Search

Цель. Целью проведенных исследований была оценка перспективности использования наноматериалов в строительных технологиях, при одновременном соблюдении требований по сохранению экологической безопасности и рациональном использовании природных ресурсов. Методика. В ходе проведения исследований были изучены и проанализированы строительные композиты, в частности бетоны, получаемые на основе сырья, которые нагружаются на масштабных микро- и наноуровнях; промоделированы процессы деформирования и разрушения наноструктурированных бетонов, в зависимости от их состава и технологических параметров получения. Результаты. Производство бетона напрямую зависит от компонентов, которые входят в его состав. Вследствие добычи и переработки этих компонентов происходит деградация земель из-за уничтожения почвы крупными карьерами, что несет угрозу экологии окружающей среды. В связи с этим возникает необходимость в создании иной концепции получения строительных материалов для изготовления бетона. В ее основу должна быть положена новая отрасль науки, базирующаяся на понятиях нано-технологий, наноматериалов и наноструктурирования. Особенностью наноструктурированных бетонов является введение в их состав нанодобавок (углеродные нанотрубки, механоактивированные доменные шлаки). Изучение закономерностей деформирования и разрушения бетона на основе механоактивированного сырья позволит направленно воздействовать на структуру, физико-химические, механические и деформационные свойства. Научная новизна. Проведенные исследования показали, что наноструктурированные бетонные смеси имеют большую подвижность. Прочность таких композитов повышается на 13 % – без сокращения расхода цемента и на 8,8 % – при сокращении расхода цемента на 10 %. Практическая значимость. Применение структурированных бетонов на основе механоактивированного сырья позволит повысить эффективность переработки промышленных отходов, улучшить физико-механические и технологические свойства получаемых композитов. С точки зрения экономической целесообразности применение наноструктурированного бетона является выгодным, так как он набирает высокую прочность, при этом вес и объем конструкции уменьшается. Использование новых технологий позволит улучшить экологические показатели строительных материалов и уменьшить вредное воздействие на атмосферу в процессе их производства.

