Nanomateriały węglowe, takie jak nanorurki węglowe [CNT], grafen oraz tlenek grafenu [GO], były szeroko badane w kontekście poprawy właściwości materiałów cementowych. Niemniej jednak ich wysoki koszt, trudności związane z równomiernym rozproszeniem w matrycy oraz ograniczona kompatybilność z fazą cementową stanowią istotne bariery dla ich praktycznego zastosowania. Alternatywę stanowią kropki węglowe [CDs] – nowa klasa nanomateriałów węglowych – które dzięki niskiemu kosztowi, nietoksyczności, bardzo dobrej rozpuszczalności w wodzie oraz prostemu procesowi syntezy, wykazują duży potencjał aplikacyjny. W niniejszym badaniu przeanalizowano wpływ dodatku kropek węglowych na właściwości zaprawy samopoziomującej [SLM], ze szczególnym uwzględnieniem ciekłości, wytrzymałości na ściskanie i zginanie, skurczu oraz odporności na ścieranie. Kropki węglowe zostały zsyntetyzowane jednoetapową metodą hydrotermalną, a następnie wprowadzone do zaprawy w różnych dawkach. Uzyskane wyniki doświadczalne wykazały, że dodatek kropek węglowych istotnie poprawia ciekłość oraz właściwości mechaniczne zaprawy. Optymalna dawka, wynosząca 3o/ooo, skutkowała najwyższymi wartościami wytrzymałości na ściskanie i zginanie. Dodatkowo stwierdzono, że kropki węglowe efektywnie ograniczają skurcz oraz zwiększają odporność zaprawy na ścieranie. Analiza mikrostrukturalna wykazała, że obecność kropek węglowych sprzyja intensyfikacji procesu tworzenia żelu C-S-H, co prowadzi do powstania gęstszej i bardziej jednorodnej mikrostruktury matrycy cementowej. W efekcie notuje się znaczącą poprawę zarówno właściwości mechanicznych, jak i trwałości materiału. Podsumowując, przeprowadzone badania potwierdzają, że kropki węglowe stanowią ekonomiczny i zrównoważony dodatek do modyfikacji materiałów cementowych, oferując realną alternatywę dla droższych nanomateriałów węglowych.
EN
Carbon-based nanomaterials, such as carbon nanotubes [CNTs], graphene, and graphene oxide [GO], have been widely investigated for enhancing the properties of cement-based materials. However, their high cost, dispersion challenges, and compatibility issues with cement matrices limit their practical applications. In contrast, carbon dots [CDs], a novel class of carbon-based nanomaterials, offer a promising alternative due to their low cost, non-toxicity, excellent water solubility, and facile synthesis. This study investigates the effects of CDs on the performance of self-leveling mortar [SLM], with a focus on fluidity, mechanical properties: compressive and flexural strengths, shrinkage, and abrasion resistance. CDs were synthesized via a one-step hydrothermal method and incorporated into SLM at varying dosages. The experimental results show that the addition of CDs significantly improves the fluidity and mechanical properties of SLM, with the optimal dosage [3o/ooo] yielding the highest compressive and flexural strengths. Furthermore, CDs effectively reduce the shrinkage and enhance the abrasion resistance of SLM. Microstructural analysis revealed that CDs promote the formation of calcium silicate hydrate C-S-H gel, leading to a denser and more stable matrix, which contributes to improved mechanical performance and durability. Overall, this study highlights that CDs are a cost-effective and sustainable additive for enhancing the performance of cement-based materials, offering a viable alternative to more expensive nanomaterials.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The stockpiling of phosphogypsum is a waste of land resources and also causes serious pollution to natural resources such as water and atmosphere. This paper explores the mechanism of efficiently modified phosphogypsum and constructs a model and evaluation system for heavy metal leaching and migration transformation. The modified phosphogypsum is used in self-levelling mortar to promote sustainable development within the phosphogypsum industry. It was shown that the phosphogypsum, first treated by ball milling for 5 min and then modified at low temperature of 165 °C, had a flexural strength of 2.35 MPa and a compressive strength of 4.28 MPa, which meets the requirement of strength of phosphogypsum of grade 2.0 in “Calcined gypsum” (GB/T9776-2008), and its flexural and compressive strength is 17.5% and 7% higher than 2.0 grade. This is due to the generation of better hydration activity of CaSO4・0.5H2O in the process of modification, which can hydrate to form more needle and columnar calcium sulphate dihydrate crystals, the crystals are interlaced, overlapped or overlapped with some lamellar structures, forming a network of gypsum dihydrate crystals, so that the gypsum blocks get good mechanical properties. The results of heavy metal environmental assessment and kinetic model fitting showed that there was no environmental and health risk for the high-efficiency modified phosphogypsum, and the Elovich model and second-level kinetic model were fitted to the leaching pattern of characteristic pollutants. Using ArcGIS and other interpolation, vertical distribution simulation, profiling with the increase of placement time of phosphogypsum in the content of heavy metal elements appeared to be a significant decrease, and the spatial distribution characteristics of heavy metals and altitude there was a negative correlation between modified phosphogypsum applied to self-levelling mortar, the flexural strength of 3.1 MPa, compressive strength of 8.9 MPa, met the standard requirements of “Gypsum based self-levelling compound for floor” (JC/T1023-2021). By analysing the LCA and carbon emission per tonne of self-levelling mortar based on the life cycle parity, it can be showed that terrestrial ecotoxicity, freshwater ecotoxicity, marine ecotoxicity, human carcinogenic toxicity were the main types of damages in all damage categories and the carbon emission in the raw material acquisition stage accounting for 79.8%.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.