Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск

Материалы на основе цемента, модифицированные наноразмерными добавками

https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-3-189-194

Полный текст:

Аннотация

Самым распространенным и надежным материалом, без которого не обходится современное строительство, является бетон. Развитие строительного производства подталкивает к новым решениям в улучшении качества бетонной смеси и бетона. Наиболее востребованные и значимые показатели бетонной смеси – прочность при сжатии и подвижность бетонной смеси. С каждым годом исследований наноматериалов в качестве модифицирующих компонентов бетона становится больше, а результаты указывают на перспективность их применения. Наночастицы, обладающие большой удельной поверхностью, отличаются химической активностью, могут ускорять гидратацию и повышать прочностные показатели за счет зародышеобразования и последующего формирования C–S–H, уплотнения микроструктуры материала. Широкую базу воспроизводства имеют золь нанокремнезема, который может быть использован взамен микрокремнезема с индустриальных предприятий, и углеродный наноматериал. В статье представлены исследования данных видов наноматериалов и результаты их применения в цементных бетонах. Исследования показали, что эффект наблюдается также при введении добавки, содержащей только один вид наночастиц. Установлена зависимость получаемых характеристик цементных бетонов от количества данных наноматериалов. Выявлено, что наилучшие результаты были получены с добавкой, в которой совместно использовались вышеперечисленные наноматериалы. Прочность на сжатие образцов тяжелого бетона, улучшенная комплексной нанодисперсной системой, составила 78,7 МПа, что превышает прочность образца, содержащего добавку углеродных нанотрубок в паре с суперпластификатором, на 37 %. Изучен механизм действия представленной комплексной добавки.

Об авторах

Е. Н. Полонина
Белорусский национальный технический университет
Беларусь


С. Н. Леонович
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Доктор технических наук, профессор

Адрес для переписки: Леонович Сергей Николаевич – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65, 220013, г. Минск. Тел.: +375 17 368-61-56       leonovichsn@tut.by



Б. М. Хрусталев
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Академик НАН Беларуси, доктор технических наук, профессор

г. Минск



Е. А. Садовская
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Аспирант

г. Минск



Н. А. Будревич
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Инженер

г. Минск



Список литературы

1. . Shabanova N. A., Sarkisov P. D. (2012) Sol-Gel Technologies. Nanodispersed Silica. Moscow, BINOM Publ. 328 (in Russian).

2. Kondratenko V. S., Kobysh A. N., Petrulyanis N. E., Sorokin A. V., Filimonova E. V. (2006) The Adsorption Properties of SiO2 Micropowders Obtained by the Sol-Gel Method. Mezhdunarodnaya Nauchno-Tekhnicheskaya Kon-ferentsiya “Informatsionnye Tekhnologii v Nauke, Tekhnike i Obrazovanii” [International Scientific and Technical Conference “Information Technologies in Sci-ence, Technology and Education”]. Egypt, 46–48 (in Russian).

3. Shena Y., Zhaoa P., Shao Q. (2014) Porous Silica and Carbon Derived Materials from Rice Husk Pyrolysis Char. Microporous and Mesoporous Materials, 188, 46–76. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.01.005.

4. Kuskov N. I., Boguslavskii L. Z., Smal'ko A. A., Zubenko A. A. (2007) Obtaining Nanocarbon by the Method of Electric Dis-charge Treatment of Organic Liquids. Elektronnaya Obrabotka Materialov = Electronic Processing of Materials, (4), 46–52 (in Russian).

5. Sergienko I. G., Znosko K. F., Tarkovsky V. V. (2017) Obtaining Nanosized Particles by the Method of Electric-Discharge De-struction of Materials in Liquid and Study of their Properties. Vesnik Hrodzenskaha Dziarzhaunaha Universiteta imia Ianki Kupaly. Seryia 6. Tekhnika = Vesnik of Yanka Kupala State University of Grodno. Series 6. Engineering Science, 7 (1), 56–65 (in Russian).

