Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 939
Статья научная
С целью популяризации научных достижений в реферативной форме публикуются основные результаты исследований российских и зарубежных ученых. По направлению «Наномодифицированное композиционное вяжущее для специальных строительных растворов» проведены исследования влияния микроразмерных гидросиликатов бария на сроки схватывания композиционного вяжущего. Содержание осадителя при синтезе гидросиликатов бария изменяли от 60 до 100% от стехиометрического, а содержание добавки в композиционном вяжущем - от 5 до 40%. Изменение сроков схватывания имеет сложный характер, так введение 5% гидросиликатов бария, полученных осаждением с использованием 100% осадителя, незначительно замедляет схватывание. При увеличении их количества происходит ускорение схватывания вяжущего. Это можно объяснить следующим образом: гидросиликаты бария являются искусственно синтезированными аналогами продуктов гидратации цементного камня. С увеличением их количества расстояние между отдельными частицами уменьшается. Поэтому синтезированные продукты гидратации цементного камня взаимодействуют с кремниевой кислотой, входящей в состав добавки с образованием зародышей гидросиликатов кальция - центров кристаллизации. В таких условиях ускоряется гидратация цемента и увеличивается количество продуктов гидратации. Это приводит к ускорению процесса кристаллизации гидросиликатов кальция и, соответственно, ускорению начала и конца схватывания. Для специалистов также представляют интерес результаты следующих исследований: «Пеногазобетон с наноструктурированным модификатором», «Разработка новых типов функциональных наноматериалов на основе гибридных соединений диоксида титана с целлюлозой», «Синтез и свойства нанокремния, стабилизированного лигандами», «Влияние состояния гидратных форм наноразмерного диоксида титана, полученного золь-гель методом на электрореологические и фотокаталитические свойства систем на его основе», «Деформационное и термическое поведение элементов структуры полимерных нанокомпозитов», «Влияние наноуглеродных частиц на структуру, механические и теплофизические свойства полимеров», «Мелкозернистый базальтофибробетон с нанокремнеземом», «Материалы автоклавного твердения с использованием наноструктурированного модификатора на основе магматических пород кислого состава», «Композиты на основе жидкокристаллических полимеров с концевыми функциональными группами и неорганических наночастиц», «Исследование структуры механических и электрофизических свойств природных волокон, модифицированных наноразмерными частицами», «Органо-неорганические нанокомпозиты на основе оксидов металлов и полиолефинов, деформированных по механизму крейзинга», «Наноструктурированный полианилин и композиционные материалы на его основе» и др.
Бесплатно
Статья научная
С целью популяризации научных достижений в реферативной форме публикуются основные результаты исследований российских и зарубежных ученых. По направлению «Мелкозернистый базальтофибробетон с нанокремнеземом» проведены исследования, которые показали, что совместное введение добавок нанокремнезема и базальтового волокна в состав фибробетона способствует увеличению морозостойкости бетона с F150 до F200-250. Увеличение морозостойкости связано, помимо демпфирующего эффекта, с существенным снижением деструктирующего воздействия осмотического давления твердеющего бетона. В результате бетон имеет минимальное содержание микротрещин и сообщающихся пор. Изменение микроструктуры фибробетона при совместном введении добавок нанокремнезема и базальтового волокна приводит к снижению водопоглощения бетона. Состав базальтофибробетона с применением нанокремнезема «Таркосил-05» показал наилучшие показатели: улучшение прочности на сжатие на 35%, прочности при изгибе - 65% относительно контрольного бездобавочного состава. Бетоны с применением нанокремнезема характеризуются высокими эксплуатационными показате лями, что является подтверждением создания плотной структуры материала при его введении и упрочняющего эффекта действия нанокремнезема. Для специалистов также представляют интерес результаты следующих исследований: «Фибропенобетон на основе наноструктурированного вяжущего», «Повышение прочности бетона углеродными нанотрубками с применением гидродинамической кавитации», «Повышение непроницаемости фибробетонов на композиционном вяжущем», «Получение и исследование физико-химических свойств композитных сорбентов на основе полистирольных матриц с нанодисперсными оксидами железа», «Полистирольные суспензии, содержащие наночастицы оксидов металлов», «Эффективные цементные композиции, модифицированные углеродными материалами», «Исследование магнитной динамики ансамблей наночастиц в среде методом мессбауэровской спектроскопии», «Особенности образования новых квазидвумерных наноструктур и их физические свойства», «Исследование оптических и колебательных свойств углеродных наноструктур», «Жаростойкие и огнезащитные фиброармированные композиты с применением вулканических горных пород», «Разработка полимерных композиционных материалов на основе эпоксидного связующего и функционализированных углеродных нанотрубок», «Многофункциональные композиционные материалы на основе полипропилена и наноуглеродных наполнителей, полученные полимеризацией IN SITU» и др.
