Технология и физико-технические свойства тяжелого бетона, модифицированного углеродными наноматериалами

14. Рябчиков, П. В. Особенности технологии высокопрочного бетона с использованием наноуглеродных добавок / П. В. Рябчиков, В. Д. Якимович,
С. Н. Ковшар // Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь: сб. тр. XVIII Междунар. науч.-метод. семинара, Новополоцк, 28-29 ноября 2012 г.: в 2 т. / Пол. гос. ун-т ; редкол.: Д. Н. Лазовский [и др.]. Новополоцк, 2012. Т. II. С. 142-148.

15. Рябчиков, П. В. Влияние отечественных углеродных нановеществ на некоторые свойства тяжелых (высокопрочных) бетонов / П. В. Рябчиков, Н. С. Дубовик // Вопросы внедрения норм проектирования и стандартов Европейского союза в области строительства: сб. науч.-техн. ст. (материалы научно-метод. семинара): в 2 ч., Минск, 29 мая 2012 г. / Белор. нац. технич. ун-т ; редкол.: В. Ф, Зверев [и др.].- Минск, 2012. Ч. 2. С. 125-136.

16. Рябчиков, П. В. Перспективы применения отечественных углеродных наноматериалов в технологии тяжелых и высокопрочных бетонов / П. В. Рябчиков, Э. И. Батяновский // Вопросы внедрения норм проектирования и стандартов европейского союза в области строительства: сб. науч.-техн. ст. (материалы научно-метод. семинара): в 2 ч., Минск, 22-23 мая 2013 г. / Белор. нац. технич. ун-т ; редкол.: В. Ф. Зверев [и др.]. Минск, 2013. Ч. 2. С. 159-172.

17. Рябчиков, П. В. Составы и свойства высокопрочного бетона, содержащего углеродные наноматериалы / П. В. Рябчиков, В. Д. Якимович, Э. И. Батяновский // Перспективные направления инновационного развития строительства и подготовки инженерных кадров: сб. науч. ст. XIX Междунар. научно-методич. семинара, Брест, 23-25 октября 2014 г.: в 2 ч. / Брестс. гос. технич. ун-т ; редкол.: С. М. Семенюк [и др.]. Брест, 2014. Ч. 2. С. 133-139.

18. Рябчиков, П. В. Об особенностях подбора состава и технологии производства тяжелого высокопрочного бетона, включая введение углеродных наноматериалов / П. В. Рябчиков, Э. И. Батяновский, В. Д. Якимович // Современные проблемы внедрения европейских стандартов в области строительства: сб. междунар. науч.-техн. ст. (материалы научно-метод. конф.): в 2 ч. ; Минск, 27-28 мая 2014 г. / Белор. нац. технич. ун-т ; редкол.: В. Ф. Зверев [и др.]. Минск, 2015. Ч.2. С. 124-137.

19. Рябчиков, П. В. Оценка упруго-деформационных свойств тяжелого высокопрочного бетона, модифицированного углеродными наноматериалами / П. В. Рябчиков, Э. И. Батяновский, В. Д. Якимович // Актуальные проблемы инновационной подготовки инженерных кадров при переходе строительной отрасли на европейские стандарты: сб. Междунар. науч.-техн. ст. (материалы науч.-метод. конф.) ; Минск, 26-27 мая 2015 г. / Белор. нац. технич. ун-т, редкол.: В. Ф. Зверев [и др.]. Минск, 2015. С. 294-303.

20. Рябчиков, П. В. Об эффективности применения углеродных наноматериалов в технологии тяжелого бетона / П. В. Рябчиков, Э. И. Батяновский // Перспективные направления инновационного развития строительства и подготовки инженерных кадров: материалы XX междунар. науч.-методич. семинара, Гродно, 17-19 февраля 2016 г. / Гродн. гос. ун-т им. Янки Купалы; редкол.: В. Г. Барсуков [и др.]. Гродно, 2016. С. 294-299.

21. Рябчиков, П. В. Особенности технологии введения углеродного наноматериала в цементные конструкционные бетоны / П. В. Рябчиков // Инновации в бетоноведении, строительном производстве и подготовке инженерных кадров: сб. ст. по материалам Междунар. науч.-технич. конф., посвященной 100-летию со дня рождения И. Н. Ахвердова и С. С. Атаева, Минск, 9-10 июня 2016 г.: в 2 ч. / Министерство образования Респ. Беларусь, Белор. нац. технич. ун-т, Гос. предпр. «Институт жилища - НИПТИС им. Атаева С.С.», Союз строителей Респ. Беларусь ; редкол.: Э. И. Батяновский [и др.]. Минск, 2016. Ч. 1. С. 175-180.

