Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 986
Исследование селективности действия эмульсионных систем с наночастицами SiO2
Статья научная
На протяжении последних пяти лет в связи с макроэкономической ситуацией произошли значительные перемены в промышленности различных отраслей [1, 2]. Основные перемены связаны с оптимизацией производства и необходимостью увеличения эффективности технологических процессов [2]. Применительно к России перемены оказали значительное влияние на нефтегазовую отрасль в целом и привели к снижению доли зарубежных технологий в портфелях нефтяных компаний, что привело к увеличению спроса на отечественные технологии и связанному с этим резкому росту количества научноисследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), направленных на создание инновационных разработок и совершенствование существующих технологий [3]. Но любой процесс НИОКР в тяжелых и добывающих отраслях промышленности требует времени – в среднем 3–5 лет на проведение лабораторных, стендовых и опытно-промышленных испытаний (ОПИ) разработок для их возможного промышленного запуска после мониторинга результатов ОПИ. В настоящее время разработки отечественных проектов НИОКР, запущенных в 2014–2015 годах, выходят на стадию ОПИ или промышленного внедрения в России с потенциалом к международной коммерциализации [3]. Один из таких проектов был запущен в 2015 году авторами данной статьи в составе команды ученых и инженеров в области коллоидной химии и разработки нефтегазовых месторождений. Целью проекта является повышение эффективности технологий физико-химического воздействия на нефтегазоносный пласт, а основной задачей – подбор инновационных и экологичных водоограничивающих агентов на основе применения наночастиц двуокиси кремния (SiO2) [4–8]. В статье представлены результаты экспериментального исследования селективности действия эмульсионных систем, модифицированных наночастицами SiO2. Раскрыта методика проведения фильтрационных экспериментов на естественных кернах горных пород с различной насыщенностью пористой среды, а также методика подготовки образцов кернов, флюидов и технологических жидкостей к проведению фильтрационных экспериментов. Определены базовые фильтрационно-емкостные параметры изучаемых объектов, выявлено влияние различных эмульсионных систем, модифицированных наночастицами SiO2, на проницаемость кернов горных пород. По результатам исследований установлено, что водонасыщенность горных пород является определяющим фактором для выбора новых эмульсионных систем, модифицированных наночастицами SiO2.
Бесплатно
Статья научная
Долговечность строительных материалов может быть повышена в процессе воздействия на структуру различными видами излучения. Так, в ряде исследовательских работ отмечается, что магнитное и сверхвысокочастотное электромагнитное излучение интенсифицирует процессы растворения и гидратации цемента в более ранние сроки, что приводит к образованию мелкокристаллических структур, уменьшению пористости, увеличению плотности, прочности, морозостойкости и долговечности в целом. В процессе работы проведены исследования особенностей изменения структуры цементно-песчаных растворов (ЦПР) из сухих смесей при воздействии сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ ЭМИ). Исследования структуры образцов проведены на растровом электронном микроскопе с энергодисперсионным спектрометром, состав образцов определялся с помощью рентгеновского дифрактометра. В результате исследований отмечен больший процент растворения клинкерных минералов по отношению к необлученным образцам. Определено, что в облученных образцах процесс гидратации проходит более интенсивно, что может привести к ускоренному набору прочности в ранние сроки, а также увеличению прочности в возрасте 28 суток по сравнению с контрольными образцами.
