Комплексные модификаторы на основе углеродных нанотрубок, песчаного наполнителя и метакаолина для повышения прочностных и эксплуатационных свойств пенобетонов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Слдозьян Рами Джозеф Агаджан

• Слдозьян Рами Джозеф Агаджан
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Слдозьян Рами Джозеф Агаджан

Введение

ГЛАВА 1 Современное состояние развития отрасли получения

композиционных материалов строительного назначения

1.1 Матричные материалы, в том числе строительные

1.2 Виды добавок к цементам и бетонам

1.3 Наноструктуры: разновидности и свойства

1.3.1 Углеродные нанотрубки

1.3.2 Методы синтеза углеродных нанотрубок

1.3.3 Механизмы роста углеродных нанотрубок

1.3.4 Катализаторы синтеза углеродных нанотрубок

1.3.4.1 Получение катализаторов методом сжигания

1.3.4.2 Получение катализаторов золь-гель-методами

1.4 Влияние наноструктур на свойства бетонов

1.4.1 Влияние углеродных нанотрубок на свойства бетонов

Основные выводы по ГЛАВЕ

ГЛАВА 2 ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

2.1 Обоснование выбора исходных материалов и определение их характеристик

2.1.1 Исходные реагенты для наномодифицирования наполнителя пенобетона

2.1.2 Выбор цемента

2.1.3 Выбор мелкого наполнителя

2.1.4 Вода

2.1.5 Пенообразователь

2.1.6 Каолин и метакаолина

2.2 Методы и оборудование получения и характеризации свойств

наномодифицированного песка и полученного на его основе пенобетона

2.2.1 Оборудование и приспособления для наномодифицирования песка

2.2.2 Определение прочностных характеристик: методика и оборудование

2.2.3 Определение водопоглощения

2.2.4 Аналитическое оборудование, применяемое для характеризации свойств наномодифицированного песка и пенобетона

ГЛАВА 3 ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ НАНОМОДИФИЦИРОВАННОГО ПЕСКА

3.1 Технология наномодифицирования песка

3.2 Описание принципиальной технологической схемы процесса получения наномодифицированного песка

3.3 Определение эффективных параметров наномодифицирования

3.3.1 Влияние методики приготовления катализатора на показатели прочности

3.3.2. Определение влияния времени синтеза УНТ на прочностные характеристики пенобетонов

3.3.3. Оценка влияния концентрации раствора катализатора на прочностные характеристики пенобетона

3.4 Определение физико-химических свойств наномодифицированного песка

3.4.1 Растровая электронная микроскопия

3.4.2 Спектроскопия комбинационного рассеяния

3.4.3 Рентгенофазовый анализ

Выводы по ГЛАВЕ

ГЛАВА 4 ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОБЕТОНОВ РАЗНОГО СОСТАВА

И ОПРЕДЕНИЕ ИХ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

4.1 Получение пенобетона с наномодифицированным песком в

составе смеси и определение его эксплуатационных свойств

4.2 Получение пенобетона с наномодифицированным песком и метакаолином в составе смеси и определение его эксплуатационных свойств

4.3 Обобщение результатов механических испытаний

4.4 Обоснование эффекта улучшения механических и

эксплуатационных характеристик бетонов

Выводы по ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованных источников

Приложение Акт внедрения результатов диссертационной работы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

В/Ц - водоцементное соотношение.

ГФХО - газофазное химическое осаждение.

ЗГ - золь-гель-технология.

КР-спектр - спектр комбинационного рассеяния.

Мкр - модуль крупности песка.

МУНТ - многослойные углеродные нанотрубки.

НН - нанонаполнитель.

ОУНТ - однослойные углеродные нанотрубки.

ПАВ - поверхностно-активное вещество.

РЭМ - растровая электронная микроскопия.

РФА - рентгенофазовый анализ.

ТГА - термогравиметрический анализ.

ТР - термическое разложение.

УНТ - углеродные нанотрубки.

ЭДС - энергодисперсионная спектроскопия.

CVD - ^emical vapor deposition.

wyHT - массовая доля УНТ, %.

X - длина волны рентгеновского излучения, возбуждающего лазера, нм. Q - угол дифракции рентгеновских лучей, град. AcS - изменение прочности на сжатие, %. Abs - изменение прочности на изгиб, %.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексные модификаторы на основе углеродных нанотрубок, песчаного наполнителя и метакаолина для повышения прочностных и эксплуатационных свойств пенобетонов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В результате интенсивной урбанизации стремительно увеличиваются объемы городского строительства, поэтому объективно встает проблема обеспечения высокого качества применяемых строительных композиций. Важным направлением повышения эффективности и оптимизации свойств строительных смесей является применение в качестве модификаторов различных наноматериалов. Несмотря на то, что пенобетон - хрупкий материал с низким пределом прочности на растяжение и изгиб, он широко используется в строительстве, потому что относительно недорог и обладает высокой прочностью на сжатие. Идеей работы является создание эффективных добавок в строительные смеси, а именно - составы для пенобетонов, путем синтеза слоя углеродных нанотрубок на поверхности наполнителя бетона - песка. Работы многих учёных доказали целесообразность и высокую эффективность применения углеродных нанотрубок (УНТ) в качестве добавок к различным материалам. Тем не менее, существует несколько важных факторов, которые влияют на конечные свойства наномодифицированного композита. Гидрофобная природа УНТ вызывает их агломерацию, что приводит к неоднородности образующейся структуры бетона, а это отрицательно влияет на конечные эксплуатационные свойства модифицированного композита. Таким образом, чтобы добиться улучшения прочностных и технических свойств бетонов, необходимо получить однородную дисперсию УНТ, чтобы они действовали как эффективные структурообразователи и ускорители гидратации, а также как соединительные мостки между границами трещин и пустот в пористой матрице на основе цемента. Либо равномерно распределить углеродные нанотрубки по поверхности какого-либо носителя, решая проблему агломерации.

Объектом исследования является процесс получения эффективных комплексных наномодификаторов пенобетонов с использованием метода

СУО-синтеза УНТ на частицах песчаного наполнителя, что решает проблему агломерации и равномерного распределения УНТ без необходимости в процессах дополнительного диспергирования.

Предмет исследования - закономерности влияния разработанных наномодификаторов на основе УНТ на структурные, физико-механические и технические свойства пенобетонов.

Цель диссертации: разработка составов и методик получения сложных наноструктурированных добавок на основе песчаного наполнителя, модифицированного углеродными нанотрубками, и метакаолина, для улучшения физико-механических и эксплуатационных характеристик пенобетонов.

Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- обосновать выбор составов и способа получения комплексных наномодификаторов пенобетонов на основе УНТ, синтезированных на поверхности частиц песчаного наполнителя;

- разработать составы и методики получения наномодификаторов пенобетонов на основе УНТ, позволяющие решить проблемы их агломерации и равномерного распределения в цементно-песчаной матрице;

- разработать принципиальную технологическую схему процесса получения предложенного наномодификатора на основе песчаного наполнителя и УНТ;

- исследовать структурные, морфологические и физико-химические свойства полученного наномодификатора пенобетонов;

- изучить влияние разработанных комплексных добавок на основе песчаного наполнителя, модифицированного УНТ, и метакаолина, на структурные, физико-механические и эксплуатационные свойства пенобетонов, провести сравнительный анализ эффективности влияния разработанных наномодификаторов.

Методы исследования. Анализ структуры и физико-химических характеристик наномодификаторов проводился с помощью рентгенофазового анализа (РФА), термогравиметрического анализа (ТГА), растровой электронной микроскопии (РЭМ) с использованием метода энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС), спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). Испытания физико-механических характеристик бетонных образцов проводили по ГОСТ 31108-2016, ГОСТ 310.4-76.

