Результаты исследований ученых и специалистов. Рубрика в журнале - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Исследование свойств жидких керамических теплоизоляционных материалов
Статья научная
В настоящее время находят широкое применение нанотехнологии при создании строительных материалов. В ряде случаев такие технологии позволяют получить материалы с улучшенными характеристиками. Строительные утепляющие материалы нового поколения на отечественном и зарубежном рынке представлены жидкими керамическими теплоизоляционными материалами, изготавливаемыми с использованием нанотехнологий. Жидкая керамическая теплоизоляция представляет собой композицию стеклянных вакуумированных наносфер на основе водных растворов акриловых полимеров. Именно техническим вакуумом внутри наносфер объясняются высокие теплозащитные свойства таких материалов. Для достоверного определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционной краски было реализовано планирование эксперимента. Разработанный план соответствует полному факторному эксперименту. При количестве 4 влияющих факторов было проведено 16 измерений плотности теплового потока через плоский образец терм окраски толщиной 7,5 мм для расчёта коэффициента теплопроводности. Для измерений использован микропроцессорный прибор ИТП-МГ4.В статье приведены результаты определения эффективности жидких керамических теплоизоляционных материалов для наружных стен зданий и сооружений на примере терм окраски марки «Изоллат-02». Экспериментально установлено значение среднего коэффициента теплопроводности в опытных условиях – 0,057 Вт/(м×К). Построена линейная регрессионная модель для его определения в различных температурных условиях. Определены коэффициенты модели. Выполнен расчет вклада теплоизоляционной краски в термическое сопротивление ограждающих конструкций. Показано, что относительная эффективность теплоизоляционной краски тем выше, чем ниже теплозащитные свойства наружных ограждений основной конструкции. Наибольший относительный энергетический эффект может быть получен при утеплении краской блочных промышленных зданий и металлических резервуаров воды, углеводородов и прочих потоков технологического и инженерного назначения.
Бесплатно
Исследование свойств жидких керамических теплоизоляционных материалов
Статья научная
В настоящее время находят широкое применение нанотехнологии при создании строительных материалов. В ряде случаев такие технологии позволяют получить материалы с улучшенными характеристиками. Строительные утепляющие материалы нового поколения на отечественном и зарубежном рынке представлены жидкими керамическими теплоизоляционными материалами, изготавливаемыми с использованием нанотехнологий. Жидкая керамическая теплоизоляция представляет собой композицию стеклянных вакуумированных наносфер на основе водных растворов акриловых полимеров. Именно техническим вакуумом внутри наносфер объясняются высокие теплозащитные свойства таких материалов. Для достоверного определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционной краски было реализовано планирование эксперимента. Разработанный план соответствует полному факторному эксперименту. При количестве 4 влияющих факторов было проведено 16 измерений плотности теплового потока через плоский образец термокраски толщиной 7,5 мм для расчета коэффициента теплопроводности...
Бесплатно
Статья научная
Долговечность строительных материалов может быть повышена в процессе воздействия на структуру различными видами излучения. Так, в ряде исследовательских работ отмечается, что магнитное и сверхвысокочастотное электромагнитное излучение интенсифицирует процессы растворения и гидратации цемента в более ранние сроки, что приводит к образованию мелкокристаллических структур, уменьшению пористости, увеличению плотности, прочности, морозостойкости и долговечности в целом. В процессе работы проведены исследования особенностей изменения структуры цементно-песчаных растворов (ЦПР) из сухих смесей при воздействии сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ ЭМИ). Исследования структуры образцов проведены на растровом электронном микроскопе с энергодисперсионным спектрометром, состав образцов определялся с помощью рентгеновского дифрактометра. В результате исследований отмечен больший процент растворения клинкерных минералов по отношению к необлученным образцам. Определено, что в облученных образцах процесс гидратации проходит более интенсивно, что может привести к ускоренному набору прочности в ранние сроки, а также увеличению прочности в возрасте 28 суток по сравнению с контрольными образцами.
