Cement-Based Materials Modified with Nanoscale Additives

Cement-Based Materials Modified with Nanoscale Additives = Материалы на основе цемента, модифицированные наноразмерными добавками / E. N. Polonina [et al.] // Наука и техника. – 2021. – № 3. – С. 189-194.

Abstract

The most common and reliable material without which modern construction is indispensable is concrete. The deve- lopment of construction production is pushing for new solutions to improve the quality of concrete mix and concrete. The most demanded and significant indicators of a concrete mixture are the compressive strength and mobility of the concrete mixture. Every year, the volume of research on nanomaterials as modifying components of concrete is significantly increa- sing, and the results indicate the prospects for their use. Nanoparticles with a large specific surface are distinguished by chemical activity, can accelerate hydration and increase strength characteristics due to nucleation and subsequent formation of C–S–H and compaction of the material microstructure. Sol of nanosilica, which can be used instead of microsilica from industrial enterprises, and carbon nanomaterial have a wide reproduction base. This paper presents studies of these types of nanomaterials and the results of their application in cement concrete. Studies have shown that the effect is also observed with the introduction of an additive containing only one type of nanoparticles. The dependence of the obtained characteristics of cement concretes on the content of these nanomaterials has been established. It has been found that the best results were obtained with an additive in which the above-mentioned nanomaterials were used together. Compressive strength of heavy concrete samples, improved by the complex nanodispersed system, was 78.7 MPa, which exceeds the strength of the sample containing the CNT additive in a pair with a super-plasticizer by 37 %. The paper proposes the mechanism for action of the presented complex additive.

Abstract in another language

Самым распространенным и надежным материалом, без которого не обходится современное строительство, является бетон. Развитие строительного производства подталкивает к новым решениям в улучшении качества бетонной смеси и бетона. Наиболее востребованные и значимые показатели бетонной смеси – прочность при сжатии и подвижность бетонной смеси. С каждым годом исследований наноматериалов в качестве модифицирующих компонентов бетона становится больше, а результаты указывают на перспективность их применения. Наночастицы, обладающие большой удельной поверхностью, отличаются химической активностью, могут ускорять гидратацию и повышать прочностные показатели за счет зародышеобразования и последующего формирования C–S–H, уплотнения микроструктуры материала. Широкую базу воспроизводства имеют золь нанокремнезема, который может быть использован взамен микрокремнезема с индустриальных предприятий, и углеродный наноматериал. В статье представлены исследования данных видов наноматериалов и результаты их применения в цементных бетонах. Исследования показали, что эффект наблюдается также при введении добавки, содержащей только один вид наночастиц. Установлена зависимость получаемых характеристик цементных бетонов от количества данных наноматериалов. Выявлено, что наилучшие результаты были получены с добавкой, в которой совместно использовались вышеперечисленные наноматериалы. Прочность на сжатие образцов тяжелого бетона, улучшенная комплексной нанодисперсной системой, составила 78,7 МПа, что превышает прочность образца, содержащего добавку углеродных нанотрубок в паре с суперпластификатором, на 37 %. Изучен механизм действия представленной комплексной добавки.