Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Нанотехнология бетона: последние достижения и перспективы

Ключевые слова:  бетон, нанотехнология, статья

Автор(ы):  Konstantin Sobolev

29 декабря 2007

  • Sobolev K. and Ferrada-Gutiérrez M., How Nanotechnology Can Change the Concrete World: Part 1. AMERICAN CERAMIC SOCIETY BULLETIN, No. 10, 2005, pp. 14-17.
  • Sobolev K. and Ferrada-Gutiérrez M., How Nanotechnology Can Change the Concrete World: Part 2. AMERICAN CERAMIC SOCIETY BULLETIN, No. 11, 2005, pp. 16-19.


 

Прикрепленные файлы:
SobolevP1.pdf (411.41 КБ.)

 
SobolevP2.pdf (1015.73 КБ.)

 

 
Средний балл: 7.8 (голосов 5)

 


Комментарии
Поставил "10" за то, что начали новую смелую тему... И все же - цена / качество в каком соотношении находятся? Чем наноцемент отличаетя от очень хорошего цемента без приставки "нано"? Ведь "обычный цемент" на графиках сравнения - это как коробочки "обычный стиральный порошок" при ТВ-рекламе "Ариэля" и ему подобных. Или как сравнение со статистическими данными России 1913 года... Можно русский перевод-саммари из статей сделать? Тогда активно комментировать начнут...
Палии Наталия, 08 января 2008 16:12 
Насколько мне известно, особо прочный бетон (для аэродромов) получали армированием бетона аморфными лентами сплавов на основе железа, а можно армировать аморно-нанокристаллическими лентами (проводами).
Шварев Алексей, 08 января 2008 22:28 
Можно еще переоткрыть асбоцемент - из него даже корпуса яхт делали. Гибкий, прочный - чем не нанобетон? Как нанотехнолог инкогнито, я люблю цемент в эпоксидку сыпать - получается чудесный продукт именуемый в Штатах J-B Weld, им можно даже в корпусе двигателя трещины заделывать. Прочный и термостойкий.
Палии Наталия, 11 января 2008 17:34 
Да, ведь недаром существет поговорка, что "Новое - это хорошо забытое старое", а если это еще и будет хорошо финансироваться...
Полагаю, что нужно пересмотреть отношение к бетону - и рассматривать его как
SMART MATERIAL
Пару лет назад мне на глаза попалась статья - "Исследование структуры бетона методом диффузного рассеяния нейтронов" (!!!).Я была удивлена, что такие тонкие методы, оказывается, используются для изучения процесса застывания бетона. Но - наверное это оправдано, ведь от того сколько воды останется в бетоне (как говорилось в статье) зависит его прочность и др. свойства. А если из этого бетона построены дамбы или гидроэлектростанции - то от этих свойств бетона напрямую будут зависеть жизни людей.. и необходимость таких исследований неоспорима.
Шварев Алексей, 11 января 2008 22:46 
Уважаемая Наталия, прочитал ваш пост и вспомнил старую поучительную историю про разницу мужского и женского подходов к гардеробу (только ради бога не подумайте, что я чем-то женщин хочу обидеть). Что заявляет девушка отодвигая в сторону многочисленные вешалки с когда-то купленной одеждой? "Пришла весна, носить нечего!" Совершенно согласен. Хотя по моему "носить нечего" означает "давно не было стирки". Так и политики от науки как девушка - прошло десять лет, давайте заниматься "умными материалами", ну фиг с ним, что ими давно кто-то занимается. Только в отличие от девушки никто модели нового сезона не покупает, а сдувают пыль со старых и меняют аксессуары. Ну иногда отодвигают тех самых, кто занимался этим раньше...
Палии Наталия, 13 января 2008 17:14 
Да, в широком смысле, проблема "отчуждения результатов труда" очень актуальна в 21 веке, и не только в науке.
Что же касается научных "переоткрытий" - то мне припоминается, что капрон был открыт немецким химиком (увы, забыла фамилию) где-то в середине 19 (!) века, но в научных кругах того времени посчитали, что это бесполезное открытие...
И контр-пример - открытие лазера посчитали "the discovery to wait for its' application" (Nobelprize.org) - ошиблись (!)
Алексей, как известно, по ряду политических причин асбоцемент официяльно объявлен редкостной редиской (в Европе, по крайней мере). Вплоть до сноса зданий с возведением новым (и N-миллиардными заказами строительным конторам).
Но кроме армирования применение наны в цементе/бетоне может быть направлено на управлением кинетикой схватывания (формированием CSH - геля). УД кремнезем - как раз из этой оперы, как и всякоразные (супер)пластификаторы.
----- Насколько мне известно, особо прочный бетон (для аэродромов) получали армированием бетона аморфными лентами сплавов на основе железа, а можно армировать аморно-нанокристаллическими лентами (проводами). -----

Ковырял я как-то аэродромную плиту. Обычная арматура там есть, какой-либо специальной - нету. Да и быть её там не может, потому что в бетоне металл ржавеет. Обычная арматура сильно калёная и оксидированная, ей это не страшно. Прочий металл сгниёт и порвёт бетон (так как объём ржавчины много больше чем объём исходного металла)
Возможное исключение - монолитные взлётные полосы для особо тяжёлых самолётов. И то вряд ли.

