кавитационном оборудовании. Установлено, что использование кавитационного гидродинамического оборудования позволяет получать стабильные и однородные углеродные дисперсии для введения и равномерного их распределения в объеме бетона так же, как и в случае использования ультразвуковой обработки. При этом преимуществами данной технологии являются существенное снижение энергозатрат и возможность обработки крупных объемов жидкости, необходимых для наномодификации бетона в условиях реального производства.

Ключевые слова: бетон, цементные системы, кавитация, диспергирование, углеродные нанотрубки, прочность.

DOI: dx.doi.org/10.15828/2075-8545-2014-6-6-50-57

Библиографический список:

  1. Нехорошев А.В., Гусев Б.В., Баранов А.Т, Холпанов Л.П. Явления, механизм и энергетические уровни образования структурированных дисперсных систем // Доклады АН СССР. – 1981. – Т. 258, №1. – С. 149–153.
  2. Гусев Б.В., Холпанов Л.П. К вопросу о блочной коллоидно-химической кристаллизации. – М., Научный мир, 2008. – 37 с.
  3. Li G.Y., Wang P.M., Zhao X. Mechanical behavior and microstructure of cement

composites incorporating surface-treated multi-walled carbon nanotubes. – Carbon.

– 2005. – Vol. 43. – P. 1239–1245.

  1. Гусев Б.В., Минсадров И.Н., Мироевский П.В., Трутнев Н.С. Исследование процессов наноструктурирования в мелкозернистых бетонах с добавкой наночастиц диоксида кремния // Нанотехнологии в строительстве. – 2009. – Том 1, № 3. – C. 8–14. – URL: http://nanobuild.ru/ru_RU (дата обращения: 20.10.14).
  2. Петрунин С.Ю., Попов М.Ю., Ваганов В.Е., Решетняк В.В., Закревская Л.В. Опыт применения тубулярных углеродных наноструктур в строительных материалах // Нанотехнологии в строительстве. – 2012. – Том 4, № 5. – C. 65–79. –URL: http://nanobuild.ru/ru_RU (дата обращения: 20.10.14).
  3. Nasibulina L.I., Anoshkin I.V., Nasibulin A.G., Cwirzen A., Penttala V., Kauppinen E.I. Effect of Carbon Nanotube Aqueous Dispersion Quality on Mechanical Properties of Cement Composite Journal of Nanomaterials. – 2012. – Vol. 2012. – P. 1–6.
  4. Konsta-Gdoutos M.S., Metaxa Z.S., Shah S.P., Konsta-Gdoutos M.S. Highly dispersed

carbon nanotube reinforced cement based materials. Cement and Concrete Research. – 2010. – Vol. 40. – P. 1052–1059.

  1. Петрунин С.Ю., Ваганов В.Е., Ким Б.Г. Структурные преобразования цементного камня при модификации функционализированными УНТ // Труды III Всероссийской (II Международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон – взгляд в будущее». – М., 2014. – Т. 6. – С. 190–198.
  2. Гусев Б.В., Галкина Т.Ю. Вибрационно-импульсный способ приготовления

трудно смешиваемых с водой добавок // Бетон и железобетон. – 1983. – № 12. –

С. 13–14.

  1. Гусев Б.В., Васильев В.Г., Тойшибаев Н.К. Активность цементного камня, об-

работанного гидродинамическим методом // Бетон и железобетон. – 1991. –

№ 6. – ч. 10–11.

  1. Гусев Б.В., Юдаев В.Ф. Механизм кавитационной активации цемента // Стро-

ительные материалы, оборудование, технологи XXI века. – 2003. – № 6. – С. 24–25.

Full text in PDF format (50-57)