Бесплатно
Исследование теплового эффекта на основе наночастиц жидких кристаллов
Статья научная
Введение. В настоящее время активно занимаются разработкой композитных систем, допированных наночастицами и на основе жидкокристаллических (ЖК) сред. Последние, обладая уникальными свойствами, могут применяться для совершенствования различных ЖК-устройств. Для этого очень важно исследовать механизм изменения свойств жидкокристаллических систем от размеров и концентрации наночастиц. В последнее время применяется достаточное количество методов для измерения потока жидкости или газа, основанных на разных физических принципах. Информацию о среднем массовом расходе жидкости или газа позволяет получить метод измерения, основанный на стационарной инжекции тепла в поток. Среднюю скорость потока позволяют измерить электромагнитные и ультразвуковые датчики, а средний объемный расход - гидродинамический (аэродинамический), а также механический турбинный методы. В процессе теплопереноса и массо-переноса конвективное движение в жидкой среде играет важную роль в подавляющем большинстве природных явлений и технологических процессов. Многие процессы конвективного массопереноса и теплопереноса в химической, нефтехимической, строительной, атомной и других отраслях промышленности осуществляются в тепловых трубах. До настоящего времени также остается открытым вопрос об эффективности применения тепловых труб с корпусами из композиционных материалов. В представленной работе были поставлены следующие цели: собрать экспериментальную установку для изучения теплового эффекта (потока), провести исследования изменения температуры на поверхности проводника соединения на основе наночастиц жидких кристаллов и вязкости жидких кристаллов от концентрации наночастиц. Методы и материалы. В данной экспериментальной работе в области внешней границы проводника действует тепловой поток. Отметим, что на перераспределение теплового поля влияют такие процессы, как теплопроводность и теплоотдача. Для наблюдения теплового эффекта использовались соединения на основе наночастиц жидких кристаллов. Наноструктурные системы жидких кристаллов обладают таким уникальным свойством, как текучесть, присущим обычным жидкостям. Для непрозрачных стенок проводника предложен способ определения направления теплового потока. Ранее проведенные экспериментальные исследования показали, что измерение температуры возможно только пирометрическим методом. Поэтому перераспределение изменения температуры на поверхности потока проводника зафиксировано с помощью оптического пирометра, воспринимающего тепловое (инфракрасное) излучение. В данной работе в качестве основы использовалось соединение на основе наночастиц жидких кристаллов, а именно с добавлением холестерилолеата. Результаты и обсуждение. В ходе исследования экспериментально получены зависимости температуры в зоне теплового потока проводника при отсутствии и при наличии движения жидкости. Измерены зависимости изменения температуры на поверхности проводника с соединениями на основе наночастиц жидких кристаллов. Показано неоднородное перераспределение теплового поля. Представлены результаты исследования зависимости вязкости нематических жидких кристаллов от концентрации наночастиц.
Бесплатно
Исследование термостабильности фталатов оксиалкилированных спиртов
Статья научная
Производство поливинилхлорида (ПВХ) требует применения большого количества пластификаторов. Для пластификации наиболее приемлемыми являются сложноэфирные соединения. Имеющийся ассортимент промышленных пластификаторов в настоящее время не покрывает потребность полимерной индустрии, и остро стоит вопрос разработки новых пластификаторов, отвечающих современным требованиям. Поэтому разработка новых сложноэфирных соединений, обладающих эффективными пластифицирующими свойствами, актуальна и имеет ценность не только в плане науки, но и в практическом отношении. Одним из основных требований к сложноэфирным пластификаторам является их устойчивость к термоокислению. Поэтому нами исследовано воздействие кислорода при 150оС (температура переработки ПВХ-пластикатов) на широкий ряд разработанных ранее фталатов оксиалкилированных спиртов. Первую группу составили производные ароматических спиртов, вторую – фталаты оксиалкилированных алифатических спиртов. Первые проявили высокую термостабильность, вторые необходимо стабилизировать добавлением антиоксидантов. Известно, что производные ароматических углеводородов широко применяются в качестве стабилизаторов термоокислительной деструкции. Основная функция вышеуказанных соединений заключается в подавлении каталитического действия кислорода воздуха при энергетических воздействиях на полимеры и пластификаторы. Поэтому нами исследовано влияние Агидола-1 на повышение устойчивости фталатных пластификаторов к термоокислительной деструкции.
