Модифицирование мелкозернистого бетона углеродными нанотрубками

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассмотрена возможность использования нанотехнологий в производстве бетона. Особое внимание уделено способу введения наноразмерных добавок, из-за их малой концентрации в составе бетона, а также их склонности к образованию агрегатов. Представлены экспериментальные данные по подбору вида пластифицирующей добавки для получения оптимальных пластических свойств бетонной смеси. На основе экспериментальных данных подобран пластификатор СП-3, который позволил понизить водоцементное отношение от 0,48 до 0,36 без потери пластичности смеси. Показаны данные по разработке состава наномодифицированного мелкозернистого бетона путем введения углеродных нанотрубок Таунит-М в количестве 0,01…0,001 % по массе вяжущего. Рассмотрено два метода внесения углеродных нанотрубок, а именно технология ультразвукового диспергирования, применение аппарата вихревого слоя и совместное применение двух технологий для комплексной добавки в бетон. Наибольшее повышение прочности (до 26 %) достигалось при введении в смесь нанотрубок с помощью линейно индукционного вращателя, совместно с введением в воду затворения пластификатора с помощью ультразвукового диспергатора.

Об авторах

Дмитрий Александрович Ляшенко

Волгоградский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Dmitiry.lyashenko@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-6688-0293

аспирант

Россия, ул. Академическая, 1, Волгоград, 400074

Владимир Александрович Перфилов

Волгоградский государственный технический университет

Email: vladimirperfilov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9196-7572

