Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 1046
Интеллектуальная система диагностики карстовых пустот, ограниченных слоями с наноцементным раствором
Статья научная
Введение. При строительстве жилых домов и промышленных зданий большую роль играет анализ подземных слоев земли, на котором стоит фундамент объекта. В связи с некачественной геологоразведкой поверхности земли при постройке жилых домов и промышленных зданий обнаруживается проблема карстовых провалов. В работе предлагается провести работы по укреплению водонасыщенных и неустойчивых грунтов для того, чтобы предотвратить обрушение при строительстве и эксплуатации объектов различного назначения. Бурение скважин в зоне карстообразования и нагнетание укрепляющего материала является основным способом защиты от проявления карстовых явлений. В работе исследуются газожидкостные слои (карстовые путоты) с содержанием нанокристаллов, которые находятся в газообразной или жидкостной среде. Изучение гидродинамических полей является актуальной задачей, имеющей значительное влияние на проектирование и эксплуатацию объектов. Методы и материалы. Наиболее эффективным способом защиты от карстовых явлений для уже построенных или вновь возводимых зданий и промышленных объектов является бурение скважин в зоне карстообразования и нагнетание укрепляющего материала. В результате исследования, проведенного после введения нанокремнезема в цементный раствор, было установлено, что время затвердевания цемента сокращается с увеличением количества наночастиц нанокремнеземов, т.е. наночастицы обладают большей скоростью реакции гидратации по сравнению с цементом. Усиленный нанокремнеземом цементный раствор добавляется в породу карстовой зоны, образуя нижний изолирующий слой и верхний стабилизирующий слой, предотвращающий проникновение глубинных вод в карстовую зону и стабилизирующий поверхность карстовой породы. На стадии карстообразования, расположенной в границах призмы обрушения и соответствующей ширине нижнего слоя, создаются два слоя верхнего и нижнего поддерживающего слоя. Каналы стока грунтовых вод от водосборов к зонам разгрузки формируются между опорными слоями толщиной в породу и изолирующими стабилизаторами, которые поддерживают естественный гидрогеологический режим толщи пород, содержащих карстовые слои воды. В результате повышаются защитные свойства горной породы при проявлении признаков карста, улучшаются физико-химические и несущие свойства грунта, повышаются прочностные свойства грунта и снижается вероятность возникновения оползней.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В результате деятельности промышленности в атмосферу выбрасывается большое количество загрязняющих веществ, оказывающих негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Разработка принципов устойчивого проектирования строительных площадок требует проработки алгоритмов, методик оценки и мониторинга экологической ситуации на строительной площадке. Анализ работ в области экологического мониторинга загрязнения атмосферы вредными веществами показал, что в условиях загрязнения атмосферы важное значение имеет скорость и достоверность получаемой информации. Рассмотрим применение интеллектуальной системы экологического мониторинга на примере г. Салават Республики Башкортостан. В статье рассмотрен пример непрерывного экомониторинга с использованием трех автоматических станций контроля загрязнения атмосферного воздуха для мониторинга атмосферного воздуха жилой зоны. Методы и материалы. Предложена интеллектуальная система экомониторинга, способная дать оценку состояния воздушного бассейна промышленного города, идентифицировать источники повышенной загрязнённости воздуха, обработать информацию с помощью искусственной нейронной сети в онлайн-режиме, формировать управляющие воздействия на источники повышенного загрязнения воздуха и рекомендации предприятиям по оптимизации режима работы для предотвращения превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ.
Бесплатно
Интернет-журнал «Нанотехнологии в строительстве» - лауреат национального конкурса «Строймастер-2011»
Статья обзорная
Профессионализм, развитие, престиж, признание, победа - именно с такими словами ассоциировалась церемония награж- дения лауреатов первого этапа Националь- ного конкурса профессиональных строителей «Строймастер-2011», которая состоялась 1 ав- густа 2011 года в актовом зале Торгово-про- мышленной палаты Российской Федерации.
Бесплатно
Интернет-журнал «Нанотехнологии в строительстве»: итоги 2013 года
Другой
В конце года уходящего принято подводить итого того, что сделано. 2013 год был насыщен яркими и содержательными событиями в развитии Интернет-журнала «Нанотехнологии в строительстве». Кратко остановлюсь на основных из них.
