УСПЕХИ НАНОТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ О.Л. Фиговский1, Д.А. Бейлин2 , А.Н. Пономарев 3 1 Nanotechindustries Inc. Daly City, USA, 2 Polymate Ltd.-International Nanotechnology Research Center, Migdal HaEmek, Israel. 3 ООО «НТЦ Прикладных Нанотехнологий», Санкт-Петербург, Россия, olf@borfig.com ВВЕДЕНИЕ В последнее десятилетие резко возрос интерес к исследованиям в области нанотехнологии строительных материалов, поскольку результат таких исследований может стать основой внедрения в практику новых материалов обладающих уникальными физико-механическими и химическими характеристиками. На Рис.1 можно видеть масштабы разработки наноструктурированных строительных материалов в зависимости от их вида. Рис. 1 Научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки в области нанотехнологии строительных материалов Ниже приводится краткий обзор некоторых на наш взгляд важных аспектов применения нанотехнологии при производстве строительных материалов, Обзор написан на основе ряда опубликованных или находящихся в открытом доступе источников, в том числе, выполненных при участии авторов. БЕТОН Работы в области создания наноструктурированного бетона являются одним из самых активных и перспективных направлений нанотехнологии строительных материалов. В таблице 1 сделана попытка систематизации применения наноматериалов в бетоне. Кратко рассмотрим некоторые наиболее интересные методы нанотехнологии бетона. Микроармирование и динамическое дисперсное самоармирование цементного камня Введение в бетонные смеси коротких углеродных нанотрубок и наночастиц фуллероидного типа ЂЂЂ астраленов в количестве менее, чем 10-3 % приводит к росту в составе цементного камня протяженных структур длиной в сотни мкм. Наличие таких образований является ничем иным, как микродисперсным самоармированием цементного камня, что приводит к соответствующему упрочнению бетонов на основе таких нанодобавок . Интересным направлением использования структурирующих наноинициаторов бетонных смесей является предварительное их нанесение на твердые носители и использование сухих комбинированных добавок. В качестве микрофибры-носителя наноинициаторов авторы использовали высокомодульные базальтовые микроволокна длиной 100-500 мкм, волокна. Такой метод можно определить, как динамическое дисперсное самоармирование бетона Управление подвижностью бетонных смесей Суспензии разнообразных фуллероидов позволяют резко повысить удобоукладываемость бетонных смесей от П1 до П5. Введение углеродных нанокластеров гидроксильных и сульфокислотных групп. дает возможность перехода к массовому промышленному производству достаточно дешевых растворимых аддуктов нанокластеров углерода обеспечивают стабильный во времени и в широком диапазоне внешних условий эффект повышения эффективности действия большинства промышленных пластификаторов бетонных смесей Модифицированные пластификаторы ЂЂЂ это, в первую очередь, инструмент для создания новых марок высококачественных бетонов с максимально высокими служебными параметрами. Нанокомпозитная арматура Наиболее перспективным направлением получения высокопрочной, коррозионно- и ЂЂЂ термостойкой арматуры для бетона является создание высокомодульной полимерной композиционной арматуры. В международной строительной практике композитная арматура применяется, преимущественно, в виде бандажей и усиливающих лент. Бетоны, армированные ламинированными композитными арматурными стержнями, в меньшей степени подвергаются кислотной и биологической коррозии. Такие арматурные стержни выполняют в виде металлического сердечника, ламинированного композитным составом, представляющим собой волокна материала, распределенные в матрице на основе эпоксидной смолы. Автором предложена нанокомпозитная арматура, получаемая из полимербетонного стержня с намотанной углеродной лентой- препрегом, пропитанной связующим. Поверхность углеродных волокон и сама полимерная матрица внешней оболочки легированы углеродными наночастицами фуллероидного типа. Регулируя число слоев конструкционного углепластика и углы намотки, возможно управлять физико-механическими показателями нанокомпозитной арматуры и коэффициентами термического расширения, получая их характеристики в задаваемых диапазонах значений. Легкий наноструктурированный бетон для мостостроения, высотного и специального строительства и опыт его применения Автором разработан и испытан бетон легкий наноструктурированный (ТУ 5789-035-23380399-2008). Основные параметры нового легкого конструкционного бетона: ЂЂЂ прочность на сжатие, МПа, не менееЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂ..45-55 ЂЂЂ прочность на растяжение при изгибе, МПа, не менее...ЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂ6-8 ЂЂЂ водонепроницаемость,W, не менееЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂ.14-20 ЂЂЂ морозостойкость, циклов, не менееЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂ.350 ЂЂЂ удобоукладываемостьЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂ...П4-П5 ЂЂЂ плотность, кГ/м3, не болееЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂЂ1500-1600 Легкий нанобетон был испытан и рекомендован для применения в аккредитованном испытательном Центре «Дормост». Во Французском Институте Бетона и Железобетона начата работа по валидации и выданы рекомендаций по его применению в странах Евросоюза, работа по его сертификации для национального использования выполнена в Хорватии. Впервые легкий нанобетон был успешно апробирован при реконструкции моста через р. Волга в г. Кимры СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ Как известно, концентраторы напряжений в металлических конструкциях являются одной из главных причин появления микротрещин, которые приводят к усталостному разрушению конструкции. Опытным путем установлено, что легирование материала наночастицами меди способствует «сглаживанию» поверхности стали и тем самым уменьшению числа концентраторов напряжений. Недавно проведенные исследования показали, что измельчение цементитной составляющей микроструктуры стали до наноразмерных зерен позволяет изготавливать из такой стали высокопрочные кабели и тросы, которые находят широкое применение в мостостроении и армировании железобетонных конструкций. Введение в микроструктуру стали наночастиц ванадия и молибдена предотвращает водородное охрупчивание стали и тем опасность замедленного разрушения высокопрочных стальных болтов. Сварные соединениях стальных конструкций и зона, примыкающая к сварному шву, оказываются весьма чувствительны к динамическому воздействию, что может влечь за собой разрушение конструкции, в частности в сейсмически опасных районах. Присадка наночастиц магния и кальция уменьшает размер зерен стали околошовной зоне и увеличивает вязкость сварного соединения.
УСПЕХИ НАНОТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
УСПЕХИ НАНОТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Запомнить меня на этом компьютере
УСПЕХИ НАНОТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Комментариев нет:
Отправить комментарий