Нанобетон

1. Нанобетон, що містить наноматеріал з розміром частинок 20-1000 нм, наповнювачі, армуючі елементи, пороутворюючу суміш, що включає пластифікатор і газоутворювач, а також воду і мінеральне в'яжуче, вибране з групи, що 3 29895 4 і/або крейда - 65,0. [Заявка РФ № 2006105433, його застосування. Це досягається тим, що в КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА якості наноматеріалу, який входить в нанобетон, ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА. МПК С04В28/00 (2006.01), замість вуглецеви х нанотрубок і фулеренів опубл. 2007.09.10]. використовуються наночастки металів - цинку або Недоліком відомого нанобетону є те, що він алюмінію. виконаний із застосуванням вуглецевих Запропонований, як і відомий нанобетон наноструктур. Це робить такий матеріал містить наноматеріал з розміром частинок 20токсичним. Як встановили учені, вуглецеві 1000нм, наповнювачі, армуючи елементи, нанотрубки токсичні для людей і тварин, і їх пороутворюючу суміш, що включає пластифікатор тривала дія на організм позначається негативно. і газоутворювач, а також воду і мінеральне По ступеню токсичності нанотрубок можна в'яжуче, вибране з групи, що включає цемент, провести паралель з частим вдиханням вапно, гіпс або їх суміші, і, відповідно до цієї азбестових частинок, які викликають органічні пропозиції, в якості наноматеріалу пошкодження тканин. [Biological cellular response to використовується водний колоїдний розчин carbon nanoparticle toxicity. Panessa-Warren B.J., наночастинок цинку або алюмінію, отриманих Warren J.B., Wong S.S., Misewich J.A. J. Phys.: ерозійно-вибуховим диспергуванням цинкових або Condens. Matter. 2006. 18 № 33, art. no. S34, з. алюмінієвих гранул у воді. При цьому компоненти S2185-S2201; Toxicity and biocompatibility of carbon узяті в наступних співвідношеннях, мас. %: nanoparticles. Fiorito S., Serafino A., Andreola F., мінеральне в'яжуче - 20-30; наночастинки цинку Togna A., Togna G. J. Nanosci. and Nonotechnol. або алюмінію - 0,001-1; пороутворююча суміш 2006. 6 № 3, с. 591-599]. 0,2-1; наповнювачі і армуючи елементи, - 40-65; Найбільш близьким до пропонованого є вода - решта. нанобетон, що містить наноматеріал на основі В якості наноматеріалу використовується вуглецевих кластерів фулероїдного типу з числом водний колоїдний розчин наночастинок цинку або атомів вуглецю 36 і більш, в якості яких алюмінію. Це дозволяє понизити вартість використані фулерен C60 і полідисперсні вуглецеві нанобетону і понизити його токсичність. Сучасні нанотрубки з міжшаровою відстанню 0,34-0,36нм і наукові дослідження показали, що наночастинки розміром частинок 60-200нм, а також воду і металів набагато менш токсичні в порівнянні з мінеральне в'яжуче, вибране з групи, що включає іонною формою металів, отриманою розчиненням цемент, вапно, гіпс або їх суміші [Патент России солей. Так, наприклад наночастинки цинку в 30 №2233254. КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ разів менш токсичні солей цинку [див. Арсентьева СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ. МПК7 И.П. Использование биологических активных С04В28/02, С04В111/20. Опубликовано: препаратов на основе наночастиц металлов в 2004.07.27.]. медицине и сельском хозяйстве. Доклад на Нанобетон легко витримує температур у совещании: «Индустрия наносистем и материалы: оценка нынешнего состояния и перспективы 800°С, що майже удвічі більше, ніж витримує развития». Москва, Центр «Открытая экономика». звичайний бетон. Механічна міцність нанобетону на 150% вище за міцність звичайного бетону, Опубл. 07.02.2006, http://www.strf.ru/clienVdoctrine.aspx]. морозостійкість нанобетону вище на 50%, а Наночастинки цинку або алюмінію отримані вірогідність появи тріщин в три рази нижче. Крім ерозійно-вибуховим диспергуванням цинкових або того, вага бетонних конструкцій, виготовлених із алюмінієвих гранул у воді. Це дозволяє понизити застосуванням подібного нанобетону, знижується в шість разів, [див. «РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ вартість нанобетону за рахунок високої продуктивності ерозійно-вибухово го методу СОЗДАЛИ НАНОБЕТОН». Журнал «Изобретатель отримання наночастинок [див. Патент України на и рационализатор». № 3 (687), 2007 г.; корисну модель №23550. Спосіб ерозійноhttp://www.polit.ru/science/2007/07/25/nanobeton.htm вибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. l]. Недоліком відомого нанобетону є те, що він Опубл. 25.05.2007. Бюл. № 7.]