Modification of fine-grained concrete with carbon nanotubes

封面

如何引用文章

全文:

详细

The article considers the possibility of using nanotechnology in the production of concrete. Special attention is paid to the method of administration of nano-sized additives, due to their low concentration in the composition of concrete, as well as their tendency to form aggregates. Experimental data on the selection of a type of plasticizing additive to obtain optimum plastic properties of a concrete mix are presented. Thus, on the basis of the experimental data, the plasticizer SP-3 was selected, which allowed to reduce the water-cement ratio from 0.48 to 0.36 without losing the plasticity of the mixture. Data on the development of the composition of nanomodified fine-grained concrete by introducing Taunit-M carbon nanotubes in the amount of 0.01–0.001 % by weight of the binder are also presented. Two methods of introducing carbon nanotubes are considered, namely the technology of ultrasonic dispersion and the use of a vortex layer apparatus. The possibility of combining the two technologies to introduce a complex additive into concrete is considered. The greatest increase in strength (up to 26 %) was achieved when nanotubes were introduced into the mix using a linear induction rotator together with the introduction of a plasticizer into the water using an ultrasonic disperser.

作者简介

Dmitry Lyashenko

Volgograd State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: Dmitiry.lyashenko@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-6688-0293

Postgraduate

俄罗斯联邦, 1, Akademicheskaya St., Volgograd, 400074

Vladimir Perfilov

Volgograd State Technical University

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

D. Sc. (Eng.), Professor

俄罗斯联邦, 1, Akademicheskaya St., Volgograd, 400074

参考

  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

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».