The article presents the study of obtaining electrically conductive concrete using carbon nanoparticles obtained by processing coal in an electric-discharge plasma reactor. An electric-discharge method for producing a sedimentation-resistant and highly dispersed suspension consists in treating coal powder with an electric current in an aqueous medium. Using laser diffraction, it was found that carbon nanoparticles have a particle size in the range from 50 to 500 nm. The microstructure of hardened cement paste was studied using SEM. The compressive strength was tested on cubes with an edge of 100 mm according to EN 12390-6. Determination of the electrical resistance of concrete was carried out on specimens with an edge of 100 mm, placed between two brass plates, through which direct current was passed. The optimum content of carbon nanoparticles (0.01–0.1 % wt.) in the binder is evaluated, which allows to obtain high mechanical properties (30–35 % higher compressive strength compared to a control specimen. It is proved that the mechanism of action of nanoscale modifiers is most manifested in small doses. The dependences of the physicomechanical properties of Portland cement upon the addition of various amounts of carbon nanoparticles are determined. Physicomechanical and exploitation properties of heavyweight electrically conductive concrete are determined. The kinetics of changes in the electrical resistance of concrete at different curing periods is established.

В статье представлены исследования по получению электропроводного бетона с использованием углеродных наночастиц, полученных при переработке угля в электроразрядном плазменном реакторе. Электроразрядный способ получения седиментационно устойчивой и высокодисперсной суспензии заключается в обработке угольного порошка электрическим током в водной среде. С помощью лазерной дифракции было обнаружено, что углеродные наночастицы имеют размер частиц в диапазоне от 50 до 500 нм. Прочность на сжатие была испытана на кубах с ребром 100 мм в соответствии с EN 12390-6. Определение электрического сопротивления бетона проводилось на образцах с ребром 100 мм, размещенных между двумя латунными пластинами, через которые пропускался постоянный ток. Оценено оптимальное содержание углеродных наночастиц (0,01–0,1 % мас.) в вяжущем, что позволяет получить высокие механические свойства бетона (на 30–35% более высокую прочность на сжатие по сравнению с контрольным образцом). Доказано, что механизм действия наноразмерных модификаторов наиболее выражен в малых дозах. Определены зависимости физико-механических свойств цементного камня при введении различного количества углеродных наночастиц. Исследована микроструктура цементного камня при введении углеродных наночастиц методом растровой микроскопии. Определены физико-механические и эксплуатационные свойства тяжелого электропроводящего бетона. Определена кинетика изменения электрического сопротивления бетона в различные сроки твердения.

• Mechanical and electrical properties of concrete modified by carbon nanoparticles
  • 1. Introduction
  • 2. Materials and Methods
  • 3. Results and Discussion
  • 4. Conclusion
  • 5. Acknowledgements
• Механические и электрические свойства бетона, модифицированного углеродными наночастицами

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал: специализированный научный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Инженерно-строительный институт. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2008 -. № 8 (92), 2019. — 1 файл (19,2 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j21-103.pdf>.