Технологии производства строительных материалов и изделий. Рубрика в журнале - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Применение геосинтетических материалов для повышения несущей способности грунтовых подушек
Статья научная
Введение. Развитие мегаполисов Казахстана привело к тому, что строительство переместилось на территории, сложенные слабыми, макропористыми грунтами. Строительство на таких грунтах требует проведения комплекса мероприятий по их упрочнению и улучшению механических свойств. Методы и материалы. В статье рассматриваются вопросы развития метода поверхностного упрочнения путем замены слабого грунта. Развитие метода связано с применением различных видов геосинтетических материалов. Рассмотрены принципы работы грунтового основания, усиленного различными геосинтетическими материалами. Изучены механические свойства геотекстиля, геосеток и георешеток, используемых для упрочнения грунтов насыпи. Разработана методика испытаний геосинтетических материалов, отличающаяся от традиционной методики по ГОСТ 32491 с постоянной скоростью деформирования. Результаты и обсуждение. Испытания геосинтетических материалов в кинематическом режиме показали, что для всех материалов наблюдается снижение прочности при разрыве. Снижение колеблется в диапазоне от 28 до 42% для геосеток разного типа. Относительное удлинение при разрыве уменьшилось для гексагональной и двухосной георешетки на 8,6% и 30% соответственно. Для одноосной георешетки отмечено увеличение относительного удлинения. По геотекстилю прочность при разрыве уменьшилась на 15,7%, а относительное удлинение увеличилось на 26,5%. Заключение и выводы. Результаты исследований показали эффективность рекомендуемых методов усиления для повышения несущей способности оснований и возможность их применения в различных регионах Казахстана.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Наиболее простым и распространенным способом получения тонкодисперсных минеральных порошков является механическое диспергирование. В процессе измельчения материала затрачивается определенная работа (энергия), которая расходуется на образование новой поверхности. Поэтому не всегда понятно, действительно ли разрушение кристаллической решетки твердого тела приводит к активации получаемого раздробленного материала. Так, ключевыми характеристиками тонкодисперсных минеральных порошков, по которым можно судить об активационных процессах, являются величина удельной поверхности (Ssp) и удельная свободная поверхностная энергия, числено равная поверхностному натяжению (о) твердого тела. Поэтому для оценки процесса механической активации сырья был предложен ряд моделей, основанных на определении данных характеристик. Так, одним из самых корректных способов, на наш взгляд, является способ, основанный на энергетическом подходе к оценке механоактивационных процессов. В данной модели заложено определение относительного изменения свободной поверхностной энергии (ΔES/ES0) материала при получении дисперсной системы. В то же время выбор наиболее эффективного сырья для получения композиционных вяжущих может осуществляться на основе критерия активности поверхности (ks), который используется как критерий, характеризующий реакционную способность тонкодисперсных минеральных порошков после их механической дезинтеграции. Поэтому целью данной работы стал расчет относительного изменения поверхностной энергии тонкодисперсных минеральных порошков различной сырьевой природы и выявление возможной функциональной взаимосвязи между параметром ΔES/ES0 и величиной активности поверхности для исследуемых систем горных пород. Методы и материалы. В качестве материалов для проведения исследований были выбраны осадочные горные породы Архангельской области: полиминеральный песок и сапонитсодержащий материал (представитель бентонитовых глин). Перед началом экспериментов образцы горных пород доводили до постоянной массы при температуре 105оС. Химический состав образцов определяли на рентгенофлуоресцентном анализаторе «МетЭксперт». Высокодисперсные фракции горных