Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 903
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
Физико-механические свойства наноматериалов и квантовая механика
Статья научная
Рассматриваются математические и трибофизические модели на основе повышения точности определения физико-механических характеристик материалов с целью создания конкурентоспособных технологий в области приложений квантовой механики.
Бесплатно
Физико-химические аспекты процессов пенообразования дисперсными системами пав
Статья научная
присущие общему вектору результатов исследований в этой области, как, на- пример, уменьшение размеров ниже некоторого порогового значения при- водит к существенному изменению физико-химических и механических свойств, и, в частности, у пен. Такие эффекты проявляются при размерах порядка 100 (110+2 нм) и менее нанометров. В представленных исследо- ваниях достигнут указанный размер и, следовательно, может идти речь об указанных свойствах пеноматериалов, каковыми, на наш взгляд, являют- ся пенные пленки молекул исследуемых поверхностно-активных веществ (ПАВ) пенообразователей. В частности установлено, что размер самой пенной пленки пенообразо- вателей ПАВ может составлять до нескольких порядков от размера наноча- стицы, т. е. ~ 110-7. 110-5 нм, а самой частицы пенообразователя. до не- скольких десятков ангстрем. Таким образом выявлено, что изучение свойств пеноматериалов требу- ет учета не только их состава и структуры, но и дисперсности.
Бесплатно
Физические свойства эмульсионных систем с содержанием наночастиц SiO2
Статья научная
Одним из наиболее актуальных направлений научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в области разработки нефтегазовых месторождений является физико-химическое воздействие на пласт с целью повышения темпа разработки и увеличения коэффициента извлечения нефти. Широкая область практической применимости наноразмерных частиц в рамках данного направления способствовала переходу уровня исследований физико-химических процессов от масштаба микро к нано, что оказало значительное влияние на развитие отрасли в целом. Применительно к технологиям физико-химического воздействия на нефтегазоносные пласты стремительное развитие нанотехнологий оказывает значительное влияние на понимание процессов, происходящих на границах разделов фаз жидкость-жидкость, жидкость-газ, жидкость-порода и т.д. относительно изученными являются процессы влияния наноразмерных частиц на границы раздела фаз жидкость-газ и жидкость-жидкость [1-18]. На сегодняшний день известно, что наночастицы различных минералов и металлов способны увеличивать срок жизни пузырьков газа в углеводородной среде и стабильность глобул углеводородной или водной фаз в эмульсиях различного типа [1-7, 12]. Но в отрасли нет однозначного понимания и обоснования физико-химических процессов, происходящих на границах разделов фаз в присутствии наночастиц в пластовых условиях или даже в условиях стендовых испытаний на кернах горных пород. В связи с этим, данное направление в отрасли разработки нефтегазовых месторождений обладает значительным потенциалом для проведения комплексных НИОКР с целью выявления новой научной информации и внедрения в отрасль высокоэффективных технических решений. в статье представлены результаты очередного этапа комплексных научно-исследовательских работ (НИР) по исследованию влияния наночастиц двуокиси кремния (SiO2) на стабильность и реологические свойства эмульсий на углеводородной основе. Комплексный НИР проводится в рамках международного проекта «Разработка и внедрение водоограничивающих составов на основе применения наночастиц двуокиси кремния». По результатам сравнительных исследований новых эмульсионных систем получены зависимости напряжения сдвига от градиента скорости сдвига (кривая течения), динамической вязкости от скорости сдвига (кривая вязкости) и динамической вязкости от объема добавок водного раствора хлористого кальция.
Бесплатно
Другой
Бесплатно
Статья научная
В работе проведены исследования по изучению химического состава и физико-химических свойств дорожных битумов, полученных методом компаундирования глубокоокисленных битумов, гудронов и вакуумного газойля различного углеводородного состава. Отмечено, что битумы будут обладать оптимальным комплексом свойств, когда сформирован наилучший групповой химический состав трех основных элементов битумных вяжущих: масел, смол и асфальтенов, который в свою очередь формирует наилучшую структуру нефтяной дисперсной системы битума. Целью исследований стал подбор группового химического состава компаундированных дорожных битумов, который обеспечит образование нанодисперсной структуры битума типа «золь-гель», показатели качества которого будут соответствовать требованиям нового стандарта ГОСТ 33133-2014 «Битумы нефтяные дорожные вязкие». Анализ результатов исследований позволил установить оптимальный групповой химический состав компаундированных битумов, соответствующих по физико-химическим свойствам требованиям стандарта. Установлено, что чем выше дисперсность битума, тем более пластичными свойствами он обладает, кроме того снижается способность битума к термоокислительным процессам старения. Найден диапазон значений дисперсности битума и наиболее оптимальные значения отношения асфальтенов к сумме масел и смол для битума марки БНД 100/130 и битума марки БНД 70/100, которые обеспечат получение наноструктурированного битума типа «золь-гель». Показано, что при переработке гудронов различного химического состава в битумном производстве методом компаундирования можно сформировать оптимальный групповой химический состав готовой продукции и с большей долей вероятности получить продукцию, соответствующую новому стандарту ГОСТ 33133-2014. Представленные в работе результаты могут быть квалифицированно использованы в производстве, т.к. современная лабораторная база нефтеперерабатывающих предприятий позволяет достаточно оперативно определять химический состав нефтепродуктов, используемых в процессах компаундирования при производстве битумных вяжущих.
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
