Study of the influence of nanomaterials on the expansion rate of foam concrete

The paper investigates the possibilities of improving the performance characteristics of foam concrete by modifying its structure with nanomaterials (nano-SiO₂, graphene oxide, nano-TiO₂, carbon nanofibers). Methods for uniform distribution of nanoparticles in a cement matrix are analyzed, including sequential mixing and the use of rheological additives. It is shown that nanomodification improves the density, strength, crack resistance and thermal insulation properties of foam concrete, and also helps to reduce porosity and improve the microstructure. Based on experimental data and numerical modeling, optimal proportions of the compositions are proposed to ensure a balance between the lightness of the material and its bearing capacity. It was found that carbon nanofibers increase impact toughness due to crack bridging mechanisms, and nano-SiO₂ enhances hydration processes. The results can be applied in the production of energy-efficient building materials with improved performance characteristics.

В работе исследуются возможности повышения эксплуатационных характеристик пенобетона за счет модификации его структуры наноматериалами (нано-SiO₂, графеноксид, нано-TiO₂, углеродные нановолокна). Анализируются методы равномерного распределения наночастиц в цементной матрице, включая последовательное смешивание и использование реологических добавок. Показано, что наномодификация улучшает плотность, прочность, трещиностойкость и термоизоляционные свойства пенобетона, а также способствует снижению пористости и улучшению микроструктуры. На основе экспериментальных данных и численного моделирования предложены оптимальные пропорции составов, обеспечивающие баланс между легкостью материала и его несущей способностью. Установлено, что углеродные нановолокна повышают ударную вязкость за счет механизмов мостикования трещин, а нано-SiO₂ усиливает гидратационные процессы. Результаты могут быть применены в производстве энергоэффективных строительных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.