пород получали методом сухого помола на планетарной шаровой мельнице Retsch PM100. Определение размерных характеристик проводили на анализаторе размера субмикронных частиц «DelsaNano» методом фотонно-корреляционной спектроскопии. Удельная поверхность определялась методом газопроницаемости на приборе «ПСХ-10». Для расчета поверхностного натяжения измеряли краевой угол на установке «Easy Drop». Поверхностное натяжение для высокодисперсных проб рассчитывали методом ОВРК. Результаты и обсуждение. Рассчитанные макроэнергетические характеристики исследуемых образцов показали, что энергия атомизации для полиминерального песка составила 1910,72 кДж/моль, а для сапонитсодержащего материала 1826,94 кДж/моль. При этом массовая удельная энергия атомизации для песка и ССМ равны 30,41•103 кДж/кг и 26,94•103 кДж/кг, соответственно. В процессе диспергирования было получено несколько фракций высокодисперсных порошков горных пород, которые охарактеризовали средним размером частиц и удельной поверхностью. Рассчитанное методом ОВРК поверхностное натяжение (и его составляющие) показало, что для всех исследуемых проб поляризационный эффект (σSP) преобладает над дисперсионным взаимодействием (σSD). При этом по мере возрастания Ssp численное значение отношения σSP/σSD увеличивается. Это свидетельствует об увеличении количества активных центров поверхности, связанных с перераспределением энергетического потенциала системы. Рассчитанные величины свободной поверхностной энергии (ES), активности поверхности (ks) и относительное изменение свободной поверхностной энергии показали, что ks и ΔES/ES0 возрастают по мере увеличения продолжительности диспергирования порошков. Полученные функциональные зависимости ks = f(ΔES/ES0) для исследуемых образцов полиминерального песка и сапонитсодержащего материала имеют линейный характер и подчиняются уравнению общего вида у = a•x + b. При этом коэффициент «a» характеризует динамику изменения реакционной способности материала при увеличении продолжительности механического размола, а параметр «Ь» его реакционную активность в макросостоянии. Сравнение коэффициентов «a» исследуемых дисперсных систем показало, что в отличие от полиминерального песка реакционная способность сапонитсодержащего материала возрастает в 1,5 раза бы стрее, по мере увеличения продолжительности помола. Полученная функциональная взаимосвязь между используемыми критериями оценки процесса механоактивации минерального сырья различной природы показывает корректность применяемых моделей. Заключение. Рассчитанные макроэнергетические характеристики образцов горных пород показали, что энергия атомизации для полиминерального песка и сапонитсодержащего материала имеет близкие значения.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Целью работы является исследование сжимаемости композиционных материалов, полученных при варьировании степени пропитки нетканого иглопробивного полотна водной дисперсией полиуретана. Материалы и методы исследования. В качестве объектов исследования использовали нетканое иглопробивное полотно, изготовленное из полиэтилентерефталатных волокон (ТУ 6-13-0204077-95-91) с линейной плотностью 0,33 текс (диаметром 20-25 мкм). Для пропитки использовали водную дисперсию анионного стабилизированного алифатического полиэфируретана марки IMPRANIL DL 1380 (КНР) с сухим остатком 40%. Сжимаемость полотен и композиционных материалов устанавливали при использовании индикатора ИЧ по ГОСТ 577-68 с точностью измерения толщины ±0,001 мм. Результаты и их обсуждение. Предложен подход, связанный с установлением зависимости между степенью сжимаемости композиционных материалов и нагрузкой с получением уравнения для прогнозирования степени сжимаемости композиционных материалов от степени пропитки и нагрузки. Установлены оптимальные условия нагружения композиционного материала с минимальной степенью сжимаемости. Заключение. Оптимальная степень пропитки нетканого иглопробивного полотна из полиэтилентерефталатных волокон диаметром 20-25 мкм дисперсией полиуретана составляет 0,5.
