наночастицы повышают качество бетона

Автор С.Н. Толмачев, д.т.н., доцент, Е.А. Беличенко, к.т.н., научный сотрудник, Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Исследования по применению наночастиц в строительном материаловедении представлены в многочисленных научных статьях, монографиях, материалах конференций.

В странах СНГ разработаны и утверждены программы на уровне правительства стран по развитию и внедрению наноматериалов и нанотехнологий. Целью таких программ является создание нанопромышленности путем развития технологической инфраструктуры, использования прикладных и фундаментальных исследований, подготовки научно­инженерных кадров [1].

Объектом успешного применения наночастиц являются электронная техника, информационные технологии, микробиология, медицина и др. Применение нанотехнологий в строительном материаловедении все еще находится на начальном этапе развития. В основном практическое применение наночастиц в цементных бетонах сводится к лабораторным исследованиям и разработке теоретических положений механизма их действия. Это связано в первую очередь с тем, что методы синтеза наночастиц сложны и требуют дорогостоящего оборудования, стоимость конечного продукта также высока: средняя стоимость однослойных углеродных нанотрубок, синтезируемых методом осаждения из газовой фазы (методом CVD) достигает 500 у. е. за грамм [2]; средняя стоимость многослойных углеродных нанотрубок достигает 150 у. е. за грамм. При таких показателях применение наночастиц становится затруднительным.

Синтезом углеродных наночастиц занимается ряд ученых, например, Н.И. Алексеев,
С.В. Антоненко, И.В. Золотухин, Н.И. Минько, А.Г. Ткачев и др. Предлагаемые исследователями способы получения углеродных наночастиц сложны, требуют дорогостоящего специального оборудования и специального сырья, из которого получают наночастицы. Однако В.М. Шмалько с соавторами [3], показали, что уголь и продукты его термической переработки (продукты коксования), в частности коксовая пыль, содержат наночастицы. Коксовая пыль представляет собой побочный продукт коксования углей. Такое сырье для синтеза наночастиц является доступным, рентабельным и недорогим. Одна коксовая батарея выделяет 710 тонн в год побочного продукта в виде коксовой пыли. Содержание наноразмерных частиц в коксовой пыли достигает 3% от общей массы. Стоимость одной тонны пыли составляет около 200 у. е. Авторами установлено, что одним из способов получения углеродных наночастиц является ультразвуковое диспергирование коксовой пыли в воде. Однако концентрация углеродных наночастиц в таких золях не превышает 3%.

В Харьковском национальном автомобильно­дорожном университете (ХНАДУ) на кафедре технологии дорожно­строительных материалов (ТДСМ) на протяжении почти 10 лет успешно ведутся исследования в области применения наночастиц в дорожных и аэродромных цементных бетонах. Эти бетоны можно отнести к HPC (High Performance Concrete) – бетонам специального назначения [4]. Традиционные технологические приемы и методики подбора состава таких бетонов не всегда обеспечивают их долговечность. Поэтому актуальным является повышение их качества за счет применения нового материала – углеродных наночастиц. Теория их применения изложена в статьях [5, 6] и основана на том, что применение таких частиц способствует уплотнению структуры бетона на субмикро­ и микроуровне, что приводит к увеличению плотности и прочности всего композита. Кроме того, углеродные наночастицы – готовые центры кристаллизации. Все это приводит к получению принципиально новых свойств бетонов и повышению их долговечности. Подобные явления, например, такие как увеличение плотности грунта на наноуровне, наблюдали авторы в работе [7] при уплотнении грунтового основания дорожной одежды.

Полную версию статьи читайте в номере.

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Заявка на подписку

Заполните это поле.
Введите, пожалуйста, адрес электронной почты!
Укажите версию подписки
Укажите период подписки
Введен недействительный тип данных
Введен недействительный тип данных
Заполняя данную форму, я передаю свои персональные данные в компанию АО "Издательство Дороги" и выражаю согласие на их последующую обработку и хранение в соответствии с ФЗ РФ №152 "О персональных данных"