Научная новизна работы:

- разработана методика получения комплексного наномодификатора пенобетонов на основе УНТ, синтезированных CVD-методом на частицах песчаного наполнителя, предварительно обработанного металлоксидным катализатором, что позволяет решить проблему агломерации и равномерного распределения углеродных наноструктур в цементно-песчаной матрице;

- изучены морфологические и физико-химические свойства полученного наномодификатора на основе УНТ методами растровой электронной микроскопии (с определением элементного состава), спектроскопии комбинационного рассеяния, рентгеноструктурного анализа;

- установлены закономерности влияния технологии получения и концентрации катализатора, а также времени синтеза УНТ на подготовленном песчаном носителе, на изменение физико-механических характеристик образцов пенобетонов. Показано, что использование технологии термического разложения предкатализатора для состава (CoMo-MgOAl2O3) позволяет синтезировать наномодифицированный песчаный наполнитель, обеспечивающий наибольший прирост показателей прочности пенобетонов: Acs ~ 34 %; Abs ~ 32 %. Рациональное время синтеза УНТ составляет 30 мин, при этом, согласно ТГА, прирост массы УНТ w-ym— 6 % масс. (для катализатора без разбавления). Разбавление катализатора дистиллированной водой в 2 и 4 раза приводит к последующему ухудшению физико-механических характеристик пенобетонов;

- установлены закономерности влияния массового процента внесения и размера фракции наномодифицированного наполнителя на физико-механические характеристики пенобетонных образцов. Показано, что наиболее эффективным является внесение 1% масс. наноструктурированной песчаной добавки с фракцией 0,16 мм;

- показано повышение прочности на сжатие, прочности на изгиб, сокращение водопоглощения образцов пенобетонов при их модифицировании разработанными наноструктурированными добавками, зависящий от типа и концентрации катализатора роста УНТ, процента внесения и фракции наномодифицированного песка и состава добавки;

- впервые доказан положительный эффект внесения в пенобетонную смесь комплексной добавки, содержащей наномодифицированный песчаный наполнитель (1% масс.) и метакаолин (10 % масс.).

Практическая значимость:

- предложен новый способ получения и составы комплексных наноструктурированных добавок на основе УНТ, синтезированных на поверхности частиц песчаного наполнителя пенобетонов, и метакаолина, позволяющие повысить физико-механические и эксплуатационные характеристики пенобетонов;

- получены экспериментальные образцы пенобетонов, модифицированных наноструктурированными добавками различного состава: а) 1% масс. (песок/УНТ); б) 1% масс. (песок/УНТ) + 10% метакаолин иракского месторождения г. Аль-Анбар, Ирак. Определены физико-механические и эксплуатационные характеристики наномодифицированных пенобетонов. Установлено, что внесение добавки состава А приводит к увеличению прочности на сжатие на 32-35 %, прочности на изгиб - на 36-38 %, сокращению водопоглощения на 27 % в сравнении с контрольным образцом (без нанодобавки). Внесение добавки состава Б позволяет повысить прочность на сжатие на 30-50 %, прочность на

изгиб - на 50-60 %, сократить водопоглощение в 2 раза по сравнению с контрольным образцом;

- разработана принципиальная технологическая схема процесса наномодифицирования песка УНТ, включающая стадии предварительной подготовки носителя, приготовление катализатора, импрегнирование песка раствором веществ-прекурсоров, прокалку пропитанных образцов, синтез УНТ методом газофазного химического осаждения (ГФХО) на частицах песка, измельчение и просеивание готового продукта;

- технология создания пенобетонных изделий с использованием в качестве наполнителя наномодифицированного песка была апробирована и внедрена на предприятии «Карам Аль-Джода» (Ирак), что позволило добиться улучшения эксплуатационных характеристик конструкций: прирост прочности на сжатие - 40%, прочности на изгиб - 45%, сокращение водопоглощения - 7,3%.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. методика получения комплексного наномодификатора пенобетонов на основе УНТ, синтезированных CVD-методом на частицах песчаного наполнителя, предварительно обработанного металлоксидным катализатором, позволяющая решить проблему агломерации и равномерного распределения УНТ в цементно-песчаной матрице; принципиальная технологическая схема процесса наномодифицирования песка УНТ;

2. результаты комплексного эксперимента по оценке влияния технологических и режимных параметров получения наномодификатора (технологии получения и концентрации катализатора, а также времени синтеза УНТ на подготовленном песчаном носителе) на изменение физико-механических характеристик образцов пенобетонов;

3. сравнительный анализ влияния наноструктурированных добавок различного состава: а) 1% масс. (песок/УНТ); б) 1% масс. (песок/УНТ) + 10% метакаолин иракского месторождения (г. Аль-Анбар,

Ирак), на физико-механические и эксплуатационные характеристики наномодифицированных пенобетонных образцов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции с международным участием «Сильно коррелированные двумерные системы: от теории к практике» (Якутск, 2018); на X Международной научно-инновационной молодежной конференции «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (Тамбов, 2018); на VI Международной научно-практической конференции «Наука и просвещение» (Пенза, 2019); на III Международной научно-практической конференции «Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение» (Тамбов, 2019).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, из них 4 статьи в реферируемых журналах по списку ВАК и 4 - в журналах, индексируемых в БД SCOPUS, 2 патента.

Личный вклад. Автор участвовал в постановке цели и задач работы, разработал и реализовал алгоритм экспериментальных исследований. Им получены образцы наномодифицированных пенобетонов, проведен анализ и обработка данных. Принимал активное участие в обсуждении полученных результатов, написании научных статей и патентов.

Структура и объём диссертации. Диссертация включает введение, четыре главы, выводы, список использованных источников, приложение. Работа изложена на 108 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц и 40 рисунков.

ГЛАВА 1 Современное состояние развития отрасли получения композиционных материалов строительного назначения 1.1 Матричные материалы, в том числе строительные

Композиционный материал - это материал, состоящий из двух или более физически и (или) химически различных фаз, расположенных или распределенных соответствующим образом. Композиционный материал обычно имеет характеристики, которые не присущи ни одному из его компонентов отдельно. Используя это определение, можно определить, что в эту категорию попадает широкий спектр инженерных материалов. Например, бетон - это композит, потому что он представляет собой смесь портландцемента и заполнителя. Лист стекловолокна - это композит, так как он изготовлен из стеклянных волокон, встроенных в полимер. Включение нескольких различных типов наполнителя в единую матрицу привело к разработке гибридных композитов. Поведение гибридных композитов представляет собой сумму характеристик отдельных компонентов, в которой существует более благоприятный баланс между присущими им преимуществами и недостатками. Кроме того, при использовании гибридного композита, содержащего два или более типов наполнителя, преимущества одного типа могут дополнить то, что отсутствует в другом. Как следствие, баланс между стоимостью и производительностью может быть достигнут за счет правильной рецептуры и технологии получения материала [1-3].

Бетон по определению состоит из аморфной фазы, кристаллов

размером от нанометра до микрометра и связанной воды. Свойства бетона

возникают в соответствии с механизмами деградации, встречающимися на

разных масштабах длины (нано-микро-макро), где свойства каждого

масштаба вытекают из меньшего [4]. Из-за сложной структуры бетона и его

неоднородности во всех масштабах длины, а также недавних инноваций в

нанотехнологиях наномодификация материалов на основе цемента вызвала

12

большой исследовательский интерес [5]. Основным продуктом гидратации обычного портландцемента является гидрат силиката кальция (С^-Н), имеющий псевдоберморитовую кристаллическую химию. С^-Н представляет собой слегка кристаллическую и наноразмерную фазу, образованную в результате реакции кальциево-силикатных фаз с водой. Его коллоидное поведение и самоорганизация во взаимосвязанную сеть передают связующие свойства цементной пасте. Другими продуктами гидратации являются Са(ОН)2 (портландит) и безводный сульфоалюминат (эттрингит). Эттрингит оказывает значительное влияние на реологию ранней стадии, но он оказывает незначительное влияние на механические свойства в долгосрочной перспективе [6]. Механическое поведение бетонных материалов в значительной степени зависит от элементов конструкции, которые влияют на микро- и наноразмерные реакции [6, 7]. Анализ новых и опубликованных данных по растворимости для С^-Н иллюстрирует непризнанное семейство кривых растворимости в системе СаО^Ю2-Н2О при комнатной температуре, и наблюдаемые различия в растворимости возникают из-за систематических изменений отношения Са^, силикатной структуры, содержащей Са-ОН. Это оказывает значительное влияние на характеристики бетона, потому что структура чувствительна к движению влаги во время гидратации. Это может привести к усадке и последующему растрескиванию [8]. Таким образом, нанотехнологии могут обладать потенциалом для разработки бетона с улучшенными свойствами, благодаря оптимизирующему поведению наноматериала, и для интенсивного улучшения механических характеристик, долговечности и устойчивости требуется комплекс уникальных рабочих характеристик, присущих нанообъектам [9].

