Эффективные цементные композиции, модифицированные углеродными материалами

• Автор: Соловьева, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Использование и перспективы развития дисперсно-армированных бетонов в строительстве

1.1. Фибробетон - перспективный строительный материал

1.2. Характеристика армирующего материала и его влияния на

свойства фибробетонов

1.3. Новые тенденции в современном строительстве -конструкционные композиты, армированные углеродными материалами
1.4. Выводы

Глава 2. Применяемые материалы и методы исследования свойств композиций

2.1. Применяемые материалы и их свойства

2.2. Методы исследований
2.3. Выбор объекта для проведения исследований
2.4. Статистическая обработка результатов испытаний
2.5. Выводы
Глава 3. Теоретическое обоснование структурообразующих процессов формирования цементно-волокнистой композиции, армированной отходами углеволокна
3.1. Способы диспергирования армирующих компонентов в бетонной смеси
3.2. Адгезия в структуре волокнистого композиционного материала, взаимодействие в зоне межфазного контакта ЦВКУ
3.3. Особенности формирования структуры цементно-волокнистой
композиции, армированной отходами углеволокна
3.4. Выводы
Глава 4. Характер влияния углеродной фибры на физикомеханические характеристики цементно-волокнистой композиции при оптимизации ее составов
4.1. Оценка влияния на прочностные характеристики цементноволокнистой композиции пластификатора и ОУВ
4.2. Установление области объемного содержания ОУВ при оптимизации состава ЦВКУ
Глава 5. Технико-экономическое обоснование использования шлаковых отходов углеволокна в составах цементных композиций,
практическая реализация результатов работы
Основные выводы
Список используемой литературы Приложение
ВВЕДЕНИЕ

Основой для создания эффективных разновидностей композиционных материалов служит цементный бетон, являющийся основным строительным материалом в стратегии развития промышленности различных стран мира. Перспективным конструкционным композиционным материалов являются дисперсно-армированные фибробетоны. При микроармировании бетон имеет в несколько раз более высокие прочность на растяжение и срез, ударную прочность, трещиносгойкость, истирание, морозостойкость, водонепроницаемость, сопротивление кавитации, усталостную прочность, жаропрочность, пожаростойкость, вязкость разрушения. Используется армирование цементного камня различными волокнистыми материалами, как органического, так и неорганического происхождения: асбестовое и древесное волокно, стеклянные, стальные, целлюлозные, полиэтиленовые, полипропиленовые, полиамидные, полиакриловые (ПАН), полиэфирные, углеродные и арамидные (кевларовые) волокна, отличающимися не только своими физико-механическими свойствами, стойкостью к воздействию на них агрессивных сред, температур, свето- и атмосфероустойчивостыо, но и, что немаловажно, ценой . и экологической безопасностью. Совершенствование бетонных материалов должно быть направлено не только на рациональное использование существующих армирующих компонентов, но и на создание и исследование новых эффективных армирующих материалов.
Диссертационная работа посвящена разработке составов эффективных мелкозернистых цементных композиций, модифицированных углеродными материалами, которые являются отходами производства. При формировании определенного размера препрегов, образуются обрезки углеродного материала, которые предлагается использовать в качестве армирующего элемента цементных композиций. Вводимые в бетонную смесь дисперсные добавки отходов углеволокна (ОУВ), позволяют придать новые свойства

Прочность нормальных сечений увеличивается в 1,9 - 2,2 раза, прогибы усиленных балок при той же нагрузке существенно ниже, чем у эталонной. Рабочая арматура усиленных балок в предельном состоянии испытывает напряжения, значительно превышающие предел текучести. По результатам данных исследований было произведено усиление продольных ребер плит покрытия на одном из объектов г. Москвы [32, 33].
Для улучшения функциональных и конструкционных свойств цементных композитов, резкого повышения темпа роста прочности цементных композитов в ранние сроки твердения, обеспечение высокой марочной прочности, а также однородное распределение армирующего компонента в его структуре достигается применением углеродных нанотрубок, ставших символом технического прогресса современности. Развитие нанотехнологий в области модифицированного бетона на сегодняшний день представляет научный и практический интерес.
Углеродные нановолокна — это новый материал в виде пряжи из сверхтонких мономолекулярных углеродных волокон, диаметром меньше 0,1 мкм каждое (отсюда приставка «нано», указывающая на типичный диаметр в несколько десятков нанометров). Такой материал обладает высокими значениями модуля упругости и предела прочности на разрыв: если его сделать толщиной с человеческий волос (50 мкм), то он выдерживает груз массой 2 кг. Другие важнейшие свойства углеродных нановолокон - это высокая электропроводность, высочайшая коррозионная стойкость, постоянство механических свойств при самых разных температурах (от криогенных до 1000 °С и выше) и прекрасная совместимость с живыми тканями. Углеродные нановолокна - это ближайшие родственники обычных микронных углеродных волокон, которые и сами появились относительно недавно. Несмотря на это, углеволокно уже широко используют в промышленности и выпускают объемом свыше десяти тысяч тонн в год. Его так активно совершенствуют, что некоторые его свойства, в частности прочность, улучшились по меньшей ме-