Повышение прочности бетона углеродными нанотрубками с применением гидродинамической кавитации

• Автор: Петрунин, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. История открытия и методы получения УНТ

1.2. Модификация УНТ

1.3. Особенности диспергирования УНТ в водной среде для производства бетонных смесей

1.4. Структурные особенности и свойства наномодифицированных бетонов

Выводы по главе

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Методы исследований

2.1.1. Математическое планирование эксперимента

2.1.2. Анализ строения и структурно-морфологических характеристик сырьевых компонентов и материалов на их основе
2.1.3. Исследование оптических свойств дисперсий с УНТ
2.1.4. Оценка агрегационной стойкости и размеров углеродных наночастиц
2.1.5. Методика кавитационного диспергирования УНТ в водной среде
2.1.6. Методика изучения фазового состава композитов на основе цементного камня
2.1.7. Методика исследований поровой структуры бетона методом ртутной порозиметрии
2.2. Методика определения прочностных свойств бетонов
2.3. Характеристики сырьевых материалов
Выводы по главе

3. ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ ДЛЯ ЗАТВОРЕНИЯ БЕТОННОЙ
СМЕСИ
3.1. Исследование и оптимизация режимов дисперигрования УНТ в водной среде с гиперпластификатором
3.2. Поверхностная модификация УНТ кислородсодержащими группами
3.3. Изучение структурно-морфологического строения УНТ
3.2. Интегральный анализ распределения наночастиц по размерам после
кавитации
3.5. Оценка агрегационной стойкости дисперсий с

Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УНТ НА ПРОЧНОСТЬ, СТРУКТУРУ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ
4.1. Зависимость прочностных свойств бетона от концентрации и химического состава поверхности УНТ
4.2. Исследование механизма структурообразования цементного камня при использовании наномодификатора
4.3. Морфологические особенности наноструктурированного цементного камня
Выводы по главе
5. ТЕХНОЛОГИЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УНТ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БЕТОНА
5.1. Оборудование и технология получения наномодифицированных бетонов
5.2. Результаты исследования по модифицированию бетона УНТ
5.3. Технико-экономическое обоснование применения УНТ в качестве наномодифицирующей добавки в бетон

Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А (справочное) Технологический регламент
Приложение Б (справочное) Акт внедрения

синтеза рассматриваемых ПАВ [90]. В связи с этим использование данного типа сурфактантов для обеспечения гидрофильных свойств УНТ и увеличения агрегационной стойкости коллоидных раствора на их основе является более чем перспективным и эффективным.
1.4. Структурные особенности и свойства наномодифицированных
бетонов
На сегодняшний день в российских и зарубежных журналах опубликовано достаточно много различных данных по применению УНТ в качестве наномодифицирующих добавок для цементных систем [75, 91-106]. При анализе литературы отмечается, что изменения тех или иных свойств бетона, происходящие при использовании УНТ, имеют существенные различия, а в некоторых случаях, даже противоречат друг другу. Очевидно, это связано с тем, что характеристики композитов, содержащих в своем составе углеродные наночастицы, зависят от ряда факторов варьирование которых, способствует изменению их конечных свойств. К таким факторам, влияющим на результирующие параметры материала, относятся: структурно-морфологические особенности строения УНТ, их концентрация, способ введения, и аспектное соотношение.
Одними из первых попытку изучить влияние функционализированных УНТ на структуру и свойства цементных композитов предприняли ученые из Китайского университета Шаньтоу во главе с Ли [91]. Прививку функциональных групп к поверхности нанотрубок осуществляли посредством их обработки раствором серной и азотной кислот. Появление кислородсодержащих групп способствует формированию сильных ковалентных связей между продуктами гидратации и поверхностью УНТ, что в случае приложения нагрузки приводит к улучшению эффективности ее перераспределения от цементной матрице к УНТ и как