Бесплатно
Исследование физико-механических свойств бетона с добавлением многофункциональной добавки
Статья научная
Введение. Известно, что основным строительным материалом, несмотря на внедрение новых технологий, является бетон. Сочетание прочности и долговечности делает его незаменимым материалом при возведении объектов гражданской и промышленной инфраструктуры. Тем не менее, воздействие на бетонные конструкции агрессивных внешних факторов, таких как кислые и щелочные среды, температурные «качели», присутствие воды в условиях низких температур и др. приводит к значительному снижению прочностных характеристик. Введение в состав бетонов различных добавок на основе органических и неорганических соединений позволяет регулировать эксплуатационные свойства и защищать бетонные конструкции от негативного влияния окружающей среды. Поэтому исследовательские работы, направленные на улучшение физико-механических показателей и повышение качества бетонных конструкций, являются актуальными. Методы и материалы. В качестве объектов исследования в работе рассматривались образцы бетонов, приготовленные на основе бетонных смесей как с использованием разработанной сотрудниками «Института технической химии УрО РАН» многофункциональной добавки «Бетомикс-ИТХ Гель», так и без ее применения. Физико-химические свойства сравниваемых образцов были исследованы в соответствии с российскими и межгосударственными нормативными документами в аккредитованных лабораториях РФ и Турецкой республики. Результаты и обсуждение. В результате проведённых исследований установлено, что введение многофункциональной добавки «Бетомикс-ИТХ Гель» в состав бетонной смеси приводит к увеличению водонепроницаемости бетона на 4 ступени, повышению показателей по морозостойкости и прочности бетона по сравнению с образцами без добавки. Показано, что «Бетомикс-ИТХ Гель» придает бетонам свойство «самозалечивания» c раскрытием трещин до 0,5 мм и повышает устойчивость стальной арматуры к коррозии.
Бесплатно
Исследование флокулирующего действия озона на сточные воды деревообрабатывающих предприятий
Статья научная
Стоки деревообрабатывающих предприятий строительной отрасли характеризуются высоким содержанием взвешенных и растворённых токсичных веществ, в том числе фенола, и большим значением химического потребления кислорода (ХПК). При этом некоторые предприятия не имеют своих локальных очистных сооружений и нуждаются в разработке собственных комплексных систем очистки. Одним из эффективных методов удаления загрязнений является озонирование сточных вод, применяющееся в трёх вариантах: флокуляция небольшими дозами озона (предозонирование) на начальном этапе для удаления взвешенных веществ, окислительное озонирование и обеззараживание. Однако методы очистки сточных вод деревообрабатывающих комбинатов с применением озона изучены недостаточно. Поэтому нами исследовано флокулирующее действие озона в процессе очистки стоков фанерно-плитного комбината, испытано влияние дозы озона при флокуляции в присутствии небольшого количества коагулянтов ВПК-402 и Каустамин-15 на концентрацию взвешенных веществ, фенола и значение ХПК. ВПК-402 и Каустамин-15 - реагенты местного производства, малотоксичны и разрешены к использованию в очистке даже питьевой воды. Результаты проведённых экспериментов по предозонированию сточных вод показали высокую эффективность данного метода, позволяющего снизить ХПК в 3,8 (ВПК-402) и 2,3 раза (Каустамин-15), содержание фенола в 2,9 (ВПК-402) и 1,9 раз (Каустамин-15), содержание взвешенных веществ в 4,0 (ВПК-402) и 3,5 раз (Кауста-мин-15). Использование предозонирования позволяет полностью отказаться от флокулянтов в физико-химической стадии очистки сточной воды. Коагуляцию-флокуляцию можно успешно проводить с помощью озона и коагулянта в небольших дозах 2-5 и 40 мг/дм3 (ВПК-402) или 50 мг/дм3 (Каустамин-15) соответственно в течение 5 минут. Улучшились физико-химические показатели качества воды по сравнению с очисткой только коагулянтом: ХПК снизилось на 23%, содержание фенола на 55%, взвешенных веществ на 22%. Применение озона в качестве флокулянта при осветлении сточных вод снижает расходы на реагенты, предупреждает вторичное загрязнение воды, повышает эффективность