Бесплатно
Исследование термостабильности фталатов оксиалкилированных спиртов
Статья научная
Производство поливинилхлорида (ПВХ) требует применения большого количества пластификаторов. Для пластификации наиболее приемлемыми являются сложноэфирные соединения. Имеющийся ассортимент промышленных пластификаторов в настоящее время не покрывает потребность полимерной индустрии, и остро стоит вопрос разработки новых пластификаторов, отвечающих современным требованиям. Поэтому разработка новых сложноэфирных соединений, обладающих эффективными пластифицирующими свойствами, актуальна и имеет ценность не только в плане науки, но и в практическом отношении. Одним из основных требований к сложноэфирным пластификаторам является их устойчивость к термоокислению. Поэтому нами исследовано воздействие кислорода при 150оС (температура переработки ПВХ-пластикатов) на широкий ряд разработанных ранее фталатов оксиалкилированных спиртов. Первую группу составили производные ароматических спиртов, вторую – фталаты оксиалкилированных алифатических спиртов. Первые проявили высокую термостабильность, вторые необходимо стабилизировать добавлением антиоксидантов. Известно, что производные ароматических углеводородов широко применяются в качестве стабилизаторов термоокислительной деструкции. Основная функция вышеуказанных соединений заключается в подавлении каталитического действия кислорода воздуха при энергетических воздействиях на полимеры и пластификаторы. Поэтому нами исследовано влияние Агидола-1 на повышение устойчивости фталатных пластификаторов к термоокислительной деструкции.
Бесплатно
Исследование физико-механических свойств бетона с добавлением многофункциональной добавки
Статья научная
Введение. Известно, что основным строительным материалом, несмотря на внедрение новых технологий, является бетон. Сочетание прочности и долговечности делает его незаменимым материалом при возведении объектов гражданской и промышленной инфраструктуры. Тем не менее, воздействие на бетонные конструкции агрессивных внешних факторов, таких как кислые и щелочные среды, температурные «качели», присутствие воды в условиях низких температур и др. приводит к значительному снижению прочностных характеристик. Введение в состав бетонов различных добавок на основе органических и неорганических соединений позволяет регулировать эксплуатационные свойства и защищать бетонные конструкции от негативного влияния окружающей среды. Поэтому исследовательские работы, направленные на улучшение физико-механических показателей и повышение качества бетонных конструкций, являются актуальными. Методы и материалы. В качестве объектов исследования в работе рассматривались образцы бетонов, приготовленные на основе бетонных смесей как с использованием разработанной сотрудниками «Института технической химии УрО РАН» многофункциональной добавки «Бетомикс-ИТХ Гель», так и без ее применения. Физико-химические свойства сравниваемых образцов были исследованы в соответствии с российскими и межгосударственными нормативными документами в аккредитованных лабораториях РФ и Турецкой республики. Результаты и обсуждение. В результате проведённых исследований установлено, что введение многофункциональной добавки «Бетомикс-ИТХ Гель» в состав бетонной смеси приводит к увеличению водонепроницаемости бетона на 4 ступени, повышению показателей по морозостойкости и прочности бетона по сравнению с образцами без добавки. Показано, что «Бетомикс-ИТХ Гель» придает бетонам свойство «самозалечивания» c раскрытием трещин до 0,5 мм и повышает устойчивость стальной арматуры к коррозии.
Бесплатно
Статья научная
Долговечность используемых конструкционных материалов на цементной основе может быть повышена путем их модификации электромагнитным излучением. Так, в ряде исследовательских работ отмечается, что магнитное и сверхвысокочастотное электромагнитное излучение интенсифицирует процессы растворения и гидратации цемента в более ранние сроки, что приводит к образованию мелкокристаллических структур, уменьшению пористости, увеличению плотности, прочности, морозостойкости и долговечности в целом. В процессе работы проведены физико-механические испытания образцов цементно-песчаных растворов, облученных сверхвысокочастотным электромагнитным излучением, и проанализированы результаты в сравнении с необлученными. При этом исследования проведены как на образцах низкомарочных цементно-песчаных растворов из сухих смесей, так и на высокомарочных образцах цементно-песчаных растворов, используемых для ремонта бетонных и железобетонных конструкций – для наглядности получаемых результатов. Исследования структуры образцов проведены на растровом электронном микроскопе с энергодисперсионным спектрометром. В результате исследований отмечено увеличение основных физико-механических показателей в сравнении с необлученными образцами в возрасте 28 суток. По результатам проведенных физико-механических испытаний облученных образцов и сравнения данных с необлученными СВЧ ЭМИ образцами ЦПР можно сделать вывод, что максимально эффективным временем облучения являются, в основном, 2 сутки после замешивания как низко-, так и высокомарочных составов. При этом отмечено увеличение основных физико-механических показателей в сравнении с необлученными образцами. Отмечено, что в облученных составах процесс гидратации проходит более интенсивно, что приводит к ускоренному набору прочности в ранние сроки, а также увеличению прочности и плотности в возрасте 28.
