Международный опыт. Рубрика в журнале - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Статья научная
The aim of this work is to study the effect of fly ash (FA) and nanosilica (NS) on the durability of cement pastes under normal and aggressive curing condition. Different mixes were made with various amounts of NS and constant value of FA (10% by weight of cementitious materials). First group of samples were subjected to normal curing and tested after 3, 7, 28 days and after one year, while the second group of samples were subjected to sulphuric acid of concentration 0.2 N and tested after the same ages. The hydration process and durability of cement pastes were monitored using scanning electron microscope (SEM). The results of this study indicated that FA of percentage 10% and nanosilica of percentage 1% of cementitious materials improve the durability and microstructure of cement pastes against both normal and aggressive curing conditions.
Бесплатно
Evaluation of asphalt enhanced with locally made nanomaterials
Статья научная
This research work focused on the investigation of the properties of asphalt binder modified with different percentages of nanoclay (NC) and nanosilica. The nanosilica was manufactured from two different sources: silica fume (NSF) and rice husk (NSH). Results showed that NSF tends to decrease the penetration and increase the softening point temperature (SFT) and rotational viscosity (RV). However, NC content more than 3% was found to increase the penetration and decrease both RV and SFT. Using smaller percentages of NC increased both SFT and RV and decreased the penetration. Up to 3% of NSH exhibited improvement in penetration, SFT, and RV, however slight or no improvement was observed at higher contents. The Dynamic Shear Rheometer (DSR) results showed obvious improvement in the Superpave performance grade. Both NSF and NC were found to improve Marshall stability of the asphalt mixtures.
Бесплатно
Methodological bases of innovative training for specialists in area of nanotechnologies
Статья научная
The performance of innovative training system aimed at highly intellectual specialists in the area of nanotechnologies for Kazakhstan's economy demands establishment and development of nanotechnological market in the country, teaching of innovative engineering combined with consistent research, integration of trained specialists with latest technologies and sciences at the international level. Methodological aspects of training competitive specialists for nanotechnological field are specific. The paper presents methodological principles of innovative training of specialists for science-intensive industry that were realized according to grant given by the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan.
Бесплатно
Nanocomposite organomineral hybrid materials. Part II
Статья научная
The paper addresses the issues of alkoxide method of sol-gel synthesis and non-hydrolytic method of sol-gel synthesis and colloidal method of sol-gel synthesis. The authors also consider an alternative approach based on the use of soluble silicates as precursors in the sol-gel technology, of nanocomposites. It was shown that nanocomposites can be produced through aerogels. The paper also analyzes the mixing technologies of nanocomposites preparation. It has been demonstrated the possibility to change the types of nano-phase which is used for obtaining nanocomposites in different approaches. Various models of packaging spherical, fibrous and layered nanoparticles, introduced into the structure of the nanocomposite, in the preparation thereof were examined.
Бесплатно
Nanocomposite organomineral hybrid materials. Part iii
Статья научная
The paper addresses the issues of alkoxide method of sol-gel synthesis and non-hydrolytic method of sol-gel synthesis and colloidal method of sol-gel synthesis. The authors also consider an alternative approach based on the use of soluble silicates as precursors in the sol-gel technology, of nanocomposites. It was shown that nanocomposites can be produced through aerogels. The paper also analyzes the mixing technologies of nanocomposites preparation. It has been demonstrated the possibility to change the types of nano-phase which is used for obtaining nanocomposites in different approaches. Various models of packaging spherical, fibrous and layered nanoparticles, introduced into the structure of the nanocomposite, in the preparation thereof were examined.
Бесплатно
Статья научная
This study presents an investigation of the effects of high temperature on the thermal and microstructural properties of cement mortars modified with nanosilica. In the first stage of the research, the effects of nanosilica (NS) and silica fume (SF) on the hydration and compressive strength of cementitious composites were compared. In the second stage, four different types of cement mortars, containing an optimal dosage of NS, were produced. Two of them contained a normal weight aggregate (quartz or limestone), whilst two contained a heavy weight aggregate (barite or magnetite). Specimens without NS were produced for control purposes. The specimens were exposed to 300, 450, 600 and 800°C, with their post-heating properties - including thermal conductivity, specific heat, solvent absorption and cracking behavior - analyzed. The results show that NS exhibits significantly higher reactivity with cement than SF. NS accelerates the cement hydration process and contributes more significantly to the 28 and 365 day compressive strength of mortar, as compared to SF...
