Нанотехнологические исследования строительных композитов: общие суждения, основные направления и результаты*

Созданием научного интернет-журнала «Нанотехнологии в строительстве» открывается новая важная страница в том процессе, который связан с актуальным нанотехнологическим этапом научно-технического развития строительства. Журнал формируется на базе текущих исследований и разработок в области нанотехнологий в строительстве. В связи с этим полезным видится обсуждение концепций, обобщений методологических разработок, теоретических и экспериментальных результатов исследований специалистов, причастных к нанотехнологическим исследованиям в строительстве.

В данной публикации ставятся на обсуждение принципиально важные общие вопросы, одновременно с этим предлагается обзор разработок научного коллектива Воронежского государственного архитектурностроительного университета по проблемам нанотехнологий в строительстве. Эти разработки прошли обсуждение на научных конференциях по данной тематике и опубликованы в разных изданиях. Надеюсь, что накопленный опыт исследований по проблемам нанотехнологии в строительстве будет представлять интерес для специалистов.

1.    Наноконцепция и нанопарадигма в приложении к проблемам строительного материаловедения и технологии

В последнее двадцатилетие мы являемся свидетелями и участниками утверждения новой парадигмы в материаловедении, определяемой развитием наноконцепции в науке, технологии и технике. Современное строительное материаловедение, находясь в рамках действия предшествующих парадигм фундаментальности его теоретического и прикладного научного знания, также начинает все более активно опираться на наноконцепцию и наноподходы при решении задач синтеза и конструирования структур, при обосновании принципов и разработке приемов технологий композитных материалов. При этом возникают проблемы приложения современной физики и реализации достижений химии (нанохимии), оперирующих с атомным, молекулярным и нанометровым уровнями структурных преобразований вещества, в исследованиях и разработках по технологии твердофазных строительных материалов класса неметаллических неорганических систем с аморфной,

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов поликристаллической и (или) аморфно-поликристаллической структурой омоноличивающей субстанции, с конгломератным типом строения, композитных по составу и включающих наномасштабные элементы как преобладающую основу или же только как определенную часть своей структуры.

Наноконцепция в приложении к проблемам строительного материаловедения и технологий является следствием эволюции научных парадигм фундаментальности научного знания и имеет наследуемую содержательную научную предысторию и информационную базу предшествующих достижений.

Наноконцепция действительно открывает новые возможности научного и прикладного прорыва. Однако вместе с этим необходимо отметить, что эти возможности имеют, в том или ином виде, свои прототипы в осуществленных ранее строительно-технологических исследованиях и решениях. В связи с этим следует сказать, что наряду с актуальностью развития новых направлений исследований в рамках наноконцепции и наноподходов, одновременно есть проблема «инвентаризации» имеющихся материаловедческих и технологических достижений с позиции наноконцепции. Речь идет об их новом осознании, трактовке и развитии, поскольку это может привести к переоценке как бы «заброшенных» или «замыленных» идей и решений и получению принципиально новых эффективных результатов.

В рамках реализации наноконцепции в приложении к проблемам строительного материаловедения и технологий важно обеспечить соединение нового знания и прежнего переосмысленного знания.

В этом контексте целесообразно остановиться на вопросе эволюции фундаментальности материаловедческого и технологического научного знания.

Фундаментальность, основательность научного знания в области строительного материаловедения и технологии развивалась от парадигм, отражающих механизмы и закономерности формирования структур на макромасштабном уровне, в направлении парадигм, обеспечивающих переход к мезо-, микро-, ультрамикро- и, наконец, нано-масштабным уровням. В целом же решение инженерных задач синтеза систем твердения и конструирования структур конгломератных строительных материалов нового поколения базируется на комплексном применении всех указанных парадигм, из которых наиболее приоритетной в ее разработке и развитии становится «парадигма 10–9» [1, 2].

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов

В бетоноведении например, в процессе реализации нарождавшихся и утверждавшихся научных парадигм структурообразования последовательно решались следующие задачи: получение плотнейших упаковок крупнозернистых и мелкозернистых заполнителей конгломератных макро- и мезоструктур; формирование структур микробетона, когда цементный камень насыщался микродисперсным наполнителем; оптимизация соотношения аморфной и кристаллической составляющей твердеющего цементного камня; регулирование химико-минералогического, дисперсного и морфологического состава и состояния новообразований; обеспечение самоармирования сростка новообразований; модифицирование структуры цементного камня введением поверхностно-активных веществ, ультрамикродисперсных частиц. При решении этих задач затрагивались и включались в действие все более глубокие механизмы структурообразования, относящиеся к масштабу частиц все меньшего размера; при этом в энергетический баланс процессов формирования структуры вовлекались новые виды сил, соотносимых в их действии с площадью поверхности раздела фаз и поверхностной их энергией. Все это привело к повышению, например, прочности бетона почти на порядок.