Бесплатно
Комплексный подход к оценке наноразмерных фракций полидисперсных систем измельченных горных пород
Статья научная
Проведен сравнительный анализ результатов определения размеров механически диспергированных горных пород (полиминеральный песок, базальт), выполненных методами: динамического рассеяния света, сорбции газа (азота) и электронной микроскопии. Опытные пробы получены механическим диспергированием сырьевых материалов на планетарной и коллоидной мельницах. Полученные экспериментальные результаты показали высокую сходимость. Метод динамического рассеяния света позволяет проводить анализ размерных характеристик полидисперсных систем с высоким содержанием нано- и микроразмерных частиц, обладающих достаточной с диментационной устойчивостью в используемой дисперсионной среде. Размерные характеристики частиц, рассчитанные по величине удельной поверхности анализируемых систем, учитывают содержание микроразмерной фракции. Для характеристики морфологии частиц предложено использовать величину их эффективного диаметра, расчет которого осуществляется с учетом массы частицы.
Бесплатно
Статья научная
Введение. На сегодняшний день одним из приоритетных направлений развития строительного материаловедения является разработка самоочищающихся бетонов, отличающихся полидисперсным многокомпонентным составом с наличием наноразмерных фотокаталитических добавок (прежде всего, на основе TiO2), придающих материалу ряд положительных свойств способность к разложению загрязнителей атмосферного воздуха, самоочищению поверхности и др. К перспективным методам повышения функциональных характеристик титаноксидных фотокатализаторов относят создание наноструктурированных систем с архитектурой «ядро (подложка) оболочка (фотокатализатор)». При этом результаты ряда исследований показывают, что конечная эффективность синтезируемых композитных фотокаталитических модификаторов во многом зависит от уровня реакционной способности подложки в цементной системе. Цель данного исследования - установить закономерности влияния трех видов опал-кристобалитовых пород (диатомит, трепел и опока) на процессы структурообразования цементного камня с выявлением наиболее эффективного кремнеземного сырья для применения в качестве носителя фотокаталитических агентов в составе самоочищающихся бетонов. Методы и материалы. Удельная площадь поверхности, параметры гранулометрического и химического составов образцов силицитов определялись методами Козени-Кармана, лазерной дифракции и рентгеноспектральной флуоресцентной спектрометрии. Исследование фазового состава кремниевых пород и модифицированных цементных систем выполнялось методом рентгеновской порошковой дифрактометрии. Результаты и обсуждение. Определены основные параметры гранулометрического состава диатомита, трепела и опоки. Выявлено преобладание в структуре силицитов реакционноспособных модификаций свободного кремнезема (47,6+78,0 мас.%), представленных аморфным опалом-А или скрытокристаллической ОКТ-фазой (опалом-КТ). Установлено, что повышение дозировок кремнеземных добавок с 0 до 10% приводит к снижению на 10+27% количества портландита в фазовом составе цементного камня в возрасте 28 суток, при этом увеличивается на 11+27% содержание высокопрочных низкоосновных гидросиликатов кальция (C-S-H (I)).
Бесплатно
Статья научная
Введение. Отходы горных пород из систем пылеулавливания могут использоваться в качестве минеральных добавок для изготовления искусственных конгломератов на основе минеральных вяжущих. При этом размерность частиц отходов позволяет их применять без дополнительного измельчения. К таким материалам могут относиться тонкодисперсные порошки кальций-содержащих горных пород, таких как известняк, волластонит, диопсид. Методы и материалы. В качестве вяжущего вещества в работе применялся портландцемент ЦЕМ II/А-Ш 32,5Б. Выбор используемых в работе добавок производился на основе сравнения их термодинамических характеристик с аналогичными характеристиками клинкерных минералов. Для исследования цементных композитов применялись стандартные методы исследования, а также ртутная порометрия, рентгенофазовый анализ и электронная микроскопия. Результаты. Введение кальций-содержащих добавок позволяет упрочнить структуру цементных материалов. Наибольшее повышение прочности в начальный период твердения можно достичь добавлением 2% известняка. В поздние сроки набора прочности (после 14 суток) наибольшее упрочнение камня получено при введении 9% волластонита или 7% диопсида. Обсуждение. Приведены результаты дифрактограмм цементного камня контрольного состава и с использованием добавок. При введении добавок наблюдается снижение интенсивности рефлексов гидроксида кальция и увеличение интенсивности рефлексов гидросиликатов кальция. Изучение макроструктуры выявило существенное различие в структуре камня. Анализ пористости показал, что при введении в систему кальций-содержащих добавок общий объем пор уменьшается, возрастает количество мелких пор (размером 0,003-1,2 мкм). Заключение. Увеличение прочности до 48% обусловлено близким химическим составом и термодинамическими характеристиками вяжущего вещества и кальций-содержащих добавок. Волластонит за счет волокнистой структуры создает микроармирование системы, а диопсид, в свою очередь, обладая самой высокой твердостью и модулем упругости из представленных добавок, приводит к наибольшему упрочнению камня.