Бесплатно
Использование нанодобавок в поливинилхлоридных композициях строительного назначения
Статья научная
Одним из наиболее распространенных полимеров является поливинилхлорид (ПВХ), который занимает третье после полиэтилена и полипропилена место в мире по объему производства. Высокий спрос на ПВХ обусловлен возможностью его модификации и получения широкого ассортимента материалов и изделий с улучшенными свойствами, а также экономически выгодным соотношением цена - производительность, доступности сырья, сбережением природных ресурсов. Наряду со многими достоинствами ПВХ обладает серьезным недостатком - аномально низкой стабильностью. Наблюдаемое тепловое старение ПВХ начинается уже при 100оС, особенно интенсивно полимер разлагается при переработке в интервалах 160-180оС. Поэтому для получения высококачественных изделий на основе ПВХ необходима эффективная стабилизация полимера, обеспечивающая высокую технологичность при переработке и длительную эксплуатацию без ухудшения потребительских свойств. Действенным способом повышения эффективности стабилизатора является добавление доступных, хорошо известных вторичных стабилизаторов, действующих по различным механизмам, а именно: дипентаэритрита (ДПЭТ), функционирующего как акцептор HCI, и фосфита НФ, ингибирующего термическую деструкцию ПВХ взаимодействием с нестабильными карбонилаллильными группировками. В работе приведены результаты разработки состава комплексного стабилизатора, содержащего кроме термостабилизатора и смазки также нанодобавки, представляющие собой вторичные стабилизаторы дипентаэритрит и фосфит НФ. Проведено исследование влияния нанодобавок на технологические свойства ПВХ-материалов. Показано, что вторичные стабилизаторы значительно повышают эффективность многофункционального стабилизатора в обеспечении термостабильности и цветостойкости ПВХ-композиций строительного назначения. Приведены результаты испытания многофункционального стабилизатора, содержащего нанодобавки в дозировке 0,02 мас.ч. - фосфита НФ, 0,03 мас.ч - ДПЭТ на 100 мас.ч. ПВХ, в ПВХ-рецептурах верхнего и промежуточного слоев линолеума, а также многослойного линолеума. Установлено, что использование комплексного стабилизатора в рецептурах ПВХ-пленок способствует улучшению эксплуатационных характеристик готового продукта - многослойного поливинилхлоридного линолеума, а именно способствует снижению удельного поверхностного электрического сопротивления, абсолютной остаточной деформации, истираемости и изменения линейных размеров.
Бесплатно
Использование отходов целлюлозно-бумажной промышленности в технологии вяжущих и цементных систем
Статья научная
Введение. Одним из путей утилизации и переработки невостребованных промышленностью бумажных отходов является использование целлюлозы бумаги в качестве наполнителя в производстве строительных материалов различного технического назначения. Особое распространение среди них получили декоративные, отделочные и теплоизоляционные материалы. В статье предложены составы и технология получения теплоизоляционного материала, характеризующегося прочностью на сжатие не менее 10 МПа, водостойкостью (коэффициентом размягчения) 0,8 и плотностью не более 600 кг/м3. Рассмотрен вероятный механизм формирования структур твердения в исследуемых системах. Материалы и методы исследования. Отходы гофрированного картона марки МС-5Б. Неорганическое вяжущее быстротвердеющий цемент марки М-500 (ЦЕМ 47,5). Полимерные связующие элементарная сера, полиэтилентерефталат, модифицированный цементом с добавкой наноразмерного оксида кремния полиуретан (МПУ). ИК-спектральный анализ, импульсная терагерцевая спектрометрия, электронномикроскопический анализ. Методы испытания образцов на прочность при сжатии, водостойкость, водопоглощение. Результаты и обсуждения. Приведены физико-механические свойства композитов на основе бумажного наполнителя и полимерного связующего на основе модифицированного цементом полиуретана и проведено сопоставление полученных результатов испытаний с экспериментальными данными материалов на основе других вяжущих. Установлено, что композиция состава модифицированный полиуретан бумажный наполнитель удовлетворяет цели и задачам настоящего исследования. Развиты представления о механизме формирования структур твердения в системе полимерное связующее бумажный наполнитель. Методом террагерцевой спектрометрии установлены корреляции между спектральными характеристиками и значениями теплопроводности, плотности синтезированных теплоизоляционных материалов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты исследования процесса образования микроструктур, точечных и про- тяженных дефектов в гамма-облученном полупроводнике - монокристаллическом кремнии с ис- пользованием ультразвукового метода. Выявлена его стадийность в зависимости от дозы излучения и времени выдержки. Обнаружена миграция микроструктур, радиационных дефектов на наиболее интенсивной стадии деформационного упрочнения кристалла после прекращения действия радиа- ции. Показано, что миграция вызывает аномальные изменения внутреннего трения (Q-1) и спектра акустической эмиссии. Впервые установлено возникновение акустического сигнала в данном ма- териале. Проанализированы механизмы возникновения нестабильных наноструктур, природы их радиационной и временной динамики, возможность использования появления акустоэмиссионного сигнала в облученном кремнии для настройки дефектоскопов для строительной техники.