. Мінеральне в'яжуче входить в нанобетон в виконаний із застосуванням вуглецевих кількості від 20 до 30мас. %. При зменшенні частки нанотрубок і фулеренів. Це, з одного боку, мінерального в'яжучого менше 20мас. % приводить до дорожчання нанобетону за рахунок знижується міцність матеріалу. При збільшенні високої вартості нанотрубок, а з іншого боку, робить такий матеріал токсичним. Встановлено, частки мінерального в'яжучого більше 30мас. % збільшується вартість матеріалу. що вуглецеві нанотрубки токсичні для людини і Наночастинки цинку або алюмінію входять в тварин, і їх тривала дія на організм позначається наноматеріал в кількості від 0,001 до 1мас. %. При негативно. [Biological cellular response to carbon зменшенні частки наночастинок нижче 0,001мас. nanoparticle toxicity. Panessa-Warren B.J., Warren J.B., Wong S.S., Misewich J.A. J. Phys.: Condens. % знижується міцність матеріалу і збільшується його щільність. При збільшенні частки Matter. 2006. 18 № 33, art. no. S34, з. S2185-S2201; наночастинок більше 1,0мас. % збільшується Toxicity and biocompatibility of carbon nanoparticles. вартість нанобетону. Fiorito S., Serafmo A., Andreola F., Togna A., Togna Пороутворююча суміш входить в нанобетон в G.J. Nanosci. and Nonotechnol. 2006. 6 № 3, с. 591599]. кількості 0,2-1мас. %. Пластифікатор застосовується з метою отримання високорухомих В основу корисної моделі поставлена задача бетонних сумішей без зниження міцності бетонів, а отримання екологічно чистого нанобетону і також для підвищення міцності, водонепроникності зниження його вартості, що розширює область 5 29895 6 і інших показників якості бетонів за рахунок властивістю самоорганізації і утворюють в товщі водоредукуючої дії. Газоутворювачі при взаємодії бетону фрактальні деревовидні структури [див. з цементним розчином викликають реакцію Алиев А.Г. и др. Шлакощелочные вяжущие и газоутворення і спучення розчину. мелкозернистые бетоны на их основе. - Ташкент. Газоутворювачем може виступати, наприклад, «Узбекистан», 1980. С. 295-362.]. Переплітаючись алюмінієва пудра або інша хімічна речовина. При в товщі бетону, фрактальні деревовидні структури зменшенні частки пороутворюючої суміші нижче створюють ефект тривимірного сітчастого 0,2мас. % підвищується щільність бетону. При мікроармування, що значно підвищує механічну збільшенні частки цієї суміші більше 1мас. % міцність нанобетону. Застосування а якості зменшується міцність нанобетону. наноматеріалу водного колоїдного розчину Наповнювачі і армуючи елементи, входять в наночастинок цинку або алюмінію при нанобетон в кількості 40-65мас. %. Їх кількість забезпеченні високої механічної міцності залежить від призначення нанобетону і умов його нанобетону забезпечують його екологічну чистоту і застосування. знижують його вартість. Нанобетон отримують таким чином. В якості в'яжучого використовують цемент, вапно, гіпс або їх суміші. В якості заповнювачів нанобетон включає пісок, щебінь, гравій, гальку, шлаки, камені і т.п. В якості наповнювачів композиція може містити дрібнодисперсні , з діаметром частинок менше 0,1мм, тверді речовини, отримані шляхом помелу, конденсації або іншими способами. Наприклад, це можуть бути мелені пісок, руда, шлаки, кремнеземвмісні речовини, алюмосилікатні мікросфери і т.п. В якості елементів, що армують, композиція може містити сталеву арматуру, стр ужку, фібру різних видів, наприклад, базальтову або сталеву і т.д. Армуючи елементи, ще більш збільшують показники міцності, тріщиностійкість і ударну в'язкість виробів. В якості хімічних добавок композиція може містити речовини, що впливають на швидкість тужавлення або тверднення, міняють реологічні властивості суміші або температуру протікання процесу, гідрофобізуючі і бактерицидні властивості і т.п. Наноматеріал вводиться в композицію у ви гляді водного колоїдного розчину наночастинок цинку або алюмінію. Водний колоїдний розчин наночасток цинку або алюмінію отримують заздалегідь ерозійновибуховим диспергуванням металевих гранул, що знаходяться у воді. [див. Патент України на корисну модель №23550. Спосіб ерозійновибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. Опубл. 25.05.2007. Бюл. №7]. При проходженні через ланцюжки металевих гранул імпульсів електричного струму, в яких енергія імпульсів перевищує енергію сублімації випарованого металу, в точках контактів металевих гранул один з одним виникають іскрові розряди, в яких здійснюється вибухоподібне диспергування металу. У каналах розряду температура досягає 10тис. градусів. Ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібне руйнуються на найдрібніші наночастки і пару. Розплавлені наночастки, що розлітаються, потрапляють у воду і утворюють колоїдний розчин, який додають в композицію. Колоїдний розчин з розрахунку на наночастинки від 0,001 до 1,0мас. % вводиться в композицію при перемішуванні суміші в змішувачі. При взаємодії наночастинок цинку або алюмінію з водою виділяється водень, який додатково утворює велику кількість бульбашок надзвичайно малого розміру. Це забезпечує утворення пористої структури нанобетону. Наночастинки володіють