Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал

Все статьи: 1108

Основные подходы к моделированию процессов отверждения в дисперсных силикатных системах. Часть 2. Процессы отверждения с точки зрения статистической физики

Основные подходы к моделированию процессов отверждения в дисперсных силикатных системах. Часть 2. Процессы отверждения с точки зрения статистической физики

Кудрявцев Павел Геннадьевич, Фиговский Олег Львович

Статья научная

В этой статье мы рассматривали возможности применения квазигомо-генного приближения для описания свойств дисперсных систем. Мы использовали статистический полимерный метод на основе рассмотрения усредненных структур всех возможных макромолекул одинакового веса. Выведены уравнения, позволяющие оценить многие аддитивные параметры макромолекул и содержащих их систем. Статистический полимерный метод позволяет моделировать разветвленные, сшитые макромолекулы и содержащие их системы, находящиеся в состоянии равновесия или в неравновесном состоянии. Фрактальное рассмотрение статистического полимера позволяет моделировать различные виды случайного фрактала и других объектов, изучаемых методами фрактальной теории. Способ статистического полимера применим не только к полимерам, но также и к композитам, гелям, ассоциатам в полярных жидкостях и другим агрегативным системам. В данной работе было описано состояние коллоидных растворов оксида кремния с точки зрения статистической физики. Такой подход основан на идее, состоящей в том, что коллоидный раствор диоксида кремния - золь диоксида кремния - состоит из очень большого числа взаимодействующих друг с другом частиц, находя- щихся в непрерывном движении. Она посвящена изучению идеализированной системы сталкивающихся, но не взаимодействующих частиц золя. Был проведен анализ поведения золя кремнезема с точки зрения распределения Максвелла-Больцмана, и была рассчитана средняя длина свободного пробега коллоидных частиц. На основании этих данных было рассчитано количество частиц, способных преодолеть потенциальный барьер при столкновении. Для моделирования кинетики золь-гель перехода были рассмотрены различные подходы.

Бесплатно

Основные принципы практической нанотехнологии в строительном материаловедении

Основные принципы практической нанотехнологии в строительном материаловедении

Королев Е.В.

Статья научная

В статье приводится методика оценки технико-экономической эффективности нанотехнологий. Определена область эффективных нанотехнологий, рассмотрены способы получения наноматериалов стабильного качества, описаны способы однородного распределения наномодификаторов в объёме композита, предложены основные принципы практической нанотехнологии и алгоритм синтеза композитов.

Бесплатно

Основные пути создания пористых композиционных материалов

Основные пути создания пористых композиционных материалов

Кудрявцев Павел Геннадьевич

Статья научная

Настоящая работа посвящена обзору основных путей создания пористых композиционных материалов. Пористый материал представляет собой твердое тело, содержащее в своем объеме свободное пространство в виде полостей, каналов или пор, которые обусловливают наличие внутренней межфазной поверхности. Проведен анализ общих методов получения пористых материалов. Осаждение является одним из наиболее распространенных методов получения пористых материалов. Термическое разложение как метод применяется для получения оксидных пористых материалов путем термического разложения различных соединений. Гидротермальный синтез широко используется для получения цеолитов. Селективное растворение отдельных компонентов вещества с помощью химических реакций также является одним из эффективных методов создания или увеличения пористости. Выжигание горючей составляющей гидрогелей различных гидроксидов также используется для формирования пористости некоторых сорбционных материалов. В работе рассмотрены методы формования высокопористых огнеупорных материалов. Существуют два основных пути формования огнеупорных керамических изделий. Первый путь - прямое спекание дисперсий керамических волокон. Вторым методом является применение связующего, которое позволяет значительно снизить температуру процесса получения пористого продукта. Показаны возможности получения пористых нанокомпозитов на основе аэрогелей. Композитные материалы получают путем объединения двух различных материалов. В общем, создание композитов используется для того, чтобы использовать преимущества каждого типа материала и минимизировать их недостатки. Так, аэрогели являются хрупкими субстанциями. Но при введении в их структуру другого компонента можно увеличивать прочность материала. Такие материалы имеют желаемые оптические свойства, высокую площадь поверхности и низкую плотность, как у аэрогеля кремнезема. Проведен обзор методов получения пористых материалов с применением явления спинодального распада. Материалы, структура которых формируется в процессе микрофазового расслоения при полимеризации или поликонденсации, обладают высокой проницаемостью и достаточно большой удельной поверхностью. Существенным преимуществом таких материалов является высокая пористость, которая может достигать 80% и более.

