Флоренц Санчез

"Вестник

Томского государственного

архитектурно-строительного университета"

N 3 2013 г.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

УДК 666.97.03 : 620.3

ФЛОРЕНЦ САНЧЕЗ (FLORENCE SANCHEZ),

florence.sanchez@vanderbilt.edu

Университет Вандербильта,

кафедра строительной и экологической инженерии,

VUB 35 1831, Нэшвилл, Теннесси 37235, США

КОНСТАНТИН СОБОЛЕВ (KONSTANTINSOBOLEV),

Университет Висконсина-Милуоки,

кафедра строительной инженерии и механики,

п/я 784, Милуоки, Висконсин 53201, США

НАНОТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ БЕТОНОВ. ОБЗОР*

В статье представлен обзор уровня развития нанотехнологий в производстве бетонов. Приведены определения нанотехнологии, науки о наноразмерных объектах (нанонауки) и наноинженерии бетона. Представлены последние достижения в области приборостроения и компьютерного материаловедения и их применение в исследованиях бетона, а также в области наноинжиниринга и наномодификации строительных материалов на основе бетона.

* Статья переведена и опубликована в «Вестнике ТГАСУ» согласно Лицензионному соглашению с издательством Elsevier № 3213511108309.

Библиографическийсписок

  1. R. Feynman. There’s plenty of room at the bottom (reprint from speech given at annual meeting of the American Physical Society) [Втоммиреполноместа]. Eng Sci 1960; 23:22–36.
  2. NSTC, The National Nanotechnology Initiative – Strategic Plan [Национальная инициатива по нанотехнологии – стратегический план], December 2007. Executive Office of the President of the United States; 2007.
  3. K.E. Drexler, C. Peterson, G. Pergamit. Unbounding the future: the nanotechnology revolution [Свободное будущее: нанотехнологическаяреволюция]. New York: William Morrow; 1991.
  4. P.J.M. Bartos. Nanotechnology in construction: a roadmap for development [Нанотехнологияв строительстве: дорожнаякартаразвития]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 15–26.
  5. K.L. Scrivener, R.J. Kirkpatrick. Innovation in use and research on cementitious material [Инновациявиспользованиииисследованиицементирующегоматериала]. Cem Concr Res 2008; 38(2): 128–36.
  6. K.L. Scrivener. Nanotechnology and cementitious materials. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 37–42.
  7. K. Sobolev, M. Ferrada-Gutiйrrez. How nanotechnology can change the concrete world: part 2 [Какнанотехнологияможетизменитьмирбетона: часть 2]. Am Ceram Soc Bull 2005; 84(11): 16–9.
  8. K. Sobolev, S.P. Shah. SP-254 Nanotechnology of concrete: recent developments and future perspectives [Нанотехнология бетона: последние разработки иперспективы]. Detroit: American Concrete Institute; 2008.
  9. Y. de Miguel, A. Porro, P.J.M. Bartos, editors. Nanotechnology in construction [Нанотехнологиивстроительстве]. RILEM Publications SARL; 2006, p. 416.
  10. P.J.M. Bartos, Y. de Miguel, A. Porro, editors. NICOM: 2nd international symposium on nanotechnology for construction [2-й Международный симпозиум по нанотехнологиивстроительстве]. Bilbao, Spain: RILEM Publications SARL; 2006.
  11. Z. Bittnar, P.J.M. Bartos, J. Nemecek, V. Smilauer, J. Zeman, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic: Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2009, p. 438.
  12. F. Sanchez, L. Zhang, C. Ince. Multi-scale performance and durability of carbon nanofiber/ cement composites [Многоуровневаяработаидолговечностьуглеродногонановолокна/цементныхкомпозитов]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 345–50.
  13. H.M. Jennings, J.W. Bullard, J.J. Thomas, J.E. Andrade, J.J. Chen, G.W. Scherer. Characterization and modeling of pores and surfaces in cement paste: correlations to processing and properties [Определение характеристик и моделирование пор и поверхностей в цементном тесте: сопоставление обработки и свойств]. J Adv Concr Technol 2008; 6(1):5–29.
  14. F. Sanchez, A. Borwankar. Multi-scale performance of carbon microfiber reinforced cement-based composites exposed to a decalcifying environment [Многоуровневаяработацементосодержащихкомпозитов, армированных углеродным микроволокном, под влиянием декальцинирующейсреды]. Mater Sci Eng A 2010; 527(13– 14): 3151–8.
  15. K.P. Chong, E.J. Garboczi. Smartanddesignerstructuralmaterialsystems [Интеллектуальные и проектирующие системы конструкционных материалов]. Prog Struct Mat Eng 2002; 4:417–30.
  16. E.J. Garboczi, D.P. Bentz. Modelling of the microstructure and transport properties of concrete [Моделирование микроструктуры и транспортных свойств бетона]. Construct Build Mater 1996; 10(5): 293–300.
  17. E.J. Garboczi, D.P. Bentz. Multiscale analytical/numerical theory of the diffusivity of concrete [Многоуровневаяаналитическая/численнаятеориядиффузиибетона]. Adv Cem Based Mater 1998; 8(2): 77–88.
  18. Y. Xi, K. Willam, D.M. Frangopol. Multiscale modeling of interactive diffusion processes in concrete [Многоуровневоемоделированиеинтерактивныхдиффузионныхпроцессовв бетоне]. J Eng Mech 2000 (March 2000): 258–65.