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Повышение требований к экологичности и устойчивости строительных материалов стимулирует использование промышленных отходов, таких как шлак кислородно-конвертерного производства (BOFS) и летучая зола (FA), в качестве альтернативных компонентов геополимерных растворов. Исследование направлено на оценку физико-механических свойств, микрои наноструктуры и устойчивости к щелочной кремнеземной реакции (ASR) геополимерных смесей на основе BOFS и FA, что особенно актуально для строительства гидротехнических сооружений. Методы и материалы. Использованы BOFS и FA класса F в качестве заполнителей и пуццолановых компонентов. Прочностные характеристики смесей определялись на 3, 7, 28 и 56 сутки. Анализ микрои наноструктуры и состава проводился с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), энергодисперсионной спектроскопии (EDS) и рентгеновской дифракции (XRD). Расширение определялось по стандарту ASTM C 1260 в водной и щелочной средах при температуре 80 °C. Результаты и обсуждение. Оптимальные прочностные показатели (до 50 МПа на 28 сутки) были достигнуты при замещении 75% песка на BOFS и соотношении щелочных компонентов Na2SiO3/NaOH = 1. SEM и EDS показали формирование плотной гелеобразной структуры с включением N-A-S-H и CaCO3 фаз. В водной среде расширение всех образцов не превышало 0,1%, что соответствует критерию инертного заполнителя. В щелочной среде расширение достигало 0,25% в отдельных составах. Наблюдалась зависимость между микрои наноструктурой, содержанием активных фаз (Si, Al, Ca) и механическими свойствами. Заключение. Результаты показали, что BOFS и FA могут быть успешно использованы в составе геополимерных растворов, обеспечивая требуемую прочность, стабильность и устойчивость к ASR. Карбонизация и корректный подбор щелочных активаторов способствуют стабилизации BOFS и снижению его расширяющей активности. Это открывает перспективы применения данных материалов в производстве экологичных и долговечных строительных систем, особенно в гидротехническом строительстве.
Бесплатно
Исследование армированных облегченных тампонажных материалов
Статья научная
Практика строительства нефтяных скважин показывает, что применение традиционных тампонажных материалов не всегда обеспечивает необходимое качество крепления скважин при повышении требований к охране недр. Это относится к таким сложным геологическим условиям, как чередование интервалов с различными пластовыми давлениями, наличие горизонтов с низкими градиентами давлений гидроразрыва пластов, большие отходы от вертикали и т.д. Основными проблемами при креплении скважин в таких условиях являются: поглощение тампонажных растворов, недоподъем цементного раствора до проектной высоты, недостаточно качественное разобщение пластов и возникновение вследствие этого межпластовых перетоков. Высокое качество крепления скважин будет обеспечиваться только при надежном контакте цементного камня с ограничивающими его поверхностями (обсадная колонна и горная порода), поэтому применение расширяющихся тампонажных материалов при цементировании является общепризнанным [1, 2]. При этом очевидно, что их применение не даст положительных результатов в интервалах с толстой глинистой коркой или интервалах каверн, т.е. там, где пространство для расширения больше, чем величина самого расширения. В то же время весьма сложна задача качественного цементирования в пластах с аномально низким пластовым давлением или с низким градиентом гидроразрыва, решением которой является применение облегченных цементов, которые при твердении практически не расширяются. Это связано с тем, что облегченные тампонажные растворы обычно получают увеличением содержания жидкости затворения в растворе, в результате чего увеличивается расстояние между кристаллогидратами - продуктами твердения цемента, приводящее к снижению кристаллизационного давления расширяющих добавок на пространственный каркас цементного камня [3, 4]. Кроме того, такие работы, как вторичное вскрытие пласта (перфорация), освоение скважины и гидроразрыв пласта создают большие динамические нагрузки на цементный камень, которые ведут к его разрушению. При этом цементное кольцо может быть полностью разрушено, что часто приводит к преждевременному обводнению скважин, и компании несут дополнительные расходы. В этой связи, необходимо совершенствовать рецептуры тампонажных цементов с целью улучшения свойств камня по отношению к высоким динамическим нагрузкам. Таким образом, актуальной является задача получения облегченных расширяющихся тампонажных цементов с улучшенными технологическими свойствами.