Пенобетон представляет собой ячеистый материал, состоящий из цементно-песчаной матрицы, охватывающей большое количество мелких пор размером примерно 0,1-1,0 мм, равномерно распределенных в объеме. Пенобетон состоит из портландцементной пасты или цементного

наполнителя (раствора) с однородной структурой пор, созданной путем введения воздуха в виде небольших пузырьков [10, 11]. Пенобетон считается новым альтернативным строительным материалом, который был представлен недавно. Портландцемент, цементно-кремнеземные, цементно-пуццолановые, известково-пуццолановые и известково-кремнеземистые пасты используются для производства пенобетона путем смешивания этих ингредиентов и наличия однородной пустотной или ячеистой структуры [12].

Пенобетон производится либо методом предварительного вспенивания, либо методом смешанного вспенивания. Способ предварительного вспенивания включает раздельное производство цементного раствора базовой смеси (цементная паста или раствор) и стабильно предварительно отформованного водного раствора (пенообразователь с водой), а затем тщательное смешивание этой пены с базовой смесью. При смешанном вспенивании поверхностно-активный агент смешивают с ингредиентами базовой смеси и в процессе перемешивания образуется пена, в результате чего в бетоне образуется ячеистая структура. Предварительно отформованная пена может представлять собой влажную или сухую пену. Влажная пена получается путем распыления раствора пенообразователя на мелкую сетку, имеет размер пузырьков 2-5 мм и является относительно менее стабильной. Сухую пену получают путем нагнетания раствора пенообразователя через ряд ограничителей высокой плотности и одновременного нагнетания сжатого воздуха в смесительную камеру. Сухая пена чрезвычайно стабильна и имеет размер менее 1 мм [13, 14].

Авторы [15] подробно изучили воздушно-пустотные характеристики пенобетона. Они исследовали параметры воздушных полостей, такие как объем, размер и расстояние между воздушными пустотами, чтобы изучить их влияние на прочность и плотность. Результаты показали, что смеси с более узким распределением воздушных полостей по размеру показали

более высокую прочность. При более высоком объеме пены слияние пузырьков, по-видимому, приводит к образованию более крупных пустот и приводит к широкому распределению размеров пустот и более низкой прочности. В то же время форма воздушных пустот не влияет на свойства пенобетона.

Авторы [16] установили, что увеличение прочности на сжатие зависит от плотности. Прочность также увеличивается с ростом плотности. При плотности 700 кг/м3 прирост прочности на сжатие составляет 17%, а при увеличении плотности до 1100 кг/м3 прочность при сжатии увеличивается до 20%. Чем меньше диаметр пор, тем более регулярно они образуются. Правильно сформированные воздушные пустоты увеличивают прочность на сжатие при сопоставимых плотностях. На рисунке 1.1 показана структура двух вспененных бетонов, которые различаются по своему составу только соотношением В/Ц. В случае более низкого содержания воды это приводит к более жесткой консистенции свежего раствора. В общем, при меньшем размере пор плотность и прочность на сжатие увеличиваются.

Рисунок 1.1 - Полированные участки из пенобетона (слева: В/Ц = 0.45; справа: В/Ц = 0.35) [14]

В исследовании [17] изучены механические свойства пенобетона,

подверженного воздействию высоких температур. Были испытаны образцы с

разными плотностями пенобетона (650 и 1000 кг/м3). Результаты

последовательно демонстрируют, что потеря жесткости для пенобетона при

15

повышенных температурах происходит преимущественно после примерно 90 °С, независимо от плотности. Это указывает на то, что основным механизмом, вызывающим ухудшение жесткости, является образование микротрещин, которое происходит, когда вода расширяется и испаряется из пористого тела. Показано, что уменьшение плотности пенобетона снижает его прочность и жесткость. В данной работе проведено исследование экспериментального получения устойчивого легкого пенобетона с улучшенными свойствами.

1.2 Виды добавок к цементам и бетонам

В России в соответствии с ГОСТ 24211-2003 наиболее распространенные добавки, применяемые для модифицирования бетонов и растворов в зависимости от конечного результата, подразделяют на следующие группы [18]:

- добавки, контролирующие характеристики готовых к употреблению бетонных и растворных смесей - стабилизирующие; пластифицирующие (суперпластификаторы, сильнопластифицирующие, среднепластифицирую-щие, слабопластифицирующие); регулирующие сохраняемость бетонных смесей (замедляющие и ускоряющие схватывание); поризующие (воздухововлекающие, пенообразующие, газообразующие);

- добавки, регулирующие скорость твердения бетона, взаимодействуют с вяжущими веществами с образованием труднорастворимых или малодиссоциированных соединений. Такого рода добавки весьма многочисленны и существенно влияют на процессы гидратационного твердения цемента. По факту, почти все электролиты при заданных параметрах (например, при повышении температуры или изменении концентрации) могут химически взаимодействовать с портландцементным клинкером или продуктами его гидратации. Кроме того, по принципу

участия в реакции с вяжущими или продуктами их гидратации к добавкам второго класса можно отнести органические кислоты, спирты и амины [18].

- добавки, повышающие прочность и (или) коррозионную стойкость, морозостойкость бетона, снижающие его проницаемость -водоредуцирующие I, II, III и IV групп, кольматирующие, газообразующие, воздухововлекающие, повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре (ингибиторы коррозии стали) [18]. Добавки третьего класса - готовые центры кристаллизации (кристаллические затравки). Из всех этапов процесса кристаллизации наиболее затруднительно формирование новой фазы из пересыщенного раствора. Центры кристаллизации облегчают выделение новой фазы из пересыщенных растворов и поэтому их внесение оправдано тогда, когда скорость процесса кристаллизации новообразований определяет кинетику твердения вяжущего. Таким образом, прямой ускоряющий твердение эффект от применения затравок зависит от типа вяжущего:

(а) если оно принадлежит к первому типу (например, строительный гипс), кинетика твердения которого в течение долгого периода времени (по отношению ко всему времени твердения) лимитируется стадией кристаллизации, то затравки выступают как сильные ускорители;

(б) если вяжущее относится ко второму типу (например, составляющие цемента, процесс твердения которых после их затворения водой ограничивает стадия растворения исходной фазы, на которую добавки непосредственно не влияют), то их введение не может заметно ускорить кинетику твердения. Следовательно, добавки - готовые центры кристаллизации - либо не могут заметно ускорить процессы твердения вяжущих (основных составляющих портландцементного клинкера), либо, ускоряя процесс твердения полугидрата сульфата кальция, снижают конечную прочность композита [18].

- противоморозные добавки, добавляющие бетону специальные свойства - обеспечивающие твердение при отрицательных температурах;

гидрофобизирующие I, II и III групп; биоцидные; полимерные. К добавкам этого типа относят - органические ПАВ. Следует отметить, что большая часть распространенных добавок в бетоны либо целиком состоят из органических продуктов, либо последние входят в состав комплексной добавки [18]. Такое частое использование ПАВ обосновывается следующим: при введение даже малых концентраций (десятых долей процента), ПАВ значительно влияют на свойства бетонов, или придают новые. В настоящее время наиболее часто применяются гидрофобизирующие добавки, к которым относят органические ПАВ и кремнийорганические гидрофобизаторы. К первому виду относятся высшие предельные и непредельные органические кислоты ^СООН) и их водорастворимые соли со щелочными металлами ^СОО№ и т.п.), называемые мылами. Ко второму виду причисляют кремнийорганические соединения типа полиалкилсиликонатов и алюмосиликонатов щелочных металлов, а также

полиалкилгидросиликонатов. Это связано с тем, что они могут химически связываться с продуктами гидратации цемента в результате обменных реакций с гидроксидом кальция с образованием гидрофобной водооталкивающей пленки [18].

- комплексные добавки. Зачастую на практике чаще всего применяются комплексные добавки, преимущества которых перед однокомпонентными очень высоки [18]. Следует отметить, что в последнее время все больше появляется исследований, направленных на получение комплексных нанокомпозиционных добавок в бетоны. Присутствие в составе наноструктурированных материалов открывает новые перспективы для применения бетонных композитов, придавая им тем самым уникальные технические и эксплуатационные характеристики. По мнению многих ученых, наноматериалы способствуют возникновению новых центров кристаллизации, тем самым устраняя проблему наличия дефектов, трещин в портландцементном клинкере.