Бесплатно
Статья научная
Метод инжекции технологического порошка в расплав алюминия является перспективным. Введение скандия осуществляется высокотемпературной обменной реакцией солевого расплава и алюминия. Производился подбор наилучшего солевого состава. Обсуждены результаты процесса в зависимости от исходных солей. Проведен ряд плавок в производственных условиях на ОАО «Каменск-Уральском металлургическом заводе». Показана технологичность инжекционного метода получения алюмоскандиевых лигатур. С целью защиты интеллектуальной собственности авторами - сотрудниками ИХТТ УрО РАН (Россия) - был зарегистрирован патент РФ «Способ легирования алюминия или сплавов на его основе» // Патент РФ № 2534182 от 27.11.2014.
Бесплатно
Нанодисперсные металлоорганосилоксановые наполнители полимеров
Статья научная
Актуальным является синтез высокодисперсных гидрофобных металло-олигомеров, совместимых с полимерами с целью получения высокоэффективных однородных радиационно-защитных полимерных композитов с заданными свойствами. Наиболее перспективным является использование химически активных органосилоксанов и на их основе получение металлоолигомеров. Разработан способ синтеза нанодисперсных олигомерных полиалкилси-ликанатов свинца путем химического соосаждения водных растворов ионов свинца по золь-гель процессу, протекающему с участием алкилсиликанатов натрия. Реакция взаимодействия этилсиликанат натрия с ионами свинца в водном растворе протекает по механизму замещения ионов натрия в сило-нолятной группе Si-ONa алкилсиликаната натрия на ион свинца. В конечном итоге происходит образование циклических структур и сшивка олигомерных молекул с увеличением числа силоксановых связей. Рассмотрена микроструктура гидрофобного полиэтилсиликоната свинца, имеющая аморфно-кристаллический характер с плотной упаковкой металлоолигомерных молекулярных цепочек. Происходит реакция поликонденсации между гидроксильными ОН-группами металлоолигомера и гидроксида свинца, т.е. гидроксид свинца выполняет роль адсорбента, на котором хемосорбируется металлоолигомер, придающий гидрофобные свойства продукту. В результате достигается возможность осуществить направленную модификацию наполнителя в процессе совместного синтеза металлоолигоме-ра и свинцового наполнителя, т.е. получить гидрофобный наполненный ме-таллоолигомер в гомогенной среде. Высокая дефектность полиэтилсиликоната свинца вызвана стерически-ми эффектами из-за больших размеров углеводородных этильных (С2Н5) радикалов. Молекулярная масса элементарного звена олигомера составляет около 600. Олигомер имеет цепочечную структуру, в силоксановой цепи которой возможно содержание силонольных групп (sSi-OH). Элементарный состав и молекулярная масса синтезированного металлолигомера приведены в таблице. Насыпная плотность полиэтилилсиликаната свинца составляет 2250 кг/м3, а максимальная плотность при уплотнении достигает 5950 кг/м3.
Бесплатно
Нанотрубчатыехризотиловые наполнители для радиационно-защитных конструкционных композитов
Статья научная
Усиление проявления квантово-размерного эффекта в наночастицах окажет значительное влияние на поглощение фотонной радиации. Следовательно, применение ультрадисперсных систем будет способствовать качественному усилению радиационно-защитных свойств материала и позволит создать более компактный материал с высокими показателями защитных характеристик. Уникальное сочетание свойств хризотила позволяет создавать материалы на его основе, обладающие высокими показателями механической, термической прочности, радиационной стойкости, а наличие в его структуре связанной воды способствует проявлению у таких материалов радиационно-защитных свойств по нейтронному излучению. В связи с этим авторами предложено провести заполнение нанотрубок хризотила нанодисперсными соединениями, позволяющими повысить его радиационно-защитные характеристики. Как следствие, данные соединения должны обладать как можно более высоким коэффициентом ослабления у-излучения и, соответственно, иметь высокие плотность и содержание тяжелых элементов. В качестве соединения для интеркаляции предложено использование нанокристаллического вольфрамата свинца PbWO4. Разработан способ получения нанотрубчатого наполнителя радиационно-защитных композиционных материалов путем заполнения гидросиликатных нанотрубок со структурой хризотила тугоплавким малорастворимым соединением на основе PbWO4 при последовательной обработке материала растворами реагентов. Наилучший результат был достигнут при обработке хризотила последовательно в растворах K2WO4 и Pb(СН3СОО)2, при этом массовое содержание PbWO4 в конечном продукте достигает 30%. Вводимый K2WO4 заполнял нанотрубки не только по внутреннему каналу, но и по меж-слоевому пространству, а локализация PbWO4 происходит как во внутренних каналах нанотрубок, так и на их поверхности. Несмотря на то, что разработанная технология не позволяет модифицировать хризотил таким образом, чтобы весь введенный PbWO4 содержался исключительно во внутренних каналах нанотрубок, полученный продукт приобретает повышенные радиационно-защитные характеристики, сохраняя остальные эксплуатационные свойства хризотила.