Бесплатно

Особенности влияния углеродных наночастиц на реологические свойства цементного теста и технологические свойства мелкозернистых бетонов

Особенности влияния углеродных наночастиц на реологические свойства цементного теста и технологические свойства мелкозернистых бетонов

Толмачев Сергей Николаевич, Беличенко Елена Анатольевна

Статья научная

В статье рассмотрены технологические особенности изготовления дорожных цементных бетонов с углеродными наночастицами. Проведены ис¬следования по определению влияния УНЧ на свойства цементного теста и мономинералов цементного клинкера. Разработана методика определения подвижности и вязкости цементного теста под действием вибрации. Показа¬но, что при оптимальном содержании УНЧ в цементном тесте наблюдается увеличение его подвижности и снижение вязкости. введение УНЧ в цементное тесто способствует удлинению его сроков схватывания. Проведены исследо¬вания электрокинетического потенциала (2; - потенциала) суспензий цемента и мономинералов цементного клинкера с УНЧ. Показано, что введение УНЧ в суспензии мономинералов цементного клинкера трехкальциевого алюмината (С3А) и четырехкальциевого алюмоферрита (C4AF) приводит к резкому увели¬чению электроотрицательности и изменению знака £ - потенциала этих моно¬минералов на противоположный. Установлено влияние углеродных наночастиц на механические и струк¬турные характеристики цементного камня и бетонов с УНЧ. Показано, что эффективность влияния УНЧ на процессы структурообразования снижается при переходе от субмикроуровня к микроуровню и далее мезо- и макроуров¬ню. Эффективность влияния УНЧ зависит от способа уплотнения бетонных смесей: уплотнение жестких смесей прессованием или вибропрессованием приводит к большим приростам прочности при введении УНЧ, чем виброуплотнение подвижных смесей в 2 раза. Проведены электронно-микроскопические исследования структуры виброуплотненных и прессованных бетонов и цементного камня. Показано, что в структуре бетона с УНЧ наблюдаются пространственные каркасы, вокруг и внутри которых происходит кристаллизация новообразований, что интенсифицирует процессы структурообразования. У бетонов с УНЧ преобладает плотная структура, граница по зоне контакта между цементным камнем и заполнителем размыта, структура равномерная и плотная, пористость растворной части незначительна, представлена микропорами. Применение УНЧ улучшает эксплуатационные свойства бетона: увеличивается морозостойкость, снижается водопоглощение и истираемость

Бесплатно

Особенности изменения проницаемости и микроструктуры песка при укреплении полиуретановыми смолами

Особенности изменения проницаемости и микроструктуры песка при укреплении полиуретановыми смолами

Шилова Т.В., Иванова О.А., Сердюков А.С.