РЕЗЮМЭ

Рабчыкаў Павел Уладзiмiравiч

Тэхналогія і фізіка-тэхнічныя ўласцівасці цяжкага бетону, мадыфікаванага вугляроднымi нанаматэрыяламі

Ключавыя словы: вугляродны нанаматэрыял; цэмент; цэментны камень; бетонная сумесь; бетон; высокатрывалы бетон; трываласць; уласцівасці.

Мэта працы - вылучыць заканамернасці ўплыву айчынных вугляродных нанаматэрыялаў на фізіка-тэхнічныя ўласцівасці цяжкага цэментнага бетону і на гэтай выснове распрацаваць удасканаленую тэхналогію бетону, мадыфікаванага вугляроднымі нанаматэрыяламі.

У выніку тэарэтычных і эксперыментальных даследаванняў распрацавана удасканаленая тэхналогія цяжкага канструкцыйнага бетону, адлюстраваная ў адпаведным тэхналагічным рэгламенце, што ўключае ацэнку эфектыўнасці, выбар, колькасць i прыёмы ўводзiн вугляроднага нанаматэрыялу ў бетонную сумесь асноўнага дыяпазону кансістэнцый, выкарыстоўваемых у будаўніцтве, а таксама на кінэціку цьвярдзення, трываласць, упруга-дэфармацыйныя і эксплуатацыйныя уласцівасці і характарыстыкі цяжкага бетону, уключаючы высокатрывалы бетон (трываласцю на сціск у дыяпазоне f_cm.28 ~ 100…150 МПа).

Дадзенымі, атрыманымі метадамі рэнтгена-фазавага і дэрыватыграфічнага аналізаў, паказаўшых атсутнасць змяненняў у марфалагічным стане прадуктаў гідратацыі цэмента, даказана, што эффектыўнасць ВНМ у бетоне мае фізічную прыроду. Вынікі дадатковых комплексных даследаванняў аб колькасці хімічна злучанай цэментам вады (узрастаючай у прысутнасці ВНМ), электроннай мікраскапіі, ультрагукавога празвучвання, у спалачэннi з усталяваным фактам павышэння тэмпу ўзросту (да 30…40 % у 1 сут.) і ўзроўню трываласці бетону к 28 сут. на ціск да 15 %, а на асявое расцяжэнне да 25 %, атрымаў высновы вывад пра механізм дзеяння ВНМ ў цэментным камяні і бетоне. Ён заключаецца ў паскоранным і больш глыбокім развіццi рэакцый цэмента з вадой па прычыне энергетычнага ўздзеяння маючых высокі энергетычны патэнцыял ультрадысперсных частак і вяршынь (сканчэнняў, зломаў) трубчатых элементаў структурнаўпарадкаванага нанарэчыва, а таксама эффектаў нанаарміравання структуры крышталевагідратных новаатрыманых фаз і мікраарміравання структуры фарміруючыхся з іх реакцыйных каемак, акружаючых «зярняты» (флокулы) цэменту ў цэментным камяні бетону, што спрыяе ўзросту яго шчыльнасці і трываласці (асабліва - на асявое расцяжэнне).

Усталяваны заканамернасці уплыву ВНМ на тэхналагічныя ўласцівасці бетонных сумесей, яго аптымальны від (ВНМ-1), колькасць (0,05 % ад вагі цэменту) і спосабы ўвядзення ў бетон, а таксама распрацаваны склады бетону трываласцю f_cm.28 ~ 100…150 МПа і вызначаны яго фізіка-тэхнічныя уласцівасці (характарыстыкі), патрэбныя дзеля практычнага ўжывання.

Выканана вытворчая апрабацыя вынікаў даследавання, якая пацвердзіла іх эфектыўнасць.

РЕЗЮМЕ

Рябчиков Павел Владимирович

Технология и физико-технические свойства тяжелого бетона, модифицированного углеродными наноматериалами

Ключевые слова: углеродный наноматериал; цемент; цементный камень; бетонная смесь; бетон; высокопрочный бетон; прочность; свойства.

Цель работы - выявить закономерности влияния отечественных углеродных наноматериалов на физико-технические свойства тяжелого цементного бетона и на этом основании разработать усовершенствованную технологию бетона, модифицированного углеродными наноматериалами.

В результате теоретических и экспериментальных исследований разработана усовершенствованная технология тяжелого конструкционного бетона, отраженная в соответствующем технологическом регламенте, включающая оценку эффективности, выбор, дозировку, приемы введения углеродного наноматериала в бетонную смесь основного диапазона консистенций, используемых в строительстве, а также на кинетику твердения, прочностные, упруго-деформативные и эксплуатационные свойства и характеристики тяжелого бетона, включая высокопрочный бетон (прочностью на сжатие в диапазоне f_cm.28 ~ 100…150 МПа).

Данными, полученными методами рентгено-фазового и дериватографического анализов, показавших отсутствие изменений в морфологии продуктов гидратации цемента, доказано, что эффективность УНМ в бетоне имеет физическую природу. Результаты дополнительных комплексных исследований о количестве химически связанной воды (возрастающем в присутствии УНМ), электронной микроскопии, ультразвукового прозвучивания, в сочетании с установленным фактом повышения темпа роста (до 30…40 % в 1 сут.) и уровня прочности бетона к 28 сут. на сжатие до 15 %, а на осевое растяжение до 25 %, основан вывод о механизме действия УНМ в цементном камне и бетоне. Он заключается в ускорении и более глубоком развитии реакций цемента с водой за счет энергетического воздействия обладающих высоким энергетическим потенциалом ультрадисперсных частиц и вершин (окончаний, изломов) трубчатых элементов структурированного наноматериала, а также эффектов наноармирования структуры кристаллогидратных новообразований и микроармирования структуры формирующихся из их реакционных каемок вокруг «зерен» (флокул) цемента в цементном камне бетона, что способствует росту его плотности и прочности (особенно - на осевое растяжение).

Установлены закономерности влияния УНМ на технологические свойства бетонных смесей, оптимальный вид (УНМ-1), дозировка (0,05 % от массы цемента) и способы введения в бетон, а также разработаны составы бетона прочностью f_cm.28 ~ 100…150 МПа и определены его физико-технические свойства (характеристики), необходимые для практического применения.

Выполнена производственная апробация результатов исследования, подтвердившая их эффективность.

SUMMARY

Rabchykau Pavel

Technology and physical-technical properties of heavy concrete modified by carbon nanomaterials

The key words: carbon nanomaterial; cement; cement stone; concrete mix; concrete; high strength concrete; strength; properties.

The purpose of the work: to identify patterns of influence of domestic carbon nanomaterials in the physical and technical properties of the heavy concrete and on this basis to develop an advanced technology concrete modified by carbon nanomaterials.

As a result of theoretical and experimental studies developed advanced technology heavy structural concrete, as reflected in the relevant technological regulations, including the assessment of the effects of selection, dosage, methods of introduction of carbon nanomaterials in the concrete mix basic range consistencies used in construction, as well as the kinetics of hardening, strength, elastic deformability, and performance properties and characteristics of heavy concrete, including high-strength concrete (other-compression of the range f_cm.28 ~ 100... 150 MPa).

Data obtained by X-ray phase and derivatographic analyzes showed no change in the morphology of the products of hydration of cement, it is proved that the effectiveness of CNM in concrete has a physical nature. Results of further comprehensive study on the amount of chemically bound water (which increases in the presence of CNM), electron microscopy, ultrasound, sonic, combined with the established fact enhance the growth rate (30... 40 % in the first day.) And the level of strength of the concrete for 28 days. compression up to 15 %, and axial tension of up to 25 %, based on the output of the mechanism of action of CNM in the cement stone and concrete. It is to accelerate and deeper development of the reaction of cement with water due to the energy impact with high energy potential of ultrafine particles and vertices (endings, breaks) tubular elements structured nanomaterials, as well as the effects nanoarmirovaniya structure of crystal hydrate neoplasms and the micro-structure of emerging from their reaction rims around the "grain" (flocculation) of cement in concrete cement stone, which contributes to an increase in its density and strength (especially - in the axial tension).

The laws of CNM influence on the technological properties of the Be-ton blends the best views (CNM-1), the dosage of (0,05 % by weight of cement) and means of introducing the concrete, as well as the strength of concrete designed f_cm.28 ~ 100... 150 MPa and determine its physical and technical properties (characteristics) required for practical use.

Made production testing results of the study, which confirmed their effectiveness.

Размещено на Allbest.ru