Бесплатно
Исследование золь-гель перехода реологическими методами. Часть I. Методы проведения экспериментов
Статья научная
В настоящей работе были проведены реологические исследования процесса гелеобразования. Для исследования реологии гелеобразования нами был разработан измерительный комплекс, состоящий из нескольких измерительных ячеек типа Вейлера-Ребиндера, системы автоматического регулирования состава среды и системы термостабилизации. Данный комплекс предназначен для измерения зависимости величины предельного напряжения сдвига от времени, с момента начала золь-гель перехода до полного превращения золя в гель. Разработанная установка имеет широкий диапазон измеряемых величин предельных напряжений сдвига τ0 = (0,05÷50000) дин/см2. Использование разработанного прибора позволило установить вид начального участка кривой τ0 = f(t) и разработать методику более точного определения времени гелеобразования. С использованием разработанного метода было установлено, что классический метод определения времени начала золь-гель перехода по точке пересечения касательной к линейной части кривой τ0 = f(t) дает значительно искаженные результаты. Обнаружено новое явление, которое заключается в том, что кинетические кривые в координатах уравнения Аврами-Ерофеева-Боголюбова имеют точку перегиба, которая разделяет кинетическую кривую на две части, начальную и конечную. Было обнаружено, что константа k в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова не зависит от температуры и одинакова, как для начальной, так и конечной части кине- тической кривой. Она зависит только от химической природы реагирующей системы. Было обнаружено, что для начального участка кинетических кривых величина параметра n в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова составила n = 23,4±2,8 и, в отличие от конечного участка реологической кривой, не зависит от температуры. Большая величина этого параметра может быть интерпретирована как среднее число направлений роста фрактального агрегата в процессе его роста. Величина этого параметра зависит от химической природы частиц золя, участвующих в процессе гелеобразования. Обнаруженное поведение кинетических кривых обусловлено изменением механизма процесса и уменьшением числа возможных направлений роста фрактальных агрегатов. При этом процесс роста агрегатов постепенно переходит от трехмерного роста к двухмерной поверхностной геометрии и даже к одномерной линейной. Как было показано, это обусловлено стерическими затруднениями, возникающими при агрегации оставшихся частиц золя в сформированном геле. Опираясь на реологические измерения, золь-гель переход можно классифицировать как фазовый переход II рода.
Бесплатно
Исследование золь-гель перехода реологическими методами. Часть II. Результаты и их обсуждение
Статья научная
В настоящей работе были проведены реологические исследования процесса гелеобразования. Для исследования реологии гелеобразования нами был разработан измерительный комплекс, состоящий из нескольких измерительных ячеек типа Вейлера-Ребиндера, системы автоматического регулирования состава среды и системы термостабилизации. Данный комплекс предназначен для измерения зависимости величины предельного напряжения сдвига от времени, с момента начала золь-гель перехода до полного превращения золя в гель. Разработанная установка имеет широкий диапазон измеряемых величин предельных напряжений сдвига τ0 = (0,05=50000) дин/см2. Использование разработанного прибора позволило установить вид начального участка кривой т0 = f(t) и разработать методику более точного определения времени гелеобразования. С использованием разработанного метода было установлено, что классический метод определения времени начала золь-гель перехода по точке пересечения касательной к линейной части кривой т0 = f(t) дает значительно искаженные результаты. Обнаружено новое явление, которое заключается в том, что кинетические кривые в координатах уравнения Аврами-Ерофеева-Боголюбова имеют точку перегиба, которая разделяет кинетическую кривую на две части, начальную и конечную. Было обнаружено, что константа k в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова не зависит от температуры и одинакова, как для начальной, так и конечной части кинетической кривой. Она зависит только от химической природы реагирующей системы. Было обнаружено, что для начального участка кинетических кривых величина параметра n в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова составила n = 23,4±2,8 и, в отличие от конечного участка реологической кривой, не зависит от температуры. Большая величина этого параметра может быть