6. Kolosov A. D., Nemarov A. A., Nebogin S. A. (2017) Technology of Obtaining and Using Nanosilica in the Production of New Materials for Mechanical Engineering. Sovremennye Tekhnologii. Sistemnyi Analiz. Modelirovanie = Modern Technologies. System Analysis. Modeling, (3), 59–66 (in Russian).

7. Bazhenov Yu. M., Falikman V. R., Bulgakov B. I. (2012) Nanomaterials and Nanotechnologies in Modern Concrete Technology. Vestnik MGSU = Monthly Journal on Construction and Architecture, (12), 125–133 (in Russian).

8. Khroustalev B. M., Leonovich S. N., Yakimovich B. A., Yakovlev G. I., Pervushin G. N., Polyanskikh I. S., Pudov I. A., Khazeev D. R., Shaybadullina A. V., Gordina A. F., Ali El Sayed Mohamed, Keriene Ja. (2014) Dispersion оf Multi-Walled Carbon Nano-tubes in Building Science оf Materials. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, (1), 44–52 (in Russian).

9. Singh L. P., Zhu W., Howind T., Sharma U. (2017) Quantification and Characterization of C–S–H in Silica Nanoparticles Incorpo-rated Cementitious System. Cement & Concrete Composites, 79, 106–116. https://doi.org/10.1016/j.cemcon comp.2017.02.004.

10. Constantinides G., Ulm F. J. (2007) The Nanogranular Nature of C–S–H. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 55 (1), 64–90. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2006.06.003.

11. Gorkaya D. O., Chulkova I. L. (2018) Modification of the Properties of Cement Stone with an Aqueous Suspension of Technical Carbon. Fundamental’nye i Prikladnye Issledovaniya Molodykh Uchenykh: Sbornik Nauchnykh Trudov II Mezhdunarodnoi Nauch-no-Prakticheskoi Konferentsii Studentov, Aspirantov i Molodykh Uchenykh [Fundamental and Applied Research of Young Scien-tists. Collection of Scientific Papers of the II International Scientific and Practical Conference of Students, Postgraduates and Young Scientists]. Omsk, Siberian State Automobile and Highway University, 423–426 (in Russian).

12. Rassokhin A. S., Ponomarev A. N., Figovsky O. L. (2018) Silica Fumes of Different Types for High-Performance Fine-Grained Concrete. Magazine of Civil Engineering, (2), 151–160.

13. Derevyanko V. M., Grishko G. M., Frost V. Yu. (2018) The Influence of Nanoadditives on the Hydration of Gypsum Binders. Zbіrnik Naukovikh Prats’ Ukraїns’kogo Derzhavnogo Unіversitetu Zalіznichnogo Transportu = Collected Scientific Works of Ukrainian State University of Railway Transport, (178), 88–97 (in Russian).

14. Nizina T. A., Ponomarev A. N., Balykov A. S., Pankin N. A. (2017) Fine-Grained Fiber Concretes Modified by Complexed Nanoadditives. International Journal of Nanotechnology, 14 (7–8), 665–679. https://doi.org/10. 1504/ijnt.2017.083441.

15. Burmistrov I. N., Il'inykh I. A., Mazov I. N., Kuznetsov D. V., Yudintseva T. I., Kuskov K. V. (2013) Physical and Mechanical Properties of Composite Concrete Modified with Carbon Nanotubes. Sovremennye Problemy Nauki i Obrazovaniya = Modern Problems of Science and Education, (5), 80–87 (in Russian).