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В условиях глобальной борьбы с изменением климата актуальным является снижение выбросов СО2 и его утилизация. Одним из перспективных направлений является использование СО2 в строительстве, в частности, в производстве бетона. Настоящая статья исследует влияние диоксида углерода на формирование наноразмерной структуры и физикомеханические свойства бетонных смесей. Методы и материалы. Для исследований была разработана специальная установка для смешивания цемента, песка, воды и СО2 под давлением. Полученные образцы бетона подвергались испытаниям на прочность при сжатии и изгибе с использованием автоматического двухдиапазонного испытательного пресса MATEST E161-03N. Также проведен анализ микроструктуры образцов с использованием сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Обсуждение. Результаты экспериментов показали, что введение СО2 в бетонную смесь способствует формированию наноразмерной структуры, что улучшает её прочностные характеристики до определенного давления. При дальнейшем увеличении давления наблюдается ухудшение этих характеристик. Дополнительное время перемешивания и увеличение объема воды также влияют на прочность бетона и его микроструктуру.
Бесплатно
Исследование влияния добавок на биодеградацию ПВХ-материалов
Статья научная
Современные условия эксплуатации поливинилхлоридных (ПВХ) материалов предъявляют повышенные требования к используемым добавкам. Интенсификация процессов переработки и расширение областей применения ПВХ, а также обеспечение большого разнообразия его эксплуатационных характеристик связаны в значительной мере с успешным решением проблемы создания эффективных пластификаторов. Поэтому при разработке рецептур ПВХ-пластикатов большое значение имеет подбор и получение пластификаторов, отвечающих современным повышенным требованиям эксплуатации и экологической безопасности. Один из современных подходов к созданию разрушаемых в природных условиях материалов базируется на использовании добавок, повышающих способность полимерных материалов к биоразложению. В данной работе приведены результаты разработки ПВХ-композиции с повышенной биодеградацией. С этой целью использовалась смесь пластификаторов: дибутоксиэтилфталат (ДБОЭФ) со степенью оксиэтилирования 1,5 и дибутокси-этиладипинат (ДБОЭА) со степенью оксиэтилирования 1,5. Представлены результаты испытаний образцов полученных ПВХ-композиций на биодеструкцию. Показано, что частичная замена фталатного пластификатора на нетоксичный биоразлагаемый дибутоксиэтиладипинат позволяет получать ПВХ-композиции, обладающие повышенной биодеградацией, с сохранением отличных эксплуатационных свойств.
Бесплатно
Исследование влияния добавок на теплофизические свойства парафинсодержащих дисперсных систем
Статья научная
Введение. Особый интерес для исследования представляют собой дисперсные системы многофазные системы, состоящие из множества мельчайших частиц, равномерно распределенных в жидкой, газообразной или твердой средах. Дисперсными системами является большинство окружающих нас реальных тел: почва, тела растительного и животного мира, облака и туманы, многие продукты промышленных производств, в том числе строительные материалы, металлы, полимеры, бумага, кожа, ткани и продукты питания. Дисперсные системы обладают многими необычными физическими свойствами, которые требуют отдельного изучения и имеют большое значение на практике. Методы и материалы. В данной статье изучено влияние ионообразующих добавок на теплофизические свойства парафинсодержащих дисперсных систем. Широкое применение ионообразующих добавок связано с рядом положительных особенностей. Ионообразующие добавки новый вид модификаторов кристаллической твердой фазы и жидких кристаллов, существенно влияют на процесс образование мицелл парафина в дисперсных парафинсодержащих средах. Поэтому исследования по их воздействию на процессы зарождения и роста кристаллов представляют особый интерес. В ходе исследований были подготовлены образцы с различными ионообразующими добавками и получены температурные зависимости диэлектрической проницаемости для дисперсных систем петролатум метилэтилкетон водного раствора NaCl и KCl. В качестве вида модели выбраны полиномиальные модели, которые широко применяются при обработке различных данных, в том числе и экспериментальных, а также являются эффективным инструментом при решении широкого круга научно-технических задач. Результаты и обсуждение. Установлено, что повышение степени кристалличности твердой фазы при введении добавок связано со снижением поверхностного натяжения и увеличения вторичного зародышеобразования. Получена универсальная регрессионная зависимость проницаемости, позволяющая описывать экспериментальные результаты с достоверностью аппроксимации 0,99. Заключение. Анализ полученных результатов показал достоверность рассматриваемых регрессионных моделей и применимость их на практике, а также в дальнейших исследованиях динамики процесса в дисперсных системах и процесса зарождения и роста кристаллов.