Бесплатно
Добавки для понижения горючести полимеров
Статья научная
Введение. В данной обзорной статье приведены данные о добавках, используемых для понижения горючести полимерных композиций. Показано, что для этой цели используют не отдельные вещества, а их смеси, включающие замедлители горения, синергисты, стабилизаторы. Принцип действия антипиренов сводится к тому, что при достижении соответствующей степени концентрации антипиренов в материале они не дают ему гореть без наличия источника возгорания. Под воздействием огня на обработанный материал в нем происходят различные химические и физические процессы, не дающие пламени разгореться. Основная часть. Проанализированы достоинства и недостатки основных антипиренов, используемых в настоящее время, к которым относятся соединения сурьмы, галогенсодержащие соединения, фосфорсодержащие вещества, а также гидроксиды алюминия и магния. Рассмотрены различные механизмы замедления процессов горения при использовании антипиренов. Показано, что бромсодержащие антипирены намного более эффективны, чем хлорсодержащие. Они разлагаются в узком интервале температур. Кроме того, пластмассы, содержащие в качестве антипиренов соединения брома, легко подвергаются вторичной переработке благодаря высокой термостабильности таких антипиренов. Фосфорсодержащие соединения обладают пластифицирующей способностью и повышают огнестойкость пластикатов. Действие в конденсированной фазе заключается в том, что при разложении антипирена образуются остатки фосфорной кислоты, которые выступают как дегидратирующие агенты, способствуя образованию карбонизированных структур. При этом также может образовываться аэрозоль, способствующий дезактивации радикалов за счет эффекта стенки. Особенно интересны соединения, содержащие галоген и фосфор. Достоинства этих соединений заключаются в следующем: отщепляя при разложении галогенрадикалы, дезактивируют активные радикалы; способствуют образованию карбонизированных структур. Гидроксиды металлов под воздействием высоких температур разлагаются с выделением воды. Реакция разложения является эндотермической, что приводит к охлаждению субстрата до температур ниже точки воспламенения. Образование воды способствует разбавлению горючих газов, выделяющихся при разложении, ослабляет действие кислорода и уменьшает скорость горения. Эффективность гидроксидов прямо пропорциональна их содержанию в полимере. Наибольшая эффективность наблюдается при введении гидроксида алюминия в кислородсодержащие полимеры (полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полиамид). Гидроксид магния дороже, чем гидроксид алюминия, но обладает более высокой теплостойкостью (до 300оС). Заключение. Таким образом, из перечисленных антипиренов первое место по объему применения (более 40% всего объема антипиренов) занимают гидроксиды алюминия и магния. Это обусловлено их низкой стоимостью, технологичностью их применения и экологической безопасностью. Правильно подобранная система на основе гидроксида металла позволяет получить дешевый негорючий материал с небольшим количеством дыма, выделяющегося при разложении. Поэтому применение гидроксидов металлов в качестве антипиренов постоянно возрастает.
Бесплатно
Статья научная
Защитные материалы широко используются в промышленном и гражданском строительстве для увеличения срока службы строительных конструкций. Основная проблема их применения заключается в их недолговечности, особенно если они эксплуатируются в неблагоприятных условиях присутствия воды, знакопеременных температур и солнечной радиации. Авторами статьи предлагается универсальный метод, позволяющий защищать все пористые неорганические строительные материалы составом на основе полисульфидов. Состав проникает на глубину более 1 см и при высыхании создает в поровом пространстве гидрофобное наноразмерное покрытие, состоящее из наночастиц серы. Покрытие придает материалам наряду с водоотталкивающими свойствами также стойкость по отношению к химическим веществам и патогенным грибам.