----- Но - наверное это оправдано, ведь от того сколько воды останется в бетоне (как говорилось в статье) зависит его прочность и др. свойства. А если из этого бетона построены дамбы или гидроэлектростанции - то от этих свойств бетона напрямую будут зависеть жизни людей.. и необходимость таких исследований неоспорима. ------

С подобным успехом можно доказать всему миру, что надо применять ПЦР диагностику для доказательства что клавиши компьютерной клавиатуры заселены микробами и являются рассадником заразы.
Насчёт воды в бетоне - ПУРГА. Давно известно, что бетон в процессе твердения полезно слегка поливать водой. И вообще вода ему нужна только вначале (первые сутки-двое). Потом - скорее вредна.

По поводу самих статей. Первая - сплошная вода. Многа букафф и мало смысла. Сплошные восторженные ахи. Вторая поконкретнее (забавная транслитерация с/на английский получается), но ничего особенного в ней нет. В таблице (Table 1) - ошибки по данным усадки бетона. В прочности полученного бетона тоже ничего особенного. Хороший марочный бетон типа М200 - М500. С Гайей конечно значительно получше, но не суперэксклюзив. Советские спецбетоны имели прочность до 1800 (в данных статьи - 180 МПа)

Это вообще довольно забавно:
Nanoparticles favor the formation of small-sized crystals (such as calcium hydroxid ...
Так вот и вижу, как в бетоне растут кристаллы гашёной извести
Александр Ринатович,
а книжку какую-нибудь умную про химию цемента почитать???? Это я о

"Это вообще довольно забавно:
Nanoparticles favor the formation of small-sized crystals (such as calcium hydroxid ...
Так вот и вижу, как в бетоне растут кристаллы гашёной извести"

ведь растут же!!!!!!!! Именно они. И жидкая фаза твердеющего цемента ближе всего по химическому составу к насышенному раствору Ca(OH)2... Это в той области (по понятным причинам тщательно исследованной) просто азы...
Палии Наталия, 16 января 2008 12:58 
Александр Ринатович, замечу, что аморфные сплавы на основе железа (особенно легированные фосфором) отличаются повышенной коррозионной стойкостью по сравнению с кристаллическими - об этом написано практически во всех книгах по аморфным сплавам буквально в первых абзацах введения. Не знаю, применяли ли в нашей стране (России, до 1991 г. в СССР) армирование бетона аморфными лентами (за последние годы ведь аэродромов практически не строили), что касается применения за границей - см. Патент США
Да, а Вы считаете себя способными увидеть армирующую нано (или даже микро) арматуру? Невооруженным глазом?
А вода в бетоне - это важно. Именно система пор и заполнение их водой отвечают за, например, морозостойкость. И, опять же, по понятным причином это исследовалось давно, тщательно и с практическими результатами. Целыми НИИ.
Палии Наталия, 16 января 2008 13:10 
Еще одна ссылка для Александра Ринатовича: статья Hydration of cement: The application of quasielastic and inelastic neutron scattering . И это не единичная работа - в колонке справа вы сможете увидеть ссылки на аналогичные работы.
---- а книжку какую-нибудь умную про химию цемента почитать???? -----

С ходу вспоминается "Общий курс строительных материалов" и пара книг по химии гидравлических вяжущих. Плюс использование жидкого стекла (Айлер, кажется), хотя это уже не в тему. По памяти, при твердении цемента образуются алюмосиликаты кальция плюс эттрингит. Но вообще читал я это давно, не вредно бы и повторить.

Наталья, а Вы этот патент внимательно читали? Там помимо фосфора ещё хром, ванадий, никель и кремний. Даже без фосфора это уже почти нержавейка (ЕМНИП её легируют никелем и хромом)
Кремний входит в состав кислотоупорных сталей. Кроме того, настораживает то, что они варили сплав в графитовом тигле, но в нём только 1% углерода. Это... необычно. Вообще, к патентам надо относится с опаской. Работающих методик/технологий там обычно нет.

----- Да, а Вы считаете себя способными увидеть армирующую нано (или даже микро) арматуру? Невооруженным глазом?
-----

Смотря какие у неё параметры. Если это широкие (1-2 мм) ленты микронной толщины, то почему бы и нет.