Бесплатно
Современные стратегии формирования полимерных покрытий. Часть 1
Статья научная
Введение. Покрытия на твердых материалах широко используются во многих отраслях промышленности. Технологии нанесения покрытий способствуют предотвращению или уменьшению коррозии, загрязнения и биообрастания, химической и структурной деградации, износа внешних поверхностей из-за воздействия элементов и природных условий. Спектр используемых материалов для функциональных покрытий достаточно широкий: от органических полимеров до гибридных композитов и неорганических наночастиц в зависимости от желаемых свойств и функциональности конечного продукта. Несмотря на отличные антикоррозионные характеристики неполимерных покрытий, их использование наносит экологический ущерб. Наиболее широкое применение получили органические покрытия. Такие составы наносят в жидкой форме, органические растворители в них являются одним из основных компонентов. Экологические требования способствовали разработке альтернативных технологий. Доступность сырья и стоимость экологически чистого покрытия являются основными направлениями разработок. Основная часть. В обзоре обоснована актуальность исследований по разработке многофункциональных покрытий на основе полимеров. Представлен рынок полимерных покрытий. Приведены методы защиты поверхности, типы формируемых покрытий, их основные компоненты, особенности формирования покрытий, влияние различных факторов на формирование полимерных покрытий, включая методы подготовки и предварительной обработки защищаемой поверхности. Подробно рассмотрены методы предотвращения коррозии, а также основные направления в разработке антикоррозийных покрытий, основанные на различных защитных механизмах. Приведены характеристики основных компонентов защитных покрытий. Подробно рассмотрен вопрос разрушения полимерных покрытий в зависимости от среды эксплуатации. Рассмотрены типы сред, их влияние и механизмы действия на защищаемые объекты. Перечислены факторы и механизмы разрушения полимерных покрытий, методы предотвращения деградации покрытий. Выделены новейшие технологии формирования защитных полимерных покрытий.
Бесплатно
Современные стратегии формирования полимерных покрытий. Часть II
Статья научная
Введение. Покрытия на твердых материалах широко используются во многих отраслях промышленности. Технологии нанесения покрытий способствуют предотвращению или уменьшению коррозии, загрязнения и биообрастания, химической и структурной деградации, износа внешних поверхностей из-за воздействия элементов и природных условий. Спектр используемых материалов для функциональных покрытий достаточно широкий: от органических полимеров до гибридных композитов и неорганических наночастиц в зависимости от желаемых свойств и функциональности конечного продукта. Несмотря на отличные антикоррозионные характеристики неполимерных покрытий, их использование наносит экологический ущерб. Наиболее широкое применение получили органические покрытия. Такие составы наносят в жидкой форме, органические растворители в них являются одним из основных компонентов. Экологические требования способствовали разработке альтернативных технологий. Доступность сырья и стоимость экологически чистого покрытия являются основными направлениями разработок. Основная часть. В обзоре обоснована актуальность исследований по разработке многофункциональных покрытий на основе полимеров. Представлен рынок полимерных покрытий. Приведены методы защиты поверхности, типы формируемых покрытий, их основные компоненты, особенности формирования покрытий, влияние различных факторов на формирование полимерных покрытий, включая методы подготовки и предварительной обработки защищаемой поверхности. Подробно рассмотрены методы предотвращения коррозии, а также основные направления в разработке антикоррозийных покрытий, основанные на различных защитных механизмах. Приведены характеристики основных компонентов защитных покрытий. Подробно рассмотрен вопрос разрушения полимерных покрытий в зависимости от среды эксплуатации. Рассмотрены типы сред, их влияние и механизмы действия на защищаемые объекты. Перечислены факторы и механизмы разрушения полимерных покрытий, методы предотвращения деградации покрытий. Выделены новейшие технологии формирования защитных полимерных покрытий.