Бесплатно
Статья научная
Реологические свойства высококонцентрированных дисперсий, размер агрегатов частиц дисперсной фазы и другие коллоидно-химические характеристики суспензий, применяемых в строительной индустрии, определяются особенностями структуры граничного слоя. определены параметры адсорбции резольных олигомеров, синтезированных на основе трифункциональных оксифенолов, на следующих адсорбентах: CaCo3, Zno. предложена наиболее возможная схема адсорбции молекул флороглюцинфурфурольного наномодификатора на поверхности частиц мела. Установлено, что молекулы оксифенольных олигомеров адсорбируются на поверхности частиц дисперсных материалов, образуя мономолекулярный слой. Адсорбция на поверхности частиц обеспечивается ионным взаимодействием отрицательных оксигрупп звена флороглюцина или резорцина с положительно заряженными активными центрами поверхности дисперсной фазы и дисперсионными силами взаимодействия между системой ароматических колец олигомеров и поверхностью частиц. Доказано, что введение оптимальной дозировки флороглюцинфурфурольного наномодификатора в суспензии мела и оксида цинка уменьшает среднечисленный радиус наномодифицированных частиц до размера первичных частиц исследуемых дисперсий - с 7 до 1 мкм для мела и с 5 мкм до 50 нм для оксида цинка, что свидетельствует о пептизирующем действии наномодификатора.
Бесплатно
Статья научная
Сварка является одним из основных технологических способов соединения деталей и узлов при их изготовлении. Однако 70-80% разрушений металлоконструкций в процессе эксплуатации связано со сварными соединениями. Эти разрушения преимущественно хрупкие. Повышение стойкости сварных соединений против хрупкого разрушения актуально в связи с освоением северных и восточных регионов России. Самым перспективным способом повышения хладостойкости сварных соединений является измельчение зерна металла шва с помощью наномодифицирования. Однако введение наномодификаторов непосредственно в сварочную ванну через флюс или электродную проволоку не эффективно из-за их дезактивации и высокой температуры в зоне сварки. Поэтому было предложено применять модификаторы в смеси с охлаждающими макрочастицами при автоматической сварке под флюсом мостовых металлоконструкций с применением металлохимической присадки (МХП). МХП состоит из рубленой сварочной проволоки (гранулята), опудренной модифицирующей химической добавкой TiO2 в смесителе со смещенной осью вращения «пьяная бочка» по существующей технологии. Однако эта технология получения МХП не обеспечивает стабильной прочности сцепления модификатора с поверхностью гранулята и не имеет возможности контролировать её состав в производственных условиях, что, безусловно, отрицательно отражается на стабильности свойств сварных соединений. Поэтому одной из главных задач работы была модернизация существующей технологии с целью повышения прочности сцепления модификатора с гранулятом. В статье дано сравнение существующей и разработанной технологии изготовления МХП. Гранулометрический анализ порошка TiO2 показал, что при обработке МХП в планетарной мельнице происходит измельчение частиц диоксида титана до наноразмерного порядка. Показано, что приготовление МХП в высокоэнергетической планетарной мельнице (за счёт двухкратного повышения прочности сцепления модификатора с гранулятом) обеспечивает стабильный её состав, повышает хладостойкость (на 20-25%) и стабильность прочностных характеристик по длине сварного шва. В результате металлографических исследований установлено, что в шве формируется мелкозернистая структура с линейным размером зерна в 2 раза меньшим, чем при сварке по старой технологии. По результатам химического анализа металла шва установлено, что введение диоксида титана с МХП интенсифицирует переход Al2O3 из шлака в сварочную ванну и обеспечивает концентрацию титана в шве в 2 раза большую, чем при взаимодействии ванны с расплавленным флюсом АН-47 без добавок TiO2. Наличие в расплаве оксидов титана и алюминия эндогенного происхождения приводит к образованию в расплаве тугоплавких частиц с центром из TiO2 и Al2O3. Эти частицы являются центрами кристаллизации в хвостовой части ванны и остаются в металле шва в виде равномерно распределенных мелкодисперсных неметаллических включений, имеющих кристаллографическое сродство с матрицей (а-железа), что обеспечивает получение мелкозернистой структуры шва с повышенными и стабильными прочностными характеристиками.