интерпретирована как среднее число направлений роста фрактального агрегата в процессе его роста. Величина этого параметра зависит от химической природы частиц золя, участвующих в процессе гелеобразования. Обнаруженное поведение кинетических кривых обусловлено изменением механизма процесса и уменьшением числа возможных направлений роста фрактальных агрегатов. При этом процесс роста агрегатов постепенно переходит от трехмерного роста к двухмерной поверхностной геометрии и даже к одномерной линейной. Как было показано, это обусловлено стерическими затруднениями, возникающими при агрегации оставшихся частиц золя в сформированном геле. Опираясь на реологические измерения, золь-гель переход можно классифицировать как фазовый переход II рода.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлено исследование влияния высокой температуры на термические и микроструктурные свойства цементных растворов, модифицированных нанокремнеземом. На первом этапе исследования было проведено сравнение влияния нанокремнезема (НС) и диоксида кремния (СФ) на гидратацию и прочность на сжатие цементных композитов. На втором этапе были получены четыре различных вида цементных растворов, содержащих оптимальную дозировку НС. Два из них содержали обычный весовой агрегат (кварц или известняк), в то время как два содержали тяжелый весовой агрегат (барит или магнетит). Образцы без NS были произведены для целей контроля. Образцы подвергались воздействию температур 300, 450, 600 и 800°C, а их постнагревательные свойства - включая теплопроводность, удельную теплоемкость, поглощение растворителя и поведение при растрескивании - анализировались. Полученные результаты показывают, что NS проявляет значительно более высокую реакционную способность с цементом, чем SF. NS ускоряет процесс гидратации цемента и вносит более значительный вклад в 28- и 365-дневную прочность раствора на сжатие по сравнению с SF...
Бесплатно
Статья научная
В этой статье мы рассматривали возможности применения квазигомогенного 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
Статья научная
В этой статье мы рассматривали возможности применения квазигомогенного приближения для описания свойств дисперсных систем. Мы использовали статистический полимерный метод на основе рассмотрения усредненных структур всех возможных макромолекул одинакового веса. Выведеныуравнения, позволяющие оценить многие аддитивные параметры макромолекул и содержащих их систем. Статистический полимерный метод позволяетмоделировать 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, изучаемыхметодами фрактальной теории. Способ статистического полимера применимне только к полимерам, но также и к композитам, гелям, ассоциатам в полярных жидкостях и другим агрегативным системам. В данной работе былоописано состояние коллоидных растворов оксида кремния с точки зрениястатистической физики. Такой подход основан на идее, состоящей в том, чтоколлоидный раствор диоксида кремния - золь диоксида кремния - состоитиз очень большого числа взаимодействующих друг с другом частиц, находящихся в непрерывном движении. Она посвящена изучению идеализированной системы сталкивающихся, но не взаимодействующих частиц золя. Былпроведен анализ поведения золя кремнезема с точки зрения распределенияМаксвелла-Больцмана, и была рассчитана средняя длина свободного пробегаколлоидных частиц. На основании этих данных было рассчитано количествочастиц, способных преодолеть потенциальный барьер при столкновении. Длямоделирования кинетики золь-гель перехода были рассмотрены различныеподходы.
Бесплатно
Статья научная
В этой статье мы рассматривали возможности применения квазигомогенного 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, находящихся 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
Нанокомпозитные органоминеральные гибридные материалы. Часть 1
Статья научная
The paper addresses the issues of alkoxide method of solgel synthesis and non-hydrolytic method of solgel synthesis and colloidal method of sol-gel synthesis. The authors also consider an alternative approach based on the use of soluble silicates as precursors in the solgel technology, of nanocomposites. It was shown that nanocomposites can be produced through aerogels. The paper also analyzes the mixing technologies of nanocomposites preparation. It has been demonstrated the possibility to change the types of nano-phase which is used for obtaining nanocomposites in different approaches. Various models of packaging spherical, fibrous and layered nanoparticles, introduced into the structure of the nanocomposite, in the preparation thereof were examined.
