Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 903
Статья научная
Дисперсное армирование представляет собой введение в систему дискретных волокон (фибр) различного происхождения с целью повышения прочностных и деформативных характеристик изделий и конструкций. Максимальный эффект от армирования возможен при выборе оптимальных параметров (длины и расхода волокна), при этом следует учитывать особенности твердения вяжущей системы и гранулометрический состав. В качестве примера рассмотрен пенобетон на основе бесцементного наноструктурирован-ного вяжущего с применением базальтовой фибры и волокон строительных микроармирующих (ВСМ) полимерной природы. В работе проведены расчеты с помощью математического аппарата структурной топологии, позволившие установить критические длины фибр природного и искусственного происхождения, а также их минимально допустимый расход при использовании в ячеистых системах. За исходные данные приняты диаметр волокон, уточненный с помощью микроструктурных исследований, выполненных на сканирующем электронном микроскопе, и экспериментально определенная плотность их упаковки в рыхлом и уплотненном состоянии. Определение топологических параметров волокна с допустимой для практики погрешностью производилось в соответствии с двумя зависимостями: от пористости материала и размера пор. Таким образом, наименьшая эффективная длина волокна при усло- вии равномерного распределения по всему объему матрицы композита имеет значение менее 1 мм, минимальный расход волокна в массовом отношении от общего количества смеси составляет диапазон от 0,2 до 0,5 масс. %. Нерациональный выбор параметров дисперсного волокна приводит не только к неоправданному повышению себестоимости материалов, но и к образованию комковых включений, что, в свою очередь, оказывает негативное влияние на конечные характеристики композита.
Бесплатно
Торкрет-бетон с добавками для облицовки оросительных каналов
Статья научная
Введение. Из всех известных разновидностей бетонных облицовок наиболее экономичной и достаточно полно механизированной в изготовлении является торкретная облицовка. Строительная практика гидротехнических сооружений накопила многочисленные примеры использования в облицовках самые различные строительные материалы - от камня до современных пленок из синтетических смол. Несмотря на очень активные поиски более подходящих материалов, бетонные облицовки еще надолго останутся основными. Это требует дальнейших усовершенствований их, повышения долговечности и снижения стоимости. Методы и материалы. Исследовования проводились методом сравнения лабораторных испытаний торкрет-бетона с наноструктурированными добавками поверхностно-активных веществ. В виде наноструктурированных добавок использовались ССБ (сульфитно-спиртовая барда), СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая), хлопковое мыло и битум в различных консистенциях. Испытания проводились на прочностные свойства, усадку, деформируемость при растяжении, силу сцепления с арматурой и водонепроницаемость. Структурные изменения свойств изучались методом электронно-микроскопического анализа. Результаты и обсуждение. Установлено, что оптимальной добавкой ССБ в торкрет с водой затворения при условии набрызгивания является 0,5% от веса цемента. Оптимума добавки СНВ не наблюдается. При введении в торкрет хлопкового мыла с водой затворения содержание воды в уложенном торкрете по мере увеличения количества вводимой добавки увеличивается, оптимальное содержание цемента в торкрете наблюдается при введении 0,3% хлопкового мыла от веса цемента, «отскок» уменьшается при увеличении количества вводимой добавки. При введении 0,3% ССБ от веса цемента в торкрет-состав сухой смеси 1:4 повышается прочность его при сжатии на 16%, при изгибе на 1% и при разрыве на 20%. Заключение и выводы. Все наноструктурированные добавки поверхностно-активных веществ повышают усадку торкрета. Наименьшее повышение ее дает торкрет с ССБ, а наибольшее - с битумной эмульсией. Добавки в торкрет значительно повышают его деформируемость при растяжении, а также в широких пределах понижают значения модулей мгновенной упругости торкрета, т.е. повышают его пластические свойства. Поверхностно-активные вещества и битумные эмульсии понижают силу сцепления арматуры с торкретом, однако она остается на более высоком уровне, чем у обычных бетонов.