Purpose. Prospectivity assessments of the nanomaterials usage in construction technologies at the same time meeting the requirements of environmental safety and rational use of the natural resources. Methodology. During the study the building composites, in particular concretes, which are obtained on the base of the raw materials, which are introduced in the array of micro- and nanolevels were researched and analyzed. The deformation and deterioration processes of nanostructured concrete depending on their composition and manufacture parameters were simulated. Findings. Concrete manufacture is in the direct dependence on its components. Due to the extraction and processing of these components land degradation occurs because of soil destruction with oversize pits, which threatens the ecology of the environment. In this connection there is a need for another concept of building materials receiving for concrete manufacture. The new branch of science based on nanotechnologies, nanomaterials and nanostructuring is a key to its foundation. The special features of nanostructured concretes are the nanoagents in their composition (carbon nano-tubes, mechanoactivated slags of blast furnace production). The study of deformation patterns and concrete deterioration based on the mechanoactivated material will purposefully affect the structure, physical and chemical properties, as well as the mechanical and deformational ones. Originality. The researches have shown that nanostructured concrete had high fluidity. The strength of such compositions is enhanced up to 13 % without reduction of concrete consumption and up to 8.8% at 10% reduced concrete consumption. Practical value. The application of the structured concretes based on the mechanoactivated material will increase the efficiency of the industrial wastes recycling and improve the physical, mechanical and technological properties of the produced composites. From the standpoint of the economic benefits, the application of the nano-structured concrete is profitable, as it develops high strength along with the decrease in the weight and volume of the constructions. The use of new technologies will improve the environmental performance of building materials and reduce the harmful effects on the environment during their production., Мета. Метою проведенного дослідження була оцінка перспективи використання наноматеріалів у будівельних технологіях при одночасному дотриманні вимог по збереженню екологічної безпеки та раціональному використанні природних ресурсів. Методика. У ході проведення досліджень було вивчено та проаналізовано будівельні композити, зокрема бетони, що отримують на основі сировини, які навантажуються на масштабних мікро- і нанорівнях; промодельовані процеси деформування і руйнування наноструктурованих бетонів, в залежності від їх складу і технологічних параметрів отримання. Результати. Виробництво бетону безпосередньо залежить від компонентів, що входять до його складу. При видобуванні цих компонентів відбувається деградація земель через знищення грунту великими кар’єрами, що несе загрозу екології. У зв’язку з цим виникає необхідність у створенні іншої концепції отримання будівельного бетону. В її основу повинна бути покладена нова галузь науки, яка базується на поняттях нанотехнологій, наноматеріалів та наноструктурування. Особливістю наноструктурованих бетонів є введення до їх складу нанодобавок (вуглецеві нанотрубки, механоактивовані доменні шлаки). Вивчення закономірностей деформування і руйнування бетону на основі механоактивованої сировини дозволить направлено впливати на структуру, фізико-хімічні, механічні та деформаційні властивості. Наукова новизна. Проведені дослідження показали, що наноструктуровані бетонні суміші мають велику рухомість. Міцність таких композитів підвищується на 13 % – без скорочення витрат цементу і на 8,8 % – при скороченні витрат цементу на 10 %. Практична значимість. Застосування струк-турованих бетонів на основі механоактивованої сировини дозволить підвищити ефективність переробки промислових відходів, поліпшити фізико-механічні та технологічні властивості одержуваних композитів. З точки зору економічної доцільності застосування наноструктурованого бетону є вигідним, так як він набирає високу міцність, при цьому вага та об’єм конструкції зменшується. Використання нових технологій дозволить покращити екологічні показники будівельних матеріалів та зменшити шкідливий вплив на атмосферу у процесі їх виготовлення., Цель. Целью проведенных исследований была оценка перспективности использования наноматериалов в строительных технологиях, при одновременном соблюдении требований по сохранению экологической безопасности и рациональном использовании природных ресурсов. Методика. В ходе проведения исследований были изучены и проанализированы строительные композиты, в частности бетоны, получаемые на основе сырья, которые нагружаются на масштабных микро- и наноуровнях; промоделированы процессы деформирования и разрушения наноструктурированных бетонов, в зависимости от их состава и технологических параметров получения. Результаты. Производство бетона напрямую зависит от компонентов, которые входят в его состав. Вследствие добычи и переработки этих компонентов происходит деградация земель из-за уничтожения почвы крупными карьерами, что несет угрозу экологии окружающей среды. В связи с этим возникает необходимость в создании иной концепции получения строительных материалов для изготовления бетона. В ее основу должна быть положена новая отрасль науки, базирующаяся на понятиях нанотехнологий, наноматериалов и наноструктурирования. Особенностью наноструктурированных бетонов является введение в их состав нанодобавок (углеродные нанотрубки, механоактивированные доменные шлаки). Изучение закономерностей деформирования и разрушения бетона на основе механоактивированного сырья позволит направленно воздействовать на структуру, физико-химические, механические и деформационные свойства. Научная новизна. Проведенные исследования показали, что наноструктурированные бетонные смеси имеют большую подвижность. Прочность таких композитов повышается на 13 % – без сокращения расхода цемента и на 8,8 % – при сокращении расхода цемента на 10 %. Практическая значимость. Применение структурированных бетонов на основе механоактивированного сырья позволит повысить эффективность переработки промышленных отходов, улучшить физико-механические и технологические свойства получаемых композитов. С точки зрения экономической целесообразности применение наноструктурированного бетона является выгодным, так как он набирает высокую прочность, при этом вес и объем конструкции уменьшается. Использование новых технологий позволит улучшить экологические показатели строительных материалов и уменьшить вредное воздействие на атмосферу в процессе их производства.