Бесплатно
Новые технические решения в области нанотехнологий. Часть 2
Статья научная
Новые технические решения, в т.ч. и изобретения, в области нанотехнологий и наноматериалов позволяют в строительстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, смежных отраслях экономики добиться значительного эффекта. Изобретение «Способ диагностики дефектов на металлических поверхностях (RU 2581441)» относится к способам обнаружения дефектов и трещин на поверхности металлического оборудования и трубопроводов. На поверхность контролируемого объекта последовательно наносят в направлении от большего к меньшему диаметру суспензию наночастиц металла, обладающих свойством фотолюминесценции, имеющих сферическую форму и разный условный диаметр. После каждого нанесения производят сушку поверхности с последующим удалением с нее избыточных наночастиц. Затем осуществляют построчное сканирование поверхности объекта лучом фемтосекундного лазера и одновременно регистрируют интенсивность сигнала двухфотонной люминесценции в каждой исследуемой области с фиксированием местоположения указанной области и получением карты распределения интенсивностей свечения наночастиц, возбуждаемых лазерным излучением. На полученных картах выделяют области с максимальным значением интенсивности свечения и по координате и форме зафиксированной области свечения судят о координате и форме обнаруженного дефекта, а его поперечный размер принимают равным условному диаметру нанесенных наночастиц на данном этапе нанесения. Технический результат - повышение надежности и достоверности исследования. Также представляют интерес для специалистов следующие изобретения в области нанотехнологий: способ получения поковок из жаропрочных гранулированных сплавов (RU 2583564); способ получения нанокомпозита с двойным эффектом памяти формы на основе монокристаллов ферромагнитного сплава (RU 2583560); способ получения нано-структурированных покрытий титан-никель-цирконий с эффектом памяти формы (RU 2583222); способ получения нанокомпозитов на основе наночастиц золота, покрытых оболочкой из оксида кремния, и квантовых точек (RU 2583022); способ изготовления полимерного композита на основе ориентированных углеродных нанотрубок (RU 2560382); способ получения ферромагнитных металлических наночастиц с твердой изоляционной оболочкой (RU 2582870); способ синтеза эндоэдральных фуллеренов (RU 2582697); оптическая измерительная система и способ количественного измерения критического размера для наноразмерных объектов (RU 2582484); способ получения наноструктурированного покрытия и устройство для его реализации (RU 2575667) и др.
Бесплатно
Новые технические решения в области нанотехнологий. Часть 5
Статья научная
Новые технические решения, в т.ч. и изобретения, в области нанотехнологий и наноматериалов позволяют в строительстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, смежных отраслях экономики добиться значительного эффекта. Изобретение «Способ приготовления укрепляющего раствора (RU 2601885)» относится к строительству и может быть использовано для укрепления грунтовых оснований фундаментов строящихся и восстанавливаемых зданий и сооружений методом инъектирования. Технический результат заключается в обеспечении возможности увеличения подвижности укрепляющего раствора и, соответственно, объема пространства, заполняемого таким раствором через грунтовые разрывы. Способ приготовления укрепляющего раствора включает перемешивание портландцемента, воды, введение нанодобавки и обработку раствора. В качестве нанодобавки используют смесь нанодисперсных частиц двуокиси кремния разной удельной поверхности. В воду вводят указанную нанодобавку до получения коллоидного раствора заданной концентрации, который механически перемешивают и дополнительно обрабатывают ультразвуком. Далее полученный коллоидный водный раствор перемешивают с требуемым количеством воды затворения, а затем - с портландцементом. Для существенного увеличения подвижности укрепляющего раствора целесообразно использовать коллоидный водный раствор смеси нанодисперсных частиц двуокиси кремния разной удельной поверхности, с концентрацией порядка 20^35 мас.% Также представляют интерес для специалистов следующие изобретения в области нанотехнологий: способ формирования кристаллического нанопористого оксида на сплаве титан-алюминий (RU 2601904), нанопористая полимерная пена, имеющая высокую пористость (RU 2561267), способ введения добавок в полимеры (RU 2585003), способ переработки природных битумов (RU 2600448), способ получения наноразмерного порошка, стабилизированного диоксида циркония (RU 2600400), сырьевая смесь для изготовления газобетона автоклавного твердения (RU 2600398), применение модифицированных наночастиц в древесных материалах для уменьшения эмиссии летучих органических соединений (RU 2600050), способы повышения прочности бетона при сжатии с использованием нанокремнезёма, полученного из гидротермального раствора (RU 2599739) и др.