Бесплатно
Современные стратегии формирования полимерных покрытий. Часть III
Статья обзорная
Введение. Покрытия на твердых материалах широко используются во многих отраслях промышленности. Технологии нанесения покрытий способствуют предотвращению или уменьшению коррозии, загрязнения и биообрастания, химической и структурной деградации, износа внешних поверхностей из-за воздействия элементов и природных условий. Спектр используемых материалов для функциональных покрытий достаточно широкий: от органических полимеров до гибридных композитов и неорганических наночастиц в зависимости от желаемых свойств и функциональности конечного продукта. Несмотря на отличные антикоррозионные характеристики неполимерных покрытий, их использование наносит экологический ущерб. Наиболее широкое применение получили органические покрытия. Такие составы наносят в жидкой форме, органические растворители в них являются одним из основных компонентов. Экологические требования способствовали разработке альтернативных технологий. Доступность сырья и стоимость экологически чистого покрытия являются основными направлениями разработок. Основная часть. В обзоре обоснована актуальность исследований по разработке многофункциональных покрытий на основе полимеров. Представлен рынок полимерных покрытий. Приведены методы защиты поверхности, типы формируемых покрытий, их основные компоненты, особенности формирования покрытий, влияние различных факторов на формирование полимерных покрытий, включая методы подготовки и предварительной обработки защищаемой поверхности. Подробно рассмотрены методы предотвращения коррозии, а также основные направления в разработке антикоррозийных покрытий, основанные на различных защитных механизмах. Приведены характеристики основных компонентов защитных покрытий. Подробно рассмотрен вопрос разрушения полимерных покрытий в зависимости от среды эксплуатации. Рассмотрены типы сред, их влияние и механизмы действия на защищаемые объекты. Перечислены факторы и механизмы разрушения полимерных покрытий, методы предотвращения деградации покрытий. Выделены новейшие технологии формирования защитных полимерных покрытий.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Цель работы - исследование влияния степени пропитки нетканых полотен на сопротивление растяжению волокнисто-пористых композиционных материалов строительного назначения. Материалы и методы исследования. В качестве объектов исследования использовали полотна, изготовленные из полиэтилентерефталатных (ПЭТ) волокон линейной плотности 0,33 текс (диаметром 20-25 мкм), полипропиленовых (ПП) волокон линейной плотности 0,33 текс (диаметром 27-30 мкм) и экспериментальных полиацетальных (ПАЦ) волокон линейной плотности 0,33 текс (диаметром 18-22 мкм). Волокнистые материалы получали механическим способом формирования холста с последующим иглопрокалыванием. Плотность основного прокалывания составляла 180 см-2. Для пропитки использовали водную дисперсию анионного стабилизированного алифатического полиэфируретана марки IMPRANIL DL 1380 (КНР) с сухим остатком 40%. Линейные размеры образцов нетканых полотен и композиционных материалов определяли в соответствии с требованиями ISO 9073-2:1995. Толщину полотен и композиционных материалов измеряли толщиномером с ценой деления 0,01 мм при давлении на материал 10 кПа. Показатели механических свойств полотен и композиционных материалов определяли в соответствии с требованиями ИСО 9073.3-1989. Результаты и их обсуждение. Установлено влияние состава волокнистого наполнителя на сопротивление растяжению композиционных материалов, полученного пропиткой нетканых иглопробивных полотен из полиэтилентерефталатных, полипропиленовых и экспериментальных полиацетальных волокон водной дисперсией полиуретана. Максимальное сопротивление растяжению композиционных материалов, армированных различными волокнистыми наполнителями, установлено при определенной степени пропитки, величина которой зависит от химической природы волокон наполнителей и направления формирования полотен. В строительстве зданий и сооружений целесообразным является применение композиционных материалов, армированных полотнами из полиацетальных волокон, которые при равной степени пропитки по сравнению с композиционными материалами, армированными полотнами из полипропиленовых и полиэтилентерефталатных волокон, имеют повышенное сопротивление растяжению.