Цель. Исследование предполагает упрочнение контактной зоны мелкозернистого бетона за счет механической обработки всех компонентов бетонной смеси в смесителе-активаторе и применение заполнителя с шероховатой поверхностью. Методика. Для достижения поставленной цели в качестве смесителяактиватора был использован активатор роторного типа РС-06, разработанный научно-исследовательским институтом строительного производства. В виде мелкого заполнителя применялся доменный гранулированный шлак, имеющий более развитую шероховатую поверхность, чем песок. Данная установка обеспечивает интенсивное гомогенное перемешивание компонентов бетонной смеси, обогащение сырьевых материалов (очищение их частичек от загрязняющих веществ), а также механическую деструкцию поверхностных слоев доменного гранулированного шлака и других входящих в смесь компонентов. Результаты. При подготовке работы проводились экспериментальные исследования с определением состава новообразований мелкозернистых бетонов при помощи дифференциально-термического и рентгенофазового методов анализа, а также физико-механических свойств мелкозернистых бетонов в соответствии с действующими стандартами Украины. Установлено, что фазовый состав новообразований мелкозернистых бетонов, приготовленных из активированных и неактивированных смесей, не изменяется. Их главное различие состоит в величине создаваемых эффектов и температурных интервалов возникновения этих пиков. Так, у мелкозернистых бетонов, изготовленных на основе активированных смесей, величина эффектов меньше, что свидетельствует о более высокой степени гидратации его компонентов. Кроме того, на кривых ТГ на дериватограммах образцов бетона потеря массы гелеобразных гидросиликатов кальция бетона из механоактивированной смеси на 0,5…0,7 % выше, чем в бетоне из неактивированной смеси, что свидетельствует о большем количестве этих новообразований в бетонах из активированных смесей. В целом, бетоны различного состава, изготовленные на основе смеси, обрабо-танной в смесителе-активаторе, имеют более высокую механическую прочность. Научная новизна. Получили дальнейшее развитие представления о влиянии механической активации компонентов мелкозернистых бетонных смесей формовочной влажности в смесителе-активаторе роторного типа на значение контактной прочности цементного камня и заполнителя. Практическая значимость. Упрочнение контактной зоны мелкозернистого бетона при проведении совместной обработки всех компонентов бетонной смеси в смесителе-активаторе достигается благодаря повышению степени гидратации сырьевых компонентов бетона; созданию условий для протекания твердофазных химических реакций между его компонентами; улучшению структуры полученного материала. Это способствует существенному увеличению механической прочности механоактивированных мелкозернистых бетонов приблизительно в 5 раз в сравнении с бетонами, изготовленными из неактивированных смесей, что дает возможность снизить расход цемента при изготовлении 1 м3 бетона до 59 %.

Изучено термическое растворение механоактивированной древесины осины в среде до- и сверхкритического этанола при температурах 270 и 350 °С. Обнаружено, что температура и давление оказывают существенное влияние на выход и состав получаемых продуктов. Максимальные значения конверсии древесины соответствуют давлению 20,0 МПа и составляют 76 и 95 мас.% при температуре процесса 270 и 350 °С соответственно. Установлено, что при температуре 270 °С конверсии подвергаются все основные компоненты древесины. При повышенном давлении (20,0 МПа) гемицеллюлозы деполимеризуются практически полностью, лигнин более чем на 70 мас.%, а целлюлоза – на 67 мас.%. При повышении температуры процесса до 350 °С происходит полная конверсия всех структурных компонентов древесины с образованием газообразных, спирторастворимых жидких и твердых углеродных продуктов. При этой температуре максимальный выход жидких продуктов, растворимых в этаноле (91 мас.%), соответствует давлению 20 МПа The thermal conversion of mechanically activated aspen-wood was studied in sub- and supercritical ethanol medium at temperatures of 270 and 350 °C. It was found that the temperature and pressure have a significant influence on yield and composition of obtained products. Maximum degrees of wood conversion correspond to pressure 20 MPa and they are equal to 76 and 95 wt. % at process temperatures 270 and 350 °C, respectively. It was established that all main components of wood are exposed to thermal conversion at 270 °C. At elevated pressure (20 MPa) the hemicelluloses are depolymerised completely, lignin more than on 70 wt. %, cellulose – on 67 wt. %. At the process temperature 350 °C the total conversion of all wood components to gaseous, liquid and solid carbon products takes place. At this temperature the maximum yield of liquid products dissolved in ethanol corresponds to the pressure 20 MPa