  19. L. Raki, J.J. Beaudoin, R. Alizadeh. Nanotechnology applications for sustainable cement-based products [Применение нанотехнологии для жизнеспособной продукции на основе цемента]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction. Prague, Czech Republic; 2009, p. 119–24.
  20. E.J. Garboczi. Concrete nanoscience and nanotechnology: Definitions and applications [Нанонаука и нанотехнологии бетона: определения и применения]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 81–8.
  21. T. Yang, B. Keller, E. Magyari. AFM investigation of cement paste in humid air at different relative humidities [Исследования цементного теста с помощью АСМ во влажном воздухе при различной относительной влажности]. JPhysD: ApplPhys 2002; 35: L25–8.
  22. S. Lesko, E. Lesniewska, A. Nonat, J-C. Mutin, J-P. Goudonnet. Investigation by atomic force microscopy of forces at the origin of cement cohesion [Исследованиесилцементированияс помощьюатомно-силовогомикроскопа]. Ultramicroscopy 2001; 86(1–2):11–21.
  23. S. Garrault, E. Finot, E. Lesniewska, A. Nonat. Study of C–S–H growth on C3S surface during its early hydration [Изучение роста C–S–H на поверхности C3S вовремяраннейгидратации]. Mater Struct 2004; 38(4): 435–42.
  24. C. Plassard, E. Lesniewska, I. Pochard, A. Nonat. Investigation of the surface structure and elastic properties of calcium silicate hydrates at the nanoscale [Исследования поверхности структуры и упругих свойств гидратасиликатакальциянананоуровне]. Ultramicroscopy 2004; 100(3–4): 331–8.
  25. C. Plassard, E. Lesniewska, I. Pochard, A. Nonat. Nanoscale experimental investigation of particle interactions at the origin of the cohesion of cement [Наноразмерные экспериментальные исследования цементирования]. Langmuir 2005; 21:7263–70.
  26. G. Constantinides, F. Ulm, Kv. Vliet. On the use of nanoindentation for cementitious materials [Обиспользованиинаноиндентированияцементирующихматериалов]. Mater Struct 2003; 36(257):191–6.
  27. P. Mondal, S.P. Shah, L. Marks. A reliable technique to determine the local mechanical properties at the nanoscale for cementitious materials [Надежныйметоддляопределениялокальныхмеханическихсвойствнананоуровнедляцементирующихматериалов]. Cem Concr Res 2007; 37(10):1440–4.
  28. M.J. DeJong, F-J. Ulm. The nanogranular behavior of C–S–H at elevated temperatures (up to 7000C) [Нанозернистая характеристика C–S–H приповышенныхтемпературах]. Cem Concr Res 2007; 37(1):1–12.
  29. G. Constantinides, F. Ulm. The nanogranular nature of C–S–H [Нанозернистая природа C–S–H]. J Mech Phys Solid 2007; 55(1): 64–90.
  30. F. Ulm, M. Vandamme. Probing nano-structure of C–S–H by micro-mechanics based indentation techniques [Исследованиянаноструктуры C–S–H микромеханикойнаосновеиндентирования]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 43–53.
  31. P. Mondal, S.P. Shah, L. Marks. Nanoscale characterization of cementitious materials [Наноразмерная характеристика цементирующих материалов]. ACI Mater J 2008; 105:174–9.
  32. P. Mondal, S.P. Shah, L.D. Marks. Nanomechanical properties of interfacial transition zone in concrete [Наномеханические свойства граничнойпереходнойзоны в бетоне]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 315–20.
  33. J.P. Korb. NMR and nuclear spin relaxation of cement and concrete materials [ЯМР и ядернаяспиноваярелаксацияцементныхибетонныхматриалов]. Curr Opin Colloid Interface Sci 2009; 14(3):192–202.
  34. J.J. Beaudoin, L. Raki, R. Alizadeh. A 29Si MAS NMR study of modified C–S–H nanostructures [ЯМР-спектроскопия 29Si модифицированныхнаноструктур C–S–H]. Cem Concr Compos 2009; 31(8): 585–90.
  35. J.J. Chen, J.J. Thomas, H.F.W. Taylor, H.M. Jennings. Solubility and structure of calcium silicate hydrate [Растворимость и структура гидросиликата кальция]. Cem Concr Res 2004; 34(9): 1499–519.
  36. J. Skibsted, C. Hall. Characterization of cement minerals, cements and their reaction products at the atomic and nano scale [Характеристика цементных минералов, цементов и продуктовихвзаимодействиянаатомарноминаноуровне]. Cem Concr Res 2008; 38(2):205–25.
  37. S.L. Poulsen, V. Kocaba, G. Le Saoût, H.J. Jakobsen, K.L. Scrivener, J. Skibsted. Improved quantification of alite and belite in anhydrous Portland cements by 29Si MAS NMR: effects of paramagnetic ions [Усовершенствованный количественный анализ алитов и белитов в безводныхпортландцементахспомощьюЯМР 29Si: воздействиепарамагнитныхионов]. Solid S9tate Nucl Magn Reson 2009; 36(1):32–44.
  38. X. Cong, R.J. Kirkpatrick. 29Si MAS NMR study of the structure of calcium silicate hydrate [ЯМР-исследования 29Si структурыгидратасиликатакальция]. Adv Cem Based Mater 1996; 3(3–4):144–56.
  39. J.J. Beaudoin, H. Drame, L. Raki, R. Alizadeh. Formation and properties of C–S–H – HDTMA nano-hybrids [Образование и свойства наногибридов C–S–H – HDTMA]. J Mater Res 2008; 23(10):2804–15.