Бесплатно
Другой
Бесплатно
Углерод в конденсированных углеводородных фазах, сталях и чугунах
Статья научная
В статье представлен обзор исследований, проведенных, в основном, сотрудниками Уфимского государственного нефтяного технического университета, направленных на выявление новых свойств углерода в конденсированных средах, таких, как нефтяные и каменноугольные пеки, стали и чугуны. Углерод играет важную роль в индустрии строительных материалов, входя в состав дорожных и кровельных битумов, задавая основные механические свойства сталей. Обнаружено, что в классических стеклоподобных веществах - пеках, содержащих несколько тысяч индивидуальных углеводородов различного строения, возникают кристаллоподобные структуры в макромасштабе, что существенно расширяет понятие кристалличности. В структурах пеков управляющим параметром процесса ступенчатого структурирования является парамагнетизм конденсированных ароматических углеводородов. В сталях и чугунах обнаружены фуллерены и идентифицированы различными методами спектрометрии и микроскопии. Фуллерен С60, содержащий 60 атомов углерода, имеет диаметр 0,7 нм и относится к нанообъектам, оказывающим существенное влияние на формирование свойств сталей и чугунов. Показано, что фуллерены присутствуют на всех стадиях получения чугунов, образуются при внедрении углерода извне, кристаллизации металла в сварных соединениях. Создание модифицированных фуллереновых слоев в сталях позволяет улучшить антикоррозионные и трибологические свойства конструкционных материалов. В то же время диффузия углерода извне из углеродистых отложений на поверхности металла также приводит к образованию дополнительного количества фуллеренов. При этом создаются условия для возникновения локальных микроискаже ний структуры, приводящих к образованию трещин. Трудности в изучении распределения фуллеренов в матрице железа заключаются в трудоемкости метода, который требует растворения матрицы в плавиковой кислоте и стадийного выделения фуллеренов с последующей идентификацией спектральными методами.
Бесплатно
Углеродосодержащиебетоны на основе измельченной древесины
Статья научная
На настоящий момент к производимым бетонам предъявляются требования по прочности, экологии и экономии. В данной работе исследованы влияния добавок углеродосодержащего порошка в составе бетона на его свойства ослабления электромагнитного излучения.В качестве углеродного порошка был выбран технический углерод, который представляетсобой наноматериал с разориентированным строением частиц со средним размером около50 нм. В состав технического углерода входит не менее 90 масс.% аморфного углерода, до5 масс.% хемосорбированного кислорода и около 4 масс.% примесей, за счет большого содержания углерода материалы с добавлением технического углерода обладают электропроводностью, а следовательно, способны поглощать электромагнитное излучение. При добавлении в состав цемента на водной основе технического углерода более 30 масс.% коэффициентпередачи электромагнитного излучения составляет -10 дБ, при добавлении 20 масс.% технического углерода коэффициент отражения составляет -8 дБ в диапазоне частот 8-12 ГГц. Минимальным коэффициентом отражения (-8…-14 дБ) обладают бетоны на основе насыщенного водного раствора хлорида кальция с добавлением 10% технического углерода. Исследованы экранирующие электромагнитное излучение бетоны с добавлением измельченныхдревесных опилок. При добавлении в состав бетона 40 масс.% древесных опилок, пропитанных водным раствором с техническим углеродом, коэффициент отражения составляет менее -8 дБ при коэффициенте передачи менее -40 дБ в диапазоне частот 8-12 ГГц. Данные бетонымогут применяться при создании экранированных помещений, в которых эксплуатируютсятехнические средства обработки информации для защиты от утечки данных через побочныеэлектромагнитные излучения и наводки.
Бесплатно
Другой
С 15 по 18 сентября 2015 г. в Тайпее (Тайвань) была проведена серия встреч делегации Международной инженерной академии с научными, инженерными и деловыми кругами Тайваня. Целью встреч было укрепление и расширение международных контактов Международной инженерной академии с Тайванем, а также решение протокольных вопросов членства в МИА и организационное участие в работе по премии Тан.