Статья научная

Введение. В сложных геотехнических условиях при строительстве, эксплуатации инженерных объектов используют укрепление несвязных грунтов полиуретановыми составами. Анализ современных исследований показал, что влияние полимеров на фильтрационные свойства песчаного грунта изучено недостаточно. Целью работы является определение особенностей изменения проницаемости и микроструктуры химически укрепленного песка в зависимости от способа обработки, расхода полиуретановых смол и внешних сжимающих нагрузок. Методы и материалы. Эксперименты проводили с мелкими, среднезернистыми песками. Для укрепления использовали двухкомпонентную высокоэластичную и однокомпонентную полиуретановые смолы, основное назначение которых - усиление грунтов, гидроизоляция, формирование противофильтрационных завес. Влияние составов на проницаемость и микроструктуру породы оценивали по результатам экспериментов, которые включали формирование смесей полимер-песок способами однорастворной и двухрастворной обработки смолами при объемном соотношении жидкий состав/порода - 0,05-0,25, исследование микроструктуры, проведение фильтрационных тестов при различных условиях нагружения образцов. Результаты и обсуждение. Определены особенности изменения проницаемости песка в зависимости от способа укрепления полиуретанами. В случае однорастворной обработки высокоэластичной смолой при объемном соотношении состав/порода - 0,2, проницаемость образцов составляет 7-13 -10-3 мкм2. Двухкратное уменьшение содержания смолы приводит к повышению проницаемости на 1-2 порядка, поскольку в структуре преобладают открытые межзерновые пустоты, формирующие связанные поровые каналы. Добавка малого объема однокомпонентного жесткого полиуретанового состава снижает проницаемость песка в 1,5 - 3,2 раза и повышает устойчивость образцов в условиях сжимающих нагрузок.

Бесплатно

Особенности разработки организационно-технологических решений при производстве строительно-монтажных работ крыш большепролетных зданий

Особенности разработки организационно-технологических решений при производстве строительно-монтажных работ крыш большепролетных зданий

Кузьмина Т.К., Большаков А.Н., Лукьянова Н.А., Пузикова А.В.

Статья научная

Введение. В современной строительной отрасли вантовые конструкции занимают особое место благодаря своим уникальным характеристикам и широким возможностям применения. Они позволяют создавать архитектурно выразительные здания с большими пролетами, обеспечивая высокую экономичность и минимальный вес конструкций. Особый интерес вызывают системы с перекрестным расположением вант и арочно-вантовые комбинированные решения, включая «tensegrity»структуры. Материалы и методы. Исследование основывается на анализе нормативных документов, научно-технической литературы, отражающих монтаж вантовых покрытий, включая особенности применения различных материалов, в том числе произведенных с применением нанотехнологий, требования к качеству материалов, технологические процессы установки и контроль надежности конструкций. Проведен сравнительный анализ различных типов вантовых систем (параллельное, радиальное и перекрестное расположение вант), а также рассмотрены примеры их практического применения. Результаты и обсуждения. На основе анализа нормативных документов и научно-технической литературы сформирована классификация вантовых покрытий по различным категориям, отражающим их конструктивные особенности и области применения. Проанализированы преимущества и недостатки каждого типа вантовых покрытий, выявлены прогрессивные методы монтажа вантовых покрытий. Заключение. Использование вантовых покрытий, особенно с перекрёстным расположением вант включая «tensegrity» структуры, является перспективным направлением в современном строительстве. Данные типы конструкций позволяют создавать сложные архитектурные решения, создавая лёгкие, эстетически привлекательные покрытия. В то же время проектирование и монтаж вантовых конструкций требуют учета всех их недостатков и ограничений для обеспечения прочности и долговечности зданий и сооружений.

Бесплатно

Особенности реализации инъекционных технологий составами на полимерной основе с регулируемыми параметрами в подземном строительстве. Часть I

Особенности реализации инъекционных технологий составами на полимерной основе с регулируемыми параметрами в подземном строительстве. Часть I

Тер-Мартиросян А.З., Анжело Г.О., Алексеев В.A.

