Wpływ dodatku nano-włókien węglowych i pyłu krzemionkowego na fizyczne właściwości zapraw cementowych

• Autorzy: Baofeng P. , Kun L. , Baomin W.

Warianty tytułu

EN

Influence of carbon nanofibres/silica fume on mechanical performance of cement mortars

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Zbadano wpływ dodatku nanowłókien węglowych i pyłu krzemionkowego na fizyczne właściwości zapraw cementowych. Nanowłókna dodawano w ilości 0,15%; 0,25%, i 0,35% masowych cementu do zapraw, w których zachowywano stały stosunek w/c=0,35 i drobne kruszywo/cement = 1,5, we wszystkich próbkach. Oznaczono właściwości mechaniczne, strukturę porów oraz mikrostrukturę matrycy w próbkach zapraw. Wyniki pokazały, że dodatek mieszaniny nanowłókien i pyłu krzemionkowego do matrycy zwiększa wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie zapraw, odpowiednio o około 30% i 41%. Ten złożony dodatek poprawia strukturę porów, a obserwacje pod elektronowym mikroskopem wykazały, że nanowłókna mostkują mikrospękania w matrycy cementowej i poprawiają budowę strefy przejściowej.

EN

The influence of carbon nanofibres (CNFs)/silica fume (SF) addition on physical performance of cement mortars was investigated. CNFs were added in 0.15%, 0.25% and 0.35% by mass of cement in mortars, with constant water/cement ratio of 0.35 as well as aggregate/cement ratio of 1.5 in all samples. The mechanical properties, porosity and pore structure (MIP) as well as microstructure (SEM and EDS) of all mortar samples were examined. The test results showed that the SF addition has an dispersion effect on carbon nanofibers in cement matrix, which increased the mechanical properties of the mortar samples. The results showed that the addition of CNFs/SF increased the flexural and compressive strength of mortars, even of about 30% and 41 % respectively. The addition of CNFs/SF improved also the pore structure, and SEM analysis showed that the CNFs are forming bridges through micro-cracks and improve the interfacial transition zone in cement matrix.

Słowa kluczowe

PL

zaprawa cementowa; zaprawa modyfikowana; właściwości fizyczne; właściwości mechaniczne; nanowłókna węglowe; pył krzemionkowy

EN

cement mortar; modified mortar; physical properties; mechanical properties; carbon nanotube; silica fume

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 20/82, nr 4
• Strony: 217--224
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Baofeng P.

• School of Transportation & Logistics, Dalian University of Technology, Dalian, China

autor

Kun L.

• School of Transportation & Logistics, Dalian University of Technology, Dalian, China

autor

Baomin W.

• Institute of Building Materials, School of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, China

Bibliografia

• 1. G. G. Tibbetts, M. L. Lake, K. L. Strong, et al A review of the fabrication and properties of vapor-grown carbon nanofiber/polymer composites. Compos. Sci. Technol., 67, (7-8), 1709 – 1718 (2007).
• 2. Z. Zhou, C. Lai, L. Zhang, Development of carbon nanofibers from aligned electrospun polyacrylonitrile nanofiber bundles and characterization of their microstructural, electrical, and mechanical properties. Polymer, 50, (13), 2999-3006 (2009).
• 3. K. P. De Jong, J. W Geus. Carbon nanofibers: catalytic synthesis and applications. Catalysis Reviews, 42,(4), 481 – 510 (2000).
• 4. N. M. Rodriguez, M. S. Kim, R. T. K. Baker Carbon nanofibers: a unique catalyst support medium. The journal of physical chemistry, 98, (50), 13108 – 13111 (1994).
• 5. K. B. K. Teo, M. Chowalla, G. A. J. Amaratunga, Field emission from dense, sparse, and patterned arrays of carbon nanofibers. Appl. Phys. Lett, 80, (11), 2011 – 2013 (2002).
• 6. E. Hammel, X. Tang, M. Trampert, Carbon nanofibers for composite applications, Carbon, 42, (5), 1153-1158 (2004).
• 7. Y. F. Ma, N. Li, J. Chang Research process on properties and recycling of silica fume. Inorganic Chemicals Industry, 41, (10), 8 – 10 (2009).
• 8. D. D. L. Chung, Dispersion of Short Fibers in Cement, J. Mater. Civil. Eng. 17, (4): 379 – 383 (2005).
• 9. S. Diamond, S. Sahu, Densified silica fume: particle sizes and dispersion in concrete. Mater. Struct., 39, (9), 849-859 (2006).
• 10. F. Sanchez and C. Ince, Microstructure and macroscopic properties of hybrid carbon nanofiber/silica fume cement composites. Comp. Sci. Technol., 69, (7,8), 1310-1318 (2009).
• 11. F. Sanchez, L. Zhang, C. Ince, Multi-scale Performance and Durability of Carbon Nanofiber/Cement Composites. Nanotechnology in Construction, 3, 345-350 (2009).
• 12. M. G. Gandolfi , K. Van Landuyt, P. Taddei, Environmental scanning electron microscopy connected with energy dispersive X-ray analysis and Raman techniques to study ProRoot mineral trioxide aggregate and calcium silicate cement in wet conditions and in real time. J. Endodont., 36, (5), 851 – 857 (2010).
• 13. X. Chen and S. Wu, Influence of water-to-cement ratio and curing period on pore structure of cement mortar. Constr. Build. Mater., 38, (1), 804 – 812 (2013).
• 14. T. Nochaiya and A. Chaipanich Behavior of multi-walled carbon nanotubes on the porosity and microstructure of cement-based materials. Appl. Surf. Sci., 257, (6): 1941~1945 (2011).
• 15. R. K. A. Al-Rub, B. M. Tyson, A. Yazdanbakhsh, Mechanical properties of nanocomposite cement incorporating surface-treated and untreated carbon nanotubes and carbon nanofibers. J. Nanomech. Micromech., 2, (1), 1 – 6 (2012).
• 16. B. M. Tyson, R. K. A. Al-Rub, A. Yazdanbakhsh, Carbon nanotubes and carbon nanofibers for enhancing the mechanical properties of nanocomposite cementitious materials. J. Mater. Civ. Eng., 23, (7), 1028-1035 (2011).
• 17. Z. S. Metaxa, M. S. Konsta-Gdoutos, S. P. Shah Carbon nanofiber ementitious composites: Effect of debulking procedure on dispersion and reinforcing efficiency. Cem. Concr. Compos., 36, (2), 1 – 8, (2013).