Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2026

Идентификатор DOI: 10.31851/S0023291226010057

Ключевые слова: graphite, graphene-containing dispersions, liquid-phase exfoliation, cement, concrete, compressive strength, Dispersion stability, rotor-stator, графит, графеносодержащие дисперсии, жидкофазная эксфолиация, цемент, бетон, прочность на сжатие, стабильность дисперсий, ротор-статор

Аннотация: Работа посвящена сопоставлению коллоидной устойчивости водных графеносодержащих дисперсий, полученных высокосдвиговой жидкофазной эксфолиацией (ротор-статор), с микроструктурными и механическими характеристиками цементных композитов. Коллоидная устойчивость водных дисперсий графита рассматривается как предиктор развития прочности бетонных композитов в нормативные сроки твердения (14/21/28 сут.). Дисперсии промышленных марок графита (ГК-1, ГАК-2) стабилизировали полимерными добавками, после чего вводили в цементно-песчаную смесь (цемент : песок = 1 : 2, водоцементное соотношение (В/Ц) = 0.28; поликарбоксилатный суперпластификатор - Reomax PC3902p). Плотность образцов определяли из массы и фактического объема, прочность на сжатие - на Instron 3369 в возрасте 14/21/28 сут. Показано, что к 28 сут. модифицированные составы имеют более высокую плотность относительно контроля (для ГК-1: +≈72 кг/м³; для ГАК-2: +≈26 кг/м³), что указывает на уплотнение порового каркаса. Прирост прочности составил: на 14 сут. - +0.2% (ГК-1) и +13.6% (ГАК-2); на 21 сут. - +17.8 и +32.5%; на 28 сут. - +29.8 и +45.9% соответственно. Результаты интерпретируются совмещенным вкладом ускоренного зародышеобразования C-S-H на углеродной поверхности, микрозаполнения капиллярных пор и микроармирования графеноподобными частицами. Новизна работы - в прямой связи устойчивости реальных промышленных дисперсий с упрочнением бетона при неизменных технологических параметрах приготовления, показана технологическая применимость подхода. The work is devoted to the comparison of the colloidal stability of aqueous graphene-containing dispersions obtained by high-shear liquid-phase exfoliation (rotor-stator) with the microstructural and mechanical characteristics of cement composites. Dispersions of industrial graphite grades (GK-1, GAK-2) were stabilized with polymer additives, after which they were introduced into a cement- and mixture (cement : sand = 1 : 2, water-cement ratio (W/C) = 0.28; polycarboxylate superplasticizer - Reomax PC3902p). The density of the samples was determined from the mass and actual volume, compressive strength - on Instron 3369 at the age of 14/21/28 days. It is shown that by the 28th day the modified compositions have a higher density relative to the control (for GK-1: +≈72 kg/m³; for GAK-2: +≈26 kg/m³), which indicates the compaction of the pore framework. The increase in strength was: on the 14th day - +0.2% (GK-1) and +13.6% (GAK-2); on the 21st day - +17.8 and +32.5%; on the 28th day - +29.8 and +45.9%, respectively. The results are interpreted by the combined contribution of accelerated C-S-H nucleation on the carbon surface, microfilling of capillary pores and microreinforcement with graphene-like particles. The novelty of the work is in the direct connection between the stability of real industrial dispersions and the strengthening of concrete at constant technological parameters of preparation; the technological applicability of the approach is demonstrated.

Журнал: Коллоидный журнал

Выпуск журнала: Т. 88, № 1

Номера страниц: 70-82

ISSN журнала: 00232912

Место издания: Москва

Издатель: Российская академия наук, Отделение общей и технической химии РАН, Институт физической химии РАН

• Стебелева О. П. (Сибирский федеральный университет)
• Кашкина Л. В. (Сибирский федеральный университет)
• Добросмыслов С. С. (Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»)
• Вшивкова О. А. (Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»)
• Пьяных Т. А. (Сибирский федеральный университет)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)