Применение нанотехнологий и наноматериалов. Рубрика в журнале - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
The effects of low curing temperature on the properties of cement mortars containing nanosilica
Статья научная
This study presents the experimental results on the effects of curing temperature and nanosilica, on the compressive strength and absorbing properties of cement mortars. Two groups of mortars were prepared, with the first containing reference samples. The second group was modified with a nanosilica admixture by 3% of the weight of cement. The mortar specimens were cured in 20оC, 10оC and 5оC constant temperature environments. Compressive strength after 12 h, 1, 2, 7 and 28 days, water absorption and capillary porosity were evaluated on a 40×40×40 mm prism. The results confirmed that a low curing temperature delays strength development in the early days of hydration and slows down the strength growth rate of mortars, with an increase in age. The incorporation of nanosilica has a positive effect in improving the mechanical properties of cement mortars cured at low temperatures. Additionally, nanosilica contributes to decreasing the porosity of the cement matrix, so that transport properties, such as open porosity and sorptivity, improve under all curing conditions.
Бесплатно
Статья научная
Металлические конструкции являются важнейшими объектами строительной отрасли. Основным способом соединения отдельных элементов и узлов таких конструкций является сварка плавлением (электродуговая, плазменная, электронно-лучевая). Одной из главных проблем металлоконструкций является их склонность к хрупким разрушениям, возникающим внезапно, без заметных предшествующих деформаций, часто при отрицательных температурах и нагрузках ниже расчетных. При этом 70-80% таких разрушений связано со сваркой. Характер разрушения зависит не только от температуры, но и от типа кристаллической решетки. Металлы с объемно-центрированной кубической (ОЦК) решеткой (вольфрам, молибден, α-железо) пластичны при относительно высокой температуре, но становятся хрупкими при отрицательной. А металлы с гранецентрированной кубической (ГЦК) решеткой (алюминий, никель, медь и γ-железо) пластичны даже при температурах, близких к абсолютному нулю. С понижением температуры уменьшается подвижность дислокаций и вакансий, возрастает предел текучести os, то есть снижается пластичность металла...
Бесплатно
Статья научная
Кратковременность существования расплава в сварочной ванне и его перегрев, большой градиент температуры вблизи межфазной границы и двухмерные центры кристаллизации в виде оплавленных зерен на границе сварочной ванны уменьшают вероятность и скорость образования центров кристаллизации в жидкой фазе. Это обусловливает формирование крупнозернистой столбчатой структуры металла шва, которая в сочетании с дефектами, возникающими в процессе кристаллизации, менее пластична, чем свариваемый мелкозернистый металлопрокат, и часто является причиной хрупкого разрушения конструкции. Поэтому получение мелкозернистой структуры металла шва является постоянной проблемой сварочного производства. В настоящее время общепризнано, что наиболее эффективным способом получения мелкозернистой структуры металла шва является модифицирование сварочной ванны. При этом в сварочную ванну извне, в качестве готовых центров кристаллизации, вводят микро- или наночастицы тугоплавких металлов или их химических соединений (инокуляторы). В перегретом расплаве скорость образования центров кристаллизации, из-за дезактивации частиц, снижается. Увеличить ее можно двумя способами: торможением процесса дезактивации и увеличением числа модифицирующих частиц, вводимых в сварочную ванну. В работе дан анализ факторов, определяющих модифицирующую активность инокуляторов и способов сохранения этой активности в сварочной ванне. Для обеспечения высокой активности инокулятора необходимо сокращать время его пребывания в высокотемпературной зоне сварочной ванны, материал инокулятора должен иметь высокие значения температуры и теплоты плавления, но более низкие значения тепло- и температуропроводности. Уменьшение скорости нагрева и плавления частиц инокулятора достигается введением их в сварочную ванну, минуя столб дуги и высокотемпературную зону ванны, в комплексе с металлическими макрочастицами, выполняющими роль микрохолодильников и средств транспортировки инокулятора в хвостовую часть ванны. Инокуляторы наноразмерного порядка обладают высоким термодинамическим потенциалом и связанной с этим высокой зародышеобразующей активностью. Включения оксидов, карбидов и нитридов, на базе которых формируются центры кристаллизации, в затвердевшем металле имеют прочные межатомные связи с матрицей, а в силу того, что коэффициенты их термического расширения на порядок меньше, чем матрицы, после охлаждения металла испытывают всестороннее сжатие. Поэтому такие включения не опасны, не являются концентраторами растягивающих напряжений и очагами зарождения трещин. В работе экспериментально показано, что введение в сварочную ванну углеродных нанотрубок с удельной поверхностью более 270 м2/г способствует получению мелкозернистой структуры металла шва.
Бесплатно
Потенциал нанотехнологий: вопросы теплоснабжения и отопления зданий
Статья научная
В статье исследуются возможности применения нанотехнологий для повышения эффективности систем централизованного и автономного теплоснабжения в условиях перехода к новому технологическому укладу. Дается логическая последовательность развития теплоснабжения и отопления, указывается на консервативность в части используемого оборудования и применяемых технологий при поставке потребителям тепловой энергии. В контексте актуальных задач теплоснабжения и отопления зданий рассматриваются концептуальные основы применения нанотехнологий, отвечающих целям максимальной интенсификации теплообмена. На основе анализа теплопроводности, концентрации, размера, массы и скорости наночастиц дается оценка возможности применения наножидкостей в качестве теплоносителя для совершенствования теплообменных аппаратов и снижения теплопотерь в системах теплоснабжения, обеспечения максимальной экономичности их работы. Показано, что применение наноструктур влияет на экономию расхода теплоносителя как основной задачи качественно-количественного регулирования системы теплоснабжения. Уделено внимание вопросам применения наноструктурированных материалов в низкотемпературных топливных элементах, применяемых системами децентрализованного теплоснабжения для отопления жилых домов.
Бесплатно
