Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 903
Долговременная защита строительных материалов покрытиями на основе наноразмерной серы
Статья научная
Приводятся данные об исследованиях эффективности гидрофобизации по- ристых строительных материалов (цементные бетоны, силикатный кирпич, ав- токлавный газобетон) новым видом пропиточной композиции «АКВАСТАТ», ко- торая представляет собой водный серосодержащий раствор, стабилизированный специальными добавками. Высокая проникающая способность композиции и раз- мер молекулы пропитывающего состава (менее 0,5 нм) обеспечивают при пропит- ке заполнение пор радиусом от 1 до 104 нм. Пропитка материалов осуществляется погружением изделий в «АКВАСТАТ» на 0,5-6 часов или многократной поверх- ностной обработкой кистью. Глубина проникновения состава в структуру матери- ала составляет 15-40 мм. В результате пропитки на поверхности пор образуется гидрофобное покрытие, состоящее из наноразмерных частиц серы и обладающее высокой адгезией к любым неорганическим поверхностям. Состав не вымывается водой, обладает бактерицидными свойствами.
Бесплатно
Ред. заметка
Бесплатно
Статья научная
В реферативной форме проводится обзор достижений наноиндустрии: применение нанокремнезема в качестве добавки, улучшающей огнестойкость и жаростойкость цементных композитов; армированный наночастицами сварочный заполнитель для аэрокосмических конструкций; умная, мобильная и автономная станция для сбора и накопления солнечной и электрической энергии; процедура проверки подлинности материалов с использованием ядерной квадрупольной резонансной спектроскопии и др. Приведены области применения, экономический эффект и социальная значимость проектов, разработанных в разных странах. Например, исследователи и разработчики Университета Бен-Гуриона в Негеве (Израиль) и Ульяновского государственного технического университета (Россия) совместно создали устройство в области альтернативной энергетики, позволяющее собирать и накапливать солнечную и электрическую энергию, для последующего использования. Устройство имеет уникальную интеллектуальную систему защиты от перебоев напряжения и перегрева за счет контролера устройств и программного обеспечения. Также устройство имеет ряд инжиниринговых новаторских решений, позволяющих снизить температуру нагреваемых элементов устройства, повысить защиту от пыли и влаги. Все это в совокупности является уникальным решением, отличным от существующих решений, способных генерировать и накапливать солнечную энергию в течение длительного времени (до 10 лет).
Бесплатно
Древесно-полимерные наномодифицированные строительные композиционные материалы
Статья научная
Введение. Преимуществами наномодифицированных композитов строительного назначения на основе поливинилхлорида (ПВХ) являются повышенные по сравнению c другими прочностные показатели [1]. Композитные наноматериалы на основе растительного сырья являются универсальным материалом, свойства которого можно модифицировать добавками и технологией переработки для получения очень большой номенклатуры изделий в различных областях применения, в частности, для строительства, получения декинга, уличной и садовой мебели, сайдинга, штакетников, тары и поддонов и многого другого. Исследование направлено на изучение влияния различных добавок на технологические и эксплуатационные свойства получаемого композита. Наномодифицированные композиты на основе ПВХ превосходят полиолефиновые композиты по жесткости и прочности, имеют высокую светостойкость и устойчивость ко многим химическим веществам и сравнительную дешевизну исходного сырья [2]. Методы и материалы. Целью данного исследования является определение компонентного состава композиционных материалов, обеспечивающих высокую эффективность стабилизирующей системы против термодеструкции, повышающие текучесть расплава полимера, снижающие водопоглощение и придающие достаточно высокую атмосфероустойчивость, в связи с чем изделия из него могут с успехом применяться в области строительства.