  40. J.J. Beaudoin, B. Patarachao, L. Raki, R. Alizadeh. The interaction of methylene blue dye with calcium–silicate–hydrate [Взаимодействие метиленовогоголубогокрасителяскальцием–силикатом–гидроокисью]. J Am Ceram Soc 2009; 92(1): 204–8.
  41. J-B. d’Espinose de Lacaillerie, F. Barberon, B. Bresson, P. Fonollosa, H. Zanni, V.E. Fedorov, et al. Applicability of natural abundance 33S solid-state NMR to cement chemistry [Применение ЯМРдля естественного количества твердотельного 33S вхимиицемента]. Cem Concr Res 2006; 36(9): 1781–3.
  42. I.G. Richardson. The nature of C–S–H in hardened cements [Происхождение C–S–H взатвердевшихбетонах]. Cem Concr Res 1999; 9(8): 1131–47.
  43. I.G. Richardson. Tobermorite/jennite- and tobermorite/calcium hydroxide-based models for the structure of C–S–H: applicability to hardened pastes of tricalcium silicate, [beta]-dicalcium silicate, Portland cement, and blends of Portland cement with blast-furnace slag, metakaolin, or silica fume [Модели тоберморит/дженнит итоберморит/кальцийнаосновегидроокисидляструктуры C–S–H: применениезатвердевшихсмесейадита, белита, портландцементаисмесейпортландцементасдоменнымшлаком, метакаолиномиликварцевойпыли]. Cem Concr Res 2004; 34(9): 1733–77.
  44. G.K. Sun, J.F. Young, R.J. Kirkpatrick. The role of Al in C–S–H: NMR, XRD, and compositional results for precipitated samples [Роль Al в C–S–H: ЯМР, рентгеновскаядифракцияиразличныерезультатыдляосажденныхобразцов]. Cem Concr Res 2006; 36(1):18–29.
  45. J.P. Korb, L. Monteilhet, P.J. McDonald, J. Mitchell. Microstructure and texture of hydrated cement-based materials: a proton field cycling relaxometry approach [Микроструктура и структура гидратированных материалов на основе цемента: подходциклическойрелаксометриипротонногополя]. Cem Concr Res 2007; 37(3):295–302.
  46. A. Nonat. The structure and stoichiometry of C–S–H [Структура и стехиометрия C–S–H]. Cem Concr Res 2004; 34(9):1521–8.
  47. H.F.W. Taylor. Cement chemistry [Химия цемента]. 2nd ed.; 1997.
  48. J.J. Beaudoin, H. Drame, L. Raki, R. Alizadeh. Formation and properties of C–S–H– PEG nano-structures [Образования и свойства наноструктур C–S–H – PEG]. Mater Struct 2009:1–6. doi: 10.1617/s11527-008-9439-x.
  49. A.J. Bohris, U. Goerke, P.J. McDonald, M. Mulheron, B. Newling, B. Le Page. A broad line NMR and MRI study of water and water transport in portland cement pastes [ЯМР-томография воды и транспортировки воды в смесях портландцемента]. Magn Reson Imag 1998; 16(5–6):455–61.
  50. M. Gussoni, F. Greco, F. Bonazzi, A. Vezzoli, D. Botta, G. Dotelli, et al. 1H NMR spin–spin relaxation and imaging in porous systems: an application to the morphological study of white portland cement during hydration in the presence of organics [ЯМР-спектроскопия 1Нспиновой – спиновойрелаксациииизображениевпористыхсистемах: применениеморфологическогоизучениябелыхпортландцементоввовремягидратацииприналичии органическихвеществ]. Magn Reson Imag 2004; 22(6): 877–89.
  51. E. Laganas, G. Papavassiliou, M. Fardis, A. Leventis, F. Milia, E. Chaniotakis, et al. Analysis of complex 1H nuclear magnetic resonance relaxation measurements in developing porous structures: a study in hydrating cement [Анализ измеренийкомплекснойЯМР-спектроскопии 1Нприразвитиипористыхструктур: изучениегидратациицемента]. J Appl Phys 1995; 77(7):3343–8.
  52. J.O. Ojo, B. Mohr. A review of the analysis of cement hydration kinetics via 1H nuclear magnetic resonance [ОбзоранализакинетикигидратациицементапосравнениюсЯМР 1Н ]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction) [Нанотехнологиивстроительстве: труды симпозиума]. Prague, Czech Republic; 2009, p. 81–8.
  53. P.J. McDonald, J-P. Korb, J. Mitchell, L. Monteilhet. Surface relaxation and chemical exchange in hydrating cement pastes: a two-dimensional NMR relaxation study [Поверхность релаксации и химического обмена в гидратирующих цементных смесях: изучениерелаксацииспомощью двумерного ЯМР]. Phys Rev Lett 2005; 72(1):011409.
  54. L. Monteilhet, J.P. Korb, J. Mitchell, P.J. McDonald. Observation of exchange of micropore water in cement pastes by two-dimensional T(2)–T(2) nuclear magnetic resonance relaxometry [Наблюдения обмена водных микропор в цементных смесях с помощью двумерной ЯМР-релаксометрии T(2)–T(2)]. Phys Rev. E, Statist, Nonlinear, and Soft Mat Phys 2007; 74(6 Pt 1):061404.
  55. J.S. Schweitzer, R.A. Livingston, C. Rolfs, H-W. Becker, S. Kubsky, T. Spillane, et al. Nanoscale studies of cement chemistry with 15N resonance reaction analysis [Наноразмерные исследования химиицементаметодом анализа резонансной реакции 15N]. Nucl Instrum Meth Phys Res Section B: Beam Interact Mater Atoms 2005; 241(1–4):441–5.
  56. R.A. Livingston, J.S. Schweitzer, C. Rolfs, H.W. Becker, S. Kubsky. Characterization of the induction period in tricalcium silicate hydration by nuclear resonance reaction analysis [Характеристика индукционного периода гидроокиси алитанаосновеанализареакцииядерногорезонанса]. J Mater Res 2001; 16(3):687–93.
