Бетон является одним из древнейших и наиболее широко используемых строительных материалов. В 21 веке он является основным конструкционным материалом в строительстве зданий, сооружений без которого нельзя представить строительную индустрию.
В настоящее время возросли требования к бетонным конструкциям: необходима повышенная надежность в эксплуатации, высокая прочность, устойчивость к образованию трещин, морозостойкость, защита от атмосферных воздействий, таких как колебания температуры, осадки в виде снега или дождя, и другие негативные факторы.
Быстрое развитие науки в прошедшие десятилетия привело к появлению улучшенных свойств и качеств бетона. Дополнительным фактором к улучшению качества бетона стало более широкое принятие бетонных конструкций обществом, во всех видах строительства, в том числе и энергетического.
Так, железобетонные конструкции (ЖБК) - композитный материал из бетона и металлической арматуры, являются основой современного строительства ТЭЦ. ЖБК применяются в возведение главных корпусов ТЭЦ, фундамента сооружений, перекрытия зданий, градирни, дымовых труб. Более половины капитальных затрат на строительство ТЭС приходится на оборудование и строительную часть главного корпуса. Возведение плотин и каналов, водохранилищ и дамб требует большого количества бетона с высокими эксплуатационными характеристиками.
Это обусловливает необходимость создания эффективных высококачественных материалов, применение которых является экономически целесообразным и позволяет сократить энергетические затраты и расход сырьевых ресурсов.
В связи с этим актуальны исследования, которые разрабатывают новые эффективные методы улучшения прочностных показателей бетона. В настоящее время повышение указанных свойств достигается за счет введения разнообразных современных добавок, в том числе углеродных наноматериалов.
Целью выпускной квалификационной работы является научно-исследовательское изучение улучшение эксплуатационных характеристик строительных композиций за счет модификации кавитационно-активированным углеродным материалом.
Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:
— рассмотреть различные способы модификации бетона;
—изучить основные углеродсодержащие материалы и обозначить их особенности;
—сделать анализ уже существующих гидродинамических методов синтеза углеродных наноматериалов и дать всестороннюю оценку существующих технологий.
В итоге, проведенная научно-исследовательская работа подтверждает важность изучения кавитационно активированного углеродного материала в качестве наномодификатора для строительных материалов.
Добавление водной суспензии КАУМ на основе древесной сажи в количестве 0,044% от массы в состав цементного камня приводит к увеличению микротвердости полученных образцов на 1,7 раза по сравнению с контрольным образцом.
Применение водной суспензии с содержанием технического углерода П¬803 в размере 0,005% от массы бетона повышает прочность на сжатие полученных образцов на 19% по сравнению с контрольным образцом.
Добавление малослойного графена, полученного жидкофазной сдвиговой эксфолиацией графита, в состав бетона, увеличивает прочность в 2 раза в сравнении с контрольным образцом.
Полученные результаты расширяют горизонты в области гидродинамической кавитации и предоставляют новые перспективы для производства дешевых углеродных модификаторов, которые эффективны в качестве наномодификатора прочности, что дает возможность использовать их в энергетическом строительстве.