Бесплатно
Исследование влияния количества добавок на свойства эфиров адипиновой кислоты
Статья научная
Поливинилхлорид (ПВХ) является наиболее часто используемым полимером для получения широкого ассортимента материалов различного назначения. Основные достоинства полимера – отличные тепло- и электроизоляционные свойства, высокая устойчивость к действию различных агрессивных веществ, а именно кислот, щелочей, различных смазок; отсутствие вкуса, запаха; низкое водопоглощение (0,4–0,6%). Возможность получить ПВХ-пластикаты с различными характеристиками обеспечивается внесением различных добавок, основную часть которых составляют пластификаторы. Пластификаторы на основе эфиров адипиновой кислоты придают ряд ценных свойств композициям на основе ПВХ. Однако использование пластификаторов ухудшает стойкость пластикатов к горению, поэтому в полимерные композиции добавляют вещества, которые позволяют устранить этот недостаток. В данной работе приведены результаты исследования влияния состава смешанных пластификаторов (симметричных и несимметричных адипинатов алифатических спиртов и фосфата оксипропилированного фенола) на горючесть ПВХ- композиции. В первую очередь, получены симметричные адипинаты циклических алифатических спиртов и несимметричные адипинаты алифатических спиртов, содержащие циклоалкильный радикал. Затем синтезирован фосфат оксипропилированного фенола. Изучены физико-химические свойства синтезированных соединений. Составлены смеси пластификаторов на основе симметричных адипинатов циклических алифатических спиртов и несимметричных адипинатов алифатических спиртов, содержащих циклоалкильный радикал, с различными количествами фосфата оксипропилированного фенола. Представлены результаты испытаний ПВХ-композиций, содержащих полученные смеси пластификаторов, на горючесть. Показатели горючести образцов кабельного пластиката с применением разработанных пластификаторов соответствуют ГОСТ 5960-72 с изм. 3-9. Наилучшие результаты были достигнуты с применением несимметричных адипинатов алифатических спиртов, содержащих циклоалкильный радикал, и 4% масс. фосфата оксипропилированного фенола. Показано, что именно небольшие количества фосфата оксипропилированного фенола способны обеспечить снижение горючести, дальнейшее добавление данного пластификатора приводит к ухудшению показателей. Разработанные рецептуры ПВХ- пластикатов рекомендуются для использования при получении поливинилхлоридных оболочек кабелей.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена модификации эмалей для дорожной разметки на основе пленкообразующего компонента Акрокам-23 многослойными углеродными нанотрубками (УНТ) с немодифицированной и окисленной поверхностью. Нанотрубки вводились в дорожную эмаль 2 способами: непосредственно в раствор связующего с интенсивным ультразвуковым диспергированием или путем предварительного получения порошкообразного сухого модификатора (концентрат нанотрубок в нефтеполимерной смоле), растворимого в дорожной эмали. В работе исследовано влияние метода введения нанотрубок в эмали на износостойкость. С применением метода термогравиметрического анализа исследованы свойства концентратов УНТ в нефтеполимерной смоле. Испытания полученных эмалей на износостойкость показали, что непосредственное введение УНТ в эмаль для дорожной разметки дает заметно больший упрочняющий эффект, чем введение через концентрат в нефтеполимерной смоле, однако непосредственное введение осложнено технологическими затруднениями. Поверхностно модифицированные УНТ, введенные через концентрат в нефтеполимерной смоле, не влияют на величину износостойкости, а исходные — увеличивают ее на 20%. В представленном исследовании показано, что зависимость абразивного износа от концентрации УНТ имеет заметный минимум. При содержании многослойных УНТ 0,001% можно добиться максимального (на 40%) повышения износостойкости.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты экспериментальных исследований по наномодифицированию мелкозернистого бетона углеродными нанотрубками. Анализ результатов исследований показал эффективность использования углеродного наноматериала (УНМ) «Таунит», незначительные добавки которого обеспечивают улучшение целого комплекса свойств строительного композита.