Номер части:
Журнал

НАНОМОДИФИЦИРОВАННЫЕ ШЛАКОВЫЕ КОМПОЗИТЫ



Науки и перечень статей вошедших в журнал:


Дата публикации статьи в журнале:
Название журнала: Евразийский Союз Ученых, Выпуск: , Том: , Страницы в выпуске: -
Автор:
, ,
Автор:
, ,
Автор:
, ,
Анотация:
Ключевые слова:                     
DOI:
Данные для цитирования: . НАНОМОДИФИЦИРОВАННЫЕ ШЛАКОВЫЕ КОМПОЗИТЫ // Евразийский Союз Ученых. Технические науки. ; ():-.





Повышение эксплуатационных характеристик композиционных материалов возможно с помощью наномодификации.  При этом необходимо учитывать в комплексе влияние всех факторов: внешних (технологические воздействия) и внутренних (структурные и топологические изменения в веществе). Успешное производство композиционных материалов при использовании нанотехнологий во многом зависит от наличия достоверных сведений о закономерностях, действующих непосредственно в процессе их изготовления и эксплуатации, о динамике структурных изменений, напряженного состояния деформируемых микро-, мезо- и макрообъемов.  Нанотехнологии позволяют использовать уникальные свойства наноразмерных частиц как структурных элементов синтезируемых твердофазных композиционных материалов.

Действие модифицирующих добавок проявляется через химические процессы на поверхности твердой, жидкой и газообразной фаз. Адсорбционные слои модификаторов на поверхности твердой частицы выполняют важные и разносторонние задачи: задерживают рост кристаллов, влияют на их форму, габитус, модификацию, изменяют поверхностное натяжение, влияют на степень смачиваемости дисперсных частиц. И все это осуществляется на наноуровне.

Объектами экспериментальных исследований в настоящей работе являются доменные гранулированные шлаки, наномодификаторы на меламинформальдегидной (Melflux) и поликарбоксилатной (Costament) основах. Исследования проводились на ротационном вискозиметре с коасильными цилиндрами «Rheotest-2». Реограммы снимались в интервале градиентов скорости сдвига 1…50с-1, напряжение сдвига достигало при этом 120…250 Па.


Рисунок 1. Реограммы суспензий. а – шлаки без добавок: — шлак №1, ▲ –шлак №2, ■ шлак №3, ● –шлак №4; б- шлаки с добавками:  — шлак №1+ 0.2%  Melflux,  — шлак №2+0.2%  Melflux,  — шлак №3 + 0.2%  Melflux,  — шлак №4 +0.2%  Melflux, ж – шлак №4+ 0.1% Costament, х – шлак №4+0.2% Costament, + — шлак №4 +0.3% Costament.

Результаты экспериментальных исследований, приведенные на рисунках 1…4, позволили выявить закономерности влияния химико-минералогического состава матрицы, вида и количества наномодификатора на реологические свойства дисперсий и физико-механические свойства получаемого материала.

Анализ реограмм (рис.1) показал, что суспензии шлаков №2 и №3 отличаются чрезвычайно малым значением предела текучести, не превышающем 10…15 Па и практически линейной зависимостью между напряжением и градиентом скорости сдвига. При этом суспензия шлака №3 отличается минимальной пластической вязкостью.  Величина пластической вязкости  составляет 35 и 47 Па*с и соответственно и меняется в узких пределах. Суспензия шлака №4 обладает пределом текучести 35 Па, ее пластическая вязкость составляет 120…140 Па*с. Реограммы суспензий шлаков №№ 2,3,4 могут быть описаны моделью Бингама.