Бесплатно
Статья научная
Представлены данные исследований по эффективности пропитки поли-сульфидными растворами известняка-ракушечника, используемого в качестве облицовочного и стенового материала, а также для изготовления дорожных изделий. Модифицирование известняка-ракушечника разработанной нами пропиточной композицией «Аквастат» - водным серосодержащим раствором на основе полисульфида кальция, содержащим спирты и ПАВ - позволяет существенно снизить их водопоглощение и повысить долговечность. Пропиточный состав на основе полисульфида кальция имеет плотность 1,22-1,24 г/см3, при пропитке проникает в поровую структуру известняка-ракушечника на глубину до 4 см и более, в зависимости от плотности и структуры образца. При высыхании материала в его порах из полисульфидного раствора выкристаллизовываются наночастицы серы, частично заполняющие поровое пространство и формирующие защитное долговечное нерастворимое гидрофобное покрытие, затрудняющее проникновение воды в поры ракушечника, но сохраняющее его паропроницаемость, что важно для стеновых и облицовочных материалов. Оценка характеристик защитного покрытия с помощью лазерного анализатора размеров частиц, зондового микроскопа и дифрактометра показала, что средний размер частиц, образующих защитное покрытие, находится в интервале 20-25 нм, частицы имеют сферически симметричную форму, частицы являются элементной серой с орторомбической структурой кристаллической решетки. Обработка известняка-ракушечника раствором полисульфида кальция обеспечивает образование на поверхности пор камня покрытия на основе наноразмерной серы, которое частично заполняет поровое пространство и, обладая гидрофобностью, уменьшает водопоглощение образцов в 5-8 раз, повышает их среднюю плотность на 22-27%, прочность в 1,2-1,3 раза, коэффициент размягчения - на 6-19%, что позволяет прогнозировать повышение долговечности строительных материалов на основе известняка-ракушечника до 1,5-2 раз и более. Пропитка стеновых, облицовочных и дорожных строительных материалов и изделий из известняка-ракушечника полисульфидной композицией «Аквастат» позволяет улучшить их эксплуатационные свойства, повысить стойкость к атмосферным воздействиям, расширить их область применения в климатических условиях средней полосы России.
Бесплатно
Улучшение эксплуатационных характеристик газобетона пропиткой полисульфидом кальция
Статья научная
Введение. Пропитка раствором на основе полисульфида кальция показала превосходные результаты гидрофобизации бетона, кирпича и ракушечника за счет образования на поверхности их пор водоотталкивающего покрытия из наночастиц серы. В данной работе представлены данные изучения свойств широко распространенного в строительной практике газобетона, который обладает широко развитой системой пор. Материалы и методы. Представлены данные по проникновению воды в исследуемые образцы газобетона с применением методов визуального исследования, включая электронную микроскопию, а также методов измерения водопоглощения и прочности пропитанных образцов раствором на основе полисульфида кальция. Результаты. Показано, что газобетон, пропитанный полисульфидом кальция, несмотря на развитую систему пор приобретает ярко выраженные водоотталкивающие свойства. Установлено, что оптимальное время обработки равно 20 минутам, а увеличение водоотталкивающих свойств газобетона зависит от плотности пропиточного раствора. В результате пропитки газобетона погружением в раствор плотностью 1,16 г/см3 происходит снижение в 3,7 раз, а при обработке раствором плотностью 1,25 г/см3 снижается в 6,8 раз и становится равным 6%. Для образцов, обработанных с применением вакуумирования, в случае обработки раствора плотностью, равной 1,16 г/см3, водопоглощение снижается в 7,9 раз, а при обработке раствором с использованием вакуумирования снижается в 19,8 раз, одновременно прочность на сжатие увеличивается в 1,7 раз. Образцы газобетона, обработанные раствором на основе полисульфида кистью, показали, что и в этом случае водопоглощение в режиме дождевания снижается до значений 1,5-2,0%. Обсуждение. Отмечается, что при поверхностной обработке газобетона образуется химически стойкий водоотталкивающий слой толщиной 3-3,5 см, надежно защищающий материал от проникновения воды и химических веществ. Результаты проведенных экспериментов дают основания полагать, что на поверхности пор газобетона, обработанного раствором на основе полисульфида кальция, так же как и на поверхности пор ранее исследованных материалов образуется наноразмерное покрытие из частиц серы, гидрофобизирующих газобетон. Выводы. Сопоставление результатов для газобетона с превосходными данными для бетона, кирпича, ракушечника показывает, что эффективность для газобетона не меньше, и позволяет рекомендовать указанный раствор для долговременной защиты поверхности стен из газобетона.
Бесплатно
Статья научная
Пластичность и формоустойчивость являются критериальными характеристиками смесей для строительной 3D-печати. В статье представлены результаты экспериментальных исследований реологического поведения модельных цементных систем как матриц смесей для 3D-печати. Для оценки пластичности использован сдавливающий тест с постоянной скоростью деформирования, по результатам которого выделены типичные модели реологического поведения и найдены значения пределов пластичности, критериальных для процесса экструзиицементных систем. Для оценки формоустойчивости использован сдавливающий тест с постоянной скоростью нагружения, по результатам которого найдены значения структурной и пластической прочности, пластических деформаций цементных систем, характеризующие их способность сохранять форму при действии возрастающих сжимающих напряжений в процессе печати. Получены количественные анные о влиянии вида добавок – модификаторов вязкости на комплекс реологических характеристик цементных систем. Установлено, что применение электролитов, адсорбционно-активных неорганических модификаторов является фактором повышения пластичности цементных систем. Введение нанодисперсных неорганических модификаторов способствует одновременно повышению структурной прочности и, соответственно, формоустойчивости цементных систем при действии нагрузки. Введение инертных по отношению к цементу неорганических полимеров позволяет повысить структурную прочность смесей, но существенно снижает их пластичность. Показано, что прикладные инженерные решения по управлению реологией смесей для 3D-печати могут быть основаны только на совместном использовании добавок электролитов, пластификаторов и нанодисперсных неорганических модификаторов вязкости как средств из арсенала «нано».