Бесплатно
Железооксидный пигмент как красящий нанонаполнитель декоративно-бетонных изделий
Статья научная
Введение. Современные исследования, посвященные изучению эксплуатационных свойств декоративных бетонов, при добавлении к бетонной смеси нанопигментов несут больше рекомендательный характер. В научной литературе чаще всего при создании элементов благоустройства рекомендуется введение пигмента в количестве около 5% от общей массы цемента. Все описанные рекомендации чаще всего показывают возможность использования нанопигментов с точки зрения влияния количества применяемой нанодобавки на однородность текстуры покрытия. Также учитываются такие характеристики, как интенсивность и время сохранения полученного цвета. В нашей стране нет утвержденных нормативных документов, регламентирующих способы использования пигментов для окрашивания бетонов. Пигменты получают в основном из оксидов железа вследствие их доступности и низкой токсичности для организма человека, являются перспективными наноматериалами в строительстве. Методы и материалы. Исследование направлено на применение железоокисного пигмента, полученного из отработанного железооксидного катализатора дегидрирования, в качестве красящего нанонаполнителя и улучшающего прочностные характеристики декоративно-бетонных изделий. Отработанные железооксидные катализаторы, содержащие частицы оксидов железа, рассматриваются как побочный продукт химического производства. Целью данного исследования является применение пигмента (в виде Fe2O3 и Fe3O4), полученного из состава отработанного железооксидного катализатора в качестве дополнительного вяжущего и красящего наноматериала в составе декоративнобетонных изделий. Эффект оценивали путем тестирования механических свойств, таких как прочность, цветность, водопоглощение, водо- и морозоустойчивость.
Бесплатно
Жидкокристаллический оптический затвор для витражей и окон
Статья научная
Введение. Жидкий кристалл как наноматериал нашел применение в науке, технике и технологиях. Уникальные физические свойства жидких кристаллов делают их чувствительными к внешним воздействиям. В статье представлены результаты экспериментального исследования флексоэлектрического эффекта в жидком кристалле при возникновении сдвиговых деформаций, тонкие слои которых могут служить оптическим затвором для витражных окон зданий. Материалы и методы. Использовались нематические жидкие кристаллы с гомеотропной ориентацией молекул толщиной 10÷100 мкм методом двойного лучепреломления. Частота сдвигового воздействия 1 кГц. Методы. Экспериментальная ячейка собиралась из двух стеклянных пластин в виде плоского конденсатора, между стеклами помещались прокладки, которые и задавали толщину образца. Сбоку от предметного столика микроскопа располагался источник сдвиговых колебаний, который соединялся с ЖК-ячейкой при помощи тонкого волновода. Результаты и обсуждение. Согласно геометрии задачи, директор направлен вертикально параллельно оси Z, вектор скорости колебаний пластины - горизонтально по оси X. Ориентация молекул жидкого кристалла в объеме характеризуется углом θ. Между подвижной и неподвижной подложками ЖК-ячейки распространяется упруго-вязкая волна, которая приводит к возмущению начальной гомеотропной ориентации поля директора. Получены зависимости первой и второй гармоник ЭДС, индуцируемой сдвигом, а также оптического сигнала от скорости колебания пластины. Они имеют пороговый характер возникновения при критической скорости Uс~8 мм/с, при этом молекулы жидкого кристалла ориентируются под углом θc. Температурные зависимости гармоник ЭДС вдали от фазового перехода нематик - изотропная жидкость показали, что при приближении к фазовому переходу регрессия сигнала U1ω прекращается, а затем его значение возрастает вплоть до температурного перехода нематик - изотропное состояние TNI. Величина оптического сигнала I2ω/Io(T), приближаясь к фазовому переходу, возрастает, что объясняется ростом амплитуды колебания директора Θd. Заключение. В статье рассмотрен флексоэлектрический эффект, наблюдаемый в тонких слоях нематических жидких кристаллов с гомеотропной ориентацией молекул, помещенных между двумя стеклянными пластинами. Возникновение эффекта имеет пороговый характер, критическая скорость деформации около 8 мм/с. Рассмотрены условия и параметры воздействия (амплитуда сдвига, температура образца) на ячейку-конденсатор для различных жидких кристаллов. Предлагается использовать полученные результаты для создания оптического затвора (шторка) для витражей или окон зданий и сооружений.
