Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 986
Другой
10 сентября 2014 года в г. Ижевске, Удмуртская Республика, состоялась межрегиональная конференция «Нанотехнологии-ХХI век. Эффективные механизмы внедрения, взаимодействия, развития наноиндустрии в регионах».
Бесплатно
Мелкозернистый цементный бетон с нанодисперсным модификатором
Статья научная
Получен высокопрочный мелкозернистый бетон, модифицированный нанодисперсным порошком диоксида кремния. Исследовано влияние добавок диоксида кремния различной концентрации на структуру, механические свойства, фазовый состав цемента и мелкозернистого бетона на его основе
Бесплатно
Статья научная
Введение. Текстильные материалы технического назначения в виде многослойных пакетов находят широкое применение в качестве теплоизоляционных покрытий в строительстве. Одной из функциональных характеристик такого рода материалов является их эффективная работа в условиях интенсивного обдува ветром. Теплоизоляционные характеристики текстильных теплоизоляционных материалов зависят от величины их воздухопроницаемости, при этом минимальное термическое сопротивление наблюдается со стороны обдува. Материалы и методы исследования. В статье предложена методика, позволяющая рассчитать термическое сопротивление многослойного пакета, состоящего из текстильных строительных материалов в условиях обдува. Показано, что теплоизоляционные свойства материалов, входящих в состав пакета, зависят от их воздухопроницаемости. Результаты и обсуждение. Рассматриваемая в работе математическая модель по определению термических сопротивлений ограждающих конструкций, содержащих теплоизоляционные пакеты на основе текстильных материалов, включает данные по воздухопроницаемости отдельных слоёв, а также по толщине их воздушных прослоек. В работе приведена схема теплоизоляционных слоев, включающая температурные кривые. В качестве исходной информации по распределению температур в слоях приняты условия неподвижной среды, а также предположение, что повышение скорости воздуха при обдуве пакета влияет на уменьшение его термического сопротивления.
Бесплатно
Методика оценки экономической целесообразности внедрения нанотехнологии
Статья научная
Приведен краткий обзор проблемы оценки экономической эффективности внедрения нанотехнологии. Применительно к строительному материаловедению разработана методика оценки экономической целесообразности внедрения. По- казано, что внедрение целесообразно не только при возрастании показателей экс- плуатационных свойств, но и при уменьшении материалоемкости.
Бесплатно
Статья научная
Коэффициент вытеснения является важной информацией при оценке динамики добычи нефти и перспектив применения методов интенсификации разработки и повышения нефтеотдачи, в том числе с использованием нанотехнологий. Однако до настоящего времени отсутствуют надежные промысловые методы прогнозирования данного параметра непосредственно в скважине, в условиях естественного залегания продуктивных пластов, что является причиной неучета этого важного параметра при оценке эффективности воздействия на призабойную зону пласта. В настоящей работе предлагается методика прогноза коэффициента вытеснения по данным промысловой геофизики, позволяющая оценить данный параметр в каждом пластопересечении как по разрезу, так и по площади месторождения. Методика основана на использовании двух комплексных параметров, характеризующих фильтрационные свойства и степень гидрофильности (гидрофобности) продуктивного пласта. Оба комплексных параметра легко определяются по данным стандартного комплекса геофизических исследований скважин. В настоящее время при интенсификации добычи и повышения нефтеотдачи пластов набирают популярность технологии, использующие растворы, содержащие наночастицы SiO2. Предлагаемый способ расчета остаточной нефтенасыщенности и коэффициента вытеснения можно использовать для получения базовых значений соответствующих параметров при оценке эффективности методов интенсификации и повышения нефтеотдачи, в том числе с использованием нанотехнологий.