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В данной статье описаны результаты исследований процессов влияния добавок на основе углеродных нанотрубок на фазовый состав цементных растворов, применяющихся при цементировании скважин. Качество работ по цементированию и обеспечению герметичности обсадной колонны является достаточно важным с точки зрения обеспечения экологических требований к окружающей среде. Методы исследования. Для решения этой проблемы модифицировали тяжелый бетон углеродной нанодобавкой. Для исследований был выбран цементный камень, полученный при нормально-влажностном отвердевании. Цементный раствор ЦЕМ III/A32.5H затворяли водопроводной водой для отвердевания, предварительно в ней размешивая суспензию углеродных нанотрубок в водном растворе смеси гидрофобизатора и гиперпластификатора. Для обеспечения однородной и высокодисперсной структуры этой суспензии ее составляющие компоненты подвергались предварительной диспергации в ультразвуковом поле. Результаты и их обсуждение. Определили оптимальное соотношение углеродных нанотрубок в составе цементного раствора, которое составило от массы цемента 0,005% для однослойных углеродных нанотрубок и 0,0005% - для многослойных. Был изучен процесс влияния выбранных модификаторов на продукты гидратации и фазовый состав цементного раствора. Добавка комплексного действия, включающая в себя однослойные углеродные нанотрубки, была диспергирована в растворы смеси поверхностно-активных веществ гидрофобного и гидрофильного типов, что позволило увеличить прочность цементных растворов до 55%. Вывод. С точки зрения модификации наиболее эффективными являются однослойные углеродные нанотрубки.
Бесплатно
Исследование влияния наноуглеродных наполнителей на морфологию эпоксидного связующего
Статья научная
Введение. При разработке композиционного материала важно понимать, как компоненты, входящие в его состав, влияют на свойства. Наполнители, взаимодействуя с матрицей, могут изменять ее исходную структуру, за счет чего композит приобретает отличные от матрицы характеристики, что дает возможность создавать композиционные материалы с заданными физико-механическими свойствами. Высокая модифицирующая способность нанонаполнителей определяется значительной удельной площадью поверхности. Это дает возможность при относительно небольшой концентрации частиц перекрывать суммарную площадь границ раздела между матрицей и дисперсной фазой даже при использовании небольшого количества наполнителя. Методы и материалы. Изучались композиционные материалы с наноуглеродными наполнителями, в качестве которых использовали фуллерены, нанотрубки и графен. Для оценки структуры композитов выбрано фрактографическое исследование изломов образцов на растяжение, которое позволяет определить характер разрушения и способность композита сдерживать рост трещин. Микроструктура композиционных материалов, а также морфология упрочняющих наноуглеродных наполнителей исследовались на растровом электронном микроскопе Tescan MIRA3. Результаты и обсуждение. В композите с графеном энергия трещины рассеивается за счет ветвления и удлинения пути ее развития. Углеродные нанотрубки, закрепившись в стенах трещины, препятствуют раскрытию ее берегов. Энергия трещины также расходуется на преодоление сил трения при вытягивании УНТ из эпоксидной матрицы. Агломераты фуллере-нов являются эффективными местами задержки фронта трещины, вынуждая его огибать себя, в результате чего образуются новые площади поверхностей разрушения. При этом происходит увеличение длины фронта и рост энергии, необходимой для разрушения материала. Заключение. Добавление наноуглеродных наполнителей (графена, УНТ и фуллеренов) как армирующих компонентов в эпоксидное связующее способствует изменению его структуры. Установлены вероятные механизмы упрочнения композиционных материалов при добавлении в них наноуглеродных наполнителей.