Бесплатно
Другой
Бесплатно
Статья научная
Авторами разработано представление об объемной матрице химических элементов, которое позволило устранить основные недостатки табличных форм структуры химических элементов, разработанных Д.И. Менделеевым и между- народным сообществом химиков ИЮПАК. Объемная структура представлена в виде расширяющей конусной матрицы. При этом все известные химические элементы до номера 118 объединены в четыре блока. Представление о блочности позволило обосновать электронно-уровневую формулу, в том числе для предполагаемых новых химических элементов 5-го блока Е с номерами 119 по 218. Это позволяет разработать цифровую модель для расчета взаимодействий химических элементов и получения новых видов соединений и материалов.
Бесплатно
Статья научная
Все более востребованными становятся методы, направленные на исследование тонкой структуры конструкционных материалов. Для объяснения взаимосвязи процессов макроуровня и более высоких уровней исследования механизмов разрушения металлов важны междисциплинарные подходы. Адекватно отражает суть природных процессов, в частности процессов пластической деформации металлов, наука синергетика. Известно, что при подводе энергии извне открытая система самоорганизуется, стремясь к производству минимума энтропии. При этом, когда аккомодационный механизм исчерпывается, система переходит к другой диссипативной структуре с резким изменением свойств. В работе исследованы деформационные процессы внешних и приповерхностных слоев металла сварного соединения. Показано, что зона термического влияния в сварном соединении является областью сброса подводимой энергии и зоной аккомодации пластической деформации сварного соединения. Деформация исходного и охрупченного после эксплуатации металла осуществляется по-разному. Эта разница взята за основу предположения о механизмах сохранения сплошности сварного соединения при деформации. Исследован микрорельеф зон сварного соединения на поверхности и приповерхностных слоях: сварного шва, зоны влияния, основного металла. Проведена количественная оценка рельефа путем вычисления параметров на микро-, наноуровне: дисперсии Rа и асимметрии Rsk по ГОСТ РИСО 4287-2014. Показано, что все параметры повышаются в зоне термического влияния и являются чувствительными к несплошностям в виде микротрещин. Отмечено, что деформационный рельеф самоподобен на различных иерархических уровнях. Проведен фрактальный анализ зон сварного соединения. Показано, что при деформации фрактальность повышается в зоне термического влияния.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Одной из причин разрушения покрытия ограждающих конструкций является образование конденсата на границе ограждения и отделочного слоя. В результате внешних воздействий и замерзания влаги в порах штукатурного покрытия образуется сеть мелких трещин, а также возможно отслоение отделочного слоя. Для проверки этой гипотезы обследованы фасады трех разных зданий. Установлено, что все исследуемые штукатурные покрытия изготовлены на основе цементного раствора. Также известно, что известковая смесь используется реже в связи с отсутствием достаточной стойкости к воздействиям влаги. Поэтому возникает необходимость повысить стойкость покрытий на основе известковых составов. Этого можно добиться путем введения в нее модифицирующей добавки на основе алюмосиликата. Материалы и методы. Для синтеза добавки применялись жидкое натриевое стекло, пудра алюминиевая ПАП-1 и дистиллированная вода. Для приготовления образцов для испытаний использовали гашеную известь (пушонка) активностью 84%. Для анализа гранулометрического состава добавки применяли Fritsch particle sizer Analysette 22. Прочность при сжатии определялась на образцах размером 20x20x20 мм. В качестве испытательного оборудования для исследования прочности при сжатии образцов использовалась испытательная машина типа «ИР 5057-50». Анализ реологических свойств определялся по уравнению Шведова-Бингама. Для исследования пластической прочности (предельного напряжения сдвига) отделочной смеси применялся конический пластометр КП-3. Пластическая вязкость состава определялась с помощью ротационного вискозиметра BCH-3. Результаты и обсуждения. Синтезируемая добавка представляет собой легкий порошок светло-серого цвета с насыпной плотностью 0,55 ± 0,05 г/см3. В синтезируемой добавке выявлено высокое содержание оксидов Al2O3, SiO2, Na2O, составляющее соответственно 51,03%, 36,36%, 11,89%. Добавка состоит из частиц 100,0-200,0 мкм, составляющих более 20% от общего состава. Исследовалось влияние алюмосиликатной добавки на известковом вяжущем на реологические свойства, выявлено незначительное увеличение статического напряжения сдвига соответственно увеличению процентного содержания добавки. Значение динамического напряжения сдвига значительно увеличивается при содержании добавок более 10%. Выводы. Установлены закономерности твердения известкового вяжущего с наноструктурированной добавкой на основе аморфных алюмосиликатов, а также определено оптимальное содержание алюмосиликатной добавки в количестве 10% от массы извести.