  57. J.S. Schweitzer, R.A. Livingston, C. Rolfs, H.W. Becker, S. Kubsky. Ion beam analysis of the hydration of tricalcium silicate [Ионно-лучевой анализ гидратации алита]. Nucl Instrum Meth Phys Res Section B: Beam Interact Mater Atoms 2003; 207(1):80–4.
  58. J.S. Schweitzer, R.A. Livingston, J. Cheug, C. Rolfs, H.W. Becker, S. Kubsky, et al. Progress in nanoscale studies of hydrogen reactions in construction materials [Развитие наноразмерныхисследованийводородныхреакцийвконструкционныхматериалах]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 131–8.
  59. J.S. Schweitzer, R.A. Livingston, C. Rolfs, H.W. Becker, S. Kubsky, T. Spillane, et al. Nanoscale measurements of cement hydration during the induction period [Наноразмерные измерения гидратации цемента во время индукционного периода]. In: Bartos PJM, de Miguel Y, Porro A, editors. NICOM: 2nd international symposium on nanotechnology for construction. Bilbao, Spain: RILEM Publications SARL; 2006, p. 125–32.
  60. A.J. Allen, J. Thomas, H.M. Jennings. Composition and density of nanoscale calcium–silicate–hydrate in cement [Состав и плотность наноразмерного гидросиликата кальция в цементе]. Nat Mater 2007; 6(April):311–6.
  61. A.J. Allen, J.J. Thomas. Analysis of C–S–H gel and cement paste by small-angle neutron scattering [Анализ C–S–H геляицементноготестапутеммалоугловогонейтронногорассеивания]. Cem Concr Res 2007; 37(3):319–24.
  62. H.M. Jennings, J.J. Thomas, J.S. Gevrenov, G. Constantinides, F-J. Ulm. A multitechnique investigation of the nanoporosity of cement paste [Исследованияспомощьюмногочисленныхметодовнанопористостивцементномтесте]. Cem Concr Res 2007; 37(3):329–36.
  63. H.M. Jennings. Colloid model of C–S–H and implications to the problem of creep and shrinkage [Коллоидная модель C–S–H ипроблемыползучестииусадки]. Mater Struct 2006; 37(1): 59–70.
  64. H.M. Jennings. Refinements to colloid model of C–S–H in cement: CM-II [Очистка коллоидноймоделиот C–S–H вцементе]. Cem Concr Res 2008; 38(3): 275–89.
  65. J.J. Thomas, H.M. Jennings. A colloidal interpretation of chemical aging of the C–S–H gel and its effects on the properties of cement paste [Коллоидная интерпретацияхимическогостарениягеля C–S–H иеговлияниенасвойствацементноготеста]. Cem Concr Res 2006; 36(1):30–8.
  66. H.M. Jennings. The colloidal/nanogranular nature of cement paste and properties [Коллоидная/нанозернистая природа цементного теста и его свойства]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 27–36.
  67. H.N. Bordallo, L.P. Aldridge, A. Desmedt. Water dynamics in hardened ordinary Portland cement paste or concrete: from quasielastic neutron scattering [Динамика воды в затвердевшем простом портландцементном тесте или бетоне: квазиупругоенейтронноерассеяние]. J Phys Chem B 2006; 110: 17966–76.
  68. V.K. Peterson, D.A. Neumann, R.A. Livingston. Hydration of cement: the application of quasielastic and inelastic neutron scattering [Гидратация в цементе: применение квазиупругого и неупругого нейтронного рассеяния]. Phys B Condens Mater 2006; 385–386(Part 1):481–6.
  69. J.J. Thomas, D.A. Neuman, S.A. FitzGerald, R.A. Livingston. State of water in hydrating tricalcium silicate and portland cement pastes as measured by quasi-elastic neutron scattering [Состояние воды в гидратированном алите и портландцементных смесях, измеренное с помощью квазиупругого нейтронного рассеяния]. J Am Ceram Soc 2001; 84:1811–6.
  70. J. Allen, J.C. McLaughlin, D.A. Neumann, R.A. Livingston. In situ quasi-elastic scattering characterization of particle size effects on the hydration of tricalcium silicate [Характеристика квазиупругого рассеяния in situ влиянияразмеровчастицнагидратациюалита]. J Mater Res 2004; 19 (11).
  71. E. Fratini, F. Ridi, S.H. Chen, P. Baglioni. Hydration water and microstructure in calcium silicate and aluminate hydrates [Гидратная вода имикроструктурагидросиликатакальцияи алюминия]. J Phys Condens Matter 2006; 18:S2467–83.
  72. A. Faraone, E. Fratini, P. Baglioni, S.H. Chen. Quasielastic and inelastic neutron scattering on hydrated calcium silicate pastes [Квазиупругое и неупругое нейтронное рассеяние в смесях гидратированного силиката кальция]. J Chem Phys 2004; 121(7):3212–20.
  73. S.A. FitzGerald, J.J. Thomas, D.A. Neumann, R.A. Livingston. A neutron scattering study of the role of diffusion in the hydration of tricalcium silicate [Исследование нейтронного рассеяниявгидратацииалита]. Cem Concr Res 2002; 32(3):409–13.
  74. N.M. Nemes, D.A. Neumann, R.A. Livingston. States of water in hydrated C3S (tricalcium silicate) as a function of relative humidity [Состояния воды гидратированного алита как функция относительной влажности]. J Mater Res 2006; 21(10):2516–23.