Технические достижения строительного материаловедения и технологий, определяемые последовательным становлением парадигм фундаментальности знаний и приложений новых структурных представлений, опирающиеся на согласованное их применение, обеспечивались возможностями новых физических и физико-химических методов анализа вещества и материалов.

Структурные материаловедческие исследования, основанные вначале на методах гранулометрического анализа, петрографии и аналитической химии, сегодня могут опираться на методы, обеспечивающие, в том числе, визуализацию структурных элементов твердофазных материалов вплоть до наноразмерного масштаба. Именно это позволяет осуществлять инструментальную идентификацию, измерение, оценку и прогнозирование влияния, экспериментальное подтверждение возможности и эффективности использования наноразмерных частиц в технологии (в нанотехнологии) строительных материалов.

Следует отметить, что уже к 60–70 гг. прошлого века сложился инструментарий методов (см. таблицу 1), дававших при комплексном, системном их применении достаточно глубокую характеристику явлений структурообразования строительных материалов.

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов

Таблица 1

Инструментарий методов идентификации структуры строительных композитов, сложившийся к 60–70 гг. ХХ века

• V    визуальный анализ макроструктуры;

• V    оптическая микроскопия мезоструктуры;

• V    петрографический анализ микроструктуры, минералогического и морфологического состава;

• V    комплексный химический анализ вещественного состава;

• V    калориметрия для оценки энергетического состояния поверхности твердофазовых структурных составляющих;

• V    дифференциально-термический и термогравиметрический анализ минералогического состава;

• V    рентгенофазовый анализ минералогического состава;

• V    рентгеноструктурный анализ кристаллохимии минералов;

• V    инфракрасная спектроскопия структурных связей;

• V    электронная растровая микроскопия микро-, субмикро- и наноструктуры, минералогического и морфологического состава;

• V    микротвердометрия субстанции и контактных зон;

• V    порометрия оптическая, гигрометрическая, ртутная;

• V    стереометрия структуры композитов

Принимая наноконцепцию в качестве приоритета развития современного материаловедческого научно-прикладного знания, важно сформировать понятийный аппарат, выработать соответствующую терминологию, обеспечить однозначность толкования понятий и терминов.

В этом отношении требуется, прежде всего, иметь в виду утверждающееся в нанонауке и официально принимаемое содержание терминов «нанотехнология», «наноматериалы», «наносистемная техника», «наноиндустрия» [3, 4].

Основанием для терминологических предпочтений должно являться отражение в содержании терминов сущности механизмов, включаемых в действие при реализации наноподходов и определяемых нанораз-мерным масштабом частиц в структуре получаемых материалов.

В связи с этим под термином нанотехнология следует понимать создание (получение) материалов, структура которых на нанометровом масштабном их уровне, то есть в диапазоне размеров атомов, молекул и надмолекулярных образований, регулируется целенаправленно. Нанотехнология предполагает как непосредственную, так и опосредованную работу с такими объектами и создание из них более крупных по масшта-

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов бу структур, обладающих новой организацией и отличающейся новыми функциональными техническими возможностями.

Главным в рассмотренном определении принимается то, что в нанотехнологиях в действие включаются механизмы и эффекты структуроо-бразования, предопределяемые наноразмерным масштабом частиц как структурных элементов получаемых материалов. Именно это является основанием и дает право для отнесения тех или иных технологических решений к категории «нано».

2.    Идентификация строительных композитов как объектов, наделенных признаками наноструктурности

Наноконцепция в приложении к проблемам строительного материаловедения и технологий отвечает «остроте момента» осознания значения фундаментальных направлений современной науки в технологических и материаловедческих исследованиях строительных композитов. С этих позиций идентификация и квалификация элементов структуры строительных материалов, как классических, так и материалов нового поколения, может существенным образом изменить подходы к управлению процессами синтеза их структур, скорректировать и даже, как следствие этого, повлиять на уровень конструкционных и функциональных характеристик.