Бесплатно
О влиянии углеродных наноматериалов на свойства цемента и бетона
Статья научная
В статье представлены результаты исследований по модифицированию цементного камня и бетона углеродными наноматериалами, полученными в качестве сопутствующего продукта при плазменной газификации угля. Под действием электродуговой плазмы из материала электродов и угля, подаваемого для газификации, в одной установке попутно образуются углеродные наноматериалы - фуллеренсодержащая сажа. Данный способ производства углеродных наноматериалов является перспективным ввиду меньшего влияния на увеличение себестоимости конечного композита. Полученные при плазменной обработке углеродные наноматериалы имеют как компактную, так и волокнистую ультрадисперсную структуру, что указывает на наличие в ней таких основных форм наночастиц, как «луковичные углеродные структуры» (многослойные, гиперфуллерены) и «нитевидные углеродные структуры» (нанотрубки, нановолокна). Учитывая сложность введения и равномерного распределения в цементной матрице углеродных наночастиц, склонных к агрегированию, про водилась ультразвуковая обработка углеродных наноматериалов и воды за-творения. Установлена оптимальная дозировка углеродных наноматериалов в количестве 0,01 масс.%, при которой получены максимальные физико-механические показатели цементного камня. Установлено, что при использовании суперпластификаторов различной природы углеродные наноматериалы эффективно распределяются в объеме воды затворения, однако комплексный эффект улучшения показателей цемента варьируется в зависимости от вида суперпластификатора. Исследовано изменение температуры гидратации цемента при введении углеродных наноматериалов и различных суперпластификаторов. Показано, что при введении углеродных наноматериалов происходит увеличение максимальной температуры при гидратации. Введение углеродных наноматериалов повышает физико-механические и эксплуатационные свойства цемента и бетона за счет ускорения процессов гидратации портландцемента, улучшения микроструктуры и снижения пористости цементного камня. Методом ртутной порометрии установлено снижение общей пористости цементного камня при введении углеродных наноматериалов, а также изменение количества микропор цементного камня разных размеров. Определены физико-механические свойства и эксплуатационные свойства бетонов при введении углеродных наноматериалов. Установлено улучшение прочности бетона в разные сроки твердения, морозостойкости, водопо-глощения и водостойкости бетона.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время разработано значительное количество стратегий восстановления карьеров, основывающихся на разных аспектах воздействия на почву: смешивания верхнего слоя почвы с пустой породой выработанных карьеров; внесения органических отходов; применения мульчирования и полимерных структурообразователей; использования адаптированных растений. В данном исследовании мы предприняли попытку объединить положительные стороны перечисленных ранее методов. В связи с чем целью наших исследований явилось создание искусственных почвоподобных тел с заданными агроэкологическими свойствами. Предполагаем дальнейшее использование полученной смеси в качестве прослойки между материалом отвалов карьера и плодородной почвой, наносимой на рекультивируемую поверхность с последующей высадкой местных видов растительности. Материалы и методы. Исследования по изучению возможности рекультивации отвалов выработанного рудника проводились в условиях модельного опыта с использованием в качестве органической основы почвоподобного тела отхода целлюлозно-бумажной промышленности - лигносульфоната натрия (ЛН). Отобранный с отвалов рудника мелкозем (М) смешивали с ЛН в соотношении 1/0,5, 1/1 и 1/2, для ускорения разложения органического вещества в зависимости от схемы опыта добавляли штаммы бактерий Acinetobactercalcoaceticus и Pseudomonas kunmingensis. Полученные смеси компостировались в течение трех месяцев при комнатной температуре, перемешивании и поддержании режима влажности. Фитотоксичность полученных смесей оценивалась при проращивании семян скороспелого редиса с торговым названием «18 дней». Результаты и обсуждение. Внесение ЛН в мелкозем существенно повысило содержание органического вещества и снизило кислотность среды. Внесение азота на вариантах с ЛН по сравнению с вариантами, содержащими только ЛН, привело к значительному увеличению содержания щелочногидролизуемого азота. Заключение. Результаты исследований показали, что добавление лигносульфоната натрия к мелкозему способствует снижению кислотности, увеличению содержания органического вещества и щелочногидролизуемого азота в смеси, а также снижению токсичности субстрата.
