RU2447036C1 - Композиция для получения строительных материалов - Google Patents
Композиция для получения строительных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447036C1 RU2447036C1 RU2010144287/03A RU2010144287A RU2447036C1 RU 2447036 C1 RU2447036 C1 RU 2447036C1 RU 2010144287/03 A RU2010144287/03 A RU 2010144287/03A RU 2010144287 A RU2010144287 A RU 2010144287A RU 2447036 C1 RU2447036 C1 RU 2447036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- composition
- dimensions
- construction materials
- cement
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к составам на основе минеральных вяжущих, таких как портландцемент, и может быть использовано в промышленности строительных материалов при изготовлении бетона, фибробетона, цементно-волокнистых строительных материалов, шифера, штукатурки, отделочных покрытий, лепнины. Технический результат заключается в повышении прочности строительных материалов на сжатие. Композиция для получения строительных материалов содержит цемент, песок, воду и углеродный материал. В качестве углеродного материала композиция содержит водную суспензию кавитационно-активированного углеродосодержащего материала (КАУМ), в состав которого входят многослойные углеродные наноструктуры с межслоевым расстоянием 0,34÷0,36 нм и размером частиц 60÷200 нм, полидисперсные углеродные трубчатые образования размерами 10-6÷10-5 м, гидрированные углеродные фрактальные структуры размерами 10-8÷10-5 м и активный рыхлый углерод с размерами дефектных микрокристаллитов графита, примерно равными 10 Ǻ. 3 ил.,1 табл.
Description
Изобретение относится к составам на основе минеральных вяжущих, таких как цемент, и может быть использовано в промышленности строительных материалов при изготовлении бетона, фибробетона, цементно-волокнистых строительных материалов, шифера, штукатурки, отделочных покрытий, в том числе лепнины и т.п.
Известна композиция для получения строительного материала [пат. RU №2345968, МПК С04В 28/02 В82В 1/00 В82В 3/00 С04В 111/20, опубл. 10.02.2009 г.], содержащая цемент, песок, воду и углеродный наноматериал - сажу, полученную электродуговым методом и содержащую 7% углеродных нанотрубок, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 20-30 |
| Наполнитель | 50-70 |
| Указанный углеродный наноматериал | 1-2 |
| Вода | Остальное |
Сажу, содержащую 7% углеродных нанотрубок, получали из графита марки МПГ-4 на установке в массовых количествах (порядок 1 кг/час) при следующих основных параметрах: сила тока 1150 А, напряжение 42 В, диаметр анода 30 мм электродуговым методом, изложенным в статье Грушко Ю.С., Егоров В.М., Зимкин И.Н., Орлова Т.С., Смирнов Б.И. Некоторые физико-механические свойства катодных депозитов, образующихся при получении фуллеренов дуговым способом [журнал «Физика твердого тела». - 1995. - Т.37. - N6. - С.1838-1842].
Недостатком известной композиции является ее высокая стоимость вследствие энергозатратности и неэкономичности метода получении сажи.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой композиции является композиция для получения строительных материалов [пат. RU №2233254, МПК С04В 28/02 С04В 111:20, опубл. 27.07.2004 г.] на основе минерального вяжущего, включающая минеральное вяжущее, выбранное из группы, включающей цемент, известь, гипс или их смеси и воду, дополнительно содержит углеродные кластеры фуллероидного типа с числом атомов углерода 36 и более при следующем соотношении компонентов в композиции (мас.%): минеральное вяжущее 33÷77; углеродные кластеры фуллероидного типа 0,0001÷2,0; вода остальное. В качестве углеродных кластеров фуллероидного типа композиция может содержать полидисперсные углеродные нанотрубки. В качестве углеродных кластеров фуллероидного типа она может содержать полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры с межслоевым расстоянием 0,34÷0,36 нм и размером частиц 60÷200 нм. В качестве углеродных кластеров фуллероидного типа композиция может содержать смесь полидисперсных углеродных нанотрубок и фуллерена С60. Композиция может дополнительно содержать технологические добавки, взятые в количестве 100÷250 мас.ч. на 100 мас.ч. минерального вяжущего.
Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры с межслоевым расстоянием 0,34÷0,36 нм и размером частиц 60÷200 нм выделены из корки катодного депозита, полученного в пламени дугового разряда в атмосфере гелия путем последовательных операций окисления в газовой и в жидкой фазе, и идентифицированы им.
Недостатком данной композиции является ее высокая стоимость вследствие энергозатратности методов получения углеродных кластеров фуллероидного типа, а также недостаточное увеличение прочности на сжатие (в 1,3 раза) бетона.
Задачей настоящего изобретения является получение высокопрочной композиции строительных материалов при снижении ее стоимости за счет снижения энергозатратности метода получения углеродных кластеров.
Технический результат заключается в повышении прочности строительных материалов.
Поставленная задача достигается тем, что композиция для получения строительных материалов, содержащая цемент, песок, воду и углеродные кластеры, содержащие многослойные углеродные наноструктуры с межслоевым расстоянием 0,34÷0,36 нм и размером частиц 60÷200 нм, согласно изобретению в качестве указанных углеродных кластеров содержит кавитационно-активированный углеродосодержащий материал (КАУМ), содержащий полидисперсные углеродные трубчатые образования размерами 10-6÷10-5 м, гидрированные углеродные фрактальные структуры размерами 10-8÷10-5 м и активный рыхлый углерод с размерами дефектных микрокристаллитов графита, примерно равными 10 Ǻ, при следующем соотношении компонентов в композиции, мас.%:
| Минеральное вяжущее (цемент) | 25-50 |
| Песок | 30-60 |
| Кавитационно-активированный | |
| углеродосодержащий материал (КАУМ) | 0,024-0,64 |
| Вода | Остальное |
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена фотография кавитационно-активированного углеродосодержащего материала, полученная с помощью электронного микроскопа;
на фиг.2 - фотография кавитационно-активированного углеродосодержащего материала, полученная с помощью оптического микроскопа;
на фиг.3 представлены морфологии композиции для получения строительных материалов без кавитационно-активированного углеродосодержащего материала (а) и с кавитационно-активированным углеродосодержащим материалом (б).
Кавитационно-активированный углеродосодержащий материал (КАУМ), содержащий многослойные углеродные наноструктуры с межслоевым расстоянием 0,34÷0,36 нм и размером частиц 60÷200 нм, полидисперсные углеродные трубчатые образования размерами 10-6÷10-5 м, гидрированные углеродные фрактальные структуры размерами 10-8÷10-5 м и активный рыхлый углерод с размерами дефектных микрокристаллитов графита, примерно равными 10 Ǻ, получали путем гидродинамической обработки водной суспензии древесной сажи в кавитационном реакторе роторного типа в режиме суперкавитации. Опытным путем было установлено, что в режиме суперкавитации значение числа кавитации σкр составило 0,2 [Кулагин В.А., Вильченко А.П., Кулагина Т.А. Моделирование двухфазных суперкавитационных потоков. - Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2001. - 108 с.].
В кавитирующем реакторе роторного типа в режиме суперкавитации (число кавитации σкр=0,2) под действием пульсации кавитационных пузырьков происходит механодеструкция водной суспензии древесной сажи с образованием дефектных сажевых частиц с размерами 10-10÷10-8 и активного рыхлого углерода с размерами дефектных микрокристаллитов графита, примерно равными 10 Ǻ. В результате турбулетного перемешивания активный рыхлый углерод частично взаимодействует с дефектными сажевыми частицами (глобулами) с образованием различных гидрированных агрегатов и ассоциатов: многослойных углеродных наноструктур с межслоевым расстоянием 0,34÷0,36 нм и размером частиц 60÷200 нм, полидисперсных углеродных трубчатых образований размерами 10-6÷10-5 м, гидрированных углеродных фрактальных образований размерами 10-8÷10-5 м. Примеси тяжелых элементов выпадают в осадок, который затем удаляют.
Как видно на фиг.1, многослойные углеродные наноструктуры представляют собой более крупные сфероподобные образования, чем гидрированные углеродные фрактальные структуры. Многослойные углеродные наноструктуры и гидрированные углеродные фрактальные структуры имеют усредненные размеры частиц, равные 11,5·10-8 м и 64,3 10-9 м соответственно. Усредненные размеры частиц полидисперсных углеродных трубчатых образований равны 5,3·10-6 м (см. фиг.2).
