Строительное материаловедение. Рубрика в журнале - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Статья научная
Введение. Пористые композиционные и нанокомпозиционные материалы, рассматриваемые в данной публикации, представляют собой металлизированные углеграфитовые материалы, в частности углеродные волокнистые материалы (УВМ). При металлизации УВМ одной из актуальных задач является задача нанесения равномерного металлопокрытия на поверхность волокон УВМ по всему объему обрабатываемого материала. Одним из эффективных способов покрытия УВМ металлами и их сплавами является гальванический способ, позволяющий, кроме прочих достоинств, оптимизировать процесс как по элементам конструкции электролизера с проточными трехмерными электродами (ПТЭ), так и за счет правильного выбора режимов электроосаждения: гальванического, концентрационного, гидродинамического и пр.
Бесплатно
Реологическое поведение пластифицированных цементных дисперсных систем при вибрации
Статья научная
Введение. Актуальной научно-практической задачей в разработке многофункциональных строительных материалов является получение самоуплотняющихся конструкционных легких бетонов (ЛСУБ), где основная проблема - сохранение однородности при высокой текучести. Данной проблеме посвящены отечественные и зарубежные исследования. Основной акцент ставился на рецептурные факторы, влияющие на реологические и технологические свойства ЛСУБ. Сложность разработки объясняется содержанием компонентов разных плотностей. Осцилляция смеси - один из методов оценки изменения реологии цементно-минеральных систем во времени. Ранние исследования ЛСУБ на полых микросферах данным способом оценивали изменения реологических свойств при изменении концентрации пластификатора, В/Ц и дисперсности минерального заполнителя. Следующий этап исследований реологии и однородности ЛСУБ методом осцилляции - установление влияния каждого компонента в отдельно взятой группе цементно-минеральных систем, входящих в ЛСУБ. Методы и принципы исследования. Объект исследования - цементно-минеральные системы из разных комбинаций компонентов с постоянным соотношением их массовых частей, составляющих ЛСУБ на полых микросферах средней плотностью 1400 кг/м3. Предмет исследования - реологические свойства таких систем при осцилляции. Сравнивались пластифицированные и непластифицированные системы. Для анализа структуры исследуемых систем использовались следующие параметры: толщина водной оболочки, объем цементного теста, толщина цементного теста, коэффициент раздвижки зерен. Результаты исследования. Однородность цементно-минеральных паст оценена по реологической кривой, полученной осцилляционным воздействием. Кинетика изменения напряжения сдвига при осцилляции описывается различной интенсивностью, показывая преобразование структуры цементной системы во времени. Наблюдается заметное различие между изменениями реологических свойств цементных паст с пластификатором и без него. Подчеркивается значимость микрокремнезема в стабилизации бетонной смеси. Заключение и обсуждение. Структурный параметр - толщина водной прослойки (he) - не учитывает поверхностные свойства дисперсных фаз и жидкости в пластифицированных системах. Определение водопотребности компонентов ЛСУБ и роль пластификатора в этом является перспективным направлением развития темы.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Для решения задачи проектирования составов смесей для строительных аддитивных технологий в работе представлены результаты экспериментальных исследований реологического поведения и технологических характеристик (пластичности и формоустойчивости) цементных смесей на различных видах наполнителей, отличающихся размерно-геометрическими характеристиками. Методы и материалы. Исследования реологических характеристик цементных смесей проводились методами сдавливающей реометрии. Для оценки пластичности использовался режим нагружения с постоянной скоростью деформирования 5 мм/с, для оценки формоустойчивости режим постоянной нагрузки 5 Н/с. Для оценки характеристик размерно-геометрических частиц цемента и наполнителей использовали метод сканирующей электронной микроскопии (Phenom XL), обработка изображений для определения длины l и ширины b частиц производилась с помощью программного обеспечения «ParticleMetric». Дисперсность и гранулометрический состав наполнителей оценивали на лазерном анализаторе размера частиц «Анализетте 22». Результаты и обсуждения. Установлено, что необходимым условием обеспечения пластичности и устойчивости смесей является создание плотной пространственной упаковки частиц дисперсной фазы. Рациональные для экструзии значения предела пластичности обеспечиваются в том случае, если частицы наполнителя имеют сопоставимый с зернами цемента размер и полифракционную гранулометрию. Характеристики наполнителей не являются определяющими для обеспечения формоустойчивости смесей.