Статья научная

Введение. Одной из основных геотехнических проблем является закрепление неустойчивых грунтов в связи с их недостаточно высокими показателями по деформационным, физико-механическим, фильтрационным характеристикам, что может привести к ненормативным осадкам, дестабилизации грунтового массива под действием внешних нагрузок или даже собственного веса. Благодаря развитию химических технологий как в мире, так и в Российской Федерации, использованию современного оборудования в совокупности с новыми инновационными технологиями возникают новые методы и создаются новые материалы для решения широкого спектра возникающих геотехнических задач. Основные методы стабилизации грунтов минеральными составами (в основном, на базе портландцемента), несмотря на очевидные преимущества, не всегда позволяют производить работы в сильно водонасыщенных грунтах, в условиях высокой фильтрации, в грунтах с низкими показателями деформации. Так, периодически возникают проблемы цементационного закрепления, например, в водонасыщенных скальных грунтах при высоких гидростатических напорах, в различных трещиноватых грунтах, осложненных наличием карстовых воронок, в илистых и органоминеральных структурно-неустойчивых грунтах. Материалы и методы. Применение инновационных полимерных материалов, например, на полиуретановой основе, позволяет производить инъекцию смесей с максимально быстрым набором прочности материалов, что позволяет решать проблематику усиления грунтов в рамках данного передела или повышать критерии ограничения распространения инъекционных смесей для последующего нагнетания цементных растворов. Результаты и выводы. Проведенные лабораторные испытания и анализ ряда реализованных объектов позволяет считать данную технологию эффективной и практически применимой в сложных инженерно-геологических условиях и непроектных параметрах при реализации объектов подземного строительства.

Бесплатно

Особенности реализации инъекционных технологий составами на полимерной основе с регулируемыми параметрами в подземном строительстве. Часть II

Особенности реализации инъекционных технологий составами на полимерной основе с регулируемыми параметрами в подземном строительстве. Часть II

Тер-Мартиросян А.З., Анжело Г.О., Алексеев В.A.

Статья научная

Введение. Одной из основных геотехнических проблем является закрепление неустойчивых грунтов в связи с их недостаточно высокими показателями по деформационным, физико-механическим, фильтрационным характеристикам, что может привести к ненормативным осадкам, дестабилизации грунтового массива под действием внешних нагрузок или даже собственного веса. Благодаря развитию химических технологий как в мире, так и в Российской Федерации, использованию современного оборудования в совокупности с новыми инновационными технологиями возникают новые методы и создаются новые материалы для решения широкого спектра возникающих геотехнических задач. Основные методы стабилизации грунтов минеральными составами (в основном, на базе портландцемента), несмотря на очевидные преимущества, не всегда позволяют производить работы в сильно водонасыщенных грунтах, в условиях высокой фильтрации, в грунтах с низкими показателями деформации. Так, периодически возникают проблемы цементационного закрепления, например, в водонасыщенных скальных грунтах при высоких гидростатических напорах, в различных трещиноватых грунтах, осложненных наличием карстовых воронок, в дисперсных, илистых и органоминеральных структурно-неустойчивых грунтах. Материалы и методы. Применение инновационных полимерных материалов, например, на полиуретановой основе позволяет производить инъекцию смесей с максимально быстрым набором прочности материалов, что позволяет решать проблематику усиления грунтов в рамках данного передела или повышать критерии ограничения распространения инъекционных смесей для последующего нагнетания цементных растворов. Результаты и выводы. Проведенные лабораторные испытания и анализ ряда реализованных объектов позволяют считать данную технологию эффективной и практически применимой в сложных инженерно-геологических условиях и непроектных параметрах при реализации объектов подземного строительства. Данное исследование выполнено с использованием материально-технической базы Головного регионального центра коллективного пользования научным оборудованием и установками НИУ МГСУ при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-15-2025-549).