Бесплатно
Обзор результатов диссертационных исследований в области нанотехнологий и наноматериалов. Часть 4
Статья научная
С целью популяризации научных достижений в реферативной форме публикуются основные результаты исследований российских и зарубежных ученых. По направлению «Материалы автоклавного твердения с использованием наноструктурированного модификатора на основе магматических пород кислого состава» теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования магматических пород кислого состава для получения наноструктурированного модификатора материалов автоклавного твердения. Активность наноструктурированного модификатора обусловлена его составом и технологией получения: высокой удельной поверхностью с формированием нанодисперсных компонентов полиминерального состава; аморфизацией поверхности породообразующих минералов; процессами механохимического растворения кварцевого и полевошпатового компонентов с формированием активной кремниевой и алюмокремниевой кислот. Установлен характер влияния наноструктурированного модификатора в составе формовочной смеси на газообразование, вспучивание бетонной смеси и, в конечном итоге, структурообразование материалов в доавтоклавный период. Предложены составы материалов автоклавного твердения с использованием наноструктурированного модификатора, получаемого на основе гранита, позволяющие производить: прессованные изделия (силикатный кирпич) плотностью 1835-1950 кг/м 2, пределом прочности при сжатии - 17,8-23,3 МПа, теплопроводностью - 0,56-0,6 Вт/м оС, морозостойкостью - 40-55 циклов, водопоглощением - 11,4-12,2%. Разработанные изделия удовлетворяют требованиям существующих нормативных документов: марки по прочности М150- М200 и марки по морозостойкости F35-F50. Для специалистов также представляют интерес результаты следующих исследований: «Физико-химические свойства и строение мономерных и полимерных ацетиленкарбоксилатов металлов и нанокомпозитов на их основе», «Наномодифицированные серные вяжущие вещества для строительных материалов общестроительного и специального назначения», «Синтез и каталитические свойства мезопористых наноматериалов на основе СеО 2», «Синтез и свойства наноструктур на основе слоистых двойных гидроксидов», «Золь-гель синтез и свойства нанокристаллических ферритов на основе системы Y 2O 3-Fe 2O 3», «Синтез и физико-химические закономерности формирования золь-гель методом тонкопленочных и дисперсных наноматериалов оксидных систем элементов III-V групп», «Синтез и исследование функциональных свойств низкоразмерных наноструктур на основе оксидов титана и ванадия», «Исследование взаимодействия электромагнитного излучения с наноструктурированными материалами», «Формирование, структура и оптические свойства нанокомпозитных систем «Ge в пористой матрице Al 2O 3», «Полимерные нанокомпозиты строительного назначения на основе поливинилхлорида», «Закономерности формирования, особенности структуры и свойства сверхтвердых нанокомпозитных покрытий» и др.
Бесплатно
Статья научная
В статье изложены перспективы модифицирования цементных композитов на разных масштабных уровнях (нано-, микро-, макро-). Представлены основные виды микро- и наномодификаторов, используемых в современной технологии бетонов. Показаны преимущества применения фуллереноподоб- ных частиц для наномодифицирования цементных бетонов. Предложено использование комплексных модификаторов на основе дисперсных волокон, минеральных добавок и наночастиц. В качестве основных компонентов дисперсно-армированных мелкозернистых бетонов использовались: цемент класса ЦЕМ I 42,5Б производства ОАО «Мордовцемент», речной песок Новостепановского карьера (п. Смольный Ичалковского района Республики Мордовия), микрокремнезем конденсированный уплотненный (МКУ-85) производства ОАО «Кузнецкие ферросплавы» (г. Новокузнецк), высокоактивный метакаолин белый производства ООО «Мета-Д» (г. Днепродзержинск), гидроизоляционная добавка в бетонную смесь «Пенетрон Адмикс» производства ООО «Завод гидроизоляционных материалов «Пенетрон» (г. Екатеринбург), поликарбоксилатный суперпластификатор Melflux 1641 F (BASF Construction Polymers, Германия). Дисперсное армирование бетонов обеспечивалось введением трех видов фибр: полипропиленовое мультифиламентное волокно с длиной резки 12 мм, полиакрилонитрильное синтетическое волокно FibARM Fiber WВ с длиной резки 12 мм, модифицированная астраленами базальтовая микрофибра «Астрофлекс-МБМ» длиной 100500 мкм. Анализ результатов исследования насыщенного D-оптимального плана осуществлялся по полиномиальным моделям типа «смесь I, смесь II, технология - свойства», учитывающим влияние 6 варьируемых факторов. С помощью метода экспериментально-статистического моделирования выявлены оптимальные области варьирования компонентов модифицированных мелкозернистых дисперсно-армированных бетонов. Построены полигоны распределения уровней факторов модифицированных цементных дисперсноармированных бетонов, что позволило проследить изменение полей предела прочности при сжатии и на растяжение при изгибе в возрасте 28 суток в зависимости от требуемой характеристики и варьируемых параметров.
Бесплатно
