Nanocomposites prepared by a dispersion of CNTS on cement particles

• Autorzy: Rocha V. , Ludvig P.

Identyfikatory

DOI

10.21307/ACEE-2018-024

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The hydrophobic behaviour of carbon nanotubes (CNTs) is a main challenge for the incorporation in Portland cement (PC) composites. In this paper, multi-wallet carbon nanotubes (MWCNTs) at proportions of 0%, 0.05% and 0.10% of cement weigh, without any surface treatment, were mixed in a non-aqueous isopropanol media and unhydrated PC and were sonicated for 2 hours. Thereafter isopropanol was evaporated, water was added to the mixture of cement and carbon nanotubes, and pastes were prepared and moulded. After 28 days, the cement pastes were subjected to compressive and splitting tensile tests. Results indicated better performance of PC nanocomposites. Incorporation of 0.05 % of CNTs resulted in gains of approximately 50% in both compressive and splitting tensile strengths. The results suggest that reinforcement due to the presence of carbon nanotubes and/or the nanomaterial acted as nucleation sites for cement hydration product formation leading to a matrix densification.

PL

Hydrofobowe zachowanie się nanorurek węglowych (CNT) jest głównym problemem dla ich zastosowania w materiałach kompozytowych na bazie cementu portlandzkiego (PC). W tym artykule przedstawiono wyniki badań wielowarstwowych nanorurek węglowych (MWCNT), które w proporcji 0%, 0.05 % i 0.10 % masy cementu, bez żadnej obróbki powierzchniowej, mieszano w niewodnym medium izopropanolowym i bezwodnym cemencie portlandzkim, i sonikowano przez 2 godziny. Następnie odparowano izopropanol; do mieszaniny cementu i nanorurek węglowych dodawano wodę; przygotowywano zaczyny i uformowano próbki. Po upływie 28 dni, zaczyny cementowe poddano badaniom na ściskanie i rozciąganie przez rozłupanie. Wyniki badań wskazują na lepsze zachowanie nanokompozytów z cementu portlandzkiego. Dodatek w postaci 0.05% CNT przyniósł zysk w przybliżeniu 50% zarówno dla wytrzymałości na ściskanie jak i rozciąganie prze rozłupanie. Wyniki badań wskazują, że zbrojenie w postaci nanorurek węglowych i/lub nanomateriałów działało jako miejsca zarodkowania do tworzenia produktu hydratacji cementu, prowadząc do zagęszczenia matrycy cementowej.

Słowa kluczowe

EN

cement paste; carbon nanotube; dispersion; isopropanol; mechanical properties

PL

zaczyn cementowy; nanorurki węglowe; dyspersja; izopropanol; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 11, no. 2
• Strony: 73--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Rocha V.

• Department of Civil Engineering, Federal Centre for Technological Education of Minas Gerais, Campus II, Av. Amazonas, 7675, Nova Gameleira, Belo Horizonte-MG, Brazil

autor

Ludvig P.

• Department of Civil Engineering, Federal Centre for Technological Education of Minas Gerais, Campus II, Av. Amazonas, 7675, Nova Gameleira, Belo Horizonte-MG, Brazil

Bibliografia

• [1] Melo, V. S.; Calixto, J. M. F.; Ladeira, L. O.; Silva, A. P. (May/June 2011), Macro-and Micro- Characterization of Mortars Produced with Carbon Nanotubes, ACI Materials Journal, 108(3), 327-332.
• [2] Collins, F.; Lambert, J.; Duan,W. H. (February 2012), The influences of admixtures on the dispersion, workability, and strength of carbon nanotube - OPC paste mixtures, Cement & Concrete Composites, 34(2), 201-207.
• [3] Liu, Y.; Gao, L.; Sun, J. (2007). Noncovalent Functionalization of Carbon Nanotubes with Sodium Lignosulfonate and Subsequent Quantum Dot Decoration, Journal of Physical Chemistry, 111(3), 1223-1229.
• [4] Paula, J. N.d.; Calixto, J. M. F.; Ladeira, L. O.; Ludvig, P.; Souza, T. C. C.; Rocha, J. M.; Melo, A. A. V. d. (October 2014), Mechanical and rheological behavior of oil-well cement slurries produced with clinker containing carbon nanotubes, Journal of Petroleum Science and Engineering, 122, 274-279.
• [5] Makar, J. M.; Chan, G. W. (June 2009). Growth of Cement Hydration Products on Single-Walled Carbon Nanotubes, The American Ceramic Society, 92(6), 1303-1310.
• [6] Filho, A. G. d. S.; Fagan, S. B. (2007), Funcionalização de Nanotubos de Carbono, Química Nova, 30(7), 1695-1703.
• [7] Yu, J.; Grossiord, N.; Koning, C. E.; Loos, J. (3 March 2007). Controlling the dispersion of multiwall carbon nanotubes in aqueous surfactant solution, Carbon 45(3), 618-623.
• [8] Ludvig, P.; Calixto, J. M. F.; Ladeira, L. O.; Gaspar, I. C. P. (2011), Using converter dust to produce low cost cementitious composites by in situ carbon nanotube and nanofiber synthesis, Materials, 4(3), 575-584.
• [9] Ludvig, P.; Calixto, J. M. F.; Ladeira, L. O.; Souza, T. C. C. (June 2017), Analysis of Cementitious Composites Prepared with Carbon Nanotubes and Nanofibers Synthesized Directly on Clinker and Silica Fume, Journal of Materials in Civil Engineering, 29(6), 06017001.
• [10] Brazilian Association of Technical Standards, ABNT NBR NM 43:2003. Portland Cement - Brazilian National Standard for the determination of consistency of cement pastes. 2003.