Бесплатно

Особенности синтеза наномодификаторов на основе трифункциональных оксифенолов для минеральных суспензий

Особенности синтеза наномодификаторов на основе трифункциональных оксифенолов для минеральных суспензий

Шаповалов Николай Афанасьевич, Полуэктова Валентина Анатольевна

Статья научная

Целенаправленно влиять на реологические свойства высококонцентрированных минеральных суспензий, применяемых в строительной индустрии, позволяет направленный синтез макромолекул наноразмеров и определенного строения, обладающих высокой адсорбционной способностью на поверхности минеральных частиц и способных модифицировать структуру граничного слоя. Адсорбционная способность органических соединений зависит, в первую очередь, от длины углеводородной цепи и молекулярной массы соединения. в результате конденсационного взаимодействия фенола и его производных с альдегидами получаются олигомеры и полимеры, строение которых зависит от функциональности фенола, вида альдегида, мольного соотношения реагентов, рН среды реакции. так, меняя тип или функциональность исходных мономеров, либо условия синтеза, можно синтезировать линейные термопластичные олигомеры (новолаки), либо сильно разветвленные термореактивные олигомеры (резолы). Установлено, что получение резолов идет при более мягких условиях в щелочной среде, при этом отсутствует необходимость нейтрализации продуктов реакции, как в случае с получением новола-ков, синтез которых, как правило, протекает в кислой среде. Синтезирован ряд термореактивных олигомеров на основе трифункци-ональных многоатомных фенолов. Изучены теоретические и практические особенности синтеза резольных олигомеров, определены оптимальные условия синтеза, установлен состав и строение макромолекул методами ИК- ПМР-спектроскопии, жидкостной хроматографии и кондуктометрии, рассчитана длина развернутой олигомерной молекулы. полученные соединения были отнесены к наноразмерным модификаторам минеральных дисперсий.

Бесплатно

Особенности формирования пленок оксида кремния, модифицированных наночастицами металла

Особенности формирования пленок оксида кремния, модифицированных наночастицами металла

Павленко В.И., Городов А.И., Ястребинский Р.Н., Лебедев М.С., Кашибадзе В.В.

Статья научная

Введение. Пленочные покрытия на основе оксида кремния обладают уникальными свойствами и широко распространены в различных областях промышленности, в том числе в строительстве. В работе представлены результаты по получению пленки из полиалкилгидроксисилоксановой жидкости в присутствии наноразмерных частиц металлического висмута. Материалы и методы исследования. Для получения наночастиц висмута использовали метод лазерной абляции металлического висмута в водной среде. Обработка поверхности мишени лазерным лучом производилась на рабочей станции иттербиевого импульсного волоконного лазера. Размер частиц и электрокинетические свойства коллоидных золей висмута определяли методом динамического рассеяния света. После высушивания порошок Bi добавляли в полиалкилгидроксисилоксановую жидкость. Методом окунания на стеклянные подложки нанесены тонкие пленки, отвержденные при разных режимах термообработки. Полученные пленки были оценены с помощью СЭМ, а также с использованием рентгенофазового анализа и ИК-Фурье спектроскопии. Результаты и обсуждение. В работе обсуждаются электрокинетические свойства коллоидных золей висмута. Лазерная абляция висмутовой подложки приводит к увеличению электропроводности и возникновению двойного электрического слоя в коллоидном золе. Показано влияние температуры отверждения на свойства покрытия. Установлено, что малое содержание наночастиц висмута в полиалкилгидроксисилоксановом покрытии (3% масс.) не приводит к образованию кристаллических фаз. При этом состав пленки и режим термической обработки влияют на ближний порядок молекулярных связей. Повышение содержания наночастиц висмута в покрытии до 10% масс. способствует появлению в системе микрокристаллических фаз силикатов висмута. Заключение. Полученные в ходе исследования результаты дополняют сведения о получении наночастиц висмута методом лазерной абляции и имеют большое значение в практике создания композиционных пленок.

Бесплатно

От ультрадисперсных металлических и оксидных порошков к наноразмерным

От ультрадисперсных металлических и оксидных порошков к наноразмерным

Пономарев В.И., Леонтьев Л.И.

Статья научная

Приведен обзор результатов многолетних исследований Института металлургии Уральского отделения Российской академии наук. Показаны возможности практического использования результатов и перспективность дальнейших исследований.

