Изучение влияния оксида графена на прочность цементного раствора на основе местного речного песка

Приведен обзор зарубежной литературы по исследованию оксида графена в качестве добавки для цементных композитов. Показано, что с каждым годом объем исследований в этой области значительно увеличивается, а результаты указывают на перспективность его применения в качестве модификатора цементного камня и затвердевшего раствора. Представлены исследования влияния оксида графена в количестве 0,05% от массы цемента на прочность цементного камня с использованием речного песка, относящегося к группе очень мелких. Установлено, что оксид графена значительно повышает прочность на ранней стадии твердения при изгибе (на 22,4%), чем при сжатии (на 9,1%). В 28-суточном возрасте увеличение прочности при изгибе и при сжатии составило всего 2,2 и 4,6% соответственно. Возможной причиной незначительного повышения прочности цементного камня является качество суспензии ОГ. Таким образом, выявлена необходимость модификации суспензии ОГ для управления структурообразованием микроструктуры цементного камня.

Г.Д. ФЕДОРОВА, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)
А.П. СКРЯБИН, магистр
Г.Н. АЛЕКСАНДРОВ, магистр

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова (677000, г. Якутск, ул. Белинского, 58)

1. Ву Х.Ч. Неорганические вяжущие: новый взгляд на процесс гидратации и твердения // «ALITinform» Международное аналитическое обозрение. Цемент. Бетон. Сухие смеси. 2014. № 1 (33). С. 26–43.
1. Wu H.C. Inorganic cements: review and reexamination. «ALITinform» International Analitical Review. Cement. Concrete. Dry Mixtures. 2014. No. 1 (33), pp. 26–43. (In Russian).
2. Карпова E.А., Мохамед Али Элсаед, Скрипкюнас Г., Керене Я., Кичайте А., Яковлев Г.И., Мацияускас М., Пудов И.А., Алиев Э.В., Сеньков С.А. Модификация цементного бетона комплексными добавками на основе эфиров поликарбоксилата, углеродных нанотрубок и микрокремнезема // Строительные материалы. 2015. № 2. С. 40–47.
2. Karpova E.A., Mohamed Ali Elsaed, Skripkiunas G., Keriene Ja., Kiaite A., Yakovlev G.I., Macijauskas M., Pudov I.A., Aliev E.V., Sen’kov S.A. Modification of сement сoncrete by use of сomplex additives based on the polycarboxylate ether, carbon nanotubes and microsilica. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 2, pp. 40–47. (In Russian).
3. Лхасаранов С.А., Урханова Л.А., Буяннтуев С.Л. Исследование фазового состава цементного камня с углеродными наноматериалами // Строительные материалы. 2018. № 1–2. С. 23–25.
3. Fedorova G.D., Alexandrov G.N., Scryabin A.P., Baishev K.F. Influence of graphene oxide on compressive strength of cement paste. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 1–2, pp. 11–17. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-756-1-2-11-17 (In Russian).
4. Пухаренко Ю.В., Староверов В.Д., Рыжов Д.И. Фуллероидные углеродные наночастицы для модификации бетонов // Технологии бетонов. 2015. № 3–4. С. 40–43.
4. Pucharenko Yu.V., Staroverov V.D., Ryzhev V.D. Staroverov D.I. Fulleroid carbon nanoparticles for modifying concrete. Technologii betonov. 2015. No. 3–4, pp. 40–43. (In Russian).
5. Wang Q., Wang J., Lu C-X. and etc. Influence of graphene oxide additions on the microstructure and mechanical strength of cement. New Carbon Materials. 2015. Vol. 30. Iss. 4, pp. 349–359.
6. Pan Z., He L., Qiu L., Korayem A.H. and etc. Mechanical properties and microstructure of a grapheme oxide – cement composite. Cement & Concrete Composites. 2015. Vol. 58, pp. 140–147.
7. Fakhim B., Hassani A., Rashidi A., Ghodousi P. Preparation and mechanical proprieties of graphene oxide: cement nanocomposites. The Scientific World Journal. 2014. Vol. 20, pp. 1–10.
8. Yang H., Monasterio M., Cui H., Han N. Experimental study of the effects of graphene oxide on microstructure and properties of cement paste composite. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2017. Vol. 102, pp. 263–272.
9. Xiangyu Li, Zeyu Lu, Samuel Chuah and etc. Effect of grapheme oxide aggregates on hydration degree, sorptivity, and tehsile splitting strength of cement paste. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2017. Vol. 100, pp. 1–8.
10. Федорова Г.Д., Баишев К.Ф., Скрябин А.П. Оксид графена как перспективный материал для цементных композитов // Научное обозрение. 2017. № 12. С. 36–41.
10. Fedorova G.D., Baishev K.F., Skryabin A.P. Graphene oxide as a promising nanomaterial for cement. Nauchnoe obozrenie. 2017. No. 12, pp. 36–41. (In Russian).
11. Федорова Г.Д., Александров Г.Н., Скрябин А.П., Баишев К.Ф. Влияние оксида графена на прочность при сжатии цементного камня // Строительные материалы. 2018. № 1–2. С. 11–17.
11. Fedorova G.D., Alexandrov G.N., Scryabin A.P., Baishev K.F. Influence of graphene oxide on compressive strength of cement paste. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 1–2, pp. 11–17. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-756-1-2-11-17. (In Russian).
12. Kapitonov A.N. et al. Characterization of graphene oxide suspension for fluorescence quenching in DNA-diagnostics. Korean Journal of Materials Research. 2016. Vol. 26. No. 1, pp. 1–7.
13. Peng Hui, Ge Yaping, Cai C.S. and etc. Mechanical properties and microstructure of grapheme oxide cement-based composites. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 194, pp. 102–109. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.10.234
14. Wu-Jian Long, Jing-Jie Wei, Feng Xing and etc. Enhanced dynamic mechanical properties of cement paste modified with graphene oxide nanosheets and its reinforcing mechanism. Cement and Concrete Composites. 2018. Vol. 93, pp. 127–139. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2018.07.001
15. Zhao Li, Guo Xinli, Liu Yuanyuan, Zhao Yuhong and etc. Hydration kinetics, pore structure, 3D network calcium silicate hydrate, and mechanical behavior of graphene oxide reinforced cement composites. Construction and Building Materials. 2018. Vol. 190, pp.150–163. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.09.105