Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 1046
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
Исследование формирования полой ячеистой конструкции с обеспечением заданной геометрии
Статья научная
Введение. Использование технологии сверхпластической формовки сопряжено с рядом трудностей, связанных с недостатком экспериментальных и аналитических данных, а также с отсутствием специализированных технологических комплексов. Другим немаловажным фактором, ограничивающим широкое распространение данной методологии, является уникальность и сложность оборудования для выполнения операции сверхпластического формообразования. Исследование направлено на определение оптимальной формы исходной заготовки для процесса сверхпластической формовки (СПФ) с целью получения приемлемой вытяжки перемычек и минимальных утяжин. Методы и материалы. В качестве материала для получения образцов использован титановый сплав марки ВТ6. Оптимизация формы исходной заготовки осуществлялась с помощью модельного образца, в котором соотношение высоты и ширины галтелей варьировалось от 3:2 до 3:6 мм. Образец был получен из листа толщиной 5 мм путем механической обработки. Две половинки образца были предварительно сварены между собой по контуру аргонодуговой сваркой и герметизированы после откачки воздуха из полости между ними. Диффузионная сварка образца проходила в автоклаве. СПФ осуществляли в ограничивающем контейнере при температуре 900±10 °С, подача аргона осуществлялась по закону, обеспечивающему оптимальную вытяжку металла на режимах сверхпластичности. Ширина свариваемых поверхностей составляла от 2 до 4 мм. Моделирование и конечно-элементный анализ процесса СПФ выполнялись в программном комплексе MSC Marc. Исследования микроструктуры образцов проводились с использованием микроскопа Альтами МЕТ 1С (с камерой USB 3.0 5 МПикс). Результаты и обсуждение. Приводятся результаты конечно-элементного анализа и натурного эксперимента СПФ для верификации результатов моделирования. В ходе проведения исследований установлено, что для минимизации глубины образующихся утяжин необходимо обеспечивать оптимальное соотношение радиусов галтелей, равное 3:5 и 3:6. Определена разница ширины площадок до СПФ и образовавшихся после СПФ перемычек. Наименьшее сужение перемычек характерно для наиболее широких площадок. Заключение. Совместное проведение конечно-элементного моделирования и натурного эксперимента позволило предварительно выявить оптимальное соотношение высоты и ширины наружной галтели, при котором удается получить приемлемую вытяжку перемычек и минимальные утяжины.
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
Статья научная
Рассматриваются новые подходы к получению высококачественных строительных материалов с использованием нанотехнологий, эффективность которых зависит от применения в традиционном нанопроцессе внешних циклических воздействий разной природы.
Бесплатно
К вопросу о фрактальной размерности нанотехногенного сырья
Статья научная
Статья посвящена фрактальной размерности шламовых отходов, являющихся нанотехногенным сырьем. Приведены химический состав шламов, сведения о фрактальной размерности частиц, а также их классификация по условиям образования. Рациональное применение шламовых отходов позволит улучшить технологические и эксплуатационные свойства материалов на основе минеральных вяжущих.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы нанотехнологии и наноматериалы стали использоваться в различных отраслях промышленности и, в том числе, в дорожном строительстве, а дорожное строительство вышло на новый уровень и является одним из приоритетных направлений государства. Увеличение доли автомо-бильных дорог, соответствующих современным нормативным требованиям, невозможно без применения новых технологий и материалов, к которым от-носятся битумные материалы, являющиеся типичными нефтяными наноди-сперсными системами, свойства которых определяются наноструктурными частицами дисперсной фазы и углеводородной дисперсионной средой. Для расширения номенклатуры современных и перспективных вяжущих материалов целью исследований стала разработка перспективной технологии производства полимер содержащих битумных материалов, полученных по разным технологиям: модифицирование полимерами битума дорожной марки, компаундирование глубоко окисленного битума модифицированным полимерами гудроном. В качестве объектов исследований использовали битум дорожной марки, глубоко окисленный битум, облегченный и утяжеленный гудрон. В качестве полимерного модификатора – дивинил-стирольный термоэластопласт марки ДСТ-30-01, который позволит достичь требуемых размеров частиц дисперсной фазы, создать дополнительную нанофазу из полимера и тем самым обеспечить требуемые эксплуатационные показатели. Анализ свойств полимерно-битумных вяжущих показал преимущество технологии, основанной на компаундировании глубоко окисленного битумас модифицированным полимером гудроном. Происходит рост значений максимального усилия при растяжении, когезионных и прочностных свойств, показателя адгезии при некотором снижении растяжимости. Разработана перспективная технология производства полимерно-битумных вяжущих как инновационных наносвязующих для устройства асфальтобетонных покрытий с улучшенными показателями качества, которая позволит расширить ассортимент востребованной в дорожном строительстве высококачественной продукции и рост технико-экономических показателей битумного производства.
Бесплатно