Бесплатно

Отделочные панели для создания экранированных помещений на основе наноструктурированных композиционных материалов

Отделочные панели для создания экранированных помещений на основе наноструктурированных композиционных материалов

Ахмед Абдулбасет Араби А, Насонова Наталья Викторовна, Пулко Татьяна Александровна, Лыньков Леонид Михайлович

Статья научная

Развитие электронных устройств и их повсеместное распространение приводит к необходимости интеграции строительных и экранирующих технологий, что позволило бы создавать строительные материалы для зданий и выделенных помещений, снижающих уровень распространяющихся электромагнитных полей бытовых и промышленных источников. Такие помещения могут использоваться для решения проблем электромагнитной совместимости, неконтролируемого воздействия электромагнитных излучений (ЭМИ) на организм человека, обеспечения защиты критичной информации, обрабатываемой автоматическими средствами. Помимо высокой эффективности экранирования, материалы для строительства или отделки помещений должны удовлетворять определенным требованиям по пожарной безопасности. Проведенные исследования многослойных экранирующих материалов на основе композитов с магнитными и диэлектрическими потерями показали, что эффективность экранирования ЭМИ составляет 20.35 дБ в диапазоне частот 0,7.17 ГГц. Коэффициент отражения ЭМИ исследованными материалами составляет -5...-1 дБ. При исследованиях воздействия открытого пламени (+1700 оС) определялось время сквозного прогорания образцов. Показано, что использование в составе композиционных материалов гигроскопичных водных растворов позволяет увеличить время сквозного прогорания материала толщиной 0,3 мм до 140 с.

Бесплатно

Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года»

Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года»

Гусев Борис Владимирович, Фаликман Вячеслав Рувимович, Лайстнер Штеффен, Йошпа Бенни, Петушков Александр Владимирович

Статья научная

Публикуются отдельные результаты отраслевого исследования «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года». Авторы приглашают всех заинтересованных специалистов и профильные организации к широкому общественному обсуждению.

Бесплатно

Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года». Часть 2. Анализ мирового рынка

Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года». Часть 2. Анализ мирового рынка

Гусев Борис Владимирович, Фаликман Вячеслав Рувимович, Лайстнер Штеффен, Йошпа Бенни, Петушков Александр Владимирович

Статья научная

Публикуются отдельные результаты отраслевого исследования «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года». Авторы приглашают всех заинтересованных специалистов и профильные организации к широкому общественному обсуждению.

Бесплатно

Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года». Часть 3. Анализ российского рынка

Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года». Часть 3. Анализ российского рынка

Гусев Борис Владимирович, Фаликман Вячеслав Рувимович, Лайстнер Штеффен, Йошпа Бенни, Петушков Александр Владимирович

Статья научная

В предыдущих публикациях [1, 2] были проанализированы основные показатели мирового рынка нанотехнологических стройматериалов. Сегодня он оценивается в 12 млрд долларов, при этом в самое ближайшее время ожидается его бурный рост. В данном материале приведен анализ российского рынка.

Бесплатно

Оценка адгезии защитных покрытий к линейным стальным конструкциям при воздействии лазерного наноструктурирования

Оценка адгезии защитных покрытий к линейным стальным конструкциям при воздействии лазерного наноструктурирования

Щегольков Н.И., Комарова Л.Ю., Лисиенкова Л.Н., Будникова О.А., Варфаловская В.В., Цыбин А.И.