Изучено влияние механоактивации глинозема на изменение его физико-механических свойств. Показано отличие распределения частиц первичного и механоактивированного глинозема после измерения грансостава на лазерном гранулометре «Микросайзер–201С». Распределение частиц глинозема после механоактивации в планетарной мельнице М-3 представлено тремя диапазонами. Приведено объяснение механизма распределения в результате изменения кристаллов глинозема The effect of mechanical activation of alumina on its physical and mechanical properties has been studied . It was shown that spontaneous aggregation of particles of activated alumina suppress dusting. Distribution of particles primary and mechanoactivated alumina after measurement granulometric size composition on laser graininess meter « Мicrosizer – 201C» is shown and difference of particles distribution of is established. Distribution of particles of alumina after mechanical activation in planetary mill М-3 is presented by three areas. The explanation of the mechanism of distribution as a result of crystals variation of alumina is perofrmed

Sulfation of mechanically activated arabinogalactan (AG) by complex of sulfuric anhydride – pyridine at temperatures 70-90 °C in pyridine medium was studed. It was found that the preliminarily mechanical treatment of arabinogalactan in planetary mill AGO-2 allows to reduce the temperature and time of AG sulfation and to increase the purity of sulfated product. The growth of sulfation temperature from 55 to 90 °C results in the increase both a degree of AG sulfation and a content of low-molecular fractions in sulfated product. According to NMR C spectroscopy data sulfate groups are fixed at С2 and C4 positions of galactose unit of basic chain and at C6 position of terminal galactose units of basic and side chains of arabinogalactan. Изучено сульфатирование механоактивированного арабиногалактана комплексом серный ангидрид – пиридин при температуре 20-90 °C в среде пиридина. Установлено, что предварительная механообработка арабиногалактана (АГ) в планетарной мельнице АГО-2 позволяет снизить температуру и продолжительность процесса сульфатирования АГ и повысить чистоту сульфатированного продукта. С ростом температуры сульфатирования от 55 до 90 °C увеличивается степень сульфатирования АГ и содержание низкомолекулярных фракций в сульфатированном продукте. Согласно данным ЯМР C спектроскопии в сульфатированном АГ сульфатные группы находятся при C2 и C4 углеродных атомах основной галактановой цепи и при C6 углеродных атомах концевых звеньев галактозы основной и боковой цепей арабиногалактана.

Рассмотрена возможность реализации механохимического синтеза карбидов вольфрама и титана с участием углеродных агентов, полученных из растительного сырья. Установлено, что сформированные карбиды обладают особыми физико-химическими свойствами и могут служить основой для создания твердых сплавов с улучшенными эксплуатационными характеристиками., The paper considers the possibility of mechanochemical synthesis of tungsten and titanium carbides with carbon agents extracted from plant raw materials. It is found that the thus formed carbides possess peculiar physical and chemical properties and can be the basis for development of hard alloys with high service characteristics.

Показана возможность применения в составах чистящих, шлифующих и полирующих композиций природных материалов Красноярского края (оксида кремния, оксида магния и оксида алюминия) в исходном и активированном состояниях. Represented the possibility of using the compositions of cleaning, abrasive and polishing compositions of natural materials of the Krasnoyarsk region (silicon oxide, magnesium oxide and aluminum oxide) in the initial and activated conditions.

Изучены физико-химические свойства кристаллического и скрытокристаллического графитов, активированные отдельными и комплексными способами активации. Studied the physicochemical properties of crystalline and cryptocrystalline graphites, activated by separate and complex methods of activation.

There is studied the possibility of increasing the quality of cryptocrystalline graphite which is connected with searching for more complete opening, the aggregates of graphite and ash admixtures. To achieve this purpose, there was used mechanoactivation and microbiological processing. The developed technology including mechanoactivation, sintering, chemical and microbiological processing, allows to reduce the ash content of cryptocrystalline graphite from 20-25 down to 1-10 % depending on the initial quality and the area of using graphite С целью повышения качества скрытокристаллического графита месторождений Красноярского края исследована возможность поиска условий более полного раскрытия сростков графита и зольных примесей. Для достижения этой цели и применяли комплексные технологии, основанные на использовании механоактивации, спекания, химической и микробиологической. Комплексная технология, включающая механоактивацию, спекание, химическое и микробиологическое обогащение, позволяет снижать зольность скрытокристаллического графита с 20-25 до 1-10 % в зависимости от исходного качества и области применения графита.