Твердофазные строительные материалы как многоуровневые по своему строению системы включают диапазон разноразмерных структурных элементов от деци- и санти- до нанометрового масштаба. Последнее дает основание говорить о том, что современная наноконцепция материаловедения может иметь прямое отношение к проблематике структурного строительного материаловедения и технологии.

Это и объяснимо, поскольку с размерно-геометрическим признаком, являющимся, кстати, удобным экспресс-фиксируемым визуальным признаком, связаны другие идентификационные характеристики структурных элементов – удельная площадь поверхности, удельная поверхностная энергия, число частиц и число контактов частиц в единице их объема, квантово-размерные эффекты и состояния, предопределяющие проявление ими индивидуальных и коллективных механических, физических и химических свойств в процессах структурообразования, эффектах модифицирования структуры и в «итоговой» структуре материала.

Наноструктурные составляющие являются объективным фактом особенностей строения строительных материалов. Применительно к бе-50                         ( к содержанию 3

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов тонам, например, можно говорить о двух или даже трех масштабных уровнях структуры, соотносимых с наноразмерным диапазоном (таблица 2). Сегодня в рамках реализации наноконцепции и наноподходов

Таблица 2

Размерные характеристики элементов твердой фазы и порового пространства по масштабным уровням структуры конгломератных строительных композитов

Масштабный уровень структуры	Система	Элементы структуры и размерные характеристики				Форма и энергия связи воды со структурой
		твердофазовый элемент структуры	размер	поры	размер
Макрокомпо-зиционный	Бетон плотный и макропористый	Зерна заполнителя	10 3 : 10 2 м	Макропоры	10 4 : 10 3 м	Свободная вода
Мезокомпо-зиционный	Микробетон	Остаточные зерна цемента, других исходных компонентов, зерна микронаполнителя	10 4 : 10 6 м	Капиллярные поры	10 7 : 10 4 м	Капиллярно-насыщенная вода 0,05:0,5 кДж/моль
Микрокомпо-зиционный	Цементирующее вещество	Кристаллическая, скрыто-кристаллическая и аморфная составляющие новообразований		Поры цементирующего вещества	10 8 : 10 7 м	Капиллярно-конденсированная вода 0,5:40 кДж/моль
						ЕГ и о cd О Ж Ч cd	полимолеку-лярных слоев (l=2,5–8 нм) = 40 кДж/ моль
Субмикро-композиционный	Совокупность кристаллических, скрытокристаллических и аморфных новообразований	Единичное структурное образование – кристалл, субмикрокристалл, частица аморфной фазы	10 9 : (1^5) х10–7 м	Межкри-сталличе-ские поры	10 9 : 10 7м		мономолеку-лярных слоев (l=1-2,5 нм) 40 : 80 кДж/ моль
Нанокомпо-зиционный	Кристалл, субмикрокристалл, частица аморфной фазы	Индивидуальная ячейка кристалла	(0,3 : 1) х10–9 м	Межслоевое пространство кристалла	10 –10 м	Вода межслоевая –молекулярная 20:80 кДж/моль
						Вода кристаллической решетки в виде ОН- групп 400:600 кДж/моль

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов актуальным является исследование условий и расширенное использование возможностей управления структурой на этих уровнях для изменения строительно-технических свойств материалов. Границы таких возможностей можно иллюстрировать, во-первых, идентификационными признаками типичных для цементных и силикатных бетонов морфологических разностей их цементирующего вещества (таблица 3), являющегося продуктом эволюции процессов их образования и преобразования в технологии, а во-вторых, оценочными характеристиками вводимых в структуру бетона включений (таблица 4).

Можно считать, что совокупность морфологических разностей образует своего рода нанокомпозиционную систему с контактами различного типа, с меняющимся числом контактов в единице объема, с отличающейся удельной площадью поверхности и удельной поверхностной

Таблица 3

Пример характеристики морфологических разностей цементирующего вещества силикатногоавтоклавного бетона (идентификационные признаки)