Статья научная

Введение. В связи с использованием больших объемов линейных стальных конструкций ужесточаются требования, предъявляемые к поверхности трубопроводов, с помощью которых реализуется добыча нефтяного флюида. Поэтому возникает потребность в изучении межфазной границы при нанесении и закреплении защитных покрытий. Современные исследования подтверждают потенциал лазерного наноструктурирования стальной поверхности перед нанесением полимерного слоя. Для внедрения лазерной технологии в промышленность требуются не только исследования свойств поверхности, но и оценка эксплуатационных качеств. Полуколичественным критерием оценки механической прочности связи полимерного слоя к металлическому субстрату, как правило, выступает адгезионная прочность покрытия. Методы и материалы. В исследовании применялись стальные пластины. Для лазерной обработки поверхности пластин использовались два иттербиевых оптоволоконных лазера импульсного типа. Полимерный слой представлял собой эпоксидно-фенольную смолу. Нанесение жидкого состава смолы осуществлялось безвоздушным распылением. Процесс полимеризации происходил в сушильном шкафу при температуре 150 оС. Результаты и обсуждение. В ходе исследований поверхность металлических пластин подвергалась лазерному наноструктурированию. После такого воздействия зафиксировано увеличение субмикрошероховатости поверхности в 2,3–4,7 раза по сравнению с исходным состоянием. Адгезионная прочность защитного слоя к стальной поверхности составила от 2,2 до 20,6 МПа в зависимости от вида применяемого лазерного оборудования. Заключение и выводы. Результаты испытаний показали, что наноструктурированная поверхность обеспечивает формирование совокупности нанонеровностей, которая усиливает адгезионную связь с полимерным эпоксидно-фенольным слоем и, как следствие, увеличивает адгезионную прочность. Сравнительный анализ результатов испытаний при эксплуатации лазерного оборудования двух типов показал эффективность использования лазера с функциональностью полировки и наноструктурирования.

Бесплатно

Оценка взаимосвязи между начальной температурой бетона и интервалами послойной укладки бетонного массива для контроля раннего термического трещинообразования

Оценка взаимосвязи между начальной температурой бетона и интервалами послойной укладки бетонного массива для контроля раннего термического трещинообразования

Ле В.Х., Нгуен Ч.Ч., Хоанг К.Л., Анискин Н.А.

Статья научная

Введение. В данной статье представлены результаты исследования по проектированию бетонной смеси, включающей летучую золу, доменный шлак, суперпластификатор и ингибитор повышения температуры для получения бетона с прочностью на сжатие 60 МПа через 28 дней. Смесь бетона используется для массивного бетонного фундамента с размерами 4×4×4 м. Методы и материалы. Для рассматриваемого бетона были проведены лабораторные исследования по определению прочности на сжатие и на растяжение. Также выполнены испытания по определению температурного нагрева в условиях адиабатического процесса. Результаты. С использованием численного эксперимента для рассмотренного состава бетона, климатических условий Вьетнама и выбранной конструкции бетонного массива выполнены исследования влияния на температурный режим двух факторов: температуры укладываемого бетона и интервала по времени между укладкой блоков, составляющих массив. Обсуждение. Из условия ограничения температурного перепада между центром массива и его поверхностью допустимой величиной 20°C получено уравнение, связывающее рассмотренные факторы. Также построены графики функций. Выводы. Результаты исследований могут использоваться в качестве практического руководства по строительству фундаментов из монолитного бетона, помогая минимизировать риск термического растрескивания и обеспечить долговечность и качество конструкции.

Бесплатно

Оценка влияния коллоидных систем с наночастицами на смачиваемость поверхности карбонатных горных пород

Оценка влияния коллоидных систем с наночастицами на смачиваемость поверхности карбонатных горных пород

Сергеев Виталий Вячеславович, Танимото Кенджи, Абэ Масаши, Шарапов Ринат Расихович, Зейгман Юрий Вениаминович

Статья научная

Смачиваемость поверхности каналов фильтрации жидкостей и газов в естественных условиях коллекторов нефти и газа является одним из параметров, во многом определяющих фильтрацию. Характер смачиваемости поверхности канала фильтрации определяет фазовую проницаемость, капиллярные силы и интенсивность адсорбции на границе раздела фаз. Способность поверхности канала фильтрации к смачиваемости полярной или неполярной фазами пластового флюида и технологических жидкостей оказывает влияние на фильтрационно-емкостные параметры нефтегазонасыщенных пород. В связи с этим при разработке нефтяных и газовых месторождений большое внимание уделяется изучению физико-химических явлений и процессов, происходящих на границах разделов фаз. В статье представлены результаты комплекса лабораторных экспериментов по исследованию поверхностной активности коллоидной системы в виде эмульсии со сверхзаряженными наночастицами. С целью оценки влияния эмульсионной системы с наночастицами на смачиваемость поверхности каналов фильтрации горных пород-коллекторов нефти и газа был проведен комплекс фильтрационных экспериментов с применением методики Горного бюро США (USBM)...