Бесплатно
Долговременная защита строительных материалов покрытиями на основе наноразмерной серы
Статья научная
Приводятся данные об исследованиях эффективности гидрофобизации по- ристых строительных материалов (цементные бетоны, силикатный кирпич, ав- токлавный газобетон) новым видом пропиточной композиции «АКВАСТАТ», ко- торая представляет собой водный серосодержащий раствор, стабилизированный специальными добавками. Высокая проникающая способность композиции и раз- мер молекулы пропитывающего состава (менее 0,5 нм) обеспечивают при пропит- ке заполнение пор радиусом от 1 до 104 нм. Пропитка материалов осуществляется погружением изделий в «АКВАСТАТ» на 0,5-6 часов или многократной поверх- ностной обработкой кистью. Глубина проникновения состава в структуру матери- ала составляет 15-40 мм. В результате пропитки на поверхности пор образуется гидрофобное покрытие, состоящее из наноразмерных частиц серы и обладающее высокой адгезией к любым неорганическим поверхностям. Состав не вымывается водой, обладает бактерицидными свойствами.
Бесплатно
Ред. заметка
Бесплатно
Статья научная
В реферативной форме проводится обзор достижений наноиндустрии: применение нанокремнезема в качестве добавки, улучшающей огнестойкость и жаростойкость цементных композитов; армированный наночастицами сварочный заполнитель для аэрокосмических конструкций; умная, мобильная и автономная станция для сбора и накопления солнечной и электрической энергии; процедура проверки подлинности материалов с использованием ядерной квадрупольной резонансной спектроскопии и др. Приведены области применения, экономический эффект и социальная значимость проектов, разработанных в разных странах. Например, исследователи и разработчики Университета Бен-Гуриона в Негеве (Израиль) и Ульяновского государственного технического университета (Россия) совместно создали устройство в области альтернативной энергетики, позволяющее собирать и накапливать солнечную и электрическую энергию, для последующего использования. Устройство имеет уникальную интеллектуальную систему защиты от перебоев напряжения и перегрева за счет контролера устройств и программного обеспечения. Также устройство имеет ряд инжиниринговых новаторских решений, позволяющих снизить температуру нагреваемых элементов устройства, повысить защиту от пыли и влаги. Все это в совокупности является уникальным решением, отличным от существующих решений, способных генерировать и накапливать солнечную энергию в течение длительного времени (до 10 лет).
Бесплатно
Древесно-полимерные наномодифицированные строительные композиционные материалы
Статья научная
Введение. Преимуществами наномодифицированных композитов строительного назначения на основе поливинилхлорида (ПВХ) являются повышенные по сравнению c другими прочностные показатели [1]. Композитные наноматериалы на основе растительного сырья являются универсальным материалом, свойства которого можно модифицировать добавками и технологией переработки для получения очень большой номенклатуры изделий в различных областях применения, в частности, для строительства, получения декинга, уличной и садовой мебели, сайдинга, штакетников, тары и поддонов и многого другого. Исследование направлено на изучение влияния различных добавок на технологические и эксплуатационные свойства получаемого композита. Наномодифицированные композиты на основе ПВХ превосходят полиолефиновые композиты по жесткости и прочности, имеют высокую светостойкость и устойчивость ко многим химическим веществам и сравнительную дешевизну исходного сырья [2]. Методы и материалы. Целью данного исследования является определение компонентного состава композиционных материалов, обеспечивающих высокую эффективность стабилизирующей системы против термодеструкции, повышающие текучесть расплава полимера, снижающие водопоглощение и придающие достаточно высокую атмосфероустойчивость, в связи с чем изделия из него могут с успехом применяться в области строительства.
Бесплатно
Железооксидный пигмент как красящий нанонаполнитель декоративно-бетонных изделий
Статья научная
Введение. Современные исследования, посвященные изучению эксплуатационных свойств декоративных бетонов, при добавлении к бетонной смеси нанопигментов несут больше рекомендательный характер. В научной литературе чаще всего при создании элементов благоустройства рекомендуется введение пигмента в количестве около 5% от общей массы цемента. Все описанные рекомендации чаще всего показывают возможность использования нанопигментов с точки зрения влияния количества применяемой нанодобавки на однородность текстуры покрытия. Также учитываются такие характеристики, как интенсивность и время сохранения полученного цвета. В нашей стране нет утвержденных нормативных документов, регламентирующих способы использования пигментов для окрашивания бетонов. Пигменты получают в основном из оксидов железа вследствие их доступности и низкой токсичности для организма человека, являются перспективными наноматериалами в строительстве. Методы и материалы. Исследование направлено на применение железоокисного пигмента, полученного из отработанного железооксидного катализатора дегидрирования, в качестве красящего нанонаполнителя и улучшающего прочностные характеристики декоративно-бетонных изделий. Отработанные железооксидные катализаторы, содержащие частицы оксидов железа, рассматриваются как побочный продукт химического производства. Целью данного исследования является применение пигмента (в виде Fe2O3 и Fe3O4), полученного из состава отработанного железооксидного катализатора в качестве дополнительного вяжущего и красящего наноматериала в составе декоративнобетонных изделий. Эффект оценивали путем тестирования механических свойств, таких как прочность, цветность, водопоглощение, водо- и морозоустойчивость.