  75. R.A. Livingston. Neutron scattering methods for concrete nanostructure characterization [Методы нейтронного рассеяниядляхарактеристикинаноструктурыбетона]. In: Miguel Yd, Porro A, Bartos PJM, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM2 (2nd international symposium on nanotechnology in construction). RILEM Publications SARL; 2006. p. 115–24.
  76. E.J. Garboczi, D.P. Bentz, G.J. Frohnsdorff. The past, present, and future of computational materials sciences of concrete [Прошлое, настоящее и будущее вычислительного материаловедения в области бетона]. In: Materials science of concrete workshop (in honor of J. Francis Young). Proceedings. Center for Advanced-Cement-Based Materials (ACBM), Lake Shelbyville, IL; April 27–29, 2000, p. 10.
  77. P. Faucon, J.M. Delaye, J. Virlet, J.F. Jacquinot, F. Adenot. Study of the structural properties of the C–S–H(I) by molecular dynamics simulation [Изучение структурных свойств C–S–H(I) с помощьюмоделированиямолекулярнойдинамики]. Cem Concr Res 1997; 27(10):1581–90.
  78. S. Churakov. Structure of the interlayer in normal 11 Е tobermorite from an ab initio study [Структура промежуточногослоявнормальномтоберморите 11Е ab initio]. Eur J Mineral 2009; 21(1):261–71.
  79. S. Churakov. Structural position of H2O molecules and hydrogen bonding in anomalous 11 Е tobermorite [Структурное положение молекул H2O иводородныхсвязейваномальномтоберморите 11Е]. Am Mineral 2009; 94(1):156–65.
  80. S. Churakov. Hydrogen bond connectivity in jennite from ab initio simulations [Водородная связь в дженните в моделировании ab initio]. Cemt Concr Res 2008; 38(12):1359–64.
  81. P. Faucon, A. Delagrave, J.C. Petit, C. Richet, J.M. Marchand, H. Zanni. Aluminum incorporation in calcium silicate hydrates (C–S–H) depending on their Ca/Si ratio [Введение алюминия вгидратсиликатакальция (C–S–H) взависимостиотсоотношения Ca/Si]. J Phys Chem B 1999; 103:7796–802.
  82. A.G. Kalinichev, R.J. Kirkpatrick. Molecular dynamics modeling of chloride binding to the surfaces of calcium hydroxide, hydrated calcium aluminate, and calcium silicate phases [Моделирование молекулярной динамики хлоридной связи с поверхностями фаз гидрата кальция, гидроалюминатакальция и силикатакальция]. Chem Mater 2002; 14:3539–49.
  83. A. Gmira, M. Zabat, R.J.M. Pellenq, H. Van Damme. Microscopic physical basis of the poromechanical behavior of cement-based materials [Микроскопическая физическая основа поромеханической работы материалов на основе цемента]. Mater Struct 2004; 37(1):1359–5997.
  84. R.J.M. Pellenq, H. Van Damme. Why does concrete set? The nature of cohesion forces in hardened cement-based materials [Почему твердеет бетон? Природа сил цементирования в твердеющих материалах на основе цемента]. MRSBull 2004; 29(5):319–23.
  85. R.J.M. Pellenq, N. Lequeux, H. van Damme. Engineering the bonding scheme in C–S–H: the iono-covalent framework [Создание связной цепи C–S–H: ионоковалентнаяконструкция]. Cem Concr Res 2008; 38(2):159–74.
  86. F. Sanchez, L. Zhang. Molecular dynamics modeling of the interface between surface functionalized graphitic structures and calcium–silicate–hydrate: interaction energies, structure, and dynamics [Моделирование молекулярной динамики интерфейсамеждуфункционализированнымиграфитовымиструктурамиигидросиликатакальция: энергиявзаимодействия, структураидинамика]. J Colloid Interface Sci 2008; 323(2):349–58.
  87. F. Sanchez, L. Zhang. Interaction energies, structure, and dynamics at functionalized graphitic structure–liquid phase interfaces in an aqueous calcium sulfate solution by molecular dynamics simulation [Энергия, структура и динамика взаимодействия наповерхностяхразделазамещеннойграфитовойструктурыижидкойфазы вводномрастворесульфатакальцияметодоммоделированиямолекулярнойдинамики]. Carbon 2010; 48(4):1210–23.
  88. P. Faucon, J.M. Delaye, J. Virlet, J.F. Jacquinot, F. Adenot. Study of the structural properties of the C–S–H(I) by molecular dynamics simulation [Исследование структурных свойств C–S–H(I) методоммоделированиямолекулярнойдинамики]. Cem Concr Res 1997; 27(10):1581–90.
  89. J.S. Dolado, M. Griebel, J. Hamaekers. A molecular dynamic study of cementitious calcium silicate hydrate (C–S–H) gels. J Am Ceram Soc 2007; 90 (12).
  90. A.G. Kalinichev, J. Wang, R.J. Kirkpatrick. Molecular dynamics modeling of the structure, dynamics and energetics of mineral–water interfaces: application to cement materials [Моделирование молекулярной динамикой структурыидинамикиграницыразделаминерал – вода: применениецементныхматериалов]. Cem Concr Res 2007; 37(3):337–47.
  91. J. Wang, A.G. Kalinichev, R.J. Kirkpatrick. Effects of substrate structure and composition on the structure, dynamics, and energetics of water at mineral surfaces: a molecular dynamics modeling study [Влияние структурыисостава минерального основаниянаструктуруи динамикуводынаминеральныхповерхностях: изучениемоделированиямолекулярнойдинамики]. Geochim Cosmochim Acta 2006; 70(3):562–82.