Бесплатно
Самоочищение фотокаталитических строительных штукатурок при морозной агрессии
Статья научная
Введение. Долговечность самоочищающейся способности фотокаталитических строительных материалов в реальных условиях эксплуатации является критически важной проблемой, поскольку их эффективность со временем снижается из-за деградации поверхности и карбонизации. Целью данного исследования была оценка устойчивости фотокаталитической активности двух типов штукатурок – гипсо-цементно-пуццолановой (на основе красного гипса) и цементной (с фотокатализатором анатазом) – к циклическому замораживанию-оттаиванию, а также изучение влияния водоредуцирующих и пуццолановых добавок на сохранение их самоочищающейся способности. Материалы и методы. Были приготовлены серии образцов штукатурок с различными комбинациями добавок и без них. Фотокаталитическая активность оценивалась с помощью родаминового теста. Для анализа изменений материалов использовались методы определения прочности на сжатие, плотности, водопоглощение, а также растровая электронная микроскопия с энергодисперсионной спектрометрией для измерения содержания титана (маркер фотокатализатора) и кальция (маркер карбонизации) на поверхности. Моделирование разрушающего действия мороза проводилось путем циклического замораживания-оттаивания образцов в водонасыщенном состоянии. Результаты. Установлено, что основной механизм потери самоочищающейся способности связан с вымыванием фотокатализатора вследствие деградации поверхности. Для цементных штукатурок значительную роль играет также экранирование фотокатализатора продуктами карбонизации. Водоредуцирующая добавка повышала начальную эффективность самоочищения на 45% за счет уплотнения структуры, что замедляло деградацию поверхности. Пуццолановая добавка снижала содержание поверхностного кальция на 6–8%, подавляя карбонизацию, и обеспечивала почти двукратный рост начальной эффективности. Совместное применение добавок показало наилучшие результаты по сохранению фотокаталитической активности после замораживания-оттаивания. Обсуждение и выводы. Долговечность самоочищающейся функции напрямую зависит от устойчивости материала-носителя к климатическим воздействиям. Комбинированное модифицирование водоредуцирующей и пуццолановой добавками является наиболее эффективной стратегией для повышения долговечности самоочищающихся штукатурок, так как одновременно противодействует двум ключевым механизмам деградации: физическому вымыванию фотокатализатора и его химическому экранированию карбонатами. Это исследование предлагает практический подход к разработке более устойчивых фотокаталитических строительных материалов.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Применение самоуплотняющегося бетона имеет широкие перспективы применения в строительстве благодаря эксплуатационной надежности и долговечности строительных конструкций с его применением. Однако высокая стоимость самоуплотняющегося бетона и технологическая сложность его изготовления требует разработки новых составов бетонных смесей и совершенствования технологии их укладки. При подборе составов бетонных смесей для СУБ возможно использование химических добавок, применение которых позволяет снизить расход используемого цемента и улучшить свойства бетона. Материалы и методы. Для обеспечения реологических и технологических свойств бетонной смеси были использованы зола уноса, сухой суперпластификатор на поликарбоксилатной основе и ультрадисперсная добавка. Ультрадисперсную добавку получали гидролизом, где в качестве прекурсора использовался бездобавочный портландцемент, концентрация которого в растворе менялась от 1 до 5%. В результате реакции гидролиза цемента образуется многокомпонентный золь, содержащий одновременно кремниевую кислоту, гидроксид алюминия, гидроксид железа и гидроксид кальция. Результаты и обсуждение. Проведены эксперименты по модификации самоуплотняющихся бетонов ультрадисперсной добавкой, полученной с использованием золь-гель технологии. Разработан оптимальный состав модифицированного цемента, содержащего ультрадисперсную добавку со средним размером частиц до 100–150 нм. Использование ультрадисперсной добавки ускорило кинетику твердения цемента, улучшило физико-механические показатели цементного камня в 1,4–1,8 раза по сравнению с бездобавочным цементом за счет аккумулирования воды, увеличения объема цементного геля и снижения капиллярной пористости. На основе оценки технологических и реологических свойств бетонных смесей, содержащих в качестве микронаполнителя золу уноса и модифицирующую добавку, установлены составы, соответствующие классам по прочности В40–В60, содержащие 7,5–44% золы уноса и добавку в количестве 0,1% от массы цемента в пересчете на сухое вещество. Установлено, что при введении в состав бетонной смеси УДД и золы уноса расслоение смеси снижается на 17–19%, вязкость увеличивается от 13% до 20%, а текучесть снижается незначительно – 5–10%. Установлено, что для самоуплотняющегося бетона с комплексным применением золы уноса со средней пуццоланической активностью, химически активной ультрадисперсной добавки и суперпластификатора на поликарбоксилатной основе характерным является интенсивный набор прочности в 1–3 сутки твердения и повышение прочности на 15–17% в проектные сроки твердения. Заключение. В результате проведенных исследований разработан низкотемпературный способ получения модифицирующей добавки с использованием золь-гель технологии, отличающийся простотой синтеза, не требующий сложного технологического оборудования и имеющий возможность введения вместе с водой затворения и равномерного распределения в объеме бетонной смеси. Разработаны составы бетонных смесей для самоуплотняющегося бетона классов по прочности В40–В60 с применением ультрадисперсной добавки, применение которой улучшает технологические свойства и показатели качества смесей и физико-механические свойства бетона.