Бесплатно
Технологичное управление оборудованием для 3D-аддитивной печати строительных нанокомпозитов
Статья научная
Введение. Разработка инновационных подходов цифрового управления оборудованием, обеспечивающих получение 3D-строительных конструкций с высокими эксплуатационными и технико-экономическими характеристиками, остается актуальной задачей. Эксплуатация и обслуживание технологического оборудования в процессе 3D-печати строительных объектов не всегда соответствует современным требованиям управления техническими системами. Методы и материалы. 3D-печать основана на методе экструзии: послойного формования строительной конструкции добавлением и достаточно быстрым последующим отверждением нанокомпозиционного стройматериала. Формуемая оптимизированная нанокомпозиция должна иметь требуемую реологию, что обеспечивают гребнеобразные поликарбоксилатные эфиры с наностерическим отталкиванием на расстоянии = 11 нм. Для организации стабильной технологии 3D-печати необходимо также подобрать соответствующие оптимальные заполнители (наполнители), которые обеспечивают необходимые физико-механические и эксплуатационные показатели затвердевшему нанокомпозиту. Результаты. Эффективность трехмерной печати предусматривает скоординированное функционирование строительного 3D-принтера. В связи с этим необходимо иметь бетононасосное оборудование, которое способно перекачивать по гибким трубопроводам исходную нанокомпозицию с определенной скоростью. Учет влияния факторов величин давления и объема позволяет увеличить мощность бетононасосного электродвигателя на 14-17%, а также синхронно понижает уровень вибраций. Обсуждение. Цифровые 3D-технологии раскрывают уникальные возможности инновационного производства трехмерных строительных объектов и инженерных конструкций. Технологичное управление качеством 3D-печати зависит от правильной юстировки механизмов принтера, а уменьшение бракованных изделий можно добиться за счет корректировки параметров формования строительных нанокомпозитов. Структурообразовательное отверждение портландцементных нанокомпозитов основано на образовании фрактальных структур кластеров гидросиликатов кальция размерами 47-51 нм, формирующих наноагрегаты (125-132 нм), которые за счет адгезионных взаимодействий постепенно цементируют наполнители. Востребованные разработки соответствующего оборудования только усиливают преимущества 3D-аддитивных технологий: практическая безотходность; невысокое энергопотребление 3D-принтеров; сокращение времени от проектирования до завершения работ в 8-11 раз. Заключение. Технологичное управление бетононасосным оборудованием для 3D-аддитивной печати строительных нанокомпозитов сокращает энергетические затраты на 26-29%, а также одновременно понижает уровень вибраций
Бесплатно
Статья научная
Введение. Исследования свойств полимербетона показали, что он выгодно отличается от обычного бетона такими показателями, как механическая прочность, стойкость к агрессивным воздействиям различных сред, водостойкость, истираемость, водонепроницаемость, морозостойкость. В настоящее время можно получить полимербетоны с характерными и химическими свойствами: заданной плотностью, прочностью, деформативностью, пластичностью, коррозиостойкостью. Методы и материалы. Исследования проводились методом сравнения лабораторных испытаний полимербетона на фурфурольном связующем. Фурфурол обладает большой реакционной способностью и может образовывать смолообразные соединения со многими химическими продуктами. В фурфурол в разных соотношениях добавлялся дифениламин. В качестве отвердителя использовались бензолсульфокислота, серная кислота и их смесь при соотношении 1:1 по весу. Заполнителем различных составов полимеррастворов служил молотый песок или молотый андезит на наноструктурированном микро- наполнителе. Испытания проводились на прочность, химическую стойкость, износостойкость, водостойкость, истираемость, адгезию с металлом. Структурные изменения свойств изучались методом электронно-микроскопического анализа. Результаты и обсуждение. Установлено, что раствор дифениламина в фурфуроле, при условии отверждения его серной кислотой, бензолсульфокислотой или смесью этих кислот, является полимерным связующим, способным при твердении в обычных условиях с кислотостойкими заполнителями образовывать материал высокой прочности. Определено, что при приготовлении смолы соотношение фурфурола и дифениламина должно быть в пределах 1:0,5–0,3 по весу. Смола, содержащая 1 весовую часть фурфурола и 0,5 весовую часть дифениламина, условно названа ФД-1; содержащая 1 весовую часть фурфурола и 0,4 весовую часть дифениламина – ФД-2, смола же с 0,3 весовой частью дифениламина – ФД-3. Заключение и выводы. Введение в состав полимербетона наноструктурированного микронаполнителя позволит сэкономить дорогостоящую смолу. Сравнением технологий получения смолы ФД и изготовления полимербетона, а также из предварительных данных испытаний изучаемых материалов можно определить возможные технико-экономические преимущества полимербетона на смоле ФД перед применяемым в настоящее время в строительстве гидротехнических сооружений полимербетоном на мономере ФА (фурфуролацетоновый). Полимербетон на смоле ФД обладает высокой прочностью и превышает прочность полимербетона на мономере ФА на 20–25%.