Бесплатно
Другой
ВATIMAT, INTERCLIMA+ELEC и IDEOBAIN - международные выставки 2015 года - воплощение инновационных технологий и практических решений для развития бизнеса. Со 2 по 6 ноября 2015 года они состоятся одновременно в Париже в выставочном центре Норд Вилльпент, образуя всемирную Парижскую Строительную Неделю - Mondial du Batiment.
Бесплатно
Краткое сообщение
Бесплатно
Значение показателей Science Index журнала «Нанотехнологии в строительстве» за 2022 год повысилось
Ред. заметка
Бесплатно
Другой
Бесплатно
Другой
Бесплатно
Золь-гель синтез наноразмерных частиц SiO2 для модифицирования структуры цементного камня
Статья научная
Рассматривается золь-гель синтез наноразмерных частиц в систе- ме SiO2-Н2О для использования их в качестве возможного модификатора структуры цементного камня. Обсуждаются технологические варианты вве- дения наномодификатора в состав цементной смеси, кинетика гидратации и твердения цементного камня, модифицированного синтезированными на- ночастицами SiO2.
Бесплатно
Идентификации фуллеренов в структуре железоуглеродистых сплавов
Статья научная
В строительной индустрии широко применяются стали различного назначения, например, в качестве армирующего материала в железобетонных конструкциях. В нефтегазовой отрасли используются стальные сооружения для хранения и транспортировки взрывоопасных токсичных сред. При этом случаются катастрофические разрушения, которые указывают на недостаточно глубокие знания о процессах, происходящих в конструкционных материалах в процессе их нагружения. Исследования последних лет указывают на то, что многие свойства сталей закладываются на наноуровне при кристаллизации из расплава и термической обработке. Обнаружение и идентификация различными методами фуллеренов С60 и С70, которые являются самостоятельными нанообъектами в структуре железа, требует изучения влияния этих объектов на формирование свойств сталей. Атомы железа могут выступать в качестве катализатора и, взаимодействуя с крупными ароматическими структурами или фрагментами графитовых плоскостей, формируют объемные структуры типа фуллеренов. При этом возможно и обратное явление: влияние образовавшихся нанообъектов на структурирование атомов железа, поскольку размер фуллеренов сопоставим с размером устойчивого зародыша кристаллической фазы железа. В работе обсуждается вопрос о механизмах образования фуллеренов в сталях и чугунах. Наиболее сложной проблемой в исследованиях является идентификация фуллеренов спектральными методами вследствие малого количества выделяемых молекул. Для повышения чувствительности метода ИК-спектрометрии фуллеренов предлагается использовать бромид калия. Высушенный и измельченный осадок, полученный в результате растворения матрицы железа в сталях, смешивается с бромидом калия, при этом смесь окрашивается в ярко оранжевый цвет. Это свидетельствует о присутствии бромистых фуллеренов и о наличии фуллеренов в исследуемых образцах. Показано, что предложенный алгоритм подготовки пробы существенно повышает чувствительность метода.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Порядка 20 процентов аварий зданий и сооружений связаны с разрушением металлических конструкций. Нанопокрытия, нанесенные на металлические конструкции, на порядки повышают их эксплуатационные свойства, но в то же время затрудняют применение традиционных средств неразрушающего контроля, для которых необходимо обеспечить доступ к поверхности основного металла. Качество нанопокрытия контролируется при его формировании. Для предотвращения разрушения металлоконструкций необходимо выявлять неоднородности структуры основного металла микро- и субмикронных размеров, которые зарождаются в зонах повышенной концентрации механических напряжений и превращаются в макродефекты, приводящие к разрушению конструкций. Для этого необходимы методы и средства, позволяющие бесконтактно, через слой нанопокрытия, идентифицировать напряженно-деформированное состояние и поврежденность структуры основного металла. Перспективным