1.3 Наноструктуры: разновидности и свойства

Наноматериалы чрезвычайно малы, и по крайней мере одно измерение составляет 100 нм или менее [19]. Они могут быть наноразмерными в одном измерении (например, поверхностные пленки), двух (волокна) или в трех (объемные наноструктуры) [20, 21]. Они могут существовать в единичных, слитых, агрегированных или агломерированных формах сферической, трубчатой и неправильной формы [22]. Типы наночастиц включают нанотрубки, дендримеры, квантовые точки и фуллерены. Наноматериалы имеют применение в различных областях науки и техники, и демонстрируют физико-химические характеристики, отличные от макроразмерных материалов (керамика, металлы и т.п.) [23-25]. Наноструктурные материалы классифицируются как нульмерные, одномерные, двухмерные, трехмерные наноструктуры [26].

Рисунок 1.2 - Классификация наноматериалов: (а) сферы и кластеры, (Ь) Ш нановолокна, провода и стержни, (с) 2Б пленки, пластины и сети, (ё) 3Э наноматериалы [27]

Классификация, основанная на структуре или размерности углеродных наноструктур, считается приоритетной и приведена на рис. 1.2. Например, 0D (нульмерные) наноаллотропы, такие как углеродные точки, фуллерен и наноалмазы, можно отличить от их аналогов, то есть Ш (одномерные), такие как углеродные нановолокна, углеродные нанотрубки (УНТ) и т.д., и 2D наноструктуры, такие как малослойные графены, графен и графеновые наноленты [28].

Наноматериалы (трехмерные) - это материалы, которые характеризуются ультрамелким размером зерна (<50 нм) или размерностью, ограниченной хотя бы в одном направлении 100 нм. Наноматериалы могут быть созданы с различными размерами модуляции, определяемыми как: ноль (атомные кластеры, филаменты и кластерные сборки), один (многослойные), два (ультрамелкозернистые наслоения или скрытые слои) и три (нанофазные материалы, состоящие из равноосных зерен нанометрового размера) [29, 30]. Большинство наноматериалов можно разделить на четыре категории:

(1) углеродные наноматериалы, как правило, содержат углерод и встречаются в форме полых трубок, эллипсоидов или сфер (фуллерены (С60), УНТ, углеродные нановолокна, углеродная сажа, графен, углеродные луковицы);

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Слдозьян Рами Джозеф Агаджан, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Clyne, T.W. An introduction to composite materials / T.W. Clyne, D. Hull - Cambridge university press, 2019. - 346 p.

2. Daniel, I.M. Engineering mechanics of composite materials / I.M. Daniel, O. Ishai. - New York: Oxford university press, 1994. - Vol. 3. - 396 p.

3. Van Suchtelen, J. Product properties: a new application of composite materials / J. Suchtelen Van // Philips research reports. - 1972. - Vol. 27(1). - P. 28-37.

4. Jafarbeglou, M. Nanoscience and nano engineering in concrete advances, a review / M. Jafarbeglou, M. Abdouss, A.A. Ramezanianpour // International Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2015. - Vol. 11(4). - P. 263-273.

5. Sanchez, F. Nanotechnology in concrete-a review/ F. Sanchez, K. Sobolev// Construction and building materials. - 2010. - Vol. 24(11). - P. 20602071.

6. Marchon, D. Mechanisms of cement hydration / D. Marchon, R.J. Flatt // Science and technology of concrete admixtures. - Woodhead Publishing, 2016 - P. 129-145.

7. Bullard, J.W. et al. Mechanisms of cement hydration / J.W. Bullard, H.M. Jennings, R.A. Livingston, A. Nonat, G.W. Scherer, J. S. Schweitzer, J.J. Thomas // Cement and concrete research. - 2011. - Vol. 41(12). - P. 1208-1223.

8. Kawashima, S., Hou, P., Corr, D.J., Shah, S.P. Modification of cement-based materials with nanoparticles / S. Kawashima, P. Hou, D.J. Corr, S.P. Shah // Cement and Concrete Composites. - 2013. - Vol. 36. - P. 8-15.

9. Du, S. Nanotechnology in cement-based materials: A review of durability, modeling, and advanced characterization / S. Du, O. AlShareedah, J. Wu, X. Shi // Nanomaterials. - 2019. - Vol. 9(9). - 1213.

10. Mydin, A.O. Structural performance of lightweight steel-foamed concrete-steel composite walling system under compression / A.O. Mydin, Y.C. Wang // Thin-Walled Structures. - 2011. - Vol. 49(1). - P. 66-76.

11. Dawood, E.Th. Toughness behaviour of high-performance lightweight foamed concrete reinforced with hybrid fibres / E.Th. Dawood, A.J. Hamad // Structural concrete. - 2015. - Vol. 16(4). - P. 496-507.

12. Just, A. Microstructure of high-strength foam concrete / A. Just, B. Middendorf // Materials characterization. - 2009. - Vol. 60(7). - P. 741-748.

13. Fu, Y. Foam concrete: A state-of-the-art and state-of-the-practice review / Y., Fu, X. Wang, L. Wang, Yu. Li // Advances in Materials Science and Engineering. - 2020. - Vol. 4. - P. 1-25.

14. Ramamurthy, K. A classification of studies on properties of foam concrete / K. Ramamurthy, E.K. Kunhanandan Nambiar, G. Indu Siva Ranjani // Cement and concrete composites. - 2009. - Vol. 31(6). - P. 388-396.

15. Jones, M.R., McCarthy A. Preliminary views on the potential of foamed concrete as a structural material / M.R. Jones, A. McCarthy // Magazine of Concrete Research. - 2005. - Vol. 57. - P. 21-31.

16. Kado, B. Effect of Curing Method on Properties of Lightweight Foamed Concrete / B. Kado, L.Y. Huei, M. Shahrin, P.N. Shek // International Journal of Engineering & Technology. - 2018. - Vol. 7(2.29). - P. 927-932.

17. Mydin, Md A.O. Mechanical properties of foamed concrete exposed to high temperatures / Md A.O. Mydin, Y.C. Wang // Construction and Building Materials. - 2012. - Vol. 26(1). - P. 638-654.

18. Боцман, Л.Н. Модифицирование бетона за счет введения различных видов добавок / Л.Н. Боцман, В.В. Строкова, А.В. Ищенко, А.Н. Боцман // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2016. - № 6. - С. 90-94.

19. Sharma, P.A.W.A.N. Applications and characteristics of nanomaterials in industrial environment / P.A.W.A.N. Sharma, M.A.N.I.S.H.

Bhargava // Research and Development (IJCSEIERD). - 2013. - Vol. 3(4). - P. 63-72.

20. Yang, N. Diamond electrochemistry at the nanoscale: A review / N. Yang, J.S. Foord, X. Jiang // Carbon. - 2016. - Vol. 99. - P. 90-110.

21. Valle, F. Nanoscale morphological analysis of soft matter aggregates with fractal dimension ranging from 1 to 3 / F. Valle, M. Brucale, E. Bystrenova, S. Chiodini // Micron. - 2017. - Vol. 100. - P. 60-72.

22. Okuyama, K. Preparation of functional nanostructured particles by spray drying / K. Okuyama, W. Lenggoro, F. Iskandar, M. Abdullah //Advanced Powder Technology. - 2006. - Vol. 17(6). - P. 587-611.

23. Qu, X. Applications of nanotechnology in water and wastewater treatment / X. Qu, P.J.J. Alvarez, Q. Li // Water research. - 2013. - Vol. 47(12). -P. 3931-3946.

24. Sobolev, K. Nanomaterials and nanotechnology for high-performance cement composites / K. Sobolev, I.F. Vivian, R. Hermosillo, L.M. Torres-Martinez // Proceedings of ACI session on nanotechnology of concrete: recent developments and future perspectives. - American Concrete Institute, 2006. - P. 91-118.

25. Guerra, F.D. Nanotechnology for environmental remediation: materials and applications / D.G. Fernanda, M.F. Attia, F. Alexis, D.C. Whitehhead // Molecules. - 2018. - Vol. 23(7) - 1760.