The influence of initial components mixture mechanical activation on the synthesis processes in enamel mass and on the molten enamel adhesion to the metal was investigated. Its established, that the process of albite formation in the coating material intensifies by components mixture activation. On the base of measured contact angles of cast iron with molten enamel was revealed, that adhesion of the molten enamel to the metal noticeably increases by initial components activation. Исследовано влияние механоактивации смеси исходных компонентов на процессы синтеза в эмалевой массе, а также на адгезию материала покрытия к металлу. Установлено, что при активировании исходной смеси интенсифицируется процесс образования альбита в материале покрытия. На основании измеренных краевых углов смачивания чугуна расплавом эмали выявлено, что при активировании исходных компонентов адгезия расплава эмали к металлу заметно увеличивается.

Рассмотрены проблемы утилизации и переработки отсевов производства щебня и предложения по их эффективному использованию. Показано, что применение виброимпульсных технологий позволяет существенно снизить образование отсевов при производстве щебня и обеспечить получение из них высококачественных наполнителей для производства высокопрочных мелкозернистых и ячеистых бетонов.

Исследование влияния механоактивации водного раствора жидкого стекла на свойства цементных композитов / С. В. Федосов, М. В. Акулова, Т. Е. Слизнева, Ю. С. Ахмадулина, В. А. Падохин, А. В. Базано // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. – 2012. – № 1. – С. 18-21. Исследовано влияние механоактивации водного раствора натриевого жидкого стекла, исполь-зуемого для затворения цементного теста, на физико-механические свойства цементных компози-тов. Показано, что механоактивация раствора способствует снижению водопоглощения цементного камня, а также положительно влияет на подвижность и сроки схватывания цементного теста. На основе статистической обработки опытных данных найдены рациональные значения технологических параметров процесса механоактивации и концентрации растворов жидкого стекла для улучшения эксплуатационных характеристик цементных композитов.

Исследование влияния механоактивации водного раствора жидкого стекла на свойства цементных композитов / С. В. Федосов, М. В. Акулова, Т. Е. Слизнева, Ю. С. Ахмадулина, В. А. Падохин, А. В. Базано // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. – 2012. – № 1. – С. 18-21. Исследовано влияние механоактивации водного раствора натриевого жидкого стекла, исполь-зуемого для затворения цементного теста, на физико-механические свойства цементных компози-тов. Показано, что механоактивация раствора способствует снижению водопоглощения цементного камня, а также положительно влияет на подвижность и сроки схватывания цементного теста. На основе статистической обработки опытных данных найдены рациональные значения технологических параметров процесса механоактивации и концентрации растворов жидкого стекла для улучшения эксплуатационных характеристик цементных композитов.

Изучено влияние механоактивации (МА) глинозема на изменение его физико-механических свойств, структуры и на скорость растворения в расплаве фторидов. Удельная поверхность после МА уменьшается в 10 раз, хотя количество мелких частиц (< 10 мкм) возрастает с 1,7 до 50 - 70 %. Показано, что самопроизвольная агрегация частиц активированного глинозема подавляет (исключает) пыление. Установлено изменение фазового состава - образование рентгеноаморфного глинозема после МА в планетарной мельнице и новой фазы после МА в вибромельнице. The effect of mechanical activation (MA) of alumina on its physical and mechanical properties, structure, and the dissolution rate in molten fluorides has been studied . The specific surface area decreased after MA by 10 times, although the amount of fine particles (