  92. A.G. Kalinichev, R.J. Kirkpatrick. Molecular dynamics modeling of chloride binding to the surfaces of calcium hydroxide, hydrated calcium aluminate, and calcium silicate phases [Моделированиемолекулярнойдинамикихлоридныхвяжущих на поверхности фазгидрата кальция, гидроалюминатакальцияисиликатакальция]. Chem Mater 2002; 14(8):3539–49.
  93. J. Bjornstrom, A. Martinelli, A. Matic, L. Borjesson, I. Panas. Accelerating effects of colloidal nano-silica for beneficial calcium–silicate–hydrate formation in cement [Ускорение воздействияколлоидногонанокремнеземадляполезногообразованиягидросиликатакальцияв цементе]. Chem Phys Lett 2004; 392(1–3):242–8.
  94. T. Ji. Preliminary study on the water permeability and microstructure of concrete incorporating nano-SiO2 [Предварительное исследование водонепроницаемостиимикроструктурыбетона, имеющеговсоставенано- SiO2]. Cem Concr Res 2005; 35(10):1943–7.
  95. B.-W. Jo, C.-H. Kim, G.-H. Tae, .J-B. Park. Characteristics of cement mortar with nano-SiO2 particles [Свойства цементного раствора с частицами нано-SiO2]. Construct Build Mater 2007; 21(6):1351–5.
  96. H. Li, H-G. Xiao, J-P. Ou. A study on mechanical and pressure-sensitive properties of cement mortar with nanophase materials [Изучение механических свойств и чувствительногок давлениюраствораснанофазнымиматериалами]. Cem Concr Res 2004; 34(3):435–8.
  97. H. Li, M.-H. Zhang, J.-P. Ou. Abrasion resistance of concrete containing nanoparticles for pavement [Износостойкость бетона, содержащегонаночастицыдлядорожногопокрытия]. Wear 2006; 260(11–12):1262–6.
  98. Y. Qing, Z. Zenan, K. Deyu, C. Rongshen. Influence of nano-SiO2 addition on properties of hardened cement paste as compared with silica fume [Влияниепримеси нано-SiO2 насвойствазатвердевшегоцементноготеставсравнениискварцевойпылью]. Construct Build Mater 2007; 21(3):539–45.
  99. K.L. Lin, W.C. Chang, D.F. Lin, H.L. Luo, M.C. Tsai. Effects of nano-SiO2 and different ash particle sizes on sludge ash–cement mortar [Влияниепримеси нано-SiO2 и частиц золы различныхразмеровнашламозольныйцементныйраствор]. J Environ Manage 2008; 88(4):708–14.
  100. D.F. Lin, K.L. Lin, W.C. Chang, H.L. Luo, M.Q. Cai. Improvements of nano-SiO2 on sludge/fly ash mortar [Усовершенствование нано-SiO2 врастворешлама/золыуноса]. Waste Manage 2008; 28(6):1081–7.
  101. K. Sobolev, I. Flores, L.M. Torres-Martinez, P.L. Valdez, E. Zarazua, E.L. Cuellar. Engineering of SiO2 nanoparticles for optimal performance in nano cementbased materials [Создание наночастиц SiO2 дляоптимальнойработынаноматериаловнаосновецемента]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 139–48.
  102. Y. Qing, Z. Zenan, S. Li, C. Rongshen. A comparative study on the pozzolanic activity between nano-SiO2 and silica fume [Сравнительное изучение пуццоланизациимежду нано-SiO2 и кварцевойпылью]. J Wuhan Univ Technol – Mater Sci Ed 2008; 21(3):153–7.
  103. H. Li, M.-Н. Zhang, J.-P. Ou. Flexural fatigue performance of concrete containing nano-particles for pavement [Усталость при изгибе бетона, содержащегонаночастицыдлядорожногопокрытия]. Int J Fatig 2007; 29(7):1292–301.
  104. Z. Li, H. Wang, S. He, Y. Lu, M. Wang. Investigations on the preparation and mechanical properties of the nano-alumina reinforced cement composite [Исследования механических свойств цементного состава, армированного наноалюминием]. Mater Lett 2006; 60(3):356–9.
  105. T.-P. Chang, J.-Y. Shih, K.-M. Yang, T.-C. Hsiao. Material properties of Portland cement paste with nano-montmorillonite [Свойства материала портландцементного теста с нано-монтмориллонитом]. J Mater Sci 2007; 42(17):7478–87.
  106. W.-Y. Kuo, J.-S. Huang, C.-H. Lin. Effects of organo-modified montmorillonite on strengths and permeability of cement mortars [Влияние органо-модифицированного монтмориллонитанапрочностьипроницаемостьцементныхрастворов]. Cem Concr Res 2006; 36(5):886–95.
  107. S.J. Lee, W.M. Kriven. Synthesis and hydration study of Portland cement components prepared by the organic steric entrapment method [Изучениесинтезаигидратациикомпонентовпортландцемента, приготовленногометодомперехватаорганическихстерическихпрепятствий]. Mater Struct 2005; 38(1):87–92.
  108. K. Sobolev, M. Ferrada-Gutiйrrez. How nanotechnology can change the concrete world: Part 1 [Как нанотехнология может изменить мир бетона: Часть 1]. Am Ceram Soc Bull 2005; 84(10):14–7.
  109. H. Li, H.-G. Xiao, J. Yuan, J. Ou. Microstructure of cement mortar with nanoparticles [Микроструктура цементного раствора, содержащего наночастицы]. Compos B Eng 2004; 35(2):185–9.
  110. J.J. Gaitero, I. Campillo, A. Guerrero. Reduction of the calcium leaching rate of cement paste by addition of silica nanoparticles [Скорость выщелачивания кальция вцементномтестепутемдобавлениякремниевыхнаночастиц]. Cem Concr Res 2008; 38(8–9):1112–8.