26. Tiwari, J.N. Zero-dimensional, one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional nanostructured materials for advanced electrochemical energy devices / J.N. Tiwari, R.N. Tiwari, K.S. Kim // Progress in Materials Science. -2012. - Vol. 57(4). - P. 724-803.

27. Alagarasi, A. Chapter-Introduction to Nanomaterials / A. Alagarasi. -Indian Institute of Technology Madras, 2013. - P. 1-24.

28. Nasir, S. Potential valorization of by-product materials from oil palm: a review of alternative and sustainable carbon sources for carbon-based

nanomaterials synthesis / S. Nasir, Z. Zainal // BioResources. - 2019. - Vol. 14(1). - P. 2352-2388.

29. Murty, B.S. Textbook of nanoscience and nanotechnology / B.S. Murty, P. Shankar, B. Raj, B.B. Rath, J. Murday. - Springer Science & Business Media, 2013. - 223 p.

30. Enamala, M.K. Applications of Nanomaterials and Future Prospects for Nanobionics / M.K. Enamala, D. Shruthi, B. Kolapalli, D. Shruthi, S. Sarkar: In book: Plant Nanobionics, Volume 2, Approaches in Nanoparticles, Biosynthesis, and Toxicity, 2019. - P. 177-197.

31. Kumar, N., Kumbhat, S. Essentials in nanoscience and nanotechnology / N. Kumar, S. Kumbhat. - John Wiley & Sons. - 2016. - 496 p. ISBN: 978-1-119-09611-5

32. Pokropivny, V. Introduction to nanomaterials and nanotechnology / V. Pokropivny, R. Lohmus, I. Hussai, A. Pokropivny. - Ukraine: Tartu University Press, 2007. - 192 p.

33. Hadef, F. An Introduction to Nanomaterials / F. Hadef // Environmental Nanotechnology. - 2018. - P. 1-58.

34. Schodek, D.L. Nanomaterials, nanotechnologies and design: an introduction for engineers and architects / L.D. Schodek, P. Ferreira, M.F. Ashby. - Butterworth-Heinemann, 2009. - 544 p.

35. Tervonen, T., Linkov, I., Figueira, J.R. et al. Risk-based classification system of nanomaterials / T. Tervonen, I. Linkov, J.R. Figueira, J. Steevens, M. Chappell, M. Merad // Journal of Nanoparticle Research. - 2009. - T. 11. - No. 4. - P. 757-766.

36. Dervishi E., Li Z., Xu Y., Saini V., Biris A.R., Lupu D., Biris A.S. Carbon nanotubes: synthesis, properties, and applications / E. Dervishi, Z. Li, Y. Xu, V. Saini, A.R. Biris, D. Lupu, A.S. Biris // Particulate Science and Technology. - 2009. - Vol. 27(2). - P. 107-125. DOI: 10.1080/02726350902775962.

37. Kumar, M. Carbon nanotube synthesis and growth mechanism. In: Carbon nanotubes: synthesis, characterization, applications. Ed. by S. Yellampalli/ M. Kumar. - IntechOpen. - 2011. ISBN: 978-953-307-497-9 eBook (PDF). DOI: 10.5772/978. [Available from: https://www.intechopen.com/books/466]

38. Terrones, M. Science and technology of the twenty-first century: synthesis, properties, and applications of carbon nanotubes / M. Terrones // Annual review of materials research. - 2003. - Vol. 33(1). - P. 419-501.

39. Biris, A.R., Biris, A.S., Lupu, D. et al. Catalyst excitation by radio frequency for improved carbon nanotubes synthesis / A.R. Biris, A.S. Biris, D. Lupu, S. Trigwell, E. Dervishi, Z. Rahman, P. Marginean // Chemical physics letters. - 2006. - Vol. 429(1-3). - P. 204-208.

40. Khurshed, A.S., Bilal, A.T. Synthesis of carbon nanotubes by catalytic chemical vapour deposition: A review on carbon sources, catalysts and substrates/ A.S. Khurshed, A.T. Bilal // Materials Science in Semiconductor Processing. -2016. - Vol. 41. - P. 67-82.

41. Колокольцев, С.Н. Углеродные материалы: свойства, технологии, применения: [учебное пособие] / С. Н. Колокольцев. - Долгопрудный, Московская обл.: Интеллект, 2012. - 295 с. ISBN 978-5-91559-113-3

42. Фитцер, Э. Углеродные волокна и углекомпозиты / [Э. Фитцер, Р. Дифендорф, И. Калнин и др.]; Ред. Э. Фитцер; Перевод с англ. С. Л. Баженова; Под ред. А. А. Берлина. - М.: Мир, 1988. - 336 с. ISBN 5-03-000632-X

43. Sonoyama, N., Ohshita, M., Nijubu, A. et al. Synthesis of carbon nanotubes on carbon fibers by means of two-step thermochemical vapor deposition / N. Sonoyama, M. Ohshita, A. Nijubu, H. Nishikawa, H. Yanase, J. Hayashi, T. Chiba // Carbon. - 2006. - Vol. 44. - P. 1754-1761.

44. Creighton, J. R., Ho, P. Introduction to chemical vapor deposition (CVD)/ J. R. Creighton, P. Ho // Chemical vapor deposition. - 2001. - Vol. 2. -P. 1-22.

45. Carlsson, J.-O., Martin, P.M. Chemical vapor deposition/ J.-O. Carlsson, P.M. Martin // Handbook of Deposition Technologies for films and coatings. - William Andrew Publishing. - 2010. - P. 314-363.

46. Kukovitsky, E.F., L'vov, S.G., Sainov, N.A., Shustov, V.A. CVD growth of carbon nanotube films on nickel substrates/ E.F. Kukovitsky, S.G. L'vov, N.A. Sainov, V.A. Shustov // Applied Surface Science. - 2003. - Vol. 215(1-4). - P. 201-208.

47. Булярский, С.В. Углеродные нанотрубки: технология, управление свойствами, применение/ С.В. Булярский. - Ульяновск: Стрежень, 2011. -484 c.

48. Раков, Э.Г. Нанотрубки и фуллерены: Учебн. Пособие. - М.: Университетская книга, Логос, 2006. - 376 с.

49. Alexiadis, V.I. Influence of structural and preparation parameters of Fe2O3/Al2O3 catalysts on rate of production and quality of carbon nanotubes / V.I. Alexiadis, X.E. Verykios // Materials Chemistry and Physics. - 2009. - Vol. 117. - P. 528-535.

50. Wilson, M.-M. Jimenez Combustion synthesis of carbon nanotubes and related nanostructures / M.-M. Wilson, A.V. Saveliev, L. Kennedy, W.C. Jimenez // Progress in Energy and Combustion Science. - 2010. - Vol. 36. - P. 696-727.

51. Kukovitsky, E.F. Correlation between metal catalyst particle size and carbon nanotube growth / E.F. Kukovitsky, S.G. L'vov, N.A. Sainov, V.A Shustov, L.A. Chernozatonskii // Chemical Physics Letters. - 2002. - Vol. 355. -P. 497-503.

52. Kunadian, I. Growth kinetics of MWCNTs synthesized by a continuous-feed CVD method / I. Kunadian, R. Andrews, D. Qian, M.P. Menguc// Carbon. - 2009. - Vol. 47. - P. 384-395.

53. Deck, C.P. Growth mechanism of vapor phase CVD-grown multi-walled carbon nanotubes / C.P. Deck, K. Vecchio // Carbon. - 2005. - Vol. 43. -P. 2608-2617.

54. Толбанова Л.О. Методы получения наноматериалов: Курс лекций. - Томск, 2010. - 79 с.

55. Смирнов, В. М. Химия наноструктур. Синтез, строение, свойства [Текст]: учеб. пособие / В.М. Смирнов. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1996. - 108 с.

56. Гусев, А.И., Ремпель, А.А. Нанокристаллические материалы А.И. Гусев, А.А. Ремпель. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 224 с.

57. Dupuis, A.-C. The catalyst in the CCVD of carbon nanotubes - a review / A.-C. Dupuis // Progress in Materials Science. - 2005. - Vol. 50. - P. 929-961.

58. Yang, Y. Glycin - nitrate process for the preparation of (La1-xSrx)zMn1-yCryO3 cathode materials in SOFC / Y. Yang, T. Wen // Electrochemical Proceeding. - 2000. - Vol. 97. - No. 18. - P. 956 - 964.