-----
А вода в бетоне - это важно. Именно система пор и заполнение их водой отвечают за, например, морозостойкость. И, опять же, по понятным причином это исследовалось давно, тщательно и с практическими результатами. Целыми НИИ.
-----

Ну а я что написал?
-----
Давно известно, что бетон в процессе твердения полезно слегка поливать водой. И вообще вода ему нужна только вначале (первые сутки-двое). Потом - скорее вредна.
-----

Это если не углубляться в технологию пропарки ЖБ изделий.
Алюмосиликаты-то откель? За схватывание потландцемента отвечает, насколько я помню, в основном Ca3SiO5 (взаимодействуя с водой)... Причем в растворе оказывается именно Ca(OH)2, который из него потом кристаллизуется...
В общем, перечитал я пару книжек по схватыванию цемента.
Состав клинкера - силикаты щелочные кальция (в первую очередь Ca3SiO5) алюминаты и ферриты кальция.
При реакции с водой - образуются гидроксосиликаты кальция (гелевая фаза) и гидроалюминаты и гидроферриты (кристаллическая фаза). Плюс эттрингит (тоже кристаллическая фаза) В совокупности это и образует цементный камень.

Алюмосиликатов там действительно нет, но присутствие алюминия мне запомнилось. Избыточная известь образуется, но её кристаллизация - это всё-таки большой вопрос. По крайней мере высолов на бетоне я не помню, а они должны образовываться при вымывании извести (она всё-таки неплохо растворима в воде) Кроме того, пишут что известь переходит в карбонат с увеличением объёма на 10 - 11%. Это не есть слишком хорошо.
Палии Наталия, 17 января 2008 13:30 
Конечно, Ринат, вы правы, что легирование Cr повышает коррозионную стойкость сплавов на основе железа (ну а Si, P, C - элементы аморфизаторы, позволяющие получать аморфную структуру сплавов). Но в случае аморфных сплавов большое значение имеет факт отсутствия зерен (структура - то сплавов не кристаллическая) - для свойств; а простая технология получения - закалка из расплава - удешевляет производство.
Что же касается книг по химии бетону (и по другим разделам) - то их можно поискать, используя сервис SCHOLAR,специально созданный для поиска научных публикаций, в том числе и книг. Если повезет - то вы сможете прочитать в книжке именно то, что вас интересует (к сожалению, для бесплатного просмотра доступны не все страницы)
Уважаемый Александр Ринатович!

Спасибо за внимание! Вообще-то курс по "строительным материалам" и "минеральным вяжущим веществам" Вам не только "не вредно было бы и повторить", а лучше взять заново, прежде чем рассуждать о роли воды в бетоне и о гидратации цемента. И для этого не обязательно читать "продвинутые статьи" через SCHOLAR, достаточно скачать парочку институтских учебников по теме из библиотеки ИХТИКА и детально изучить. А насчет статей, мне кажется, понятно что статьи популярные, призваны привлечь внимание к проблеме. И в этом смысле они работают превосходно! Хотя умные люди советовали перевести на Русский, напрасно не сделал этого. А теперь конфуз получается: с помощью горе-переводчиков в Таблице 1 осадка конуса (slump) - которая кстати указана правильно - превращается в усадку (shrinkage) о которой и речи нет в статье....
Так что учите "материальную часть", а потом обсудим...
Если нужна более конкретная информация по теме, здесь временная ссылка на труды Американского Института Бетона: http://www.uwm.edu/~sobolev/ACI/

С наилучшими пожеланиями,
К. Соболев
Bibliography on Application of Nanotechnology and Nanomaterials in Concrete: http://www.c...mp;id=16590
Proceedings of ACI Session on: “Nanotechnology of Concrete: Recent Developments and Future Perspectives” November 7, 2006, Denver, USA: [a href=" http://www.uwm.edu/~sobolev/ACI/" target=_blank] http://www.uwm.edu/~sobolev/ACI/
Люди ещё сотни лет будут пользоваться обычным цементом, поскольку дёшев он.
А всё остальное - забавы ради.

Про механохимию - согласен. За ней будущее в строительной керамике.
I have a position for post-doc to work on nanotechnology of cement and other construction materials. Please send me email with your CV to sobolev@uwm.edu
Трусов Л. А., 02 февраля 2010 01:48 

Ученые из Обнинска создали уникальный цемент с нанодобавками
Владимир Владимирович, 02 февраля 2010 02:23 
Молодцы!
Только почему-то сразу про самолёты и ракеты, а не дома и мосты
fozgen, 02 февраля 2010 04:48 
Интересно, почему не упоминается Sprayed Concrete (или shotcrete)?
ИМО, один из наиболее высокотехнологичных бетонов и работы там море, в том числе и связанной с нанотехнологиями.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Марсианские хроники
Марсианские хроники

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Итоги Менделеевского Года
28 ноября в Фундаментальной библиотеке МГУ состоялось торжественное закрытие Международного года Периодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.