16. Sheida O. Yu., Batyanovsky E. I. (2015) Production Testing of a New Chemical Additive Containing Carbon Nanomaterial. Sov-remennye Problemy Vnedreniya Evropeiskikh Standartov v Oblasti Stroitel’stva: Sbornik Mezhdunarodnykh Nauchno-Tekhnicheskikh Statei (Materialy Nauchno-Metodicheskoi Konferentsii), 27–28 Maya 2014 g. Ch. 2 [Modern Problems of the Im-plementation of European Standards in the Field of Construction: Materials Scientist. Conf., May 27–28, 2014. Part 2]. Minsk, BNTU, 7–19 (in Russian).

17. Pukharenko Yu. V., Aubakirova I. U., Nikitin V. A., Letenko D. G., Staroverov V. D. (2010) Mixed Nanocarbon Material in Ce-ment Composites. Stroitel'nye Materialy, Oborudovanie, Tekhnologii XXI Veka [Building Materials, Equipment, Technologies of the XXI Century], (10), 16–17 (in Russian).

18. Khroustalev B. M., Leonovich S. N., Yakovlev G. I., Polianskich I. S., Lahayne O., Eberhardsteiner J., Skripkiunas G., Pudov I. A., Karpova E. A. (2017) Structural Modification of New Formations in Cement Matrix Using Carbon Nanotube Dispersions and Na-nosilica. Nauka i Tekhnika = Science and Technique, 16 (2), 93–103. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-2-93-103 (in Russian).

19. Yakovlev G. I., Pervushin G. N., Pudov I. A., Eberkhardshtainer Dzh., Lakhain O., Al’rfai A., Leonovich S. N. (2014) Influence of Multilayer Carbon Nanotubes on the Elastic Modulus and Microhardness of the Cement Matrix. Sovremennye Problemy Stroi-tel’stva i Zhizneobespecheniya: Bezopasnost', Kachestvo, Energo- i Resursosberezhenie: Sbornik Materialov III Vserossiiskoi Nauchno-Prakticheskoi Konferentsii, Yakutsk, 3–4 Marta 2014 g. [Modern Problems of Construction and Life Support: Safety, Quality, Energy and Resource Conservation. Proceedings of the III All-Russian Scientific-Practical. Conf., 3–4 March, 2014], Ya-kutsk, 387–393 (in Russian).

20. Fakhratov, M. A. Girshtel M. A., Evdokimov V. O., Borodin A. S. (2018) Prospects for the Use of Nanostructured Concrete in Construction. Don's Engineering Gazette, 3 (50), 124–132. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-primeneniya-nanostrukturirovannogo-betona-v-stroitelstve (Accessed 12.02.2020).

21. Lkhasaranov S. A., Urkhanova L. A., Buyantuev S. L., Kondratenko A. S., Danzanov A. B., Pshenichnikova L. I. (2012) In-creased Strength Concretes Based on Composite Binders. Stroitel'nyi Kompleks Rossii. Nauka. Obrazovanie. Praktika: Mat. Mezhdunar. Nauch.-Prakt. Konf. [Building Complex of Russia. The Science. Education. Practice: Mat. International Scientific-Practical. Conf.]. Ulan-Ude, East Siberian State University of Technology and Management, 225–228 (in Russian).

22. Urkhanova L. A., Hardaev P. K., Lhasaranov S. A. (2015) Modification of Cement Concretes with Nanodispersed Additives. Stroi-tel’stvo i Rekonstruktsiya = Building and Reconstruction, (3), 167–175 (in Russian).

23. Khroustalev B. M., Yaglov V. V., Kovalev Ya. N., Romaniuk V. N., Burak G. A., Mezhentsev A. A., Gurinenko N. S. (2015) Nanomodified Concrete. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, (6), 3–8 (in Russian).

24. Urkhanova L. A., Khardaev P. K., Lhasaranov S. A. (2015) Modification of Cement Concretes with Nanodispersed Additives. Stroitel’stvo i Rekonstruktsiya = Building and Reconstruction, (3), 167–175 (in Russian).

25. Sanchez F., Sobolev K. (2013) Nanotechnology in Concrete Production. Overview. Vestnik Tomskogo Gosudarstvennogo Arkhitekturno-Stroitel’nogo Universiteta = Journal of Construction and Architecture, (3), 262–289 (in Russian).