59. Ni, L. Kinetic study of carbon nanotube synthesis over Mo/Co/MgO catalysts / L. Ni, K. Kuroda, L.-P. Zhou, T. Kizuka, K. Ohta, K. Matsuishi, J. Nakamura // Carbon. - 2006. - Vol. 44. - P. 2265-2272.

60. Liu, Q. New technique of synthesizing single-walled carbon nanotubes from ethanol using fluidized-bed over Fe-Mo/MgO catalyst / Q. Liu, Y. Fang // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. - 2006. - 64. - Vol. 2. - P. 296-300.

61. Niu, Z. Effect of temperature for synthesizing single-walled carbon nanotubes by catalytic chemical vapor deposition over Mo-Co-MgO catalyst / Z. Niu, Y. Fang // Materials Research Bulletin. - 2008. - Vol. 43. - P. 1393-1400.

62. Flahaut, E. Catalytic CVD synthesis of double and triple-walled carbon nanotubes by the control of the catalyst preparation / E.F lahaut, Ch. Laurent, A. Peigney // Carbon. - 2005. - Vol. 43. - P. 375-383.

63. Wang, X.Q. Lamellar Fe/Al2O3 catalyst for high-yield production of multi-walled carbon nanotubes bundles / X.Q. Wang, L. Li, N.J. Chu, Y.P. Liu, H.X. Jin, H.L. Ge // Materials Research Bulletin. - 2009. - Vol. 44. - P. 422-425.

64. Патент 2373995 РФ B01J37/00, B01J23/74, C01B31/00, B82B3/00, B01J21/00. Способ получения высокодисперсных нанесенных катализаторов и синтез углеродных нанотрубок / Кузнецов В. Л., Усольцева А. Н. - Заявка: 2008143617/04, 01.11.2008; опубл.: 27.11.2009.

65. United States Patent 7135161. Method of producing nanosized oxide powders / Holloway P.H., Abboudi M. Appl. No.: 10/656,717; Filed Date: 4.09.2003. Publication Date: 14.11.2006.

66. United States Patent Application 20050074392 A1 D01F 009/12 Method for making single-wall carbon nanotubes using supported catalysts / Yang, Yuemei; Grosboll, Martin P.; Smith, Kenneth A. - Publication Date: 7.04.2005.

67. Нгуен Чан Хунг Модифицирование углеродных нанотрубок и нановолокон для получения керамических нанокомпозитов: автореф. дис.. .канд.тех.наук: 05.17.02 / Нгуен Чан Хунг. - М. - 2009 - 20 с.

68. Иванов, И.Г. Получение ультрадисперсных оксидов металлов и их использование для синтеза углеродных наноматериалов: дис.канд. техн. наук: 05.17.02, 05.17.07 / Иванов, Игорь Геннадьевич. - М. - 2006. -118 c.

69. Елумеева К.В. Каталитическое получение многослойных углеродных нанотрубок с регулируемыми свойствами: автореферат дис. канд. хим. наук: 02.00.15 / Елумеева Карина Владимировна. - Новосибирск, 2012. - 23 с.

70. Dimitriev, Y., Ivanova, Y., Iordanova, R. History of sol-gel science and technology (review) / Y. Dimitriev, Y. Ivanova, R. Iordanova // Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy. - 2008. - Vol. 43. - № 2. -P.P. 181-192.

71. Жабрев, В.А, Мошников, В.А., Таиров, Ю.М., Федотов, А.А., Шилова, О.А. Золь-гель технология: Учеб. пособие / В.А. Жабрев [и др.]. -СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2005. -156 с.

72. Романцова, И.В. Наномодифицирование сорбентов для очистки жидких сред: дис...канд. техн. наук: 05.17.08 / Романцова, Ирина Владимировна. - Т. - 2013. - 158 c.

73. Dubey, P., Choi, S.-K., Kim, B., Lee, C.-J. Synthesis of thin-multiwalled carbon nanotubes by Fe-Mo/MgO catalyst using sol-gel method / P. Dubey, S. Choi, B. Kim, C.J. Lee // Carbon letters. - 2012. - Vol. 13(2). - P. 99108. DOI:10.5714/CL.2012.13.2.099

74. Bol'shakov, V.I. Structure and properties of building materials / V.I. Bol'shakov, L.I. Dvorkin // Foundations of Materials Science and Engineering. -

2016. - Vol. 1. - P. 91.

75. Sindu, B.S. Properties of carbon nanotube reinforced cement composite synthesized using different types of surfactants / B.S. Sindu, S. Sasmal // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. 155. - P. 389-399.

76. Gdoutos, E.E. Danoglidis Portland cement mortar nanocomposites at low carbon nanotube and carbon nanofiber content: a fracture mechanics experimental study / E.E. Gdoutos, M.S. Konsta-Gdoutos, P. Danoglidis // Cement and Concrete Composites. - 2016. - Vol. 70. - P. 110-118.

77. Hogancamp, J. The use of microfine cement to enhance the efficacy of carbon nanofibers with respect to drying shrinkage crack resistance of portland cement mortars / J. Hogancamp, Z. Grasley // Cement and Concrete Composites.-

2017. - Vol. 83. - P. 405-414.

78. Geraldo, R.H. Gypsum plaster waste recycling: a potential environmental and industrial solution / R.H. Geraldo, S.M.M. Pinheiro, J.S. Silva, H.M.C. Andrade, J. Dweck, J.P. Gonfalves, G. Camarini // Journal of Cleaner Production. - 2017. - Vol. 164. - P. 288-300.

79. Nasibulina, L. I., Anoshkin, I. V., Nasibulin, A. G. et al. Effect of carbon nanotube aqueous dispersion quality on mechanical properties of cement composite / L. I. Nasibulina, I. V. Anoshkin, A. G. Nasibulin, A. Cwirzen, V. Penttala, E. I. Kauppinen // Journal of Nanomaterials. - 2012. - 169262.

80. Насибулина Л.И., Мудимела П.Р., Насибулин А.Г. и др. Синтез углеродных нанотрубок и нановолокон на частицах кремнезема и цемента / Л.И. Насибулина, П.Р. Мудимела, А.Г. Насибулин, Т.С. Кольцова, О.В. Толочко, Э.И. Кауппинен // Вопросы материаловедения. - 2010. - Т. 61. -С. 121-126.

81. Tyson, B.M. Carbon nanotubes and carbon nanofibers for enhancing the mechanical properties of nanocomposite cementitious materials / M.T. Bryan, M. Asce, S.M. Asce, R.A. Al-Rub // Journal of Materials in Civil Engineering. -2011. - Vol. 23(7). - P. 1028-1035.

82. Shah, S.P. Nano-modification of cementitious material: Toward a stronger and durable concrete / P.S. Shah, P. Hou, M.S. Konsta-Gdoutos // Journal of Sustainable Cement-Based Materials. - 2016. - Vol. 5(1-2). - P. 1-22.

83. Ye§ilmen, S. Nano-modification to improve the ductility of cementitious composites / S. Ye§ilmen, Ya. Al-Najjar, M.H. Balav, M. Sahmaran// Cement and Concrete Research. - 2015. - Vol. 76. - P. 170-179.

84. Du, S. Nanotechnology in cement-based materials: A review of durability, modeling, and advanced characterization / S. Du, O. AlShareedah, X. Shi, J. Wu // Nanomaterials. - 2019. - Vol. 9(9). - 1213.

85. Shih, J.-Y. Effect of nanosilica on characterization of Portland cement composite / J.-Y. Shih, T.-P. Chang, T.-Ch. Hsiao // Materials Science and Engineering: A. - 2006. - Vol. 424(1-2). - P. 266-274.

86. Ghasemi, A.M.R. Influence of colloidal nano-SiO2 addition as silica fume replacement material in properties of concrete / A.M.R. Ghasemi, T. Parhizkar, A.A. Ramezanianpour // Proceeding, Second international conference on sustainable construction materials and technologies. - 2010. - P. 1-8.

87. Bakshi, S.R., Lahiri, D., Agarwal, A. Carbon nanotube reinforced metal matrix composites—a review / S.R. Bakshi, D. Lahiri, A. Agarwal // International materials reviews. - 2010. - Vol. 55. - P. 41-64.