Бесплатно
Методика расчета концентраций CO2 и H2S в жидкой фазе
Статья научная
В статье предложена методика расчета необходимых концентраций растворенных газов в жидкой фазе, создание компьютерной программы, учитывающей все основные параметры проведения испытаний. В результате проведения многочисленных математических расчетов сформулирована методика по разработке расчета концентраций растворенных газов в жидкой фазе. Представлена реализация разработанной модели в виде программного продукта «Автоклав 2.1». Разработанная методика расчета концентраций растворенных газов в жидкой фазе предназначена для осуществления ускоренных испытаний стойкости внутренних антикоррозионных покрытий трубопроводов к агрессивным средам и взрывной декомпрессии, для интенсификации коррозионных процессов и выявления основных механизмов и закономерностей изменения физико-механических и эксплуатационных свойств покрытий от гидротермальных воздействий промысловых сред.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Разработка методических инструментариев мониторинга для генерации внедрения строительных наноматериалов в производство является составным элементом проектирования механизма эффективного управления развитием бизнес-структур. Университетское предпринимательство и научно-образовательные центры в экосистемном тренде рассматриваются в качестве центральных акторов в процессе создания инструментов вузовского трансфера нановяжущих строительного назначения. Методы и материалы. Процесс формирования цифровых компетенций у студентов и преподавателей в процессе коммерциализации научных разработок строительного вуза (института, факультета, кафедры) целесообразно рассматривать как результат фрактальных взаимодействий. Развитие инновационной экосистемы университета достигается эффективной реализацией процесса трансфера результатов интеллектуальной деятельности по создания гипсовых и керамических нанокомпозитов, востребованных региональной стройиндустрией. Результаты. Интеллектуально-технологический потенциал университетов, готовящих бакалавров и магистрантов для стройиндустрии, определяют в инновационном обществе перспективы успешного развития отрасли. Ускоренное продвижение инвестиционных разработок, востребованных нанотехнологий университетов обеспечивает вузы дополнительным внебюджетным финансированием. На примере разработки технологии получения мелкоштучных стеновых и перегородочных изделий на базе наноструктурированных гипсовых вяжущих были апробированы в опытно-промышленных условиях. Обсуждение. Эффективными методологическими инструментариями трансфера нанотехнологических вузовских разработок в стройиндустрию являются: создание базовых кафедр на предприятиях и успешное функционирование научно-образовательных центров, участие работодателей в учебно-производственной практике и др. С точки зрения трудоемкой коммерциализации и трансфера научных разработок эффективным путем от идеи до широкого внедрения наукоемкой продукции служит реальное приложение интеллектуального потенциала профессорско-преподавательского состава вуза, института, кафедр. Заключение. Разработка методологического инструментария надежного мониторинга привлекательности региональной предпринимательской экосистемы для генерации и развития процессов трансфера востребованных наноматериалов является составным элементом проектирования механизма эффективного управления бизнес-структурами в строительстве. Благодаря формированию инновационной экосистемы университета достигается эффективная реализация процесса коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности в сфере нанотехнологий, которые востребованы строительной отраслью региона.
Бесплатно
Методологическое обоснование выбора стабилизатора суспензий тонкодисперсных частиц титаната висмута
Статья научная
Введение. Современный этап развития строительной индустрии и строительного материаловедения предполагает внедрение и широкое применение нано- и тонкодисперсных частиц, способных улучшить свойства традиционных материалов. Однако для этого необходимо обеспечить стабилизацию нано- и тонкодисперсных компонентов цементной системы. В качестве стабилизаторов могут применяться пластифицирующие добавки. Немаловажно установить их концентрацию. В связи с чем была обозначена цель работы, которая заключается в методологическом обосновании как стабилизирующего действия различных типов пластификаторов на суспензию тонкодисперсного синтетического титаната висмута, используемого в модифицировании цементных систем, так и установления пределов их оптимальных концентраций. Методы и материалы. Основные исследования в работе направлены на установления пределов оптимальных концентраций поликарбоксилатного и сульфонафталинформальдегидного пластификаторов. Определение пределов оптимальных концентраций пластификаторов проводили с помощью метода солюбилизации красителя, сталагмометрического и кондуктометрического методов, также проводились исследования по установлению стабилизирующего действия пластификаторов на суспензию тонкодисперсных частиц титаната висмута. Результаты. Для установления пределов оптимальной концентрации, способной обеспечить стабилизацию тонкодисперсных частиц титаната висмута в суспензии, были определены ККМ методом солюбилизации красителя, сталагмометрическим и кондуктометрическим методами. Установлено, что для пластификатора на поликарбоксилатной основе характерна одна точка ККМ, а для пластификатора на сульфонафталинформальдегидной основе характерны 2 точки ККМ: ККМ1 и ККМ2. При ККМ1 формируются неустойчивые сферические мицеллы, которые переходят в устойчивые в точке ККМ2. При концентрациях, превышающих значение ККМ2, происходят полиморфные превращения сферических мицелл в несферические асимметрические мицеллы. То же самое прослеживается для ККМ поликарбоксилатного пластификатора только в один этап, из чего можно сделать вывод, что выше ККМ для поликарбоксилатного пластификатора и ККМ2 для сульфонафталинформальдегидного пластификатора увеличивать концентрацию пластификаторов нельзя, что связано со структурными изменениями мицелл пластификаторов. Таким образом, предполагается, что для стабилизации тонкодисперсных частиц титаната висмута необходимо применять концентрацию пластификаторов в пределах, не превышающих значения ККМ для поликарбоксилатного пластификатора, и ККМ1 для сульфонафталинформальдегидного пластификатора. Заключение. На основании совокупности всех проведенных исследований были установлены пределы оптимальных концентраций пластификаторов для стабилизации тонкодисперсных частиц титаната висмута в суспензии. Для поликарбоксилатного пластификатора предел оптимальных концентраций составил 1,1-1,5 г/л; для сульфонафталинформальдегидного пластификатора - 2,2-4,0 г/л.