Своеобразными  реологическими свойствами обладает суспензия шлака №1. При градиенте скорости сдвига до 9с-1 течение суспензии подчиняется закону Бингама (Шведова), обладая небольшим пределом текучести(10Па). При превышении  указанного градиента скорости сдвига и напряжения сдвига 70…75 Па характер течения резко меняется: при возрастании скорости сдвига до 50с-1 напряжение сдвига остается постоянным в пределах 70…80 Па. В указанном интервале скоростей наблюдается возрастающая скорость деформации при постоянном напряжении сдвига. По характеру течения суспензия без добавок может быть отнесена к сверхтиксотропным телам.

Совершенно очевидно, что шлаки с низкой гидратационной активностью, первые десятки минут при комнатной температуре слабо взаимодействуют с водой, не образуя в этот момент гидратных фаз, и в смеси с водой дают жидкие сильно текучие суспензии. На поверхности частиц шлаков активно гидратирующихся, в первые минуты затворения водой  возникают гидратные соединения, обладающие повышенной когезией друг к другу, и поэтому образуются более густые суспензии. Из этих соображений следует вывод, что чем выше  гидратационная активность шлака, тем больше должно быть напряжение сдвига  на реограммах при фиксированном значении градиента скорости сдвига.

Рисунок  2. Зависимость прочности при сжатии шлакового камня ( полусухое формование, В/Т=0,1, твердение в автоклаве 8 атм) от величины напряжения сдвига  шлаковой суспензии при градиенте скорости сдвига  15…30с-1.

На рисунке 2 показана зависимость предела прочности при сжатии шлакового камня после автоклавной обработки от напряжения сдвига в интервале градиентов скорости сдвига 15…30с-1, который соответствует реальным условиям перемешивания и укладки суспензии вяжущих материалов в процессе производства строительных изделий и конструкций.  При добавлении 0,2% Melflux (рис.1б) предел текучести у всех шлаковых суспензий снижается до 0,63. Течение суспензии шлаков №2 №3 в области напряжений сдвига до 10…15 Па приближается к ньютоновскому с пластической вязкостью 2 Па*с.  При дальнейшем увеличении градиента скорости сдвига суспензии проявляют слабо выраженные дилатантные свойства. Суспензия шлака №1 при вводе модификатора приобретает свойства нормальной ньютоновской жидкости с нулевым пределом текучести.  Суспензия шлака  №4 при вводе 0,2% Melflux при напряжении сдвига до 70 Па по своим реологическим свойствам мало отличается от суспензии без добавок, за исключением несколько меньшего значения  предела текучести. Добавка Соstament в количестве 0,1% усиливает тиксотропные свойства.

Выявленные закономерности изменения  механических свойств шлаковых дисперсий при использовании наномодификаторов, позволяют направленно регулировать процессы структурообразования матрицы композиционных материалов на материалов, улучшать физико-механические свойства материалов, снижать энергозатраты при движении суспензий и шлакобетонных смесей по трубопроводам  и при укладке их в формы.

Список литературы:

  1. Калашников В.И., Коровкин М.О., Микитченко И.И., Марусенцев В.Я. К методике определения предельного напряжения сдвига суспензий по диаметру их расплыва на вискозиметре типа Суттарда.//Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Сб. науч. трудов Межд. науч.-техн. конф.-Пенза,2001.-Ч.1.-С.130-132.
  2. Малькова М.Ю. (Назарова М.Ю.) Разработка технологии строительных материалов из доменных шлаков// Автореф. дис. на соиск.уч. степ, д.т.н./ Моск. Гос. Ун-т путей сообщ.- 2007. -42с.
  3. Чернышев Е.М., Артамонова О.В., Коротких Д.Н., Макеев А.И. Приложения нанохимии в технологии твердофазных строительных материалов: научно-инженерная проблема, направления и примеры реализации//Строительные Материалы.2008.№2.С.32-36.[schema type=»book» name=»НАНОМОДИФИЦИРОВАННЫЕ ШЛАКОВЫЕ КОМПОЗИТЫ» author=»Назарова Марина Юрьевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-21″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)» ebook=»yes» ]
Список литературы:


Записи созданы 6775

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх