АннотацияОб авторахСписок литературы
Проанализирован опыт зарубежных коллег по исследованию оксида графена в качестве добавки для цементных материалов. Большинство этих работ направлены на изучение механической прочности, гидратации цемента, структуры цементного камня, в том числе влияния оксида графена на формирование структуры цементной матрицы. Как отмечают исследователи, оксид графена участвует в реакции гидратации цемента и является перспективной добавкой, с помощью которой можно будет управлять формированием микроструктуры цементной матрицы, что дает возможность получения материала с заданными свойствами. Особое внимание заслуживает то, что благодаря наличию карбоксильных групп оксид графена может взаимодействовать с продуктами гидратации цемента С–S–H и Са(ОН)2. Представлены результаты исследования влияния оксида графена в количестве 0,05% от массы цемента на прочность цементного раствора при дополнительном введении в воду затворения 0,1% Al(NO3) 3 и 0,1% Cа(NO3) 2. Как показали результаты экспериментов, добавление нитрата алюминия и нитрата кальция усилило влияние оксида графена на прочностные свойства цементного раствора. При этом повышение прочности раствора при изгибе и сжатии составило соответственно 24,8 и 19,7% по сравнению с контрольным составом (без добавок), а при использовании только оксида графена в количестве 0,05% от массы цемента – всего 2,2 и 4,6% соответственно. С помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-7800F изучена микроструктура затвердевшего цементного камня. Установлено, что введение добавок значительно влияет на морфологию и распределение продуктов гидратации цемента, а также на распределение и диаметр пор.
Г.Д. ФЕДОРОВА, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Г.Н. АЛЕКСАНДРОВ, инженер,
А.П. СКРЯБИН, инженер (аспирант)
Г.Н. АЛЕКСАНДРОВ, инженер,
А.П. СКРЯБИН, инженер (аспирант)
Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова (677000, г. Якутск, ул. Белинского, 58)
1. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Аль-Омаис Д., Зайцев А.С. Высокопрочные бетоны в конструкции фундаментов высотного комплекса ≪OKO≫ в ММДЦ ≪Москва-Сити≫ // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 3. С. 53–57.
1. Kaprielov S.S., Sheynfeld A.V., Al-Omais D., Zaitsev A.S. High-strength concretes in constructions of foundations of the high-rise complex “OKO” in MIBC “Moscow-City”. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2017. No. 3, pp. 53–57. (In Russian).
2. Калашников В.И., Тараканов О.И. О применении комплексных добавок в бетонах нового поколения // Строительные материалы. 2017. № 1–2. С. 62–67.
2. Kalasnikov V.I., Tarakanov O.V. About the use of complex additives in concretes of a new generation. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 1–2, pp. 62–67. (In Russian).
3. Nesvetaev G.V., Korchagin I.V., Lopatina Yu.Yu. About influence of superplasticizers and mineral additives on creep factor of hardened cement paste and concrete. Solid State Phenomena. 2017. Vol. 265, pp. 109–113 https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.265.109
4. Чернышов Е.М., Артамонова О.В., Славчева Г.С. Прикладные нанотехнологические задачи повышения эффективности процессов твердения цементных бетонов // Нанотехнологии в строительстве. 2017. Т. 9. № 1. С. 25–41.
4. Chernishov E.M., Artamonova O.V., Slavcheva G.S. Nanotechnological applied tasks of the increase in the efficiency of the hardening processes of cement concrete. Nanotehnologii v stroitel’stve. 2017. Vol. 9. No. 1, pp. 25–41. (In Russian).
5. Синицин Д.А., Халиков Р.М., Булатов Б.Г., Галицков К.С., Недосеко И.В. Технологичные подходы направленного структурообразования нанокомпозитов строительного назначения с повышенной коррозионной устойчивостью // Нанотехнологии в строительстве. 2019. Т. 11. № 2. С. 153–164. DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-2-153-164.
5. Sinitsin D.A., Khalikov R.M., Bulatov B.G., Galitskov K.S., Nedoseko I.V. Technological approaches to directed structure formation of construction nanocomposites with increased corrosion resistance. Nanotehnologii v stroitel’stve. 2019. Vol. 11. No. 2, pp. 153–164. DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-2-153-164 (In Russian).
6. Яковлев Г.И., Дрохитка Р., Первушин Г.Н., Грахов В.П., Саидова З.С., Гордина А.Ф., Шайбадуллина А.В., Пудов И.А., Эльрефаи А.Э.М.М. Мелкозернистый бетон, модифицированный суспензией хризотиловых нановолокон // Строительные материалы. 2019. № 1–2. С. 4–10. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-4-10
6. Yakovlev G.I., Drochytka R., Pervushin G.N., Grakhov V.P., Saidova Z.S., Gordina А.F., Shaybadullina A.V., Pudov I.A., Elrefaei A.E.M.M. Fine-grained concrete modified with a suspension of chrysotile nanofibers. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 1–2, pp. 4–10. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-4-10 (In Russian).
7. Федорова Г.Д., Александров Г.Н., Смагулова С.А. Исследование устойчивости водной суспензии оксида графена // Строительные материалы. 2015. № 2. С. 15–21.
7. Fedorova G.D., Alexandrov G.H., Smagulova S.A. Research of stability of water suspension of grapheme oxide. Stroitel’nye Materialy [Concstruction Materials]. 2015. No. 2, pp. 21–26. (In Russian).
8. Федорова Г.Д., Александров Г.Н., Смагулова С.А. К вопросу применения оксида графена в цементных системах // Строительные материалы. 2016. № 1–2. С. 21–26.
8. Fedorova G. D., Alexandrov G. H., Smagulova S. A. The study of graphene oxide use in cement systems. Stroitel’nye Materialy [Concstruction Materials]. 2016. No. 1–2, pp. 21–26. (In Russian).
9. Федорова Г.Д., Баишев К.Ф., Скрябин А.П. Оксид графена как перспективный наноматериал для цементных композитов // Научное обозрение. 2017. № 12. С. 36–41.
9. Fedorova G.D., Baishev K.F., Skryabin A.P. Graphene oxide as a promising nanomaterial for cement. Nauchnoe obozrenie [Science review]. 2017. No. 12, pp. 36–41. (In Russian).
10. Федорова Г.Д., Александров Г.Н., Скрябин А.П., Баишев К.Ф. Влияние oксида графена на прочность при сжатии цементного камня // Строительные материалы. 2018. № 1–2. С. 11–17. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-756-1-2-11-17
10. Fedorova G.D., Alexandrov G.N., Scryabin A.P., Baishev K.F. Influence of graphene oxide on compressive strength of cement paste. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 1–2, pp. 11–17. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-756-1-2-11-17 (In Russian).
11. Федорова Г.Д., Скрябин А.П., Александров Г.Н. Исследование влияния оксида графена на прочность цементного раствора // Строительные материалы. 2019. № 1–2. С. 16–22. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-16-22
11. Fedorova G.D., Skriabin A.P., Aleksandrov G.N. The study of the influence of graphene oxide on the strength of cement stone using river sand. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2019. № 1–2. С. 16–22. (In Russian).DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-16-22
12. Xu Y., Zeng J., Chen W. Jin R., Li B., Pan Z. A holistic rewiev of cement composites reinforced with graphene oxide. Construction and Building Materials 2018. Vol. 171, pp. 291–302. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.147
13. Patent WO 2013096990 AI. Graphene oxide reinforced cement and concrete. Pan Z., Duan W.H., Li D., Collins F. Declared 21.12.2012. Published 04.07.2013.