Бесплатно
Механизмы воздействия нанодобавок на гипсовые продукты
Статья обзорная
Приведен анализ патентной информации о механизмах воздействия нанодобавок на гипсовые продукты, таких как: создание диффузионного барьера для электромагнитного излучения и повышение прочности гипсовых продуктов; фотокатализ гипсового камня и гипсобетона, модифицированных нанодиоксидом титана; модификация пластификаторов с целью управления реологическими свойствами гипсо- бетонных смесей; модификация и оптимизация структуры контактной зоны между гипсовым камнем и заполнителем.
Бесплатно
Механизмы воздействия нанодобавок на процесс формирования полимеров и их свойства
Статья обзорная
Приведен анализ патентной информации о механизмах воздействия нанодобавок на полимерные продукты. Рассмотрены фотодеструкция и по- лимерные продукты, модифицированные нанодиоксидом титана, процесс оптимизации структуры контактной зоны полимеров с наполнителем и во- локном, создание фильтрационного барьера для ионов агрессивных сред, а также увеличение долговечности полимерных продуктов.
Бесплатно
Механизмы воздействия нанодобавок на свойства строительной керамики
Статья обзорная
Приведен анализ патентной информации о механизмах воздействия на- нодобавок на свойства строительной керамики. Рассмотрены фотодеструк- ция вещества на лицевом отделочном слое строительной керамики, моди- фицированном нанодиоксидом титана, процессы оптимизации структуры контактной зоны отделочного слоя с керамическим изделием, создания фильтрационного барьера для ионов агрессивных сред, а также увеличения долговечности керамических изделий.
Бесплатно
Механизмы воздействия нанодобавок на цементные продукты
Статья обзорная
Приведен анализ патентной информации о механизмах воздействия нанодобавок на цементные продукты, таких как: фотокатализ цементного камня и бетона, модифицированных нанодиоксидом титана; модификация пластификаторов с целью управления реологическими свойствами бетон- ных смесей; модификация и оптимизация структуры контактной зоны меж- ду цементным камнем и заполнителем; создание диффузионного барьера для ионов агрессивных сред; усиление пуццолановой реакции и повышение прочности цементных продуктов.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Эффективность строительства нефтяных и газовых скважин во многом зависит от этапа цементирования обсадных колонн и завершается проверкой качества их крепления различными методами, чаще всего геофизическими. Необходимость качественного цементирования и обеспечение качества технического состояния в последующие годы эксплуатации нефтяных и газовых скважин является основной задачей. Методы и материалы. Выполнен анализ микроструктурных особенностей тампонажных растворов и цементного камня с использованием современных методов. Основные технологические свойства были разработаны согласно требованиям ГОСТ 1581-96 и стандартам API (API spec.10B). При исследовании всех рецептур применялся цемент класса G (ПЦТ-I-G). Для повышения удароустойчивости и обеспечения плотного контакта с ограничивающими поверхностями получаемого тампонажного камня были использованы полипропиленовая фибра и расширяющая добавка КМД. Микроструктурный анализ полученных цементных камней и разработанных тампонажных растворов проводился методом рентгенофазового аппарата (РФА) и растрового электронного микроскопа (SEM). Результаты и обсуждение. Результаты исследования показали, что расширяющая добавка в тандеме с полипропиленовым волокном эффективно работает на обеспечение целостности цементного кольца. Заключение и выводы. Микроструктурный анализ тампонажных камней показал плотную связь полипропиленовой фибры и цементного камня при концентрации 0,25%. Расширяющая добавка полностью гидратирована, и полученный цементный камень не имеет трещин от расширений при 7 сутках. Разработанные тампонажные растворы с водоцементным отношением 0,44 показали высокую прочность на сжатие.