Бесплатно
Исследование влияния наночастиц цеолита на некоторые свойства тампонажного портландцемента
Статья научная
Введение. Визуализация микроструктуры цемента является новой областью неразрушающего исследования материала. Некоторые данные могут быть доступны с помощью одного метода, но недоступны с помощью другого, потому что существует несколько физических и химических механизмов, которые могут вызвать распад цемента. Для количественной и качественной оценки цементного камня необходимо исследовать его как сложный многофазный композиционный материал, идентифицировать его кристаллические фазы и оценить точный размер его наночастиц.
Бесплатно
Исследование влияния процессов фильтрации на дисперсность эмульсионных систем с наночастицами
Статья научная
Углеводородные эмульсии активно применяются в качестве технологических жидкостей в процессах строительства, освоения, глушения нефтяных и газовых скважин, при проведении работ по интенсификации добычи нефти и ограничению притока воды [1, 2]. Однако область эффективного применения эмульсионных композиций определяется их физическими свойствами. Классические углеводородные эмульсии обладают невысокой термостабильностью и теряют агрегативную устойчивость в пластовых условиях, вследствие коалeсценции глобул дисперсной фазы, что приводит к снижению технологической эффективности их применения в высокотемпературных пластах. Авторами статьи предлагается модификация эмульсионной системы добавлением наночастиц двуокиси кремния (ЭСН) с целью улучшения её свойств. Ранее были представлены результаты экспериментальных исследований термостабильности, выявившие преимущества модифицированных ЭСН перед классическими эмульсиями [3]. В статье анализируются результаты лабораторных исследований дисперсности ЭСН после фильтрации в пористых средах методом оптической микроскопии. На примере образцов горных пород Абдуловского и Югомашевского месторождений выявлено увеличение дисперсности ЭСН, связанное с уменьшением диаметра глобул и отсутствием коалесценции в модифицированных эмульсионных системах после фильтрации в пористой среде.
Бесплатно
Исследование золь-гель перехода реологическими методами. Часть I. Методы проведения экспериментов
Статья научная
В настоящей работе были проведены реологические исследования процесса гелеобразования. Для исследования реологии гелеобразования нами был разработан измерительный комплекс, состоящий из нескольких измерительных ячеек типа Вейлера-Ребиндера, системы автоматического регулирования состава среды и системы термостабилизации. Данный комплекс предназначен для измерения зависимости величины предельного напряжения сдвига от времени, с момента начала золь-гель перехода до полного превращения золя в гель. Разработанная установка имеет широкий диапазон измеряемых величин предельных напряжений сдвига τ0 = (0,05÷50000) дин/см2. Использование разработанного прибора позволило установить вид начального участка кривой τ0 = f(t) и разработать методику более точного определения времени гелеобразования. С использованием разработанного метода было установлено, что классический метод определения времени начала золь-гель перехода по точке пересечения касательной к линейной части кривой τ0 = f(t) дает значительно искаженные результаты. Обнаружено новое явление, которое заключается в том, что кинетические кривые в координатах уравнения Аврами-Ерофеева-Боголюбова имеют точку перегиба, которая разделяет кинетическую кривую на две части, начальную и конечную. Было обнаружено, что константа k в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова не зависит от температуры и одинакова, как для начальной, так и конечной части кине- тической кривой. Она зависит только от химической природы реагирующей системы. Было обнаружено, что для начального участка кинетических кривых величина параметра n в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова составила n = 23,4±2,8 и, в отличие от конечного участка реологической кривой, не зависит от температуры. Большая величина этого параметра может быть интерпретирована как среднее число направлений роста фрактального агрегата в процессе его роста. Величина этого параметра зависит от химической природы частиц золя, участвующих в процессе гелеобразования. Обнаруженное поведение кинетических кривых обусловлено изменением механизма процесса и уменьшением числа возможных направлений роста фрактальных агрегатов. При этом процесс роста агрегатов постепенно переходит от трехмерного роста к двухмерной поверхностной геометрии и даже к одномерной линейной. Как было показано, это обусловлено стерическими затруднениями, возникающими при агрегации оставшихся частиц золя в сформированном геле. Опираясь на реологические измерения, золь-гель переход можно классифицировать как фазовый переход II рода.
Бесплатно