  111. F. Vallee, B. Ruot, L. Bonafous, L. Guillot, N. Pimpinelli, L. Cassar, et al. Cementitious materials for self-cleaning and depolluting facade surfaces [Цементирующие материалы самоочищающихся и фасадных поверхностей]. In: RILEM proceedings (2005), PRO 41 (RILEM international symposium on environment-conscious materials and systems for sustainable development); 2004, p. 337–46.
  112. Y. Murata, T. Obara, K. Takeuchi. Air purifying pavement: development of photocatalytic concrete blocks [Дорожное покрытие, очищающее воздух: разработкафотокаталитическихбетонныхблоков]. J Adv Oxidat Technol 1999; 4(2):227–30.
  113. J. Chen, C-S. Poon. Photocatalytic construction and building materials: from fundamentals to applications [Фотокаталитическая конструкция и строительные материалы: от основ к применению]. Build Environ 2009; 44(9):1899–906.
  114. A.R. Jayapalan, K.E. Kurtis. Effect of nano-sized titanium dioxide on early age hydration of Portland cement [Влияние наноразмерной двуокисититананагидратациюраннегостаренияпортландцемента]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 267–73.
  115. M. Lackhoff, X. Prieto, N. Nestle, F. Dehn, R. Niessner. Photocatalytic activity of semiconductor-modified cement–influence of semiconductor type and cement ageing [Фотокаталитическая активность полупроводниковогопортландцементатипа 2 истарениецемента]. Appl Catal B Environ 2003; 43(3):205–16.
  116. K. Sobolev. Mechano-chemical modification of cement with high volumes of blast furnace slag [Механо-химическая модификация цемента с высоким содержанием доменногошлака]. Cem Concr Compos 2005; 27(7–8):848–53.
  117. M.S. Morsy, H.A. Aglan, M.M. Abd El Razek. Nanostructured zonolite cementitious surface compounds for thermal insulation [Составы цементирующейповерхностииз наноразмерногозонолитадлятепловойизоляции]. Construct Build Mater 2009; 23(1):515–21.
  118. X. He, X. Shi. Chloride permeability and microstructure of Portland cement mortars incorporating nanomaterials [Проницаемость имикроструктура хлорида врастворахпортландцемента, содержащихнаноматериалы]. Transport Res Board Record: J Transport Res Board 2008(2070):13–21.
  119. R. Siddique, J. Klaus. Influence of metakaolin on the properties of mortar and concrete: a review [Влияние метакаолина на свойства раствора и бетона: обзор]. Appl Clay Sci 2009; 43(3–4):392–400.
  120. B. Birgisson, C.L Beatty. Nanomodified concrete additive and high performance cement paste and concrete therefrom [Наномодифицированная бетонная примесь и высококачественное бетонное тесто и бетон наегооснове]. International application number: PCT/US2007/073430. International filling date: 13.07.2007.
  121. H. Lindgreen, M. Geiker, H. Krøyer, N. Springer, J. Skibsted. Microstructure engineering of Portland cement pastes and mortars through addition of ultrafine layer silicates [Создание микроструктуры портландцементных смесей и растворов путем добавления сверхтонкихсиликатовслоистойструктуры]. Cem Concr Compos 2008; 30(8):686–99.
  122. H. Kroyer, H. Lindgreen, H.J. Jacobsen, J. Skibsted. Hydration of Portland cement in the presence of clay minerals studied by 29Si and 27Al MAS NMR spectroscopy [Гидратация портландцемента при наличии глиняных минералов, исследуемых с помощью ЯМР-спектроскопии 29Si и 27Al]. Adv Cement Res 2003; 15:103–12.
  123. J. Minet, S. Abramson, B. Bresson, A. Franceschini, H. Van Damme, N. Lequeux. Organic calcium silicate hydrate hybrids: a new approach to cement based nanocomposites [Гибриды органического гидросиликата кальция: новый подход к нанокомпозитам на основе цемента]. J Mater Chem 2006; 16:1379–83.
  124. A. Franceschini, S. Abramson, V. Mancini, B. Bresson, C. Chassenieux, N. Lequeux. New covalent bonded polymer–calcium silicate hydrate composites [Новыековалентно-связанные композиты полимер-гидросиликата кальция ]. J Mater Chem 2007; 17:913–22.
  125. X. Cong, R.J. Kirkpatrick. 29Si and 17O NMR investigation of the structure of some crystalline calcium silicate hydrates [ЯМР-исследования 29Si и 17O структурынекоторыхкристалличесикхгидросиликатовкальция]. Adv Cem Based Mater 1996; 3(3–4):133–43.
  126. H. Matsuyama, J.F. Young. Intercalation of polymers in calcium silicate hydrate: a new synthetic approach to biocomposites? [Введение полимеров гидросиликата кальция: новый синтетический подход к биокомпозитам?] ChemMater 1999; 11:16–9.
  127. P.M. Ajayan.Nanotubesfromcarbon[Углеродные нанотрубки]. Chem Rev 1999; 99:1787–99.
  128. J-P. Salvetat, J-M. Bonard, N.H. Thomson, A.J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, et al. Mechanical properties of carbon nanotubes [Механические свойства углеродных нанотрубок]. Appl Phys Mater Sci Process 1999; 69:255–60.
  129. D. Srivastava, C. Wei, K. Cho. Nanomechanics of carbon nanotubes and composites [Наномеханика углеродных нанотрубок и композитов]. Appl Mech Rev 2003; 56:215–30.