Бесплатно
Управление реологическими и конструкционными свойствами цементного камня при наномодифицировании
Статья научная
Доказана эффективность нанотехнологического решения применения специально выращенных наноразмерных частиц для регулирования реологических характеристик, кинетики схватывания и твердения модифицированного цементного камня. Модифицирование структуры цементного камня осуществлялось с использованием синтезированного авторами комплексного наномодификатора (КИД) на основе наночастиц sio2 и суперпластификатора GLENIUM®ACE 30 на основе поликарбоксилатных эфиров. Оригинальность авторского подхода заключается в методе синтеза и способе введения комплексного наномодификатора на основе Si02. КИД получали в водной среде, которая одновременно затем используется в качестве воды затворения цементной системы. Установлено, что применение синтезированных КИД позволяет снизить вязкость цементного теста в 1,5 раза, удлиняет сроки схватывания, обеспечивает в первые сутки твердения повышение прочности в 4,5 раза по сравнению с немодифицированной системой. Оптимальная дозировка КИД составляет 0,01% от массы цемента. Достигнутые эффекты связываются с проявлением частицами роли зародышей структурообразования, подложки для кристаллизации, центров зонирования новообразований.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Исследования по повышению качества пенобетонных изделий путем направленного управления технологическими процессами структурообразования цементных композиций являются актуальными. Значительное влияние на прочность пенобетона оказывает прочность сцепления цементного камня с заполнителем. В данной статье рассматриваются способы химической и механохимической активации заполнителя пенобетона глиоксальсодержащими добавками, взаимодействия с продуктами гидратации вяжущих и повышения прочности контактной зоны. Управляя свойствами контактной зоны, можно улучшать качество пенобетона. Материалы и методы. Исследование проводилось с применением стандартных методик испытаний, указанных в национальных стандартах. Результаты. При предварительном химическом и механохимическом воздействии глиоксальсодержащими добавками поверхности песка и последующем введении его в пенобетонную смесь по сравнению с пенобетоном контрольного состава увеличивается класс пенобетона по прочности на сжатие до В1 при сохранении марки по средней плотности D500, при этом снижается значение усадки на 20-38,5% и коэффициента теплопроводности на 37%. Выводы. Применение добавок на основе глиоксаля в пенобетонной смеси путем предварительной активации поверхности песка позволяет повысить качество цементного пенобетона.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Существующие технологии автоматизированного строительного контроля не позволяют пользователю выбирать уровень детализации. В то же время в условиях применения нанотехнологий растет потребность в расширении возможностей мониторинга и контроля объектов строительства. Цель исследования - разработка, программная реализация и апробация технологии управления скоростью и точностью построения трехмерных моделей по плотным облакам точек для автоматизированного мониторинга строительных работ.
Бесплатно
Упрочнение и увеличение водонепроницаемости бетона покрытиями на основе наноразмерной серы
Статья научная
Представлены данные исследований влияния серосодержащей пропиточной композиции «Аквастат» на важнейшие эксплуатационные характеристики бетон- ных материалов. Установлено, что пропитанный «Аквастат» материал характери- зуется высокими гидрофобными свойствами и прочностными характеристиками, позволяющими использовать бетонные материалы в течение более длительного времени в условиях постоянного воздействия влаги, механических сил и знакопе- ременных температур.
Бесплатно
Успехи применения нанотехнологий в строительных материалах
Отчет
Статья содержит краткий обзор новейших достижений в области нанотехнологий строительных материалов. На основе работ авторов и анализа опубликованных материалов рассматриваются наноструктурированные бетоны, в том числе с применением нанокомпозитной арматуры, модифицированные наночастицами сталь, полимерные покрытия и краски, адгезивы, герметики и строительные материалы специального назначения (полимерные композиты, связующее, стекло), обладающие высокими эксплуатационными качествами.
Бесплатно