88. An, L. Effect of nanoparticle size on the mechanical properties of nanoparticle assemblies / L. An, G. Feng, D. Zhang, L. Zhang // Nanoscale. -2019. - Vol. 11(19). - P. 9563-9573.

89. Shi, X. Effect of nanoparticles on the anticorrosion and mechanical properties of epoxy coating / X. Shi, Z. Suo, T.A. Nguyen, Y. Liu // Surface and Coatings Technology. - 2009. - Vol. 204(3). - P. 237-245.

90. Jeevanandam, J. Review on nanoparticles and nanostructured materials: history, sources, toxicity and regulations / J. Jeevanandam, Y.S.S. Chan, A. Barhoum, A. Dufresne // Beilstein Journal of Nanotechnology. - 2018.-Vol. 9(1). - P. 1050-1074.

91. Mugahed, A.Y.H. Properties and applications of foamed concrete; a review / A.Y.H. Mugahed, F. Nima, A.A.A. Ali // Construction and Building Materials. - 2015. - Vol. 101(1). - P. 990-1005.

92. Zhang, Z.H. Mechanical, thermal insulation, thermal resistance and acoustic absorption properties of geopolymer foam concrete / Z.H. Zhang, J.L. Provis, A. Reid, H. Wang // Cement and Concrete Composites. - 2015. - Vol. 62.- P. 97-105.

93. Girts, B. Mechanical and thermal properties of lightweight concrete made from expanded glass / B. Girts, D. Bajare, A. Korjakins // Architecture and Civil Engineering. - 2013. - Vol. 2(3). - P. 19-25.

94. Schackow, A. Mechanical and thermal properties of lightweight concretes with vermiculite and EPS using air-entraining agent / A. Schackow, C. Effting, M.V. Folgueras, S. Guths // Construction and Building Materials. -2014.- Vol. 57. - P. 190-197.

95. Bing, C. Ning Experimental research on properties of high strength foamed concrete / C. Bing, W. Zhen, L. Ning // Materials in Civil Engineering. -2011. - Vol. 24(1). - P. 113-118.

96. De Rose, L.J.M. The Influence of Mix Design on the Properties of Microcellular Concrete / L.J.M. De Rose. - London: Thomas Telford, 1999. - P. 185-197.

97. Hung, M.K. Bond properties of lightweight concrete - a review / M.K. Hung, A.U. Johnson, J.M. Zamin // Construction and Building Materials. -2016.- Vol. 112. - P. 478-496.

98. Nambiar, E.K.K. Influence of filler type on the properties of foam concrete / E.K.K. Nambiar, K. Ramamurthy // Cement and Concrete Composites.- 2006. - Vol. 28(5). - P. 475-480.

99. Thanon, D.E. Toughness behavior of high-performance lightweight foamed concrete reinforced with hybrid fibers / D.E. Thanon, H.A. Jihad // Structural Concrete. - 2015. - Vol. 16(4). - P. 496-507.

100. Yakovlev, G. Cement based foam concrete reinforced by carbon nanotubes/ G. Yakovlev, J. Keriene, A. Gailius, I. Girniene // Journal of Materials Science. - 2006. - Vol. 12(2). - P. 147-151.

101. Luo, J.L. Thermal and electrical resistances of carbon nanotube-reinforced foamed concrete / J.L. Luo, Q.Y. Li, T.J. Zhao, S. Gao, S.W. Sun, L. Chen // Nanoscience and Nanotechnology Letters. - 2014. - Vol. 6(1). - P. 7279.

102. Sonebi, M. Effect of nanosilica addition on the fresh properties and shrinkage of mortars with fly ash and superplasticizer / M. Sonebi, E. Garcia-Taengua, K.M.A. Hossain, J. Khatib, M. Lachemi // Construction and Building Materials. - 2015. - Vol. 84. - P. 269-276.

103. El-Gamal, S.M.A. Influence of carbon nanotubes, nanosilica and nanometakaolin on some morphological-mechanical properties of oil well cement pastes subjected to elevated water curing temperature and regular room air curing temperature / S.M.A. El-Gamal, F.S. Hashem, M.S. Amin // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. 146. - P. 531-546.

104. Shi, T. Research progress on CNTs/CNFs-modified cement-based composites-A review / T. Shi, Z. Li, J. Guo, H. Gong, C. Gu // Construction and Building Materials. - 2019. - Vol. 202. - P. 290-307.

105. Lee, J.H. Experimental and mechanical analysis of cement-nanotube nanocomposites / J.H. Lee, B.G. Lee // Bulletin of Materials Science. - 2017. -Vol. 40(4). - P. 819-829.

106. Sedaghatdoost, A. Mechanical properties of Portland cement mortar containing multi-walled carbon nanotubes at elevated temperatures / A. Sedaghatdoost, K. Behfarnia // Construction and Building Materials. - 2018. -Vol. 176. - P. 482-489.

107. Mendoza, O.A. A review on the chemical, mechanical and microstructural characterization of carbon nanotubes-cement based composites / O.A. Mendoza, R. Reales, T. Filho // Construction and Building Materials. -2017. - Vol. 154. - P. 697-710.

108. Xu, Sh. Mechanical properties and microstructure of multi-walled carbon nanotube-reinforced cement paste / Sh. Xu, J. Liu, Q. Li // Construction and Building Materials. - 2015. - Vol. 76. - P. 16-23.

109. Alastair, J.N.M. Quantitative microstructural characterisation of Portland cement-carbon nanotube composites using electron and x-ray microscopy / J.N. Alastair, M. Leod, F.G. Collins, W. Duan, W.P. Gates // Cement and Concrete Research. - 2019. - Vol. 123. - P. 105767.

110. Amr, A. The effect of compatibility and dimensionality of carbon nanofillers on cement composites / A. Amr, M. Birenboim, R. Nadiv, M. Buzaglo, S. Peretz-Damari, A. Peled, O. Regev, R. Sripada // Construction and Building Materials. - 2020. - Vol. 232. - 117141.

111. Forood, T.I. Dispersion of multi-walled carbon nanotubes and its effects on the properties of cement composites / T.I. Forood, W. Li, E. Redaelli // Cement and Concrete Composites. - 2016. - Vol. 74. - P. 154-163.

112. Konsta-Gdoutos, M.S. Highly dispersed carbon nanotube reinforced cement based materials / M.S. Konsta-Gdoutos, Z.S. Metaxa, S.P. Shah // Cement and Concrete Research. - 2010. - Vol. 40(7). - P. 1052-1059.

113. Xie, X. Dispersion and alignment of carbon nanotubes in polymer matrix: A review / X. Xie, Y. Mai, X. Zhou // Materials Science and Engineering R: Reports. - 2005. - Vol. 49(4). - P. 89-112.

114. Sobolkina, A. Dispersion of carbon nanotubes and its influence on the mechanical properties of the cement matrix / A. Sobolkina, V. Mechtcherine, V. Khavrus, D. Maier, M. Mende, M. Ritschel, A. Leonhardt // Cement and Concrete Composites. - 2012. - Vol. 34(10). - P. 1104-1113.

115. Beate, K. Gudrun Petzold Dispersability and particle size distribution of CNTs in an aqueous surfactant dispersion as a function of ultrasonic treatment time / K. Beate, M. Mende, P. Potschke, G. Petzold // Carbon. - 2010. - Vol. 48(10). - P. 2746-2754.

116. Shama, P. Microstructure and mechanical properties of carbon nanotube reinforced cementitious composites developed using a novel dispersion technique / P. Shama, S. Rana, R. Fangueiro, M. Concei?ao Paiva // Cement and Concrete Research. - 2015. - Vol. 73. - P. 215-227.

117. Zohhadi, N. Functionalized Graphitic Nanoreinforcement for Cement Composites University of South Carolina - Columbia (2014) https://scholarcommons.sc.edu/etd/2939/

118. Assi, L.N. Effect of sonicated deionized water on the early age behavior of Portland cement-based concrete and paste Construct / L.N. Assi, Y.A.J. Al-Hamadani, E. (Eddie) Deaver, V. Soltangharaei, P. Ziehl, Y. Yoon // Building Materials. - 2020. - Vol. 247. - 118571.

119. Nagasawa, S. Effect of oxidation on single-wall carbon nanotubes / S. Nagasawa, M. Yudasaka, K. Hirahara, T. Ichihashi, S. Iijima // Chemical Physics Letters. - 2000. - Vol. 328. - P. 374-380.