Углеродные кластеры вводятся в композицию в виде водной суспензии кавитационно-активированного углеродосодержащего материала (КАУМ).
Повышение прочности строительных материалов обеспечивается тем, что композиция, в которую вводят углеродные кластеры в виде водной суспензии кавитационно-активированного материала (КАУМ), приобретает фибриллярную упрочняющую надмолекулярную структуру цементного камня (см. фиг.3, б). Это происходит вследствие того, что при введении данной суспензии в композицию твердая дисперсная фаза является центром направленной кристаллизации, а жидкая дисперсионная среда (активированная вода) оказывает влияние на кристаллохимические реакции твердения цементного камня. В результате прочность строительного материала повышается в 1,7 раз.
Далее заявляемое изобретение поясняется примерами.
Пример 1 (контрольный). Речной песок в количестве 43 мас.% смешивают с водой в количестве 14 мас.%. В него добавляют портландцемент марки М 400 в количестве 43 мас.%. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы, которую разливают по формам. Состав отвердевал в течение 28 суток в нормальных условиях.
На полученных образцах определили микротвердость, МПа, с помощью микротвердомера ПМТ-3 по методу Виккерса.
Состав композиции и прочностная характеристика приведены в таблице.
Пример 2. Песок в количестве 43 мас.% смешивают с водной суспензией кавитационно-активированного углеродосодержащего материала (КАУМ) в количестве дисперсной фазы 0,024 мас.%, содержащий многослойные углеродные наноструктуры с усредненным размером частиц 11,5·10-8 м, полидисперсные углеродные трубчатые образования с усредненным размером частиц 5,3·10-6 м, гидрированные углеродные фрактальные структуры с усредненным размером частиц 64,3 10-9 м и активной рыхлый углерод с размерами дефектных микрокристаллитов графита, примерно равными 10 Ǻ.
В него добавляют портландцемент марки М 400 в количестве 43 мас.% и воду в количестве 13,976 мас.%. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы, которую разливают по формам. Состав отвердевал в течение 28 суток в нормальных условиях.
На полученных образцах определили микротвердость, МПа, с помощью микротвердомера ПМТ-3 по методу Виккерса.
Состав композиции и прочностная характеристика приведены в таблице.
Пример 3. Композицию получали, как в примере 2, при следующем соотношении масс (мас.%):
| Песок | 43 |
| КАУМ | 0,044 |
| Портландцемент | 43 |
| Вода | 13,956. |
Состав композиции и прочностная характеристика приведены в таблице.
Пример 4. Композицию получали, как в примере 2, при следующем соотношении масс (мас.%):
| Песок | 43 |
| КАУМ | 0,064 |
| Портландцемент | 43 |
| Вода | 13,936. |
Состав композиции и прочностная характеристика приведены в таблице.
Пример 5. Композицию получали, как в примере 2, при следующем соотношении масс (мас.%):
| Песок | 60 |
| КАУМ | 0,024 |
| Портландцемент | 25 |
| Вода | 14,976. |
Состав композиции и прочностная характеристика приведены в таблице.
| Состав композиции и прочностная характеристика | |||||
| Пример | Состав композиции, мас.%: | Микротвердость, МПа | |||
| Портландцемент | КАУМ | Песок | Вода | ||
| 1к | 43 | - | 43 | 14,000 | 45,8 |
| 2 | 43 | 0,024 | 43 | 13,976 | 50,4 |
| 3 | 43 | 0,044 | 43 | 13,956 | 75,6 |
| 4 | 43 | 0,064 | 43 | 13,936 | 46,63 |
| 5 | 25 | 0,024 | 60 | 14,976 | 56,9 |
Как видно из таблицы, во всех случаях добавление водной суспензии КАУМ в состав композиции приводит к возрастанию микротвердости полученных образов в сравнении с контрольным образцом. В результате добавления водной суспензии КАУМ в количестве 0,044 мас.% в состав композиции (см. пример 3) значение микротвердости полученных образов, равное 75,6 МПа, больше значения микротвердости контрольного образца в 1,7 раз.