Бесплатно
Торкрет-бетон с добавками для облицовки оросительных каналов
Статья научная
Введение. Из всех известных разновидностей бетонных облицовок наиболее экономичной и достаточно полно механизированной в изготовлении является торкретная облицовка. Строительная практика гидротехнических сооружений накопила многочисленные примеры использования в облицовках самые различные строительные материалы - от камня до современных пленок из синтетических смол. Несмотря на очень активные поиски более подходящих материалов, бетонные облицовки еще надолго останутся основными. Это требует дальнейших усовершенствований их, повышения долговечности и снижения стоимости. Методы и материалы. Исследовования проводились методом сравнения лабораторных испытаний торкрет-бетона с наноструктурированными добавками поверхностно-активных веществ. В виде наноструктурированных добавок использовались ССБ (сульфитно-спиртовая барда), СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая), хлопковое мыло и битум в различных консистенциях. Испытания проводились на прочностные свойства, усадку, деформируемость при растяжении, силу сцепления с арматурой и водонепроницаемость. Структурные изменения свойств изучались методом электронно-микроскопического анализа. Результаты и обсуждение. Установлено, что оптимальной добавкой ССБ в торкрет с водой затворения при условии набрызгивания является 0,5% от веса цемента. Оптимума добавки СНВ не наблюдается. При введении в торкрет хлопкового мыла с водой затворения содержание воды в уложенном торкрете по мере увеличения количества вводимой добавки увеличивается, оптимальное содержание цемента в торкрете наблюдается при введении 0,3% хлопкового мыла от веса цемента, «отскок» уменьшается при увеличении количества вводимой добавки. При введении 0,3% ССБ от веса цемента в торкрет-состав сухой смеси 1:4 повышается прочность его при сжатии на 16%, при изгибе на 1% и при разрыве на 20%. Заключение и выводы. Все наноструктурированные добавки поверхностно-активных веществ повышают усадку торкрета. Наименьшее повышение ее дает торкрет с ССБ, а наибольшее - с битумной эмульсией. Добавки в торкрет значительно повышают его деформируемость при растяжении, а также в широких пределах понижают значения модулей мгновенной упругости торкрета, т.е. повышают его пластические свойства. Поверхностно-активные вещества и битумные эмульсии понижают силу сцепления арматуры с торкретом, однако она остается на более высоком уровне, чем у обычных бетонов.