26. Gorev D. S., Potapov V. V., Goreva T. S. (2014) Obtaining a Sol of Silicon Dioxide by Membrane Concentration of Aqueous Solu-tions. Fundamental'nye Issledovaniya = Fundamental Research, (11), 1233–1239 (in Russian).

27. Potapov V. V., Efmenko Y. V., Gorev D. S. (2019) Determination of the Amount of Ca(OH)2 Bound by Additive Nano-SiO2 in Cement Matrices. Nanotehnologii v Stroitel’stve = Nanotechnologies in Construction, 11 (4), 308–325 (in Russian).

28. Potapov V. V., Gorev D. S. (2018) Physico-Chemical Characteristics of Nanosilica (Sol, Nanopowder-Shock) and Microsilica. Fundamental’nye Issledovaniya = Fundamental Research, (6), 23–29 (in Russian).

29. Zhdanok S. A., Krauklis A. V., Samtsov P. P., Volzhankin V. M. (2006) Installation for the Production of Carbon Nanomaterials. Patent RB No 2839 (in Russian).

30. Zhdanok S. A., Khrustalev B. M., Batyanovsky E. I., Leonovich S. N. (2009) Nanotechnology in Building Materials Science: Reali-ty and Perspectives. Vestnik BNTU [Bulletin of the Belarusian National Technical University], (3), 5–22 (in Russian).

31. Eberhardsteiner J., Zhdanok S., Khrustalev B., Batyanovskii E. I., Leonovich S., Samtsov P. (2012) Investigation of the Effect of Nanosized Additives on the Mechanical Behavior of Cement Blocks. Nauka i Tekhnika = Science & Technique, (1), 52–55 (in Russian).

32. Zhdanok S. A., Solntsev A. P., Krauklis A. V. (2005) A Method for Producing Carbon Nanomaterials. Patent RB No 10010 (in Russian).

33. Eberhardsteiner J., Zhdanok S., Khroustalev B., Batsianouski E., Leonovich S., Samtsou P. (2011) Characterization of the Influence of Carbon Nanomaterials on the Mechanical Behavior of Cement Stone. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 84 (4), 697–704. https://doi.org/10.1007/s10891-011-0531-7.

34. Zhdanok S. A., Potapov V. V., Polonina E. N., Leonovich S. N. (2020) Modification of Cement Concrete with Additives Contain-ing Nano-Sized Materials. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 93 (3), 669–673. https://doi.org/10.1007/s10891-020-02163-y.

35. Zhdanok S. A., Polonina E. N., Leonovich S. N., Khroustalev B. M., Koleda E. A. (2019) Physicomechanical Characteristics of Concrete Modified by a Anostructured-Carbon-Based Plasticizing Admixture. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 92 (1), 12–18. https://doi.org/10.1007/s10891-019-01902-0.

36. Zhdanok S. A., Polonina E. N., Leonovich S. N., Khroustalev B. M., Koleda E. A. (2019) Influence of the Nanostructured-Carbon-Based Plasticizing Admixture in a Self-compacting Concrete Mix on its Technological Properties. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 92 (2), 376–382. https://doi.org/10.1007/s10891-019-01941-7.


Для цитирования:


Полонина Е.Н., Леонович С.Н., Хрусталев Б.М., Садовская Е.А., Будревич Н.А. Материалы на основе цемента, модифицированные наноразмерными добавками. НАУКА и ТЕХНИКА. 2021;20(3):189-194. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-3-189-194

For citation:


Polonina E.N., Leonovich S.N., Khroustalev B.M., Sadovskaya E.A., Budrevich N.A. Cement-Based Materials Modified with Nanoscale Additives. Science & Technique. 2021;20(3):189-194. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-3-189-194

Просмотров: 71


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)