Бесплатно
Жидкокристаллический оптический затвор для витражей и окон
Статья научная
Введение. Жидкий кристалл как наноматериал нашел применение в науке, технике и технологиях. Уникальные физические свойства жидких кристаллов делают их чувствительными к внешним воздействиям. В статье представлены результаты экспериментального исследования флексоэлектрического эффекта в жидком кристалле при возникновении сдвиговых деформаций, тонкие слои которых могут служить оптическим затвором для витражных окон зданий. Материалы и методы. Использовались нематические жидкие кристаллы с гомеотропной ориентацией молекул толщиной 10÷100 мкм методом двойного лучепреломления. Частота сдвигового воздействия 1 кГц. Методы. Экспериментальная ячейка собиралась из двух стеклянных пластин в виде плоского конденсатора, между стеклами помещались прокладки, которые и задавали толщину образца. Сбоку от предметного столика микроскопа располагался источник сдвиговых колебаний, который соединялся с ЖК-ячейкой при помощи тонкого волновода. Результаты и обсуждение. Согласно геометрии задачи, директор направлен вертикально параллельно оси Z, вектор скорости колебаний пластины - горизонтально по оси X. Ориентация молекул жидкого кристалла в объеме характеризуется углом θ. Между подвижной и неподвижной подложками ЖК-ячейки распространяется упруго-вязкая волна, которая приводит к возмущению начальной гомеотропной ориентации поля директора. Получены зависимости первой и второй гармоник ЭДС, индуцируемой сдвигом, а также оптического сигнала от скорости колебания пластины. Они имеют пороговый характер возникновения при критической скорости Uс~8 мм/с, при этом молекулы жидкого кристалла ориентируются под углом θc. Температурные зависимости гармоник ЭДС вдали от фазового перехода нематик - изотропная жидкость показали, что при приближении к фазовому переходу регрессия сигнала U1ω прекращается, а затем его значение возрастает вплоть до температурного перехода нематик - изотропное состояние TNI. Величина оптического сигнала I2ω/Io(T), приближаясь к фазовому переходу, возрастает, что объясняется ростом амплитуды колебания директора Θd. Заключение. В статье рассмотрен флексоэлектрический эффект, наблюдаемый в тонких слоях нематических жидких кристаллов с гомеотропной ориентацией молекул, помещенных между двумя стеклянными пластинами. Возникновение эффекта имеет пороговый характер, критическая скорость деформации около 8 мм/с. Рассмотрены условия и параметры воздействия (амплитуда сдвига, температура образца) на ячейку-конденсатор для различных жидких кристаллов. Предлагается использовать полученные результаты для создания оптического затвора (шторка) для витражей или окон зданий и сооружений.
Бесплатно
Другой
Бесплатно
Другой
Бесплатно
Статья научная
Авторами разработано представление об объемной матрице химических элементов, которое позволило устранить основные недостатки табличных форм структуры химических элементов, разработанных Д.И. Менделеевым и между- народным сообществом химиков ИЮПАК. Объемная структура представлена в виде расширяющей конусной матрицы. При этом все известные химические элементы до номера 118 объединены в четыре блока. Представление о блочности позволило обосновать электронно-уровневую формулу, в том числе для предполагаемых новых химических элементов 5-го блока Е с номерами 119 по 218. Это позволяет разработать цифровую модель для расчета взаимодействий химических элементов и получения новых видов соединений и материалов.