120. Datsyuk, V. Chemical oxidation of multiwalled carbon nanotubes / V. Datsyuk, M. Kalyva, K. Papagelis, J. Parthenios, D. Tasis, A. Siokou, I. Kallitsis, C. Galiotis // Carbon. - 2008. - Vol. 46. - P. 833-840.

121. Vaisman, L. The role of surfactants in dispersion of carbon nanotubes/ L. Vaisman., H.D. Wagner, G. Marom // Advances in Colloid and Interface Science. - 2006. - Vol. 128(130). - P. 37-46.

122. Luo, J. The Influence of surfactants on the processing of multi-walled carbon nanotubes in reinforced / J. Luo., Z. Duan, H. Li // Cement Matrix Composites. - 2009. - Vol. 206(12). - P. 2783-2790.

123. Islam, M.F. High weight fraction surfactant solubilization of singlewall carbon nanotubes in water / M.F. Islam, E. Rojas, D.M. Bergey, A.T. Johnson, A.G. Yodh // Nano Letters. - 2003. - Vol. 3. - P. 269-273.

124. Gdoutos, E.E., Konsta-Gdoutos, M.S., Danoglidis, P.A. et al. Advanced cement based nanocomposites reinforced with MWCNTs and CNFs / E.E. Gdoutos, M.S. Konsta-Gdoutos, P.A. Danoglidis, S.P. Shah // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. - 2016. - Vol. 10. -P. 142-149.

125. Краткий справочник по химии / Под общ. ред. О. Д. Куриленко. -Киев: «Наукова думка», 1974. - 990 с.

126. Aghajan, R.J. Study the effect of fired kaolin on some properties of concrete / A thesis for the Degree of Master of Sciences in Materials Science. Iraq. 2012. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/333356102_Study_the_Effect_of_Fired _Kaolin_on_Some_Properties_of_Concrete?channel=doi&linkId=5ce828b8299bf 14d95b76039&showFulltext=true

127. Zegeye, A. Refinement of industrial kaolin by microbial removal of iron-bearing impurities / A. Zegeye, S. Yahaya, F. Claire, M. White // Applied Clay Science. - 2013. - Vol. 86. - P. 47-53.

128. Abdullah, M.M. Clay-based materials in geopolymer technology / M.M. Abdullah, L.Y. Ming, H.Ch. Yong, M.F.M. Tahir // Cement Based Materials. - 2018. - P. 239-264.

129. Sldozian, R.J. Improve the mechanical properties of lightweight foamed concrete by using nanomodified sand / R.J. Sldozian, A.G. Tkachev, I.V.

Burakova, Z.A. Mikhaleva // Journal of Building Engineering. - 2021. - Vol. 34.- 101923.

130. Hashimoto, A. Direct evidence for atomic defects in graphene layers / A. Hashimoto, K. Suenaga, A. Gloter, K. Urita, S. Iijima // Nature. - 2004. - Vol. 430. - P. 870-873.

131. Jae-Seung, R. Structural study of the activated carbon fiber using laser Raman spectroscopy / R. Jae-Seung // Carbon Letters. - 2008. - Vol. 9. - P. 127130.

132. Adhikary, S.K., Rudzionis, Z., TuCkute, S., Ashish, D.K. Effects of carbon nanotubes on expanded glass and silica aerogel based lightweight concrete/ S.K. Adhikary, Z. Rudzionis, S. Tuckute, D.K. Ashish // Scientific

Reports. - 2021. - Vol. 11(1). - 2104. https://doi.org/10.1038/s41598-021-81665-

y

133. Baloch, W.L., Khushnood, R.A., Memon, S.A. et al. Effect of elevated temperatures on mechanical performance of normal and lightweight concretes reinforced with carbon nanotubes / W.L. Baloch, R.A. Khushnood, S.A. Memon, W. Ahmed, S. Ahmad // Fire technology. - 2018. - Vol. 54.5. - P. 1331-1367.

134. Narasimman, K., Jassam, T.M., Velayutham, T.S. et al. The synergic influence of carbon nanotube and nanosilica on the compressive strength of lightweight concrete / K. Narasimman, T.M. Jassam, T.S. Velayutham, M.M.M. Yaseer, R. Ruzaimah // Journal of Building Engineering. - 2020. - Vol. 32. -101719.

135. Cong, T.N., Ngoc, D.H. Effect of Carbon Nanotube on properties of lightweight concrete using recycled Expanded Polystyrene (EPS) / T.N. Cong, D.H. Ngoc // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2020.- Vol. 869. - No. 3. - 032049.

136. Kumar, A.S., Rudzionis, Z., Ghosh, R. Influence of CNT, graphene nanoplate and CNT-graphene nanoplate hybrid on the properties of lightweight concrete / A.S. Kumar, Z. Rudzionis, R. Ghosh // Materials Today: Proceedings.- 2021. - Vol. 44. - P. 1979-1982.

137. Alaa, M.R. Effect of carbon nanotubes (CNTs) on the properties of traditional cementitious materials / M.R. Alaa // Construction and Building Materials. - 2017. - Vol. 153. - P. 81-101.

138. Хаврин, А. Ползучесть, усадка и механические свойства бетона, армированного различными типами углеродных нанотрубок / А. Хаврин, Дж.А. Богас // Строительство и строительные материалы. - 2019. - № 198. -С. 70-81.

139. Weitzel, B. Influence of multiwalled carbon nanotubes on the microstructure of CSH-phases / B. Weitzel, M.R. Hansen, T.L. Kowald, T. Müller, H.W. Spiess, H.F.R. Trettin // Abstracts and Proceedings XII International Congress on the Chemistry of Cement, 3-8 July, Madrid, Spain, 2011. - P. 299.

140. Weitzel, B. Spectroscopic studies of the influence of multi walled carbon nanotubes on the hydration of tricalcium silicate and microstructure of calcium silicate hydrate phases / B. Weitzel, M.R. Hansen, T.L. Kowald, T. Müller, H.W. Spiess, H.F.R. Trettin // Proceedings of the 10th International Congress for Applied Mineralogy, 2012. - P.765-772.

141. Laukaitis, A. Influence of mechanically treated carbon fiber additives on structure formation and properties of autoclaved aerated concrete / A. Laukaitis, J. Keriene, M. Kligys, D. Mikulskis, L. LekGnaite // Construction and Building Materials. - 2012. - Vol. 26. - P. 362-371.

142. Yakovlev, G.I. Cement matrix with carbon nanotubes / G.I. Yakovlev, G.N. Pervushin, D.V. Oreshkin // Industrial and Civil Construction. - 2011. -Vol. 7. - P. 44-45.

143. Parveen, Sh. Microstructure and mechanical properties of carbon nanotube reinforced cementitious composites developed using a novel dispersion technique / Sh. Parveen, R. Fangueiro, S. Rana, M.C. Paiva // Cement and Concrete Research. - 2015. - Vol. 73. - P. 215-227.

144. Zhou, X. Interfacial damping characteristics of carbon nanotube-based composites / X. Zhou, E.S. Shin, K.W. Wang, C.E. Bakis // Composites Science and Technology. - 2004. - Vol. 64(15). - P. 2425-2437.

145. Gibson, R.F. Micromechanical modeling of damping in composites including interphase effects, in: 36th Intern. SAMPE Symposium / R.F. Gibson, S.J. Hwang, H. Kwak // Society for the Advancement of Material and Process Engineering, Covina. - 1991. - P. 592-606.

146. Singh, A.P. Multiwalled carbon nanotube/cement composites with exceptional electromagnetic interference shielding properties / A.P. Singh, B. Gupta, M. Mishra, G. Gupta // Carbon. - 2013. - Vol. 56. - P. 86-96.

147. Surendra, P.Sh. Nanoscale modification of cementitious materials / P.Sh. Surendra, M.S. Konsta-Gdoutos, Z. Metaxa, P. Mondal // Nanotechnology in Construction. - 2009. - Vol. 3. - P. 125-130.

148. Zhang, J. Dispersion performance of carbon nanotubes on ultra-light foamed concrete / J. Zhang, X. Liu // Processes. - 2018. - Vol. 6(10). - P. 194.

ПРИЛОЖЕНИЕ Акт внедрения результатов диссертационной работы