доктор технических наук, профессор

Россия, ул. Академическая, 1, Волгоград, 400074

Список литературы

  1. Palamarchuk AA, Shishkina OA, Kochurov DV, Tarakan AG. Polymer concretes – promising building materials. Mezhdunarodnyy studencheskiy nauchnyy vestnik. 2018;6:105. (In Russ.)
  2. Yendzhievskaya IG, Demina AV, Yendzhievsky AS, Dubrovskaya SD. Evaluation of the interaction of additives in concrete. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel′nogo universiteta = Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2022;24(3):128-137. doi: 10.31675/1607-1859-2022-24-3-128-137 (In Russ.)
  3. Moiseeva VI, Pirogova YaV, Tyumentsev ME, Pankov PA. Nanotechnology in the field of production of building materials. Innovatsii i investitsii. 2019;11:293-297. (In Russ.)
  4. Dahlan AS. Impact of nanotechnology on high performance cement and concrete. Journal of Molecular Structure. 2021;1223:128896. doi: 10.1016/j.molstruc.2020.128896
  5. Fakhratov MA, Evdokimov VO, Borodin AS. Prospects for the use of nanostructured concrete in construction. Inzhenernyy vestnik Dona. 2018;3:124. (In Russ.)
  6. Lin Y, Zheng W, Liu S, Yuan M, Qin X. Multi-ion erosion test and molecular dynamics simulation of carbon nanotube concrete under stray current and salt brine environment. Developments in the Built Environment. 2024;17:100335. doi: 10.1016/j.dibe.2024.100335
  7. Bhatta DP, Singla S, Garg R. Microstructural and strength parameters of Nano-SiO2 based cement composites. Materials Today: Proceedings. 2021;46(15): 6743-6747. doi: 10.1016/j.matpr.2021.04.276
  8. Ashwini RM, Potharaju M, Srinivas V, Durga KS, et al. Compressive and flexural strength of concrete with different nanomaterials: A Critical Review. Journal of Nanomaterials. 2023;2023(1):1004597. doi: 10.1155/2023/1004597
  9. Sun H, Amin MN, Qadir MT, Arifeen SU, et al. Investigating the effectiveness of carbon nanotubes for the compressive strength of concrete using AI-aided tools. Case Studies in Construction Materials. 2024;20: e03083. doi: 10.1016/j.cscm.2024.e03083
  10. Askari KOA, Singh VP, Dalezios NR, Crusberg TC. Polymer concrete. International Journal of Hydrology. 2018;2(5):630-635. doi: 10.15406/ijh.2018.02.00135
  11. Cherednichenko TF, Tambovtsev AM, Chesnokova VD, Zhurbenko MD. Technological and economic aspects of the development of lightweight concrete for structural purposes. Inzhenernyy vestnik Dona. 2021;9(81):1-7. (In Russ.)
  12. Lhasaranov SA, Urkhanova LA, Buyantuev SL. Investigation of the phase composition of cement stone with carbon nanomaterials. Stroitel′nyye materialy. 2018;1(2):23-25. (In Russ.)
  13. Strotsky VN, Gordeeva EV, Vaskin VM, Shitikov ES, Fedorov EV. Investigation of the physico-mechanical properties of high-strength concrete with the addition of microsilicon and an ultrafine carbon additive with nanoparticles 10-50 nm in size. In: Scientific works of JSC TSNIIS. Moscow: TSNIIS Publ. House; 2008. p. 33-40. (In Russ.)
  14. Nurtdinov MR, Solovyov VG, Buryanov AF. Fine-grained concretes, modified nanofibers AlOOH and Al2O3. Stroitel′nyye materialy. 2015;2:68-71. (In Russ.)
  15. Raveendran N, Vasugi K. Synergistic effect of nano silica and metakaolin on mechanical and microstructural properties of concrete: An approach of response surface methodology. Case Studies in Construction Materials. 2024;20:e03196. doi: 10.1016/j.cscm.2024.e03196
  16. Raj RS, Arulraj GP, Anand N, Kanagaraj B, Lubloy E. Nano-bentonite as a sustainable enhancer for alkali activated nano concrete: Assessing mechanical, microstructural, and sustainable properties. Case Studies in Construction Materials. 2024;20:e03213. doi: 10.1016/j.cscm.2024.e03213
  17. Venkata Rao M, Sivagamasundari R, Vamsi Nagaraju T. Achieving strength and sustainability in ternary blended concrete: Leveraging industrial and agricultural by-products with controlled nano-SiO2 content. Cleaner Materials. 2023;9:100198. doi: 10.1016/j.clema.2023.100198
  18. Syamsunur D, Wei L, Hisyam MN, Memon ZA, Sultan B. Research on performance monitoring of binary nano modified concrete based on temperature variation. Case Studies in Construction Materials. 2023;19:e02373. doi: 10.1016/j.cscm.2023.e02373
  19. Hwangbo D, Son D-H, Suh H, Sung J, et al. Effect of nanomaterials (carbon nanotubes, nano-silica, graphene oxide) on bond behavior between concrete and reinforcing bars. Case Studies in Construction Materials. 2023;18:e02206. doi: 10.1016/j.cscm.2023.e02206
  20. Galinovsky AL, Moiseev VA, Provotorov AS, Osipkov AS, Yakovlev GI. Development of ultra-jet technology for obtaining suspensions with carbon nanotubes. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya. 2016;11(143):37-43. (In Russ.)
  21. Pyrkin AA, Lukuttsova NP, Kostyuchenko GV. On the issue of improving the properties of fine-grained concrete with micro- and nanodisperse additives based on shungite. Vestnik belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova. 2011;2:16-20. (In Russ.)
  22. Yakovlev GI, Grakhov VP, Gordina AF, Shaibadullina AV, et al. Influence of carbon black dispersions on the properties of fine-grained concrete. Stroitel′nyye materialy. 2018;8:89-92. (In Russ.)
  23. Kozhukhova MI, Chulkova IL, Harhardin AN, Sobolev GK. Evaluation of the effectiveness of the use of hydrophobic aqueous emulsions containing nano - and micro-sized particles for the modification of fine-grained concrete. Stroitel′nyye materialy. 2017;5:92-97. doi: 10.31659/0585-430X-2017-748-5-92-97 (In Russ.)
  24. Jung M, Park J, Hong S-g, Moon J. The critical incorporation concentration (CIC) of dispersed carbon nanotubes for tailoring multifunctional properties of ultra-high performance concrete (UHPC). Journal of Materials Research and Technology. 2022;17:3361-3370. doi: 10.1016/j.jmrt.2022.02.103
  25. Lyashenko DA, Perfilov VA, Nikolaev ME, Lukyanitsa SV, Burkhanova RA. Increasing the strength of fine-grained concrete using carbon nanotubes and mechanical activation of the mixture. Stroitel′nyye materialy. 2023;12:49-54. doi: 10.31659/0585-430X-2023-820-12-49-54 (In Russ.)
  26. Lyashenko DA, Perfilov VA, Nikolaev ME, Kozlovtseva EY. Modification of fine concrete with carbon nanotubes. ICCATS 2023: Proceedings of the 7th International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety, 10-16 September 2023, Sochi, Russia. Moscow: Springer Science and Business Media Deutschland GmbH; 2024. p. 132-142. doi: 10.1007/978-3-031-47810-9_13

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).