  130. J.M. Makar, J. Margeson, J. Luh. Carbon nanotube/cement composites – early results and potential applications [Композиты из углеродных нанотрубок/цементных композитов – первые результатыивозможныеприменения]. In: Banthia N, Uomoto T, Bentur A, Shah SP, editors. Proceedings of 3rd international conference on construction materials: performance, innovations and structural implications. Vancouver, BC August 22–24, 2005, p. 1–10.
  131. G.Y. Li, P.M. Wang, X. Zhao. Pressure-sensitive properties and microstructure of carbon nanotube reinforced cement composites [Чувствительные кдавлению свойства и микроструктура цементных космпозитов, армированных углеродными нанотрубками]. Cem Concr Compos 2007; 29(5):377–82.
  132. X.-L. Xie, Y.-W. Mai, X.-P. Zhou. Dispersion and alignment of carbon nanotubes in polymer matrix: a review [Дисперсия и совмещение углеродных нанотрубок в полимерной матрице: обзор]. Mater Sci Eng R 2005; 49(4):89–112.
  133. I. Kang, Y.Y. Heung, J.H. Kim, J.W. Lee, R. Gollapudi, S. Subramaniam, et al. Introduction to carbon nanotube and nanofiber smart materials [Введение в интеллектуальные материалы из углеродных нанотрубок и нановолокна]. Compos B Eng 2006; 37(6):382–94.
  134. J.N. Coleman, U. Khan, W.J. Blau, Y.K. Gun’ko. Small but strong: a review of the mechanical properties of carbon nanotube-polymer composites [Мал но силен: изучениемеханическойпрочностиполимерныхкомпозитовизуглеродныхнанотрубок]. Carbon 2006; 44(9):1624–52.
  135. K.-T. Lau, C. Gu, D. Hui. A critical review on nanotube and nanotube/nanoclay related polymer composite materials [Критический обзор полимерных композитных материалов из нанотрубок / наноглины]. Compos B Eng 2006; 37(6):425–36.
  136. E. Hammel, X. Tang, M. Trampert, T. Schmitt, K. Mauthner, A. Eder, et al. Carbon nanofibers for composite applications [Углеродное нановолокно длякомпозитныхприменений]. Carbon 2004; 42(5–6):1153–8.
  137. S.P. Shah, M.S. Konsta-Gdoutos, Z.S. Metaxa, P. Mondal. Nanoscale modification of cementitious materials [Наноразмерная модификация цементирующих материалов]. In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, Czech Republic; 2009, p. 125–30.
  138. A. Cwirzen, K. Habermehl-Cwirzen, V. Penttala. Surface decoration of carbon nanotubes and mechanical properties of cement/carbon nanotube composites [Отделкаповерхностиизуглеродныхнанотрубокимеханическиесвойствакомпозитовнаосновецемента/углеродныхнанотрубок]. Adv Cem Res 2008; 20(2):65–73.
  139. A. Cwirzen, K. Habermehl-Cwirzen, A. Nasibulin, E. Kaupinen, V. Penttala. SEM/AFM studies of cementitious binder modified by MWCNT and nano-sized Fe needles [СЭМ/АСМ исследования цементирующих вяжущих, модифицированных многослойнымиУНТ и наноразмерными Fe иглами]. Mater Char 2008. [Available online 12 November 2008].
  140. Y. Saez de Ibarra, J.J. Gaitero, E. Erkizia, I. Campillo. Atomic force microscopy and nanoindentation of cement pastes with nanotube dispersions [АСМ и наноиндентирование цементных смесей с рассеиванием нанотрубок]. Phys Status Solidi 2006; 203(6):1076–81.
  141. M.S. Konsta-Gdoutos, Z.S. Metaxa, S.P. Shah. Multi-scale mechanical and fracture characteristics and early-age strain capacity of high performance carbon nanotube/cement nanocomposites [Многоуровневые свойства механического образования трещини ранняя деформационная способность высококачественных углеродных нанотрубок/цементных нанокомпозитов]. Cem Concr Compos 2010; 32(2):110–5.
  142. G.Y. Li, P.M. Wang, X. Zhao. Mechanical behavior and microstructure of cement composites incorporating surface-treated multi-walled carbon nanotubes [Механические свойства и микроструктура цементных композитов, состоящих из многослойныхуглеродныхнанотрубоксобработаннойповерхностью]. Carbon 2005; 43(6):1239–45.
  143. S. Musso, J-M. Tulliani, G. Ferro, A. Tagliaferro. Influence of carbon nanotubes structure on the mechanical behavior of cement composites [Влияние структуры углеродных нанотрубок намеханическиесвойствацементныхсмесей]. Compos Sci Technol 2009; 69(11–12):1985–90.
  144. F. Sanchez, C. Ince. Microstructure and macroscopic properties of hybrid carbon nanofiber/silica fume cement composites [Микроструктура и макроскопические свойства цементныхсмесейнаоснове гибридного углеродного нановолокна/кварцевойпыли]. Compos Sci Technol 2009; 69(7–8):1310–8.
  145. F. Sanchez. Carbon nanofiber/cement composites: challenges and promises as structural materials [Смесииз углеродного нановолокна/цемента: проблемы и будущее структурных материалов]. Inter J Mater Struct Integ 2009; 3(2–3):217–26 [Special Issue on Nanotechnology for Structural Materials].
  146. A. Cwirzen, K. Habermehl-Cwirzen, L.I. Nasibulina, S.D. Shandakov, A.G. Nasibulin, E.I. Kauppinen, et al. Cement composite [Цементная смесь] In: Bittnar Z, Bartos PJM, Nemecek J, Smilauer V, Zeman J, editors. Nanotechnology in construction: proceedings of the NICOM3 (3rd international symposium on nanotechnology in construction). Prague, CzechRepublic; 2009, p. 181–5.

Статья | (4.20 Mб)