Способ введения углеродных нанотрубок в состав мелкозернистого бетона

Представлено исследование применения модифицирующей комплексной добавки к бетону с включением углеродных нанотрубок и пластификатора СП-3. Рассмотрено два метода введения наноразмерных добавок в состав мелкозернистого бетона, а также их комбинирование. Приведены результаты серии испытаний образцов-балочек в возрасте 28 сут с использованием двух методов введения нанотрубок, а именно: применение ультразвукового диспергатора и линейно-индукционного вращателя (ЛИВ). Установлен положительный эффект введения нанотрубок на прочностные характеристики бетона. Определено, что применение технологии ЛИВ обеспечивает прирост прочности за счет двойного эффекта: активации цементного вяжущего и распределения нанодобавки с помощью активного перемешивания за счет вихревого воздействия. Ультразвуковое диспергирование, в свою очередь, обеспечивает эффективное введение пластификатора в воду затворения.

Д.А. ЛЯШЕНКО, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
В.А. ПЕРФИЛОВ, д-р техн. наук, профессор (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Е.Ю. ДУБЦОВА, ст. преподаватель (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М.Е. НИКОЛАЕВ, канд. техн. наук, ст. преподаватель (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
В.И. КЛИМЕНКО, канд. техн. наук. доцент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Волгоградский государственный технический университет, Институт архитектуры и строительства (400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1)

1. Королев Е.В. Принцип реализации нанотехнологии в строительном материаловедении // Строительные материалы. 2013. № 6. С. 60–64.
2. Ahmad J., Zhou Z. Properties of concrete with addition carbon nanotubes: A review. Construction and Building Materials. 2023. Vol. 393. 132066. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.132066
3. Zhang P., Su J., Guo J., Hu S. Influence of carbon nanotube on properties of concrete: A review. Construction and Building Materials. 2023. Vol. 369. 130388. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130388
4. Jayakumari B.Y., Swaminathan E.N., Partheeban P. A review on characteristics studies on carbon nanotubes-based cement concrete. Construction and Building Materials. 2023. Vol. 367. 130344. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130344
5. Sun H., Amin M.N., Qadir M.T., Ul Arifeen S., Iftikhar B., Althoey F. Investigating the effectiveness of carbon nanotubes for the compressive strength of concrete using AI-aided tools. Case Studies in Construction Materials. 2024. Vol. 20. e03083. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2024.e03083
6. Иноземцев А.С., Королев Е.В. Прочность наномодифицированных высокопрочных легких бетонов // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2013. Т. 5. № 1. С. 24–38.
7. Яковлев Г.И., Гинчицкая Ю.Н., Кизиневич О., Кизиневич В., Гордина А.Ф. Влияние дисперсий многослойных углеродных нанотрубок на физико-механические характеристики и структуру строительной керамики // Строительные материалы. 2016. № 8. С. 25–29.
8. Ляшенко Д.А., Перфилов В.А., Николаев М.Е., Лукьяница С.В., Бурханова Р.А. Повышение прочности мелкозернистого бетона с применением углеродных нанотрубок и механоактивации смеси // Строительные материалы. 2023. № 12. С. 49–54. EDN: BQXFRF https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-820-12-49-54
9. Cherkashin A.V., Pykhtin K.A., Begich Y.E., Sherstobitova P.A., Koltsova T.S. Mechanical properties of nanocarbon modified cement. Magazine of Civil Engineering. 2017. No. 4 (72), pp. 54–61.
10. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С. Новые модифицированные бетоны. М.: ООО «Предприятие Мастер Бетон», 2010. 258 c.
11. Bezgodov I.M., Kaprielov S.S., Sheynfeld A.V. Relationship between strength and deformation characteristics of high-strength self-compacting concrete. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. No. 2, pp. 175–183.
12. Яковлев Г.И., Федорова Г.Д., Полянских И.С. Высокопрочный бетон с дисперсными добавками // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 2. С. 35–42. EDN: YFPWNF
13. Строкова В.В., Нелюбова В.В., Кузьмин Е.О. Рыльцова И.Г., Губарева Е.Н., Баскаков П.С. Технологии золь-гель синтеза нанокремнезема как модификатора материалов на основе цемента. Форсайт-анализ // Строительные материалы. 2023. № 3. С. 43–72. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-811-3-43-72
14. Потапов В.В., Шитиков Е.С., Трутнев Н.С. Использование золей и порошков кремнезема, полученных из гидротермальных растворов, как нанодобавок в цементы // Химическая технология. 2010. Т. 11. № 10. С. 597–604.
15. Пименов А.И., Ибрагимов Р.А., Изотов В.С. Влияние углеродных нанотрубок и способа их введения на свойства цементных композиций // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2014. № 6 (666). С. 26–30.
16. Ghosal M.G., Chakraborty A.K. Application of nanomaterials on cement mortar and concrete: a study. International Journal of Structural Engineering. 2019. Vol. X (No. 1), pp. 7–15.
17. Bhatta D.P., Singla S., Garg R. Microstructural and strength parameters of Nano-SiO₂ based cement composites. Materials today: proceedings. 2021. Vol. 46. Part 15, p. 6743–6747. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.04.276