Бесплатно
Моделирование гибкости нанокомпозитных трубопроводов
Статья научная
Трубы для нефтегазопроводов из нанокомпозитных материалов находят все более широкое применение. Наиболее распространено изготовление композитных трубопроводов намоткой стекловолокна на вращающуюся оправку. При непрерывной намотке имеется возможность выбора угла укладки нитей – так называемого угла армирования. В зависимости от его значения, а так же от угла кривизны трубопровода при отклонении его оси от прямолинейного направления показатели прочности трубы изменяются. В статье рассмотрено моделирование поведения гибкости композитного трубопровода криволинейной формы. Именно криволинейные трубопроводы находятся в наиболее сложных условиях эксплуатации, сопровождающихся проявлением эффекта Кармана в углах поворота трубы. В качестве параметра моделирования принят коэффициент увеличения гибкости трубы. Влияющими факторами выступают угол армирования композита и угол кривизны оси трубопровода. Анализ результатов расчета, выполненного ранее, показал, что в диапазоне углов армирования от 0о до 85о динамика коэффициента увеличения гибкости трубы различна. Разработаны математические модели для двух диапазонов значений коэффициента увеличения гибкости композитной трубы. Ошибка моделирования в среднем составляет не более 2%.
Бесплатно
Статья обзорная
Требованием получения строительных материалов с универсальным сочетанием свойств, обеспечивающим расширение областей их применения, обусловлен повышенный интерес к нанотехнологии строительного материаловедения. Рациональное сочетание теоретических исследований, натурного эксперимента и математического моделирования может способствовать снижению затрат времени и ресурсов при разработке наномодифицированных материалов. Методологической основой разработки композита как сложной системы должны стать положения системного анализа, диктующие, в частности, необходимость выделения критериев и последующей классификации методов моделирования. В настоящей работе критерий пространственного масштаба рассмотрен в совокупности с критериями гетерогенности и доминирующего взаимодействия в системе. Предложенная классификация стала основой для систематического анализа доступных моделей, методов и программных средств моделирования структурообразования строительных композитов. Выделены четыре пространственных уровня, соответствующие принятой классификации структурных уровней композита по критерию доминирующего взаимодействия. Для каждого из уровней - от атомно-молекулярного до уровня макроструктуры композита с крупным заполнителем - вы полнен анализ состояния лежащих в основе моделей структуры теоретических положений, анализ имеющихся моделей и средств численного анализа. На уровне макроструктуры, формирующейся преимущественно под влиянием гравитационных сил и внешних воздействий, для анализа сформировавшейся структуры могут применяться вероятностно-геометрические представления. Существующие модели позволяют выполнять анализ плотности упаковки и решение связанных задач протекания по каркасу и поровому пространству, в то же время соответствующие программные инструменты, пригодные для систематических исследований в нанотехнологии строительного материаловедения, в настоящее время отсутствуют. На уровне микроструктуры для исследования структурообразования вместе с вероятностно-статистическими методами может быть использован метод частиц; существующие программные инструменты ограниченно пригодны для численного анализа моделей микроструктуры. На атомно-молекулярном уровне для исследования конфигураций и электронной плотности могут привлекаться модели и инструментальные средства квантовой химии. Определение наноструктуры строительного композита как структуры, существенное влияние на формирование которой оказывают размерные эффекты, дано в соответствии с общепринятыми определениями уровней макро- и микроструктуры; для исследования наноструктуры могут применяться как методы квантовой химии, так и методы, соответствующие верхним структурным уровням.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Отходы горных пород из систем пылеулавливания могут использоваться в качестве минеральных добавок для изготовления искусственных конгломератов на основе минеральных вяжущих. При этом размерность частиц отходов позволяет их применять без дополнительного измельчения. К таким материалам могут относиться тонкодисперсные порошки кальций-содержащих горных пород, таких как известняк, волластонит, диопсид. Методы и материалы. В качестве вяжущего вещества в работе применялся портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 32,5Б. Выбор используемых в работе добавок производился на основе сравнения их термодинамических характеристик с аналогичными характеристиками клинкерных минералов. Для исследования цементных композитов применялись стандартные методы исследования, а также ртутная порометрия, рентгенофазовый анализ и электронная микроскопия. Результаты. Введение кальций-содержащих добавок позволяет упрочнить структуру цементных материалов. Наибольшее повышение прочности в начальный период твердения можно достичь добавлением 2% известняка. В поздние сроки набора прочности (после 14 суток) наибольшее упрочнение камня получено при введении 9% волластонита или 7% диопсида. Обсуждение. Приведены результаты дифрактограмм цементного