Бесплатно
Улучшение эксплуатационных характеристик газобетона пропиткой полисульфидом кальция
Статья научная
Введение. Пропитка раствором на основе полисульфида кальция показала превосходные результаты гидрофобизации бетона, кирпича и ракушечника за счет образования на поверхности их пор водоотталкивающего покрытия из наночастиц серы. В данной работе представлены данные изучения свойств широко распространенного в строительной практике газобетона, который обладает широко развитой системой пор. Материалы и методы. Представлены данные по проникновению воды в исследуемые образцы газобетона с применением методов визуального исследования, включая электронную микроскопию, а также методов измерения водопоглощения и прочности пропитанных образцов раствором на основе полисульфида кальция. Результаты. Показано, что газобетон, пропитанный полисульфидом кальция, несмотря на развитую систему пор приобретает ярко выраженные водоотталкивающие свойства. Установлено, что оптимальное время обработки равно 20 минутам, а увеличение водоотталкивающих свойств газобетона зависит от плотности пропиточного раствора. В результате пропитки газобетона погружением в раствор плотностью 1,16 г/см3 происходит снижение в 3,7 раз, а при обработке раствором плотностью 1,25 г/см3 снижается в 6,8 раз и становится равным 6%. Для образцов, обработанных с применением вакуумирования, в случае обработки раствора плотностью, равной 1,16 г/см3, водопоглощение снижается в 7,9 раз, а при обработке раствором с использованием вакуумирования снижается в 19,8 раз, одновременно прочность на сжатие увеличивается в 1,7 раз. Образцы газобетона, обработанные раствором на основе полисульфида кистью, показали, что и в этом случае водопоглощение в режиме дождевания снижается до значений 1,5-2,0%. Обсуждение. Отмечается, что при поверхностной обработке газобетона образуется химически стойкий водоотталкивающий слой толщиной 3-3,5 см, надежно защищающий материал от проникновения воды и химических веществ. Результаты проведенных экспериментов дают основания полагать, что на поверхности пор газобетона, обработанного раствором на основе полисульфида кальция, так же как и на поверхности пор ранее исследованных материалов образуется наноразмерное покрытие из частиц серы, гидрофобизирующих газобетон. Выводы. Сопоставление результатов для газобетона с превосходными данными для бетона, кирпича, ракушечника показывает, что эффективность для газобетона не меньше, и позволяет рекомендовать указанный раствор для долговременной защиты поверхности стен из газобетона.
Бесплатно
Фазово-структурная гетерогенность и активность поверхности порошков полиминеральных песков
Статья научная
Введение. При создании различных по составу композиций важную роль играет величина удельной поверхности (Sуд), степень кристалличности и активность поверхности (ks). Возрастание величины Sуд тесно связано с изменением степени кристалличности порошков горных пород, величина которой характеризует свойства наполнителей. Реакционная способность высокодисперсного материала может определяться величиной ks, позволяющей количественно охарактеризовать переход потенциальной энергии, накопленной горной породой в процессе генезиса, в свободную поверхностную энергию за счет активации поверхности сырья. Поэтому определение функциональной взаимосвязи между параметрами, характеризующими реакционную способность порошков горных пород, является актуальной задачей. Методы и материалы. В качестве сырьевых материалов выбраны четыре месторождения полиминеральных песков. Для получения высокодисперсных порошков пробы измельчали методом сухого диспергирования. Удельную поверхность высокодисперсных систем горных пород определяли методом сорбции газа, по теории БЭТ. Степень кристалличности рассчитывали, исходя из рентгеновской дифрактограммы образцов. Результаты и обсуждение. Определенные величины удельных поверхностей для высокодисперсных горных пород показали, что месторождения «Кеницы» и «Нехтское» обладают наибольшими значениями Sуд. Исследование фазово-структурной гетерогенности образцов показало значительное увеличение в составе всех исследуемых образцов содержания аморфной фазы. При этом степень кристалличности для исследуемых песков уменьшается от 14 до 25%. Таким образом, пески месторождений «Кеницы» и «Нехтское» обладают повышенным энергетическим потенциалом, так как способны образовывать большее количество аморфной фазовой составляющей. Построена функциональная взаимосвязь между активностью поверхности и долей аморфной составляющей (с) для высокодисперсных песков, была охарактеризована математическим выражением вида ks = 21•10-6•с+0,58•10-6. Выявленная зависимость демонстрирует взаимосвязь между параметрами