дальнейшей окислительной очистки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Современная тенденция перехода к негорючим и экологичным теплоизоляционным и звукопоглощающим материалам предполагает развитие исследований в области получения вспененных силикатных композиций, в частности, на основе жидкого стекла холодного отверждения, что является одним из наиболее перспективных инновационных направлений. Важнейшим преимуществом материала на основе вспененного жидкого стекла является его экологичность как на стадии эксплуатации, так и на стадии производства, вследствие применения малоэнергоемкой технологии изготовления, позволяющей получить негорючий материал с высокими теплозащитными и звукопоглощающими свойствами. Методы и материалы. В качестве основных сырьевых компонентов были использованы жидкое натриевое стекло холодного отверждения и пеностекло на основе стеклобоя. Для определения оптимальной отверждающей добавки жидкого стекла были выбраны портландцемент, гашеная известь и этилсиликонат натрия. Теплопроводность исследованных материалов оценивали с помощью соответствующего коэффициента, значение которого зависело от объемного содержания пор в материале, характера пористости и распределения пор по размерам. Пористость определяли расчетно-экспериментальным методом. Снижение водопоглощающей способности оценивали по величине краевого угла смачивания. Сорбционную влажность определяли в соответствии с ГОСТ 24816-2014, а коэффициент звукопоглощения - по ГОСТ 16297-80 на интерферометре. Результаты и обсуждение. Целью исследования являлось изучение тенденций и объяснение причин формирования требуемых эксплуатационных показателей теплоизоляционного и звукопоглощающего материала на основе вспененного жидкого стекла холодного отверждения. Также исследовался вопрос повышения водостойкости материала на основе вспененного жидкого стекла путем подбора эффективной добавки-отвердителя. Выводы. Разработанный теплоизоляционный материал на основе жидкого стекла холодного отверждения является экологичным, с наличием большого количества мелких и преимущественно открытых пор, сообщающих ему хорошие звукопоглощающие свойства. Проблема высокого водопоглощения материала была решена путем введения портландцемента в качестве отверждающей добавки.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование эффективности природных и модифицированных сорбентов, предназначенных для очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов (Fe, Cd, Zn, Cu, Cr). Сорбенты различных составов получены на основе отходов горно-обогатительных комбинатов (ГОК), нерудных материалов (монтмориллонит, доломит) и модифицированы гуминовыми соединениями с толщиной наносимого слоя от 50 нм до 100 мкм. Выбор состава модифицированных сорбентов был обусловлен стремлением максимально использовать положительные свойства всех компонентов: их высокие сорбционные и регенерационные свойства. Кроме того, нанесение на поверхность сорбентов гуминовых соединений, выделенных из торфа и отходов бурого угля, позволило существенно увеличить адсорбционную активность за счет наличия в составе гуматов широкого набора групп и фрагментов (кислотных, аминокислотных, спиртовых, углеводных, фенольных, аминокетоспиртовых и др.), которые образуют комплексы практически со всеми тяжёлыми металлами. Использование в составе сорбентов трех основных указанных компонентов дает в результате синергетический эффект, а также позволяет получать высокоэффективные и одновременно недорогие, достаточно универсальные материалы, обладающие высокими сорбционными свойствами. Определена эффективность природных и модифицированных сорбентов, выявлено увеличение сорбционной активности в ряду: доломит (Д) →композиция «доломит+монтмориллонит» («Д+М») → композиция «отходы ГОК+монтмориллонит» («Х+М»). Показано, что гуминовые вещества как модифицирующие агенты повышают эффективность сорбции всех изученных в данной работе природных сорбентов и их композиций до 98–99,9%. Применение предложенных природных и модифицированных сорбентов позволит комплексно решать две экологические проблемы: осуществлять эффективную очистку промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов и утилизировать отходы различных производств.
