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

 

Золотые коробочки: вопросы самоорганизации
Золотые коробочки: вопросы самоорганизации

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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.



 
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.