камня контрольного состава и с использованием добавок. При введении добавок наблюдается снижение интенсивности рефлексов гидроксида кальция и увеличение интенсивности рефлексов гидросиликатов кальция. Изучение макроструктуры выявило существенное различие в структуре камня. Анализ пористости показал, что при введении в систему кальций-содержащих добавок общий объем пор уменьшается, возрастает количество мелких пор (размером 0,003-1,2 мкм). Заключение. Увеличение прочности до 48% обусловлено близким химическим составом и термодинамическими характеристиками вяжущего вещества и кальций-содержащих добавок. Волластонит за счет волокнистой структуры создает микроармирование системы, а диопсид, в свою очередь, обладая самой высокой твердостью и модулем упругости из представленных добавок, приводит к наибольшему упрочнению камня.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время в технологии бетонов широко применяются химические модификаторы, большинство из которых являются комплексными. Развитие теории и практики высокопрочных бетонов нового поколения повлекло за собой разработку и внедрение комплексных органоминеральных добавок, в состав которых входят современные суперпластификаторы (СП) и тонкомолотые минеральные наполнители. Высокопрочные бетоны - это многофункциональные бетоны, сочетающие в себе, наряду с высокой прочностью, другие важнейшие свойства - высокие показатели морозостойкости, водонепроницаемости, упруго-пластических свойств и др. Материалы и методы исследования. Достижение высоких показателей бетонов возможно за счет применения СП совместно с тонкомолотыми микронаполнителями - каменной мукой, в том числе с наночастицами и дисперсной арматурой. В данной работе основной задачей является моделирование развития микроструктуры цементного камня с органоминеральными добавками. С этой целью была разработана модель развития микроструктуры во времени с учетом возможных механизмов влияния компонентов на состав продуктов гидратации и характер раннего структурообразования. Результаты и обсуждение. Показано, что анализ структурной топологии и моделирование процессов формирования микроструктуры наполненных цементных композиций, выполняемых совместно с анализом продуктов гидратации и кинетики твердения, позволяют прогнозировать возможные механизмы действия комплексных добавок и, в определенном смысле, прогнозировать возможные сценарии развития микроструктуры цементного камня, во многом определяющей основные физико-химические свойства бетона и его долговечность.
Бесплатно
Моделирование теплопотерь нефтяных резервуаров методом наноразмерных клеточных автоматов
Статья научная
Нефтегазовая отрасль играет важнейшую роль в экономике России. Одним из способов повышения ее энергетической эффективности является снижение непроизводительных потерь. Потери нефти и нефтепродуктов происходят на всех этапах нефтегазового комплекса от месторождений добычи углеводородного сырья до переработки и передачи потребителям вторичного продукта. Неизбежные убытки системе наносят потери от испарения при чрезмерном нагреве солнечной радиацией при хранении в резервуарных парках. В холодное время года интенсивное внешнее охлаждение наружным воздухом приводит к повышению вязкости продукта и росту затрат электроэнергии на его перекачку. Для исключения возникновения таких ситуаций требуется строгое ведение температурного режима резервуара минимизацией внешних теплопоступлений и собственных теплопотерь. В статье рассмотрено моделирование теплообмена через теплоизолированную стенку нефтяного резервуара одного из резервуарных парков центрального пункта сбора нефти северного месторождения России. Построение температурного графика через наружное ограждение выполнено методом наноразмерных ячеек асинхронного клеточного автомата. Моделирование проведено для трех размерностей КА-поля. Показано, что для поставленной задачи оптимальной является структура поля в 560 ячеек моделирования.
Бесплатно
Модернизация технологии гранулированного пеностекла и перспективы использования материала
Другой
Из всех видов теплоизоляции пеностекло является наиболее универсальным материалом, сочетающим высокие теплоизоляционные свойства с негорючестью, жесткостью, экологической безопасностью и практически неограниченным сроком эксплуатации. Для обсуждения новых технологических решений, бизнес-предложений по производству и применению гранулированного пеностекла в Экспоцентре 31 января 2013 года, в рамках выставки «Отечественные строительные материалы-2013», проведена научно-практическая конференция «Модернизация технологии гранулированного пеностекла и перспективы использования материала». Интернет-журнал «Нанотехнологии в строительстве» осуществлял информационную поддержку мероприятия.
Бесплатно
Модификация композиционных материалов на основе вяжущих материалов
Статья обзорная
Приведен анализ патентной информации о модификации композиционных материа- лов за счёт введения функциональных комплексных добавок и/или нанодобавок. Изобретения можно применять в строительных технологиях для получения наномо- дифицированных композиционных материалов на основе воздушных и гидравлических вяжущих веществ, что позволит существенно интенсифицировать промышленное произ- водство наномодифицированных композиционных материалов за счёт внедрения новых составов добавок.
Бесплатно