Морфологическая разность	Скрытокристаллическая	Волокнисто-игольчатая	Пластинчато-призматическая
Минералогический состав	высокоосновные гидросиликаты кальция (ГСК)	преимущественно ГСК тоберморитовой группы	портландит и высокоосновные ГСК на начальной стадии автоклавной обработки; тоберморит при большой длительности обработки
Размер частиц и кристаллов, нм	до 100–300	поперечный размер 100–500; длина: поперечный размер ≈ 10:1	поперечный размер 800–1300; длина: поперечный размер ≈ 3:1
Число контактов в единице объема, 1/см3	107	106	104
Тип контактов частиц и кристаллов	контакты примыкания глобуловидных частиц	преимущественно контакты примыкания кристаллов; контакты срастания	контакты примыкания, срастания, прорастания кристаллов
Удельная площадь поверхности, м2/г	≈ 500	≈ 100–200	≈ 30–50
Теплота смачивания, Дж/г	≈ 100–200	≈ 30–40	≈ 15–20
Средний эффективный радиус пор, нм	5–7 и менее	≈ 20–40	≈ 40–80

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов

Таблица 4

Оценочные характеристики вводимых в структуру бетона включений

Наименование включений Размер, м Удельная площадь поверхности, м2/кг Удельная поверхностная энергия, Дж/кг Число частиц в единице их объема (в 1 м3) Число контактов частиц в единице их объема (в 1 м3) Крупный заполнитель 5·10–3 – 4·10–2 До 0,5 До 0,6 До 1·104 До 9·104 Мелкий заполнитель 5·10–4 – 5·10–3 До 24 До 30 До 5·106 До 4·107 Микро-наполнитель 5·10–6 – 2·10–4 До 300 До 400 До 1·1012 До 9·1012 Микро-кремнезем 1·10–7 – 2·10–7 До 20 000 До 18 000 До 6·1018 До 4·1019 Наноразмерные частицы 2·10–9 – 4·10–8 До 200 000 До 250 000 До 2·1022 До 1·1023 энергией, с различным размером пор. Эти различия и отличия для рассматриваемых идентификационных структурных признаков составляют от одного до трех порядков.

Если иметь в виду известное отличие прочности контактов частиц новообразований на шесть порядков, различие упруго-вязко-пластических деформативных характеристик аморфной и кристаллической составляющих цементного камня, различие объемных изменений (усадки, набухания) при обмене жидкофазовой составляющей структуры с эксплуатационной средой, интенсивность взаимодействия материала с водой как функцию структуры его порового пространства, то можно, как раз, прогнозировать весьма широкие границы изменения конструкционных и функциональных свойств при управлении синтезом и конструировании структур традиционных строительных композитов даже без применения каких-либо специальных наноприемов их модифицирования.

Поровое пространство, образуя системное единство с твердой фазой материала, является следствием системы сложения ее элементов и делится, как и твердая фаза, на дискретные структурные составляющие – поры, отличающиеся генезисом, размером, формой. Совокупность пор создает свою непрерывную в объеме тела структуру.

Модифицируя структуру твердой фазы в сторону повышения в ней содержания наноразмерных частиц, мы тем самым изменяем и структуру порового пространства. Естественно, что в соответствии с проис-

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов ходящей при этом дифференциацией масштабных уровней структуры материала объем порового пространства также «обретает» наноразмер-ную часть.

В классических цементных и силикатных бетонах такой размер имеют поры цементирующего вещества, межкристаллические поры, межслоевое пространство кристаллов. Высокодисперсные скрытокристаллические новообразования отличаются (см. таблицу 2) наименьшей пористостью и наиболее мелкими по размерам порами с радиусом менее 5–7 нм; в волокнисто-игольчатом, более пористом сростке, состоящем из частиц с их поперечником равным 40–80 нм, поры имеют средний радиус от 20 до 40 нм; сросток из пластинчато-призматических гидросиликатов кальция с поперечником отдельного кристалла до 130 нм характеризуется наибольшей величиной пористости с порами, имеющими средний эффективный радиус 40–80 нм. При модифицировании структуры строительных композитов нового поколения наноэлементами (нано- и микрокремнеземом, нанотрубками и т.д.) происходит закономерное изменение пористости в сторону возрастания объема пор с минимальным радиусом [5].

Если полагать, что пора это «частица наоборот», рассматривать ее как объем среды, ограниченный стенками, то в отношении нанопоры, также как в отношении твердой частицы, можно говорить о преобладании в ней доли «поверхностных объемов» в сопоставлении с долей «внутренних объемов». Вследствие этого «полный объем» поры может быть радикально более энергонасыщенным по сравнению с микропорами и, тем более, с макропорами. В соответствии с известными данными о радиусе действия поверхностных сил r = 0,8 ^ 2 нм [6] доля такой энергонасыщенности объема пор в наноинтервале их размеров может составить 100%. Вообще гипотетически можно приписать нанопорам квантомеханические признаки.