Бесплатно
Статья научная
Показаны результаты исследования эффективности сорбентов на основе отходов добычи и обработки слюдистых кварцитов (СК), монтмориллонитовых глин (МГ), модифицированных гуминовыми соединениями (ГС), полученных путем экстракции отходов добычи бурого угля. Предварительно был исследован химический состав отходов обработки слюдистого кварцита в зависимости от размеров фракции: элементный состав методом энерго-дисперсионного рентгено-флуоресцентного анализа и минеральный состав методом рентгенофазового анализа, с целью установления взаимосвязи между составом фракции и адсорбционными свойствами полученных композиционных сорбентов, а также с целью исключения в составе СК и, соответственно, сорбента опасных и токсичных веществ I–III классов опасности. Изучена эффективность адсорбции полученных сорбентов, обнаружено увеличение сорбционной активности в зависимости от состава сорбента и метода модификации (предварительная температурная обработка и нанесение на поверхность сорбента ГС нано- и микроразмерным слоем). Установлено, что наибольшая эффективность адсорбции ионов тяжелых металлов наблюдается для сорбента, прошедшего температурную модификацию при 800оС и затем покрытого слоем ГС до 1% масс. Использование отходов СК, содержащих 40–60% кварца (SiO2) в композиции с МГ, и с дальнейшей модификацией поверхности (до 1% масс.) гуминовыми соединениями позволит получить высокоэффективные, универсальные и недорогие сорбенты для очистки сточных вод от тяжелых металлов и других загрязнителей. Предложенные композиционные сорбенты позволят комплексно решить несколько экологически важных проблем: осуществлять эффективную очистку промышленных сточных вод (машино- и приборостроительных, металлургических, не- фтехимических и других предприятий) от ионов тяжелых металлов и утилизировать отходы обработки слюдистого кварца и добычи бурого угля.
Бесплатно
Статья научная
Долговечность используемых конструкционных материалов на цементной основе может быть повышена путем их модификации электромагнитным излучением. Так, в ряде исследовательских работ отмечается, что магнитное и сверхвысокочастотное электромагнитное излучение интенсифицирует процессы растворения и гидратации цемента в более ранние сроки, что приводит к образованию мелкокристаллических структур, уменьшению пористости, увеличению плотности, прочности, морозостойкости и долговечности в целом. В процессе работы проведены физико-механические испытания образцов цементно-песчаных растворов, облученных сверхвысокочастотным электромагнитным излучением, и проанализированы результаты в сравнении с необлученными. При этом исследования проведены как на образцах низкомарочных цементно-песчаных растворов из сухих смесей, так и на высокомарочных образцах цементно-песчаных растворов, используемых для ремонта бетонных и железобетонных конструкций – для наглядности получаемых результатов. Исследования структуры образцов проведены на растровом электронном микроскопе с энергодисперсионным спектрометром. В результате исследований отмечено увеличение основных физико-механических показателей в сравнении с необлученными образцами в возрасте 28 суток. По результатам проведенных физико-механических испытаний облученных образцов и сравнения данных с необлученными СВЧ ЭМИ образцами ЦПР можно сделать вывод, что максимально эффективным временем облучения являются, в основном, 2 сутки после замешивания как низко-, так и высокомарочных составов. При этом отмечено увеличение основных физико-механических показателей в сравнении с необлученными образцами. Отмечено, что в облученных составах процесс гидратации проходит более интенсивно, что приводит к ускоренному набору прочности в ранние сроки, а также увеличению прочности и плотности в возрасте 28.
