Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

V. N. Derevianko, N. V. Kondratieva, H. M. Hryshko, and V. Y. Moroz
«Nanomodifying of Gypsum Binders with Carbon Nanotubes»
0127–0144 (2022)

PACS numbers: 61.05.cp, 61.46.Np, 61.48.De, 62.23.Pq, 65.80.-g, 78.30.Na, 83.80.-k

Одним із напрямів розвитку нанотехнологій виробництва будівельних матеріялів, розробки теоретичних і практичних метод поліпшення властивостей готових виробів та експлуатаційних споруд в Україні є використання наносистем для реґулювання структури матеріалів і властивостей в’яжучих речовин. Інформації щодо механізму процесів гідратації мінеральних в’яжучих речовин у присутності наномодифікаторів в науковій літературі достатньо мало, але результати проведених лабораторних досліджень підтверджують значний вплив їх на технологічний процес і зміни фізико-механічних властивостей. Дослідження впливу та механізму процесу гідратації гіпсових в’яжучих у присутності наномодифікаторів є актуальними. Мета статті — дослідження механізму процесу гідратації, структури та властивостей гіпсових в’яжучих у присутності вуглецевих наномодифікаторів. Зроблено висновок: введення в гіпсові композиції вуглецевих наноструктур впливає в першу чергу на швидкість хемічних реакцій гідратації в’яжучих речовин, морфологію кристалів і структуру композиції. Використання достатньо незначної кількости модифікатора дає можливість змінити структуру розчину або бетону та значно підвищити міцнісні характеристики, поліпшити фізико-хемічні властивості. Одним із наномодифікаторів є вуглецеві нанотрубки (ВНТ), які в основному нейтральні по відношенню до складових розчину в’яжучої речовини та впливають на процес гідратації за рахунок збільшення поверхневої енергії, створення центрів кристалізації та наноармування структури. Для більш ефективної дії наномодифікатора проводиться руйнування механічним або хемічним способом (функціоналізація) окремих хемічних зв’язків на поверхні нанотрубок. Функціоналізація поверхні ВНТ уможливлює більш рівномірно дисперґувати їх по всьому об’єму модифікованого матеріялу, сприяє пониженню седиментаційного ефекту та забезпечує хемічну взаємодію між нанотрубками та матрицею речовини. Модифікація гіпсу наносистемами збільшує його міцність на стиск і вигин, а також водонепроникність. Експериментально встановлено, що оптимальна концентрація ВНТ становить 0,005–0,05% від сухої маси в’яжучого, за якого спостерігалося найбільше збільшення міцности. За однакового вмісту наномодифікаторів у гіпсовій матриці (0,035%) максимальний приріст міцности за стиснення досягається з використанням ВНТ, функціоналізованих гідроксильними групами, і становить 28–30%

Keywords: наномодифікування, гіпсові в’яжучі, вуглецеві нанотрубки, гідратація, наносистема, затверділа структура