3.    Принципы и направления нанотехнологии искусственного строительного камня

В постановке новых исследований целесообразно, по нашему мнению, выделять следующие нанотехнологические направления, отражающие возможность использования особых свойств наноразмерных частиц и пор как структурных элементов синтезируемых и конструируемых твердофазовых строительных материалов , которые в этой связи могут квалифицироваться:

к содержанию

• Е .М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов

• 1)    как класс материалов, в целом или практически в целом состоящих из наномасштабных структурных элементов (назовем их наноструктурными материалами);

• 2)    как класс материалов, включающих наноструктурные элементы в качестве части своей структуры (назовем их материалами с включенными наномасштабными структурными элементами).

Для первого из этих классов, то есть для наноструктурных материалов, выделим направление обеспечения твердофазового состояния материала прямым синтезом образующих весь объем материала наноразмер-ных структурных его составляющих. Это может достигаться в результате использования химического, механохимического, криохимического, термического, гидротермального, плазмохимического, лазерного и других технологических вариантов и методов синтеза [1, 7, 8].

Примером практической реализации этого направления в технологии материалов могут являться работы О.В. Артамоновой по нанокерамике [9]. Технологически это реализуется: 1) посредством новых методов получения ультрадисперсных порошков (золь-гель процессы, криохимия, плазмохимия и др.) и управления процессами их спекания с сохранением исходной морфологии частиц; 2) использования принципа мартенситного упрочнения для составов керамики, имеющей полиморфные превращения при спекании. Артамоновой О.В. получены нанокерамические композиции, обладающие высокими техническими характеристиками: значениями микротвердости в диапазоне от 70 до 170 кПа, трещиностойкости по микротвердости более 25 МПа/м1/2 и прочности при сжатии 700–900 МПа.

Другим решением получения наноструктурных строительных материалов может служить формирование структур компактированного или консолидированного типа из предварительно специально выращенных и затем выделенных в порошковом или суспензированном виде частиц. Получение самих частиц может основываться на использовании золь-гель технологий, когда частицы могут наделяться наперед заданными исходными характеристиками и свойствами по их способностям образовывать ансамбли и монолитные структуры, например, при принудительном компактировании прессованием с проявлением при этом эффекта мгновенного упрочнения прессматериала.

В данном решении достигаемая термодинамическая метастабильность наноразмерных частиц, вследствие этого склонных к агрегированию и кластерообразованию, дополняется действием внешнего фактора

• Е .М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов механического давления, обеспечивающего формирование так называемых [10] контактно-конденсационных структур твердения. Примером практической реализации данного подхода в технологии строительных материалов является получение Н.Д. Потамошневой искусственного портландитового камня и композитов на его основе [11].

4. Наноструктурность композитов и механика их свойств

Для второго из вышеуказанных классов материалов, а именно для материалов с включенными наноразмерными структурными элементами, можно говорить о нанотехнологическом решении, предусматривающем предварительное специальное выращивание наноразмерных частиц с целью введения их в многокомпонентные смеси получаемых композиционных материалов с характерными для них системами твердения омоноличивающей матричной субстанции. С помощью приема введения наноразмерных частиц достигаются эффекты управления структурообразованием, связанные с проявлением частицами роли а) зародышей структурообразования, б) подложки для кристаллизации, в) центров зонирования новообразований в матричной субстанции материала, г) наноармирующего элемента матрицы. Во всех этих случаях существенным моментом является понижение энергетического порога активации процессов синтеза систем твердения и ускорение твердения; другим важным моментом оказывается пространственно-геометрическая модификация структуры, заключающаяся, как отмечалось, в ее зонировании и соответствующем влиянии на характеристики однородности-неоднородности материала [12]; наконец, следует иметь в виду и эффекты дисперсного армирования [13].

Нами развивается направление исследования материалов с включенными наноразмерными структурными элементами. При этом реализуется два подхода. В первом подходе предусматривается введение их извне, для чего наночастицы выращиваются специально или используются природные, а также техногенные частицы; во втором подходе получение структур с включенными наномасштабными элементами связывается с целенаправленным формированием наноструктурных новообразований с наногабаритами «внутри» развития самих процессов синтеза систем твердения материалов.