Бесплатно
Свойства связующего для золь-силикатной краски
Статья научная
Введение. Связующее для золь-силикатных красок изготавливают на основе полисиликатного раствора, полученного на базе жидкого стекла и золя кремниевой кислоты. Технологический процесс создания полисиликатного связующего сложен, и не всегда удаётся достичь необходимых характеристик. В связи с этим, актуальным является разработка полисиликатного связующего и создание на его основе золь-силикатной краски. Материалы и методы. В работе применяли золь кремниевой кислоты Nanosil 20 и Nanosil 30, выпускаемые ПК «Промстеклоцентр». Применяли натриевое жидкое стекло с модулем М = 2,78, калиевое жидкое стекло с модулем М = 3,29 (ГОСТ 13078). Условную вязкость лакокрасочных составов определяли при помощи вискозиметра ВЗ-4 по ГОСТ 8420-74. «Материалы лакокрасочные. Методы определения условной вязкости». Предел прочности при растяжении (когезионную прочность) определяли по ГОСТ* 18299-72 «Материалы лакокрасочные. Метод определения предела прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве и модуля упругости» на разрывной машине ИР 5057-50. Силикатный модуль жидкого стекла определяли по методике, изложенной в ГОСТ 13078-81. Для изучения состава жидких стекол и полисиликатных растворов использовали молибдатный метод. Результаты и обсуждение. Выявлено, что жидкое стекло и полисиликатный раствор являются типичными псевдопластическими телами. Добавление золя (повышение силикатного модуля) способствует увеличению доли высокополимерных фракций кремнекислородных анионов (ККА), причём с увеличением содержания золя доля полимерной формы кремнезема возрастает. Установлено, что между содержанием кремнезема в полимерной форме и прочностью при растяжении плёнок существует корреляционная зависимость, заключающаяся в том, что при увеличении содержания кремнезёма в полимерной форме наблюдается увеличение прочности при растяжении плёнок. Выводы. Установлено, что при увеличении количества вводимого золя кремниевой кислоты наблюдается снижение рН растворов при неизменной концентрации щелочи. Введение золя кремниевой кислоты приводит к изменению вязкости растворов. Введение золя кремниевой кислоты в жидкое стекло способствует увеличению доли высокополимерных фракций кремнекислородных анионов. Плёнки на основе полисиликатных растворов характеризуются более быстрым отверждением и обладают более высокой прочностью при растяжении по сравнению с плёнками на основе жидких стекол.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Расширение перечня вяжущих, заполнителей и наполнителей, функциональных добавок и модификаторов структуры бетонов и композитов позволяет в настоящее время получать инновационные материалы с улучшенными механическими, физическими и физико-химическими характеристиками. Представляют интерес легкие конструкционные и функциональные материалы на основе вяжущих различной природы с заполнителями из растительного сырья (опилкобетон, арболит, фибролит, ксилолит и др.). Целью работы являлось получение и исследование свойств бесцементного древесно-минерального композиционного материала с пористой структурой, стабилизированной с использованием высокодисперсной алюмосиликатной добавки.