Бесплатно
Исследования влияния золь-гель процессов на свойства цементного камня
Статья научная
В статье изложены результаты исследований многокомпонентных золей, со- держащих золь кремниевой кислоты, гидроокись алюминия, гидроокись железа, отличающихся концентрацией и РН. Определено влияние многокомпонентных золей с подобным содержанием на свойства цементного камня и бетонов на их основе.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В рамках решения задачи создания нового класса материалов для строительных аддитивных технологий - цементных композитов, армированных высокопрочными волокнами, - в работе представлены результаты экспериментальных исследований прочности адгезионного соединения цементных матриц и армирующих волокон, отличающихся химическим составом, диаметром и прочностью на разрыв. Методы и материалы. Исследования реологических характеристик цементных систем проводились методами сдвиговой и сдавливающей реометрии, методика микромеханических испытаний определения прочности адгезионного соединения «цементная матрица - армирующее волокно» основана на тесте pull-up - выдергивании волокна из слоя цементной матрицы, после проведения испытаний на выдергивание для всех исследованных систем произведена оценка микроструктуры поверхности контакта «цементная матрица - армирующее волокно» с использованием сканирующего электронного микроскопа Thermo Scientific™ Phenom™ Desktop SEM, также определен предел прочности при сжатии образцов цементного камня на испытательной машине INSTRON Sates 1500HDS. Результаты и обсуждения. Установлено, что сочетание высоких прочностных характеристик матриц, волокон и адгезионного соединения на границе их контакта позволит обеспечить необходимые прочностные характеристики армированных конструкционных композитов. В системах «цементная матрица - углеволокно» значение адгезионной прочности составляет 9-11 МПа; в системах «цементная матрица - металлокорд» значение адгезионной прочности составляет 3-4 МПа. Заключение. Рациональными вариантами сочетаний компонентов «цементная матрица - армирующее волокно» являются матрицы с модификаторами вязкости, содержащими нано- и микроразмерные частицы SiO2 (комплексная наноразмерная добавка и метакаолин), в качестве армирующих волокон можно рекомендовать использование углеволокна и металлокорда. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: цементные композиты, аддитивные технологии, реология дисперсных систем, модифицирование структуры, армирование, адгезионная прочность.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Итоги III Всероссийской (Международной) конференции по бетону и железобетону
Статья обзорная
12-16 мая 2014 года в Москве, в здании Российской академии наук, состоялась 3-я Всероссийская (международная) конференция по бетону и железобетону «Бетон и железобетон - взгляд в будущее». Инициатором ее проведения выступила Российская инженерная академия. Идею проведения поддержали Российская академия наук, Министерство строительства и ЖКХ, Министерство образования и науки РФ, Торгово-промышленная палата, Комплекс градостроительной политики и строительства города Москвы, Российская академия архитектуры и строительных наук, Министерство строительства Московской области, Российское общество инженеров строительства, Российский союз строителей, Научно-исследовательский центр «Строительство», Национальный исследовательский университет МГСУ, ассоциация «Железобетон». Конференция была включена в планы основных профильных международных организаций: Международной федерации по конструкционному бетону - fib, Международного союза экспертов и лабораторий по испытаниям строительных материалов, систем и конструкций - RILEM, Американского института бетона - ACI. Информационную поддержку конференции осуществляли ведущие СМИ, среди них - Интернет-журнал «Нанотехнологии в строительстве».
Бесплатно
Итоги VIII-й Международной научно-практической конференции «Нанотехнологии - производству 2012»
Краткое сообщение
Международная научно-практическая конференция «Нанотехнологии - производству», проходившая с 4 по 6 апреля 2012 года в наукограде Фрязино, собрала ведущих ученых и специалистов различных отраслей промышленности из России, Беларуси, Украины и Азербайджана, заинтересованных в практическом внедрении достижений нанотехнологий и создании производств конкурентоспособной продукции на их основе.
Бесплатно
Итоги выставки SibBuild 2015: более 13 тысяч посетителей
Другой
20 февраля в Новосибирске завершила свою работу международная строительная и интерьерная выставка SibBuild 2015 - главное бизнес-мероприятие строительной отрасли Сибири. Выставка проходила в 2 этапа. Организатором выставки SibBuild выступила компания «ITE Сибирь» - новосибирский офис Группы компаний ITE, лидера рынка выставочных услуг России.
Бесплатно
Другой
Бесплатно
Статья обзорная
В работе I Международной специализированной выставки «На- нотехнологии. Казань-2009» приняли участие 64 компании. Площадь экспозиции составила 512 кв. м. Участниками выставки стали предприятия и организации из Каза- ни, Москвы, Санкт-Петербурга, Перми, Томска, Воронежа, Менделеев- ска, Сарова, Курска, Белгорода, Удмуртии, Набережных Челнов, а так- же московское представительство японской компании.
Бесплатно
К 75-летию академика Евгения Михайловича Чернышова
Персоналии
Говоря о Евгении Михайловиче Чернышо- ве, мы говорим о высоком профессиональном уровне, авторитете крупного организатора, та- ланте чуткого руководителя и блестящей эру- диции необыкновенного человека.
Бесплатно