Бесплатно
Статья научная
Все более востребованными становятся методы, направленные на исследование тонкой структуры конструкционных материалов. Для объяснения взаимосвязи процессов макроуровня и более высоких уровней исследования механизмов разрушения металлов важны междисциплинарные подходы. Адекватно отражает суть природных процессов, в частности процессов пластической деформации металлов, наука синергетика. Известно, что при подводе энергии извне открытая система самоорганизуется, стремясь к производству минимума энтропии. При этом, когда аккомодационный механизм исчерпывается, система переходит к другой диссипативной структуре с резким изменением свойств. В работе исследованы деформационные процессы внешних и приповерхностных слоев металла сварного соединения. Показано, что зона термического влияния в сварном соединении является областью сброса подводимой энергии и зоной аккомодации пластической деформации сварного соединения. Деформация исходного и охрупченного после эксплуатации металла осуществляется по-разному. Эта разница взята за основу предположения о механизмах сохранения сплошности сварного соединения при деформации. Исследован микрорельеф зон сварного соединения на поверхности и приповерхностных слоях: сварного шва, зоны влияния, основного металла. Проведена количественная оценка рельефа путем вычисления параметров на микро-, наноуровне: дисперсии Rа и асимметрии Rsk по ГОСТ РИСО 4287-2014. Показано, что все параметры повышаются в зоне термического влияния и являются чувствительными к несплошностям в виде микротрещин. Отмечено, что деформационный рельеф самоподобен на различных иерархических уровнях. Проведен фрактальный анализ зон сварного соединения. Показано, что при деформации фрактальность повышается в зоне термического влияния.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Одной из причин разрушения покрытия ограждающих конструкций является образование конденсата на границе ограждения и отделочного слоя. В результате внешних воздействий и замерзания влаги в порах штукатурного покрытия образуется сеть мелких трещин, а также возможно отслоение отделочного слоя. Для проверки этой гипотезы обследованы фасады трех разных зданий. Установлено, что все исследуемые штукатурные покрытия изготовлены на основе цементного раствора. Также известно, что известковая смесь используется реже в связи с отсутствием достаточной стойкости к воздействиям влаги. Поэтому возникает необходимость повысить стойкость покрытий на основе известковых составов. Этого можно добиться путем введения в нее модифицирующей добавки на основе алюмосиликата. Материалы и методы. Для синтеза добавки применялись жидкое натриевое стекло, пудра алюминиевая ПАП-1 и дистиллированная вода. Для приготовления образцов для испытаний использовали гашеную известь (пушонка) активностью 84%. Для анализа гранулометрического состава добавки применяли Fritsch particle sizer Analysette 22. Прочность при сжатии определялась на образцах размером 20x20x20 мм. В качестве испытательного оборудования для исследования прочности при сжатии образцов использовалась испытательная машина типа «ИР 5057-50». Анализ реологических свойств определялся по уравнению Шведова-Бингама. Для исследования пластической прочности (предельного напряжения сдвига) отделочной смеси применялся конический пластометр КП-3. Пластическая вязкость состава определялась с помощью ротационного вискозиметра BCH-3. Результаты и обсуждения. Синтезируемая добавка представляет собой легкий порошок светло-серого цвета с насыпной плотностью 0,55 ± 0,05 г/см3. В синтезируемой добавке выявлено высокое содержание оксидов Al2O3, SiO2, Na2O, составляющее соответственно 51,03%, 36,36%, 11,89%. Добавка состоит из частиц 100,0-200,0 мкм, составляющих более 20% от общего состава. Исследовалось влияние алюмосиликатной добавки на известковом вяжущем на реологические свойства, выявлено незначительное увеличение статического напряжения сдвига соответственно увеличению процентного содержания добавки. Значение динамического напряжения сдвига значительно увеличивается при содержании добавок более 10%. Выводы. Установлены закономерности твердения известкового вяжущего с наноструктурированной добавкой на основе аморфных алюмосиликатов, а также определено оптимальное содержание алюмосиликатной добавки в количестве 10% от массы извести.
Бесплатно
Другой
ВATIMAT, INTERCLIMA+ELEC и IDEOBAIN - международные выставки 2015 года - воплощение инновационных технологий и практических решений для развития бизнеса. Со 2 по 6 ноября 2015 года они состоятся одновременно в Париже в выставочном центре Норд Вилльпент, образуя всемирную Парижскую Строительную Неделю - Mondial du Batiment.
Бесплатно
Краткое сообщение
Бесплатно