14. Wang Q., Wang J., Lu C-x., Lie Bo-w, Jang R., Li C-z.. Influence of graphene oxide additions on the microstructure and mechanical strength of cement. Xinxing Tan Cailiao / New Carbon Materials. 2015. Vol. 30. Iss. 4, pp. 349–359. DOI: 10.1016/S1872-5805(15)60194-9
15. Hu M., Cuo J., Li P., Chen D., Xu Y., Feng Y., Yu Y., Zhang H. Effect of characteristics of chemical combine of grapheme oxide-nanosilica nanocomposite fillers on properties of cement-based materials // Construction and Building Materials. 2019. No. 225, pp. 745–758. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.079
16. Lin J., Shamsael E., Souza F. B., Sagoe-Crentsil K., Duan W. H. Dispersion of grapheme oxide-silica nanohybrids in alkaline environment for improving ordinary Portland cement composites. Cement and Concrete Composites. 2020. Vol. 106. 103488 http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.103488
17. Liu H., Yu Y., Liu H., Jin J., Liu S. Hybrid effects of nano-silica and graphene oxide on mechanical properties and hydration products of oil well cement. Construction and Building Materials. 2018. Vol. 191, pp. 311–319. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.10.029
18. Newell M., Garcia-Taengua E. Fresh and hardened state properties of hybrid grapheme oxide/nanosilica cement composites. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 221. 433–442. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.06.066
19. Indukuri C. S. R., Nerella R., Madduru S. R. C. Effect of grapheme oxide on microstructure and strengthened properties of fly ash and silica fume based cement composites. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 229. 116863. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116863
20. Li Z., Guo X., Liu Y., Zhao Y. and etc. Hydration kinetics, pore structure, 3D network calcium silicate hydrate, and mrchanical behavior of grapheme oxide reinforced cement composites. Construction and Building Materials. 2018. Vol. 190, pp. 150–163. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.09.105
1. Kaprielov S.S., Sheynfeld A.V., Al-Omais D., Zaitsev A.S. High-strength concretes in constructions of foundations of the high-rise complex “OKO” in MIBC “Moscow-City”. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2017. No. 3, pp. 53–57. (In Russian).
2. Калашников В.И., Тараканов О.И. О применении комплексных добавок в бетонах нового поколения // Строительные материалы. 2017. № 1–2. С. 62–67.
2. Kalasnikov V.I., Tarakanov O.V. About the use of complex additives in concretes of a new generation. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 1–2, pp. 62–67. (In Russian).
3. Nesvetaev G.V., Korchagin I.V., Lopatina Yu.Yu. About influence of superplasticizers and mineral additives on creep factor of hardened cement paste and concrete. Solid State Phenomena. 2017. Vol. 265, pp. 109–113 https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.265.109
4. Чернышов Е.М., Артамонова О.В., Славчева Г.С. Прикладные нанотехнологические задачи повышения эффективности процессов твердения цементных бетонов // Нанотехнологии в строительстве. 2017. Т. 9. № 1. С. 25–41.
4. Chernishov E.M., Artamonova O.V., Slavcheva G.S. Nanotechnological applied tasks of the increase in the efficiency of the hardening processes of cement concrete. Nanotehnologii v stroitel’stve. 2017. Vol. 9. No. 1, pp. 25–41. (In Russian).
5. Синицин Д.А., Халиков Р.М., Булатов Б.Г., Галицков К.С., Недосеко И.В. Технологичные подходы направленного структурообразования нанокомпозитов строительного назначения с повышенной коррозионной устойчивостью // Нанотехнологии в строительстве. 2019. Т. 11. № 2. С. 153–164. DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-2-153-164.
5. Sinitsin D.A., Khalikov R.M., Bulatov B.G., Galitskov K.S., Nedoseko I.V. Technological approaches to directed structure formation of construction nanocomposites with increased corrosion resistance. Nanotehnologii v stroitel’stve. 2019. Vol. 11. No. 2, pp. 153–164. DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-2-153-164 (In Russian).
6. Яковлев Г.И., Дрохитка Р., Первушин Г.Н., Грахов В.П., Саидова З.С., Гордина А.Ф., Шайбадуллина А.В., Пудов И.А., Эльрефаи А.Э.М.М. Мелкозернистый бетон, модифицированный суспензией хризотиловых нановолокон // Строительные материалы. 2019. № 1–2. С. 4–10. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-4-10
6. Yakovlev G.I., Drochytka R., Pervushin G.N., Grakhov V.P., Saidova Z.S., Gordina А.F., Shaybadullina A.V., Pudov I.A., Elrefaei A.E.M.M. Fine-grained concrete modified with a suspension of chrysotile nanofibers. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 1–2, pp. 4–10. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-4-10 (In Russian).
7. Федорова Г.Д., Александров Г.Н., Смагулова С.А. Исследование устойчивости водной суспензии оксида графена // Строительные материалы. 2015. № 2. С. 15–21.
7. Fedorova G.D., Alexandrov G.H., Smagulova S.A. Research of stability of water suspension of grapheme oxide. Stroitel’nye Materialy [Concstruction Materials]. 2015. No. 2, pp. 21–26. (In Russian).
8. Федорова Г.Д., Александров Г.Н., Смагулова С.А. К вопросу применения оксида графена в цементных системах // Строительные материалы. 2016. № 1–2. С. 21–26.