Управление структурно-реологическими характеристиками водоугольного топлива (ВУТ), получаемого на основе фильтр-кеков, возможно подбором реагентов-пластификаторов и механоактивацией. На данном этапе механическую активацию ВУТ моделировали в экспериментальном образце специального роторно-пульсационного аппарата РПА-М, созданного в рамках выполнения контракта № 02.740.11.0757 от 12 апреля 2010 г. Активация тонкодисперсных угольных суспензий на основе фильтров-кеков углеобогатительных предприятий Кузбасса для снижения эффективной вязкости и напряжения сдвига, а также повышения стабильности ВУТ осуществлялась при скорости сдвига более 103 с-1. Выполненные исследования показали, что применение механической активации позволяет снизить эффективную вязкость в водоугольном топливе в среднем на 27, а по отдельным пробам до 40 %. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических схем для приготовления и сжигания углеотходов в виде ВУТ с обязательным включением операции механоактивации. Management of structurally-rheological characteristics WCF (water-and-coal fuel) received on a basis the filter-cake probably selection of reagents-softeners and mechanical activation. At the given stage mechanical activation WCF modelled in the experimental sample special rotorpulsating the device of RPA TH contract created within the limits of performance № 02.740.11.0757 from April, 12th, 2010. Activation fine-dispersed coal suspensions on the basis of filters-cake enterprises for coal enrichment of Kuzbas for the purpose of decrease in effective viscosity and pressure of shift, and also increase of stability WCF it was carried out at speed of shift more than 103 с-1. The executed researches indicators that application of mechanical activation allow to lower effective viscosity in water coal fuel on the average on 27 %, and on separate tests to 40 %. The received results can be used by working out of technological schemes for preparation and burning waste of coal in the form of WCF with obligatory inclusion of operation of mechanical activation.

В статье рассматривается влияние механической активации и активирующих добавок на процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза при формировании тугоплавких покрытий на основе системы AI - SiO[2] - С. Представлены процессы и механизмы, которые могут происходить при объемном нагреве и импульсном режиме инициирования экзотермического синтеза покрытий.

Володченко А. Н. Влияние механоактивации известково-сапонитового вяжущего на свойства автоклавных силикатных материалов / А. Н. Володченко // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. - 2011. - No 3. - С. 12 - 16. Установлено, что при механоактивации известково-сапонитового вяжущего происходит разрушение кристаллической структуры сапонита, приводящее к повышению химической активности компонентов сырьевой смеси. Это позволяет ускорить синтез новообразований и сформировать в более короткие сроки оптимальный состав цементирующих соединений, что оказывает положительное влияние на физико-механические свойства автоклавных силикатных материалов

Володченко А. Н. Влияние механоактивации известково-сапонитового вяжущего на свойства автоклавных силикатных материалов / А. Н. Володченко // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. - 2011. - No 3. - С. 12 - 16. Установлено, что при механоактивации известково-сапонитового вяжущего происходит разрушение кристаллической структуры сапонита, приводящее к повышению химической активности компонентов сырьевой смеси. Это позволяет ускорить синтез новообразований и сформировать в более короткие сроки оптимальный состав цементирующих соединений, что оказывает положительное влияние на физико-механические свойства автоклавных силикатных материалов

Представлены результаты исследования процесса образования и свойств керамических огнеупор­ных материалов на основе алюмомагнезиальной шпинели при протекании самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в смеси, содержащей доломит, диоксид кремния и алюминий. Показана возможность увеличения скорости горения смеси при использовании мгханоактивации как технологической операции подготовки шихты. Сделан вывод о том, что самораспространяющийся высокотемпе­ратурный синтез - процесс экономически выгодный с точки зрения энергопотребления для получения огнеупорных материалов.

Показан механизм синтеза наночастиц β- SiC в процессе механоактивации порошков алкок сидом кремния и при термообработке гелей из него. Представлены результаты повышения качества материалов путем синтеза в керамических матрицах наночастиц и нитевидных кристаллов β- SiC и α- Si₃N₄ при использовании модифицированных алкоксидом кремния по рошков тугоплавких соединений и связующих. Synthesis mechanism of β -SiC nanoparticles during mechanical activation of powders with silicon alkoxide and during heat treatment of gels made therefrom has been shown. Results of increasing the strength of materials by synthesizing in ceramic matrices nanoparticles and β -SiC, α -Si₃N₄ whiskers by using powders of high melting compounds modified with silicon alkoxide and binders are presented.