композиция для получения строительного материала

Формула изобретения

Композиция для получения строительных материалов, содержащая цемент, песок, воду и углеродный наноматериал, содержащий углеродные нанотрубки, отличающаяся тем, что в качестве указанного углеродного наноматериала содержит сажу, полученную электродуговым методом и содержащую 7% углеродных нанотрубок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент	20-30
песок	50-70
указанный углеродный наноматериал	1-2
вода	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам на основе минеральных вяжущих и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении блочного и монолитного бетона.

Известна композиция для получения строительного материала, включающая цементное вяжущее, воду и 0.01-2.5 мас.% металлсодержащие углеродные наноструктуры в смеси поливинилового спирта с хлоридом меди (Патент РФ, №2281262, кл. С04В 28/00, 2006).

Недостатком данной композиции является небольшое увеличение прочности в 1.7 раза при добавлении металлсодержащих углеродных наноструктур (многослойных нанотрубок).

Наиболее близким аналогом является способ (Патент РФ, №2233254, кл. С04В 28/02, 2004), в котором применяются углеродные кластеры фуллероидного типа с числом атомов углерода 36 и более при следующем соотношении компонентов в композиции (мас.%): минеральное вяжущее (цемент) 33-77; углеродные кластеры фуллероидного типа 0.0001-2; 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. Недостатком этой композиции является небольшое увеличение (в 1.3 раза) прочности на сжатие бетона.

Задача - получение высокопрочной композиции строительных материалов.

Технический результат заключается в повышении прочности строительного материала на сжатие.

Технический результат достигается тем, что композиция для получения строительного материала, содержащая цемент, песок, воду и углеродный наноматериал, содержащий углеродные нанотрубки, согласно изобретению в качестве указанного углеродного наноматериала содержит сажу, полученную электродуговым методом и содержащую 7% углеродных нанотрубок, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент	20-30
Песок	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. - T.37. - N6. - c.1838-1842).

На фиг.1 показана зависимость прочности на сжатие Р композиций для получения строительного материала от времени затвердевания t.

На фиг.2 - морфология немодифицированной (а) и модифицированной (б) углеродным наноматериалом (1% по массе) композиции для получения строительного материала.

Пример

Песок в количестве 60 мас.% увлажняют небольшим количеством воды. В него добавляют углеродный наноматериал - сажу, содержащую 7% нанотрубок. Получившийся состав перемешивали до получения однородной массы, так как необходимо добиться равномерного распределения нанотрубок в песке. Далее добавляют портландцемент марки ПЦ 400 Д0 в количестве 25 мас.% и воду в количестве 14,62, 14,5, 14, 13 и 15 мас.%. Композиции готовились при содержании углеродного наноматериала в количестве: 0,38%, 0,5%, 1%, 2% и в отсутствие углеродного наноматериала (контрольный образец) соответственно.

Испытания на прочность при сжатии проводили по стандартной методике. Для испытания на прочность образцы-кубы размером 2×2×2 см помещали между плитами пресса таким образом, чтобы его грани, горизонтальные при изготовлении, находились в вертикальном положении, а поверхность с маркировкой была обращена к испытателю. Прочность на сжатие измерялась через 1, 3 и 28 суток. Прочность на сжатие модифицированной углеродным наноматериалом композиции строительного материала превышает прочность немодифицированной композиции для получения строительного материала более чем в 2 раза при его процентном содержании 1-2% (фиг.1). При процентном соотношении углеродного наноматериала менее 1% или более 2% по массе прочность на сжатие композиции для получения строительного материала падает. Нанотрубки являются гидрофильным материалом и интенсивно вбирают в себя воду, поэтому наномодифицированная углеродным наноматериалом композиция для получения строительного материала имеет менее пористую и более плотную структуру. Углеродный наноматериал является экологически чистым материалом.