Claims (1)
- Композиция для получения строительных материалов, содержащая портландцемент, песок, воду и углеродный материал, отличающаяся тем, что в качестве углеродного материала она содержит водную суспензию кавитационно-активированного углеродосодержащего материала - КАУМ, в состав которого входят многослойные углеродные наноструктуры с межслоевым расстоянием 0,34÷0,36 нм и размером частиц 60÷200 нм, полидисперсные углеродные трубчатые образования размерами 10-6÷10-5 м, гидрированные углеродные фрактальные структуры размерами 10-8÷10-5 м и активный рыхлый углерод с размерами дефектных микрокристаллитов графита, примерно равными 10 Ǻ при следующем соотношении компонентов в композиции, мас.%:
Портландцемент 25÷50 Песок 30÷60 Водная суспензия КАУМ 0,024÷0,64 Вода Остальное
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010144287/03A RU2447036C1 (ru) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Композиция для получения строительных материалов |
| EA201101292A EA019884B1 (ru) | 2010-10-28 | 2011-10-06 | Композиция для получения строительных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010144287/03A RU2447036C1 (ru) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Композиция для получения строительных материалов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2447036C1 true RU2447036C1 (ru) | 2012-04-10 |
Family
ID=46031625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010144287/03A RU2447036C1 (ru) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | Композиция для получения строительных материалов |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA019884B1 (ru) |
| RU (1) | RU2447036C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524361C2 (ru) * | 2012-07-11 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Сырьевая смесь для получения газобетона |
| RU2529973C1 (ru) * | 2013-03-11 | 2014-10-10 | Владимир Николаевич Фасюра | Композиция для получения строительных материалов |
| RU2538410C1 (ru) * | 2013-12-10 | 2015-01-10 | Андрей Николаевич Пономарев | Нанокомпозитный материал на основе минеральных вяжущих |
| CN106277946A (zh) * | 2015-05-15 | 2017-01-04 | 上海墙特节能材料有限公司 | 一种无机干粉涂料 |
| RU2644805C1 (ru) * | 2016-10-31 | 2018-02-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный инженерно-технологический университет" | Способ изготовления нанодисперсной добавки для бетона |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606482C2 (ru) * | 2014-09-17 | 2017-01-10 | Закрытое акционерное общество "АТЛАНТ" | Гидроизоляционная эластичная штукатурка для внутренних и наружных работ |
| RU2651720C2 (ru) * | 2015-07-16 | 2018-04-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тамбовский государственный технический университет (ФГБОУ ВПО ТГТУ) | Способ получения наномодифицирующей добавки строительного назначения |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2233254C2 (ru) * | 2000-10-26 | 2004-07-27 | Закрытое акционерное общество "Астрин-Холдинг" | Композиция для получения строительных материалов |
| CN101333096A (zh) * | 2008-07-14 | 2008-12-31 | 华侨大学 | 一种导电水泥及其制备方法 |
| RU2345968C2 (ru) * | 2007-01-24 | 2009-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" | Композиция для получения строительного материала |
| RU2355656C2 (ru) * | 2007-05-10 | 2009-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр прикладных нанотехнологий" | Бетонная смесь |
| LV14122B (lv) * | 2009-10-26 | 2010-04-20 | Primeteh As | Kompozītbetona sastāvs grīdas un pamatu plātņu ieklāšanai |
| RU2388712C2 (ru) * | 2007-12-17 | 2010-05-10 | ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Сырьевая смесь для строительных материалов (варианты) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7285167B2 (en) * | 2003-10-08 | 2007-10-23 | Ogden Technologies, Inc. | Fiber reinforced concrete/cement products and method of preparation |
| WO2009099640A1 (en) * | 2008-02-08 | 2009-08-13 | Northwestern University | Highly-dispersed carbon nanotube-reinforced cement-based materials |
-
2010