Бесплатно

Оценка возможности использования порошков полиминеральных кремнеземсодержащих песков в качестве гидрофобизирующего покрытия

Оценка возможности использования порошков полиминеральных кремнеземсодержащих песков в качестве гидрофобизирующего покрытия

М.В. Морозова, А.М. Айзенштадт, М.В. Акулова, М.А. Фролова, А.В. Шаманина

Статья научная

Введение. Важной эксплуатационной характеристикой многих строительных материалов является отношение их к воде. Поэтому гидрофобизация поверхности материала является важной задачей, которая на современном уровне решается за счет нанесения специальных средств. Установлено, что можно придать водооталкивающие свойства поверхности за счет применения полидисперсных минеральных материалов, способных образовывать шероховатую поверхность. В качестве гидрофобизата предложено использовать тонкодисперсный порошок из полиминерального песка. Выявленная функциональная взаимосвязь между удельной поверхностью и величиной среднего диаметра частиц порошков, имеющая линейный характер, позволяет оценить их морфологическое строение и спрогнозировать способность порошка образовывать шероховатый слой, усиливающий водоотталкивающие свойства поверхности. Методы и материалы. В качестве сырьевых материалов выбраны четыре месторождения полиминеральных песков. Отобранные пробы промывали и высушивали. Затем определяли модуль крупности и истинную плотность. Для получения высокодисперсных порошков сырьевой материал измельчали методом сухого диспергирования. Размерные характеристики частиц определяли методом фотонно-корреляционной спектроскопии. Визуальная характеристика формы и размера частиц определена на лазерном анализаторе. Удельную поверхность высокодисперсных систем горных пород определяли методом сорбции газа, по теории БЭТ. Измерение краевого стационарного угла смачивания осуществлялось путем нанесения капли дистиллированной воды на поверхность порошка. Результаты и обсуждение. Размерные характеристики полученных фракций показали, что при продолжительности помола (30 мин) для песков всех месторождений средний размер частиц (d) составляет 360±45 нм. При этом наибольшими значениями удельной поверхности (Ssp) обладают пески месторождений «Кеницы» и «Нехтское». Определена функциональная взаимосвязь между Ssp испытуемых порошков и 1/d. Полученные линейные зависимости были охарактеризованы математическими выражениями вида Ssp = (a ⁄ d)+b, где a отражает скорость изменения величины удельной поверхности по мере изменения среднего диаметра частиц образцов; b – сдвиг линии регрессии, связанный с несимметричной формой частиц и неоднородностью (шероховатостью) поверхности. Установлено, что при возрастании величины b увеличивается и степень неоднородности поверхности, образованная этими частицами. Определение краевого угла смачивания поверхности исследуемых порошков показало, что с увеличением времени помола угол смачивания (гидрофобность поверхности) увеличивается. Так, для поверхности тонкодисперсного порошка месторождения «Нехтское» краевой угол смачивания достигает значения (114о), близкого по величине к супергидрофобности (120о). Заключение. Проведенные эксперименты показали справедливость предложенной рабочей гипотезы, связанной с возможной оценкой гидрофобности поверхности по экспериментально определенной зависимости Ssp = f (1/d). Данный прием можно использовать для подбора минеральных порошков, тонкодисперсные системы которых способны проводить гидрофобизацию (при необходимости гидрофилизацию) поверхности материала.

Бесплатно

Журнал