Бесплатно
Структурообразование известковых композитов с добавками полисахаридов
Статья обзорная
Введение. Исследование направлено на получение известкового состава и покрытия на его основе для реставрации объектов культурного наследия.
Бесплатно
Сухие строительные смеси с модифицирующей добавкой на основе кремнезема
Статья научная
Введение. Применение сухих строительных смесей имеет широкие перспективы применения в строительстве благодаря стабильности свойств, возможности придания материалу заданного набора качественных характеристик, меньшим производственным отходам. При разработке составов сухих строительных напольных смесей необходимо обеспечение высоких физико-механических показателей, снижение усадочных деформаций, трещинообразования, обеспечение высокой адгезии к бетонному основанию. Расширение номенклатуры сухих строительных смесей, применение местных сырьевых материалов и модифицирующих добавок различного функционального назначения для их производства является актуальной задачей строительной отрасли.
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. В данной статье представлены результаты исследований по формированию пористой структуры строительного гипса с использованием вторичного ангидритового сырья и химических добавок и приведен способ производства стеновых материалов. Актуальность данной статьи заключается в необходимости расширения номенклатуры и увеличении объемов производства теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных изделий на основе гипсовых вяжущих и местного минерального сырья, а также в разработке технологий, обеспечивающих производство гипсовых материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками. Авторами предложены способы формирования пористой структуры строительного гипса и улучшения эксплуатационных характеристик по величине пористости и теплопроводности за счет использования модифицированного вторичного сырья и химических добавок хлористого кальция и карбоната натрия. Материалы и методы. Исследование влияния модифицирующих добавок на свойства смеси проводилось с использованием теста нормальной густоты (НГ = 55%). Изготовление образцов и проведение испытаний проводилось по методикам, указанным в национальных стандартах с поризующими добавками карбоната кальция, фторангидрита и химических добавок на реологические свойства смеси, среднюю плотность и прочность образцов, установлены закономерности и механизм процессов структурообразования гипсового камня. Результаты. Применение модифицированного в дезинтеграторе фторангидрита с эквимолярным количеством карбоната кальция приводит к снижению средней плотности образцов до 40% с равномерно распределенными порами. Анализ микроструктуры образцов теплоизоляционного материала с плотностью 550 кг/м3 показал, что средний диаметр микропор составляет 0,45 мм, при этом образцы с комплексными химическими добавками имеют коэффициент теплопроводности 0,25 Вт/моС, что на 30% ниже теплопроводности образцов без использования комплексных добавок. Выводы. Полученные результаты создают основу для использования в качестве поризующего компонента вторичного сырья и отечественных модифицирующих добавок, позволяющих регулировать структуру гипсового камня с целью производства эффективных стеновых материалов.
Бесплатно
Эпоксидные композиты, модифицированные каменноугольной смолой
Статья научная
Введение. Показано, что, несмотря на значительный прогресс в создании высококачественных полимерных композитов с уникальным сочетанием ключевых показателей, отдельные вопросы в этой области изучены недостаточно полно. В данной работе приведены результаты исследований структуры материалов на эпоксидно-каменноугольном связующем и анализа физико-механических свойств на уровне микроструктуры, на которые влияют различные факторы: количественное содержание модифицирующих добавок и различных наполнителей, степень дисперсности частиц, их размер и форма. Выявлено, что одним из потенциальных модификаторов микроструктуры композитов являются частицы наноразмерного уровня.
Бесплатно
Эффективные гипсовые композиции с добавкой недожога золошлаковых смесей
Статья научная
Введение. В настоящее время во всем мире ведутся разработки в области наноструктурного материаловедения. Обоснование целесообразности разработки инновационных энергосберегающих материалов на основе гипсового вяжущего для зданий и сооружений с оптимизированной эмиссией углекислого газа (CO2) позволяет рассматривать недожог золошлаковых смесей в качестве перспективного техногенного продукта, позволяющего комплексно решить технологические, экономические и экологические проблемы в строительной индустрии. Исследование возможности синтеза перспективных минеральных композиций на основе продуктов недожога, выделенных из неутилизируемых золошлаковых смесей (ЗШС) угольных станций, обеспечивает развитие базы конструктивных и инженерно-технических решений для зданий и объектов с рациональным энергопотреблением и оптимизированной эмиссией СО2 с использованием гипсовых наноматериалов, обладающих уникальными свойствами.
Бесплатно