- 2010-10-28 RU RU2010144287/03A patent/RU2447036C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-10-06 EA EA201101292A patent/EA019884B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2233254C2 (ru) * | 2000-10-26 | 2004-07-27 | Закрытое акционерное общество "Астрин-Холдинг" | Композиция для получения строительных материалов |
| RU2345968C2 (ru) * | 2007-01-24 | 2009-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" | Композиция для получения строительного материала |
| RU2355656C2 (ru) * | 2007-05-10 | 2009-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр прикладных нанотехнологий" | Бетонная смесь |
| RU2388712C2 (ru) * | 2007-12-17 | 2010-05-10 | ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | Сырьевая смесь для строительных материалов (варианты) |
| CN101333096A (zh) * | 2008-07-14 | 2008-12-31 | 华侨大学 | 一种导电水泥及其制备方法 |
| LV14122B (lv) * | 2009-10-26 | 2010-04-20 | Primeteh As | Kompozītbetona sastāvs grīdas un pamatu plātņu ieklāšanai |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524361C2 (ru) * | 2012-07-11 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Сырьевая смесь для получения газобетона |
| RU2529973C1 (ru) * | 2013-03-11 | 2014-10-10 | Владимир Николаевич Фасюра | Композиция для получения строительных материалов |
| RU2538410C1 (ru) * | 2013-12-10 | 2015-01-10 | Андрей Николаевич Пономарев | Нанокомпозитный материал на основе минеральных вяжущих |
| CN106277946A (zh) * | 2015-05-15 | 2017-01-04 | 上海墙特节能材料有限公司 | 一种无机干粉涂料 |
| RU2644805C1 (ru) * | 2016-10-31 | 2018-02-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный инженерно-технологический университет" | Способ изготовления нанодисперсной добавки для бетона |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201101292A2 (ru) | 2012-11-30 |
| EA019884B1 (ru) | 2014-07-30 |
| EA201101292A3 (ru) | 2013-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2447036C1 (ru) | Композиция для получения строительных материалов | |
| JP6274465B2 (ja) | ナノセメント及びナノセメントの生産方法 | |
| CA3116796C (en) | Additives of graphene nanomaterials for the improvement of cementitious compositions, cementitious composition, a process for preparing a reinforced concrete, a reinforced concrete and its use | |
| RU2233254C2 (ru) | Композиция для получения строительных материалов | |
| JP2015536899A (ja) | 炭素質ナノフィラーおよび超可塑剤に基づくマスター混合物を製造するための方法および硬化可能な無機系におけるこの混合物の使用 | |
| JP2011528313A (ja) | 水性剤 | |
| EP4169887A1 (en) | Graphene reinforced concrete | |
| Barbero-Barrera et al. | Influence of the addition of waste graphite powder on the physical and microstructural performance of hydraulic lime pastes | |
| Hou et al. | Improvement on the properties of waste glass mortar with nanomaterials | |
| Alla et al. | RETRACTED: Investigation on fluidity, microstructure, mechanical and durability properties of snail shell based graphene oxide cement composite material | |
| JP5278265B2 (ja) | 自己修復コンクリート混和材、その製造方法及び該混和材を用いた自己修復コンクリート材料 | |
| Ahmed et al. | Naphthalene-sulfonate-based super-plasticizer and ultra-sonication effects on the dispersion of CNT in cement composites subjected to cyclic loading | |
| RU2416588C1 (ru) | Состав смеси для производства поробетона | |
| RU2436749C2 (ru) | Нанокомпозитный материал на основе минеральных вяжущих | |
| Pellegrini-Cervantes et al. | Performance of chlorides penetration and corrosion resistance of mortars with replacements of rice husk ash and nano-SiO2 | |
| CN111362636A (zh) | 一种c60碳纤维混凝土及其制备方法 | |
| CN109437763B (zh) | 微裂纹自修复水泥基复合材料及其制备方法 | |
| Arif et al. | Effect of nano silica on strength and permeability of concrete | |
| Abinayaa et al. | Improving the properties of concrete using carbon nanotubes | |
| Ashwini et al. | Effect of multiwall carbon nano tube incorporation on mechanical properties of concrete with partial replacement of cement with fly ash | |
| JP5169368B2 (ja) | 自己治癒性水和硬化物及び低反応活性セメント材料 | |
| Jalal et al. | Thermal and mechanical characteristics of cement nanocomposites | |
| WO2021006759A1 (ru) | Литые и самоуплотняющиеся бетонные смеси для производства бетонов | |
| CN115636647B (zh) | 一种基于微纳米组分的混凝土及其制备方法 | |
| Sureshkumar et al. | Experimental Investigation on Applications of Nanomaterials in Concrete |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151029 |