Nanobuild-5-2014-pages-13-29

Posted onAuthorNanobuildCategoriesБез рубрики

Стр. 13-29

УДК 666.972

Особенности влияния углеродных наночастиц на реологические свойства цементного теста и технологические свойства мелкозернистых бетонов

Авторы: Толмачев Сергей Николаевич, д-р техн. наук, доц.каф. технологии дорожно-строительных материалов, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет; ул. Петровского, 25, г. Харьков, Украина, 61002, Tolmach_serg@mail.ru;

Беличенко Елена Анатольевна, канд. техн. наук, научный сотрудник каф. Технологии дорожно-строительных материалов, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет; ул. Петровского, 25, г. Харьков, Украина, 61002, Belichenko_khadi@mail.ru

Аннотация к статье (авторское резюме, реферат): В статье рассмотрены технологические особенности изготовления дорожных цементных бетонов с углеродными наночастицами. Проведены исследования по определению влияния УНЧ на свойства цементного теста и мономинералов цементного клинкера. Разработана методика определения подвижности и вязкости цементного теста под действием вибрации. Показано, что при оптимальном содержании УНЧ в цементном тесте наблюдается увеличение его подвижности и снижение вязкости. Введение УНЧ в цементное тесто способствует удлинению его сроков схватывания. Проведены исследования электрокинетического потенциала суспензий цемента и мономинералов цементного клинкера с УНЧ. Показано, что введение УНЧ в суспензии мономинералов цементного клинкера трехкальциевого алюмината (С3A) и четырехкальциевого алюмоферрита (С4AF) приводит к резкому увеличению электроотрицательности и изменению знака электрокинетического потенциала этих мономинералов на противоположный. Установлено влияние углеродных наночастиц на механические и структурные характеристики цементного камня и бетонов с УНЧ. Показано, что эффективность влияния УНЧ на процессы структурообразования снижается при переходе от субмикроуровня к микроуровню и далее мезо- и макроуровню. Эффективность влияния УНЧ зависит от способа уплотнения бетонных смесей: уплотнение жестких смесей прессованием или вибропрессованием приводит к большим приростам прочности при введении УНЧ, чем виброуплотнение подвижных смесей в 2 раза. Проведены электронно-микроскопические исследования структуры виброуплотненных и прессованных бетонов и цементного камня. Показано, что в структуре бетона с УНЧ наблюдаются пространственные каркасы, вокруг и внутри которых происходит кристаллизация новообразований, что интенсифицирует процессы структурообразования. У бетонов с УНЧ преобладает плотная структура, граница по зоне контакта между цементным камнем и заполнителем размыта, структура равномерная и плотная, пористость растворной части незначительна, представлена микропорами. Применение УНЧ улучшает эксплуатационные свойства бетона: увеличивается морозостойкость, снижается водопоглощение и истираемость.

Ключевые слова: углеродные наночастицы, мономинералы цементного клинкера, электрокинетический потенциал, цементное тесто, расплыв конуса цементного теста, вязкость цементного теста, цементный бетон.

DOI: dx.doi.org/10.15828/2075-8545-2014-6-5-13-29

Библиографический список:

  1. Гусев Б.В. Проблемы создания наноматериалов и развития нанотехнологий в строительстве // Нанотехнологии в строительстве. – 2009. – Том 1, № 2. –С. 5–9. URL: http://nanobuild.ru/ru_RU/journal/Nanobuild_2_2009_RUS.pdf (дата обращения: 17 июля 2014 г.).
  2. Баженов Ю.М., Королев Е.В. Технико-экономические основы практической нанотехнологии в строительном материаловедении // Региональная архитектура и строительство. – 2008. – № 2(5). – С. 3–9.
  3. Фаликман В.Р. Об использовании нанотехнологий и наноматериалов в строительстве. Часть 1. // Нанотехнологии в строительстве. – 2009. – Том 1, № 1. –С. 24–34. URL: http://nanobuild.ru/ru_RU/journal/Nanobuild_1_2009_RUS.pdf (дата обращения: 17 июля 2012 г.).
  4. Королев Е.В. Основные принципы практической нанотехнологии в строительном материаловедении // Нанотехнологии в строительстве. – 2009. – Том 1, № 1. – С. 66–79. URL: http://nanobuild.ru/ru_RU/journal/Nanobuild_1_ 2009_RUS.pdf (дата обращения: 17 июля 2014 г.).
  5. Комохов П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита // Строительные материалы. – 2006. – № 9. – С. 89–90.
  6. Варшавский В. Углеродные волокна – эффективный наполнитель композиционных материалов в строительстве // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2010. – № 6. – С. 12–13.
  7. Лукутцова Н.П. Наномодифицирующие добавки в бетон // Строительные материалы. – 2010. – № 9. – С. 101–104.
  8. Яковлев Г.И., Первушин Г.Н., Корженко А., Бурьянов А.Ф., Пудов И.А., Лушникова А.А. Модификация цементных бетонов многослойными углеродными нанотрубками // Строительные материалы. – 2011. – № 2.– С. 47–51.
  9. Толчков Ю.Н., Михалёва З.А., Ткачёв А.Г. Модифицирование строительных материалов углеродными нанотрубками // Технологии бетонов. – 2012. – № 7–8. –С. 65–66.
  10. Перфилов В.А., Аткина А.В., Кусмарцева О.А. Применение наноуглеродных трубок для повышения прочности пенобетонов с полимерными и базальтовыми фибровыми волокнами // Технологии бетонов. – 2012. – № 9–10. – С. 50 – 51.
  11. Деревянко В.Н., Чумак А.Г., Ваганов В.Е. Влияние наночастиц на процессы гидратации полуводного гипса // Строительные материалы. – 2014. – № 7. – С. 22–24.
  12. Sobolkina A., Mechtcherine V. Dispersion of carbon nanotubes and their influence on the mechanical properties of hardened cement paste // 18 Internationale Baustofftagung, 12–15 September 2012, Bundesrepublik Deutschland: Tagungsbericht. – Weimar, 2012. – V. 2.37.
  13. Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В. Структура и свойства бетонов с наномодификаторами на основе техногенных отходов. – М.: МГСУ, 2013. – 204 с.
  14. Ткачев А.Г., Золотухин И.В. Аппаратура и методы синтеза твердотельных наноструктур. – М.: Машиностроение-1, 2007. – 316 с
  15. Лесовик В.С., Строкова В.В., Жерновой Ф.Е. Нанотехнологии в производстве цемента. Обзор направлений исследования и перспективы развития // Сб. докл. Междунар. научн.-практич. конф. «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии». – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2007. – Ч. 1. – С. 146–151.
  16. Прудков Е.Н., Закуражнов М.С. Нанотехнологии в производстве цементных бетонов // Сб. докл. Междунар. научн.-практич. конф. «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии». – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2007. – Ч. 1. – С. 203–206.
  17. Морозов Н.М. Применение нанотехнологий в современных бетонах // Материалы IV Международного Казанского инновационного нанотехнологического форума «Nanotech ‘2012». – Казань: Изд-во ГУП РТ «Татарстанский ЦНТИ», 2012. – С. 365–367.
  18. Хузин А.Ф., Габидуллин М.Г., Рахимов Р.З. Влияние наномодифицированных добавок на основе углеродных нанотрубок на свойства цементных композиций // Материалы IV Международного Казанского инновационного нанотехнологического форума «Nanotech-2012». – Казань: Изд-во ГУП РТ «Татарстанский ЦНТИ», 2012. – С. 400–402.
  19. Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для всех. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 368 с.
  20. Зеленский О.И., Шмалько В.М., Богатыренко С.И. Получение углеродных наноструктур из углей и продуктов коксования // Углехимический журнал. – 2010. – № 1–2. – С. 15–20.
  21. Мчедлов-Петросян М.О., Лебідь В.І., Глазкова О.М. и др. Колоїдна хімія. Фізико-хімія дисперсних систем і поверхневих явищ. – Харків, Харк. держ. аграрн. ун-т ім. В.В. Докучаєва, 2001. – 219 с.
  22. Толмачов С.М., Бєліченко О.А. Спосіб визначення в’язкості цементного тіста //Патент України № 65900. – 2011.

Full text in PDF format (13-29)