В рамках первого подхода Д.Н. Коротких, О.В. Артамоновой изучена [14] эффективность использования выращенных по золь-гель технологии частиц кремнезема в качестве модификаторов структуры цементного камня, тонкозернистого (порошкового) и мелкозернистого бетонов. К этому подходу относятся и выполняемые работы по при-

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов менению специально полученных нанотрубок гидросиликатов магния Mg₄Si₂O₅(OH)₄. Условием успешного использования наночастиц кремнезема и нанотрубок гидросиликатов магния (в отличие от фуллеренов) являются родственные цементирующим веществам их кристаллохимические параметры. Именно это определяет возможность «энергетически облегченного» встраивания кремнезема в гидросиликатные структуры, формирования эпитаксиальных контактов на поверхности нанотрубок и появления фибриллярных упрочняющих структурных зон. Результаты исследований кинетики набора прочности цементного камня, модифицированного нанотрубками (содержание – 1% от объема цементного камня), показали, что предел прочности через 28 суток нормального твердения в системе без этого модификатора составляет 50–55 МПа, а в системе с модификатором – 150–170 МПа.

Рассматривая особенности структур с включенными наноразмер-ными частицами необходимо иметь в виду эффекты самоармирования [15], достигаемые в результате образования двухмерных кристаллов, имеющих наноразмерные габариты сечения и микроразмерные значения длины. Возможности формирования таких кристаллов могут быть заключены в самой морфологии кристаллогидратных соединений цементного камня, например, гидросульфоалюминатных (эттрингита и др.), да и тех же гидросиликатмагниевых; вместе с этим они могут быть заключены и в наномодифицировании кристаллогидратов новой фазы с помощью поверхностно-активных веществ, способных адсорбироваться на всей поверхности кристаллов или же избирательно на отдельных гранях зарождающихся кристаллов, блокировать их рост по этим отдельным гранями и, напротив, предопределять их интенсивный рост по направлениям других граней и, в результате, приводить к появлению признака малоразмерности или же одномерной удлиненности кристаллов.

Синтезируя и конструируя наноструктурные материалы и материалы с включенными наноразмерными элементами, необходимо иметь в виду особенности их поведения при действии механической нагрузки, при взаимодействии с другими факторами эксплуатационной среды. Эти материалы при их высокой прочности могут быть весьма хрупкими и малотрещиностойкими. Они, по данным Г.С. Славчевой и С.Н. Чемодановой [16], обладают и повышенной активностью взаимодействия

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов с водяным паром и водой, отличаются высокими деформациями набухания и усадки и, самое главное, высокой удельной усадкой, которая возрастает при увеличении содержания наноразмерных частиц и пор в структуре. И это закономерно, поскольку структуры таких материалов отличаются развитой поверхностью раздела фаз, иной механикой пор, предопределяющей более высокий уровень напряженности энергетического поля порового пространства. Все это имеет самое прямое отношение к проблемам обеспечения стойкости, долговечности материалов, надежности и безопасности конструкций из них. Ясно, что развитие наноматериаловедения и нанотехнологии потребует расширения исследований по этим проблемам.

Заключение

Нанопарадигма не должна и не может восприниматься как нечто неожиданное, она есть следствие логического эволюционно-революционного развития научного материаловедческого знания.

Нанопарадигма в строительном материаловедении имеет предысторию, а нанотехнология – прототипы и аналоги, осмысление которых в рамках наноконцепции имеет актуальное значение.

Наноподходы в материаловедении и строительных технологиях должны реализовываться совместно и в согласии с предшествующими парадигмами фундаментального накопленного научного знания.

Реализация наноподходов, приложений физики и нанохимии в строительном материаловедении и строительных технологиях предполагает комплексное и системное привлечение современных методов визуализации и идентификации структур твердофазных состояний.

С позиции наноподходов целесообразно выделять наноструктурные строительные материалы, целиком состоящие из элементов нано-размерного масштаба, и материалы с включенными наноразмерными структурными элементами, занимающими часть его объема.

Представленные в работе направления и принципы нанотехнологии подкреплены примерами их реализации в отношении указанных двух классов строительных материалов.

Е.М. ЧЕРНЫШОВ Нанотехнологические исследования строительных композитов