Высокоэффективный мелкозернистый бетон с добавкой углерод-кремнеземистого наномодификатора

• Автор: Пыкин, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Состояние вопроса.

1.1 Углеродные и кремнеземсодержащие микро и нанодисперсные модификаторы цементных композиций

1.1.1 Анализ способов получения углеродных наноматериалов.

1.1.2 Мехатпмы влияния углеродных наномодификаторов на процессы струкгурообразования и свойства цементных композиций.

1.1.3 Микро и нанодисперсные кремнеземсодержащие материалы и

способы их получения.

1.1.4 Роль микро и нанодиспсрсных кремнеземов в регулировании

свойств цементных композиций.

1.2 Наноструктурные шунгитосодержащие породы и их применение

в строительном материаловедении.
1.2.1 Особенности структуры, классификация и физикохимические
свойства шунгитосодержащих пород.
1.2.2 Анализ применения шунгитосодержащих пород в технологии строительных материалов
1.3 Теоретические предпосылки исследований
1.4 Выводы
2 Применяемые материалы и методы исследований.
2.1 Характеристика применяемых материалов.
2.2 Характеристика приборов, оборудования и методов исследований
2.2.1 Методы минерального и химического анализов
2.2.2 Методы исследования дисперсности порошковых
материалов и твердых фаз суспензионных систем
2.2.3 Методы исследования структуры и пористости материалов.
2.2.4 Метод трехфакторного планирования эксперимента
2.2.5 Методы исследования свойств цементов, бетонных смесей и мелкозернистых бетонов.
2.3 Статистическая обработка результатов исследований.
2.4 Выводы
3 Получение и свойства углеродкремнезсмистого наномодификатора.
3.1 Исследование влияния параметров помола на гранулометрию и морфологию шунгитосодержащих пород III вида.
3.2 Исследование влияния ультразвукового диспергирования на размер, устойчивость, морфологию и состав шунгитосодержащих частиц в воде
3.3 Выводы
4 Свойства мелкозернистого бетона с добавкой углеродкремнеземистого наномодификатора
4.1 Исследование влияния УКНМ на нормальную густоту и сроки
схватывания цементного теста, прочность цементного камня.
4.2 Оптимизация состава и прочностных характеристик мелкозернистого
бетона с добавкой УКНМ.
4.3 Анализ влияния УКНМ на физикотехнические свойства и
коррозионную стойкость мелкозернистого бетона
4.4 Выводы.
5 Структура мелкозернистого бетона с добавкой углеродкремнеземистого наномодификатора.
5.1 Исследование влияния УКНМ на процессы структурообразования
цементного камня
5.2 Анализ структуры мелкозернистого бетона с добавкой УКНМ
5.3 Выводы.
6 Техникоэкономическое обоснование и внедрение результатов
исследований.
6.1 Технология производства мелкоштучных изделий из мелкозернистого
бетона с добавкой УКНМ
6.2 Оценка экономической эффективности использования УКНМ в
технологии получения мелкозернистого бетона.
6.3 Внедрение результатов исследований.
6.4 Выводы.
Заключение.
Список сокращений и условных обозначений.
Список литературы


Однако процесс синтеза углеродных нанотрубок указанным способом является малоэффективным и трудноконтролируемым, в связи со слишком жесткими условиями протекания реакций в электрической дуге. Способ получения нанотрубок пиролизом углеводородов заключается в нагревании органического углеродсодержащего вещества в присутствии катализатора из переходного металла (никеля, кобальта или железа) [, ]. Известен способ синтеза углеродных нанотрубок, включающий в себя термолиз Ре(СО)5 в присутствии углекислого газа при повышенных давлении (до атм) и температуре (0- °С), который является более эффективным и позволяет получать нанотрубки в больших количествах [4]. Для получения многослойных углеродных нанотрубок используется способ испарения графитовой мишени лазером высокой мощности в печи при температуре °С в присутствии аргона. При добавлении в графитовую мишень кобальта или никеля образуются однослойные нанотрубки. Установлено, что воздействие сверхбыстрых лазерных импульсов способствует образованию нанотрубок в больших количествах (1,5 г/ч) []. Синтез углеродных нанотрубок способом электролиза заключается в пропускании постоянного тока через графитовые электроды, погруженные в расплавленный хлорид лития в атмосфере аргона или воздуха. При оптимальных условиях этим способом можно получать до - % многослойных нанотрубок. Получение одно- и многослойных углеродных нанотрубок возможно при фокусировании солнечного света на углеродно-металлической мишени в атмосфере инертного газа [5]. В настоящее время интенсивно разрабатываются другие способы синтеза углеродных наноматериалов, в которых исходным сырьем являются смолистые остатки пиролиза углеродосодержащих материалов, нафталина и ряда других материалов []. Разработаны технологии приготовления углеродных наночастиц фуллеро-идного типа в виде смесей одно- и многослойных нанотрубок, нанобаррелей, нанолуковиц, наноконусов из побочных продуктов электролитического получения щелочных металлов, отходов от фуллереновых производств, в реакциях саморас-пространяющегося высокотемпературного синтеза. В результате образуются смешанные УНМ с содержанием наноструктур от до % по массе при более низкой себестоимости производства [, ]. На сегодняшний момент большинство искусственно синтезируемых углеродных наноматериалов применяется в основном в области критических технологий и государственно важных отраслях промышленности (в энергетике, элекгро-пике, биотехнологиях, авиакосмической технике, приборостроении и др. Широкомасштабному внедрению УНМ в строительную отрасль все еще препятствует их высокая стоимость, определяемая трудоемкостью получения, выделения и очистки. Так, стоимость 1 г фуллеренов С<я российского производства составляет от 0 до руб. С от до руб. Отличительной особенностью фуллеренов и фуллероидов является специфическое искривление поверхности графитовых слоев, обусловленное сочетанием атомарных пятигранников и шестигранников. Такая структура поверхности определяет особые свойства данных наноматериалов, а именно: высокую сорбционную способность, большую поверхностную энергию, способность к сильным поляризованным взаимодействиям, высокую химическую и термодинамическую устойчивость [, ]. Авторы работ [1,4, , ] утверждают, что углеродные наномодификаторы являются центрами кристаллизации новообразований при гидратации цемента как более интенсивно во времени, так и в значительно большем количестве и способствуют изменению направления и скорости физико-химических реакций при твердении цементного камня. С другой стороны, введение углеродных наночастиц в виде волокон (нитей) связано с проявлением армирующего эффекта на на-иоуровне, т. В работах Ю. В. Пухаренко, В. А. Никитина, В. Д. Староверова и других показано, что одним из механизмов влияния фуллероидных модификаторов на процессы структурообразования и свойства цементных композитов является изменение структуры воды затворения. При введении углеродных наночастиц происходит снижение водородного показателя pH воды и повышение удельной электропроводности. Подкисление воды объясняется сорбцией гидроксильных групп ОН" на поверхности вводимых фуллероидных частиц с возникновением избыточного отрицательного заряда [-].