Влияние агломератов нанопорошка карбида вольфрама на свойства цементных материалов

Abstract

Объектом исследования являются агломераты нанопорошков карбида вольфрама WC, полученные из твердосплавных отходов типа ВК, а также цементные системы, модифицированные данной нанодобавкой. Рассмотрено влияние нанопорошка карбида вольфрама на изменение основных характеристик цемента (плотность, водопотребность, сроки схватывания, прочность на сжатие, прочность на изгиб). Определено оптимальное содержание добавки в цементных материалах, оцениваемое по максимальному приросту прочности на сжатие и изгиб на всех этапах твердения, равное 3 масс. %. Показано влияние добавки порошка WC на структуру цементной матрицы. За счет высокой дисперсности нанопорошка WC его частицы выступают в роли дополнительных центров кристаллизации, заполняют микропоры цементного камня и создают более плотную и прочную структуру. Результаты изучения микроструктуры цементного камня с добавками порошка WC косвенно подтверждают результаты прочностных характеристик, подчеркивая образование у цементно-песчаных образцов с модификатором более плотного закристаллизованного цементно-песчаного камня по сравнению с контрольным образцом (без добавления порошка WC). Проведенные исследования показали перспективность применения агломератов наночастиц WC в качестве модифицирующих добавок для цементных материалов, которые могут быть использованы при производстве бетонов специального назначения (гидротехнических, радиозащитных и др.). Экономический эффект применения нанодобавок WC, полученных из твердосплавных отходов производства, может быть получен не за счет сокращения затрат на стадии производства бетонной смеси, а вследствие снижения расходов на стадиях строительства и эксплуатации конструкций, зданий, сооружений на его основе.