8. Fedorova G. D., Alexandrov G. H., Smagulova S. A. The study of graphene oxide use in cement systems. Stroitel’nye Materialy [Concstruction Materials]. 2016. No. 1–2, pp. 21–26. (In Russian).
9. Федорова Г.Д., Баишев К.Ф., Скрябин А.П. Оксид графена как перспективный наноматериал для цементных композитов // Научное обозрение. 2017. № 12. С. 36–41.
9. Fedorova G.D., Baishev K.F., Skryabin A.P. Graphene oxide as a promising nanomaterial for cement. Nauchnoe obozrenie [Science review]. 2017. No. 12, pp. 36–41. (In Russian).
10. Федорова Г.Д., Александров Г.Н., Скрябин А.П., Баишев К.Ф. Влияние oксида графена на прочность при сжатии цементного камня // Строительные материалы. 2018. № 1–2. С. 11–17. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-756-1-2-11-17
10. Fedorova G.D., Alexandrov G.N., Scryabin A.P., Baishev K.F. Influence of graphene oxide on compressive strength of cement paste. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 1–2, pp. 11–17. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-756-1-2-11-17 (In Russian).
11. Федорова Г.Д., Скрябин А.П., Александров Г.Н. Исследование влияния оксида графена на прочность цементного раствора // Строительные материалы. 2019. № 1–2. С. 16–22. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-16-22
11. Fedorova G.D., Skriabin A.P., Aleksandrov G.N. The study of the influence of graphene oxide on the strength of cement stone using river sand. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2019. № 1–2. С. 16–22. (In Russian).DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-767-1-2-16-22
12. Xu Y., Zeng J., Chen W. Jin R., Li B., Pan Z. A holistic rewiev of cement composites reinforced with graphene oxide. Construction and Building Materials 2018. Vol. 171, pp. 291–302. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.147
13. Patent WO 2013096990 AI. Graphene oxide reinforced cement and concrete. Pan Z., Duan W.H., Li D., Collins F. Declared 21.12.2012. Published 04.07.2013.
14. Wang Q., Wang J., Lu C-x., Lie Bo-w, Jang R., Li C-z.. Influence of graphene oxide additions on the microstructure and mechanical strength of cement. Xinxing Tan Cailiao / New Carbon Materials. 2015. Vol. 30. Iss. 4, pp. 349–359. DOI: 10.1016/S1872-5805(15)60194-9
15. Hu M., Cuo J., Li P., Chen D., Xu Y., Feng Y., Yu Y., Zhang H. Effect of characteristics of chemical combine of grapheme oxide-nanosilica nanocomposite fillers on properties of cement-based materials // Construction and Building Materials. 2019. No. 225, pp. 745–758. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.079
16. Lin J., Shamsael E., Souza F. B., Sagoe-Crentsil K., Duan W. H. Dispersion of grapheme oxide-silica nanohybrids in alkaline environment for improving ordinary Portland cement composites. Cement and Concrete Composites. 2020. Vol. 106. 103488 http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.103488
17. Liu H., Yu Y., Liu H., Jin J., Liu S. Hybrid effects of nano-silica and graphene oxide on mechanical properties and hydration products of oil well cement. Construction and Building Materials. 2018. Vol. 191, pp. 311–319. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.10.029
18. Newell M., Garcia-Taengua E. Fresh and hardened state properties of hybrid grapheme oxide/nanosilica cement composites. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 221. 433–442. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.06.066
19. Indukuri C. S. R., Nerella R., Madduru S. R. C. Effect of grapheme oxide on microstructure and strengthened properties of fly ash and silica fume based cement composites. Construction and Building Materials. 2019. Vol. 229. 116863. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116863
20. Li Z., Guo X., Liu Y., Zhao Y. and etc. Hydration kinetics, pore structure, 3D network calcium silicate hydrate, and mrchanical behavior of grapheme oxide reinforced cement composites. Construction and Building Materials. 2018. Vol. 190, pp. 150–163. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.09.105
Для цитирования: Федорова Г.Д., Александров Г.Н., Скрябин А.П. Активация структурообразующих свойств оксида графена в цементных композитах // Строительные материалы. 2020. № 1–2. С. 17–23. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2020-778-1-2-17-23