для решения этой задачи является использование электромагнитно-акустического (ЭМА) преобразования. Существующие ЭМА средства не в полной мере используют весь потенциал ЭМА преобразования, имеют недостаточную чувствительность и информативность. Методы и материалы. Для экспериментальных исследований выбраны широко применяемые при изготовлении строительных конструкций стали. Проведены исследования взаимосвязи изменения структуры стандартных образцов металла и параметров сигнала ЭМА преобразователя при статических и циклических нагрузках. Результаты. Получены диаграммы нагружения образцов металла, совмещенные фотографиями микроструктуры в контрольных точках, и их частотные модели, полученные путем спектрального анализа сигнала ЭМА преобразователя. Обсуждение. При изменении напряженно-деформированного состояния металла и накоплении повреждений в его структуре происходит целый комплекс взаимосвязанных изменений механических, акустических и электрофизических свойств, все эти изменения отражаются в изменении параметров частотной модели. Выводы. По результатам проведенных исследований предложено применение частотной модели в качестве интегрального параметра для идентификации напряженно-деформированного состояния и поврежденности металла оборудования. Использование искусственной нейронной сети для анализа параметров частотной модели позволяет упростить процесс идентификации напряженно-деформированного состояния и поврежденности металла конструкций и повысить ее достоверность.
Бесплатно
Известково-диатомитовый раствор для отделки стен зданий
Статья научная
Введение. В настоящее время при выполнении отделочных и реставрационных работ все большее предпочтение отдается сухим строительным смесям (ССС). Широкие возможности для производства сухих известково-цементных смесей открывают использование диатомита, который является одновременно и наполнителем сухих смесей, и активной минеральной добавкой. Предыдущие исследования подтвердили эффективность термической обработки диатомита. После обжига при 600-800оС активность возрастает при взаимодействии с гидратом оксида кальция. Это объясняется тем, что при 600-800оС глинистые вещества обезвоживаются до метакаолинита, который характеризуется повышенной реакционной способностью. На свойства сухих смесей и составов на их основе влияет размер частиц компонентов сухой смеси. В связи с этим особое значение имеет изучение влияния дисперсности компонентов сухой смеси на формирование структуры отделочных составов. Материалы и методы. Для изучения активных центров поверхности диатомита использовали индикаторный метод определения распределения адсорбционных центров. Определение прочности на сжатие проводили на динамометре ДОСМ-3-1 на образцах размером 3х3х3 см в возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения составов. Определение гранулометрического состава компонентов сухой смеси проводили методом седиментационного анализа. Адсорбцию оценивали по оптической плотности, измеренной на фотоэлектрокалориметре ПЭК. Для изучения адсорбции на границе раздела «жидкость-твердое» использовали исходные компоненты сухой смеси - известь и диатомит. Результаты и обсуждения. По полученным данным установлено, что уменьшение размера частиц наполнителя сухой смеси приводит к повышению прочностных характеристик известково-диатомитовых композиций. Установлено, что введение добавки С-3 в воду способствует увеличению дисперсности гашеной извести, повышению пластичности отделочной смеси и улучшению физико-механических характеристик известково-кизельгуровых композиций. Предлагается ввести в рецептуру сухой смеси алюминия добавку сульфата. Установлено увеличение прочности на сжатие отделочного состава с добавкой сульфата алюминия в 1,5-2 раза. Выводы. Установлено, что разработанная сухая смесь по технологическим и эксплуатационным свойствам не уступает прототипу. Однако производство предлагаемого ДБМ более экономично за счет использования местного сырья и отечественных добавок.
Бесплатно
