DOI: https://doi.org/10.18664/1994-7852.178.2018.138994

ВПЛИВ НАНОДОБАВОК НА ГІДРАТАЦІЮ ГІПСОВИХ В’ЯЖУЧИХ

Viktor Mykolaevich Derevianko, Hanna Mykolayvna Hryshko, Wladimir Yurievich Moroz

Анотація


У статті подано результати дослідження процесів гідратації будівельного гіпсу в присутності вуглецевих нанотрубок (ВНТ). Модифікація гіпсу багатошаровими ВНТ призводить до збільшення його міцності на стиск. Експериментально встановлено, що при вмісті нанотрубок 0,18 % спостерігається приріст міцності до 30 %. Хімічна функціоналізація поверхні вуглецевих нанотрубок сприяє зниженню седиментаційного ефекту, властивого наночастинкам, дає змогу більш рівномірно диспергувати наноструктури по всьому об’єму модифікованого матеріалу і забезпечує хімічну взаємодію між нанотрубкою і матрицею речовини.

Методами квантово-хімічного аналізу підтверджується, що взаємодія молекули двоводного гіпсу з графеноподібною поверхнею є хімічним процесом. Підвищення міцності гіпсового композита, що містить ВНТ, обумовлене прискореним процесом кристалізації двоводного гіпсу поблизу графенової поверхні. Таким чином, можна припустити, що ВНТ є центрами кристалізації в гіпсовому композиті.

Аналіз мікроструктури зразків гіпсової композиції показав, що без модифікувальної добавки утворюється крихка структура гіпсових зразків зі значною кількістю пор. Можна, припустити, що нанодисперсні добавки ВНТ відіграють роль «центрів кристалізації», по поверхні яких відбувається структурування гіпсової матриці з досягненням підвищення міцності гіпсової композиції. Це пов’язано з тим, що під час росту кристали частково проростають одне в одне і утворюють просторову мережу, що пронизує і зв’язує весь гіпсовий камінь в єдине ціле.


Ключові слова


вуглецеві нанотрубки, напівгідрат сульфату кальцію, гіпсові в’яжучі, наномодифікатори, гідратація, міцність

Повний текст:

PDF

Посилання


Cheng, C. Functional graphene nanomaterials based architectures: biointeractions, fabrications, and emerging biological applications [Text] / Chong Cheng, Shuang Li, Arne Thomas, Nicholas A. Kotov, Rainer Haag // Chemical Reviews. – 2017. – Vol. 117 (3). – Iss. 3. – P. 1826-1914.

Kang, J. Solution-Based Processing of Monodisperse Two-Dimensional Nanomaterials [Text] / Joohoon Kang, Vinod K. Sangwan, Joshua D. Wood, Mark C. Hersam // Accounts of Chemical Research. – 2017. – Vol. 50. – Iss. 4. – P. 943-951.

Петренко, Д. Б. Модифицированный метод Боэма для определения гидроксильных групп в углеродных нанотрубках [Электронный ресурс] / Д. Б. Петренко // Электронный журнал «Вестник Московского государственного областного университета». Химия. – 2012. – № 1. – Режим доступу : www.evestnik-mgou.ru.

Хабаческу, В. Н. Ковалентная функционализация углеродных нанотрубок: синтез, свойства и применение фторированных производных [Текст] / В. Н. Хабаческу; пер. с англ. Е. Э. Григорьевой // Успехи химии. – 2011.– № 80(8). – С. 739-760.

Модификация цементных бетонов многослойными углеродными нанотрубками [Текст] / Г. И. Яковлев, Г. Н. Первушин, А. Корженко [и др.] // Строительніе материалы. – М., 2011. – № 2. – С. 47-51.

Бадамшина, Э. Р. Модифицирование углеродных нанотрубок и синтез полимерных композитов с их участием [Текст] / Э. Р. Бадамшина, М. П. Гафурова, Я. И. Эстрин // Успехи химии. – 2010. – № 79 (11). – С. 1028-1064.

Юдович, М. Е. Поверхностно-активные свойства наномодифицированных пластификаторов [Текст] / М. Е. Юдович, А. Н. Пономарев, С. И. Гареев // Строительные материалы. – 2008. – № 3. – С. 2-3.

Morsy, M. Synthesis and characterization of thermally stable carbon nano-tubes using ARC-Discharge technique [Теxt] / M. Morsy, S.A. Elkhodary, S.S. Shebl // Строительные материалы: Reports of the V International conference «Nanotechnology for Green and Sustainable Construction», March 23 - 25, Cairo. – 2012. – № 2. – С. 44-47.

Чумак, А. Г. Структура и свойства композиционного материала на основе гипсового вяжущего и углеродных нанотрубок [Электронный ресурс] / А. Г. Чумак // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. – М. : ЦНТ «Наностроительство», 2013. – № 2. – С. 24-34. – Режим доступа : http//www.nanobuild.ru.

Carbone, M. Kinetics of gypsum dehydration at reduced pressure: an energy dispersive X-ray diffraction study [Теxt] / M. Carbone, P. Ballirano, R. Caminiti // European Journal of Mineralogy. – 2008. – Vol. 20. – №. 4. – Р. 621–627.

A crystallographic study of the low-temperature dehydration products of gypsum, CaSO42H2O: hemihydrate CaSO40.5OH2O, and γ-CaSO4 / G. A. Lager, Th. Armruster, F. J. Rotella, J. D. Jorgensen, D. G. Hinks // American Mineralogist. – 1984. – Vol. 69. – Р. 910–918.

Бушуев, Н. Н. О структурных особенностях СaSO4 [Текст] / Н. Н. Бушуев // Доклады Академии Наук СССР. Раздел «Кристаллография». – 1980. – Т. 255. – № 5. – С. 1104-1109.

Plugin, A A., Plugin O. A., Fisher H.-B., Shabanova G. N. Increase of gypsum waterresistance by mineral additives : Weimarer Gipstagung, 30-31 Marz 2011, Wiemar, Bundersrepublik Deutscland: Tagungsbericht. – Weimar: F.A. Finger-Institut fur Baustoffknude, Bauhaus-Universitat Weimar, 2011 N P21. – P.435-443.

Reshetnyak, V. V., Vaganov, V. E., Petrunin S. Y., Chumak A. G., Popov M.Yu., Interaction of calcium ions with carcass carbon structures. J. Construction, Materials Science, Mechanical Enginering 2013; 67:261–266.




Flag Counter