Бесплатно
Наноструктурированные материалы, получение и применение в строительстве
Статья научная
Рассмотрены свойства водорастворимых высокомодульных силикатных систем: на основе полисиликатов щелочных металлов, называемых жидкими стеклами и цепочек их превращений из низших олигомеров в высшие, с последующим образованием коллоидных растворов - кремнезолей. Показаны возможности их использования в качестве связующего и модифицирующих добавок для получения различных наноструктурированных силикатных полимербетонов. Представлены примеры перспективных направлений применения жидкого стекла и водных растворов высокомодульных силикатов в строительстве и промышленности. Приведены квантовохимические расчеты структуры и свойств тетрафурфурилоксисилана. Показана неоднородность его функциональных групп.
Бесплатно
Неорганические термостойкие связующие
Статья научная
В настоящей работе рассмотрены вопросы получения неорганических термостойких композиционных материалов с использованием новых классов неорганических связующих - основных солей различных металлов. Показана возможность использования в качестве связующего гидроксо-хлоридов и гидроксо-нитратов алюминия, циркония, хрома и ряда других металлов. Основными продуктами термического разложения всех типов связующих, рассмотренных в настоящей работе, являются нанодисперсные высокоогнеупорные оксиды. Повышение давления при изготовлении данных материалов сдвигает положение минимума на зависимостях прочность - температура изготовления в сторону низких температур. Этот эффект обусловлен уменьшением толщины пленки связующего между частицами наполнителя и, соответственно, увеличением скорости переноса вещества к межфазной границе и облегчению процессов спекания. Материалы на основе систем, содержащих хром и некоторые другие элементы в переходных степенях окисления, имеют окраску. Вследствие этого они имеют худшие показатели по теплопроводности при одинаковой термостойкости, по сравнению с бесцветными материалами.
Бесплатно
Новая технология изготовления полимерных нанопорошков. Часть 1
Статья научная
Изучена проблема загрязнения окружающей среды отходами полимеров. Исследованы методы утилизации полимеров, в частности, ПТФЭ. Отмечено, наиболее экологически чистыми и минимально затратными методами утилизации являются методы, основанные на постадийном механическом диспергировании. Разработаны и экспериментально апробированы технология и устройство, основанные на принципах абразивно-вихревого диспергирования полимеров. С целью защиты интеллектуальной собственности авторами - сотрудниками предприятия ООО ТАРК (Украина) и научно-технического центра Polymate (Израиль) был зарегистрирован патент США «Method and apparatus for manufacturing submicron polymer powder» // Патент 12/981,202 от 29.12.2010.
Бесплатно
Новая технология изготовления полимерных нанопорошков. Часть II
Статья научная
Изучена проблема загрязнения окружающей среды отходами полимеров. Исследованы методы утилизации полимеров, в частности, ПТФЭ. Отмечено, наиболее экологически чистыми и минимально затратными методами утилизации являются методы, основанные на постадийном механическом диспергировании. Разработаны и экспериментально апробированы технология и устройство, основанные на принципах абразивно-вихревого диспергирования полимеров. С целью защиты интеллектуальной собственности авторами - сотрудниками предприятия ООО ТАРК (Украина) и научно-технического центра Polymate (Израиль) был зарегистрирован патент США «Method and apparatus for manufacturing submicron polymer powder» // Патент 12/981,202 от 29.12.2010.
Бесплатно
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 пути создания пористых композиционных материалов
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
Статья научная
В данной работе представлены результаты исследований по очистке производственных нефтесодержащих сточных вод с применением новых нанокомпозиционных флокулянтов-коагулянтов АКФК и ФКФК. С их помощью испытаны методы обработки сточных вод промышленных предприятий, а также ливневых вод, содержащих нефтепродукты. Рассмотрены конкретные примеры водоочистки с использованием новых алюмокремниевых и железокремниевых флокулянтов-коагулянтов. Авторами разработана и запатентована технология получения флокулянтов-коагулянтов данного типа в твердом виде. Для получения таких композиционных материалов ис- пользован метод матричной изоляции действующих активных компонентов. Дана оценка эффективности действия коагулянтов-флокулянтов АКФК и ЖКФК на реальных промышленных сточных водах. Проведено сравнение новых композиционных материалов с известными аналогами.
Бесплатно