фазово-структурной гетерогенности и активностью поверхности тонкодисперсных образцов. Заключение. Полученные экспериментальные результаты показали, что механическое диспергирование, за счет разрушения кристаллической решетки материала и образования активной аморфной фазы, способствует активации сырья. Технологическим фактором является время помола, способствующее уменьшению степени кристалличности песков примерно со скоростью от 0,46 до 0,96 % в минуту. Данный факт связан с размолоспособностью кристаллической структуры минералов, составляющих полиминеральные опытные образцы, и текстурой сырья. Эти характеристики отражаются в величине активности поверхности тонкодисперсных систем изучаемых горных пород.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Основные потери воды в оросительных системах происходят вследствие фильтрации, обуславливающейся свойствами грунтов, в которых проходит канал. Потеря на фильтрацию в оросительных системах составляет до 50% забираемой для орошения воды. Кроме физико-химических свойств грунта, имеет большое значение также величина смоченного периметра, горизонт воды в канале, уровень грунтовых вод и другие факторы. Методы и материалы. Подбор рецептов асфальтобетона выполнялся по лабораторному методу и по кривым Циата. Исследование проводилось по химическим и физическим свойствам шымкентских битумов и их смесей с актауским битумом; применялись заполнитель-лесс, известняк и шымкентский цемент. Микрои наноструктурный анализ полученного асфальтобетона проводился методом растрового электронного микроскопа (SEM). Результаты и обсуждение. Асфальтобетон, приготовленный с цементом, показал понижение временного сопротивления сжатию при 50°С на 70-38%, приготовленный с известняком на 47-33%, и приготовленный с лессом на 66-20%. Заключение и выводы. Лучшим заполнителем для асфальтобетона оказался молотый известняк, так как он дает более высокое качество асфальтобетону, чем другие заполнители. Особенно резкое повышение качества асфальтобетона молотый известняк дает в мелкозернистом асфальтобетоне. Повышение температуры с 20 до 50°С резко понижает временное сопротивление сжатию асфальтобетона и менее резко с повышением от 50 до 70°С.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В условиях необходимости повышения энергоэффективности и декарбонизации производства цемента растет актуальность разработки технологий с применением природных активных минеральных добавок. В статье рассматривается использование опоки и диатомита в качестве активных добавок для производства портландцементов, что позволяет сократить долю клинкера до 50% при сохранении эксплуатационных свойств цемента. Методы и материалы. Исследования проведены с использованием электронно-микроскопического анализа, рентгенофазовых исследований и энергодисперсионного микроанализа. Анализировались состав клинкера из SAS-Tobe Technologies, гипс из Багалинского месторождения, шлаки Ново-Джамбульского фосфорного завода, опока Туркестан-Урангайского месторождения и диатомит из месторождения Утесай. Физико-химические испытания проводились в лабораториях «SAPA» и на заводе ТОО «SAS-Tobe Technologies». Результаты и обсуждение. Результаты исследований показали, что добавление опоки и диатомита в количестве 15% ускоряет процессы минералообразования за счёт образования жидкой фазы клинкера при более низких температурах. Это позволяет сократить температуру обжига на 100-150 °C, что ведёт к снижению энергозатрат и улучшению термодинамических процессов формирования клинкера.
Бесплатно
Статья научная
Применение бетона в строительстве дает возможность надежной и долговечной эксплуатации сооружений, но для таких условий эксплуатаций требуется бетон с необходимыми характеристиками. На сегодняшний день невозможно представить создание высококачественной бетонной строительной смеси без каких-либо добавок. Для активного управления структурой и свойствами бетонной смеси и бетона наряду с химическими добавками применяют минеральные добавки, представляющие порошки различной минеральной природы, получаемые из природного или техногенного сырья: молотых шлаков, горных пород и др. Они используются, например, для получения плотного бетона, повышают стойкость бетона к воздействию агрессивных сред и т.д. В данной статье предложен метод получения минеральной добавки к строительной смеси, а именно к бетону. Изучены качественные характеристики полученной добавки: индекс степени помола равен единице, стандартная консистенция (нормальная густота) - (180±5) мм при массовом соотношении - «добавка : вода») - 100:70, сроки схватывания - начало 20 мин, водопоглощение 0,27%, содержание воды 9,65%, доля нерастворимого остатка в растворе соляной кислоты 1,70%...
Бесплатно
