(решение задач блока КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, как и других блоков, позволит отобрать ТРЕХ человек на очный тур, набравших при решении задач ЭТОГО блока наибольшее количество баллов. Дополнительно по результатам очного тура эти претенденты будут бороться за специальную номинацию «Конструкционные и строительные наноматериалы». На очный тур будет отобрано также еще 5 человек, набравших наибольшее абсолютное количество баллов, поэтому после решения задач по своей специальности есть полный смысл решать задачи из других блоков.)
-
Во всем мне хочется дойти
-
До самой сути.
-
В работе, в поисках пути,
-
В сердечной смуте.
-
До сущности протекших дней,
-
До их причины,
-
До оснований, до корней,
-
До сердцевины.
-
Все время, схватывая нить
-
Судеб, событий,
-
Жить, думать, чувствовать, любить,
-
Свершать открытья….
-
(Б. Пастернак)
С давних пор при производстве широкого спектра строительных материалов используется кварц – один из самых твердых сырьевых компонентов, используемых при получении стройматериалов. Безусловно, его не извлекают из общей массы горной породы, поэтому он может иметь различный «облик»: пески, кварциты, песчаники и др. При переходе на новые технологии и в стремлении улучшить качество материалов стремятся повысить дисперсность сырьевых компонентов. В настоящее время кварцевое сырье с удельной площадью поверхности Sуд» 500–700 м2/кг является высокоэффективным компонентом композиционных вяжущих, позволяющим снизить расход дорогостоящего портландцемента.
1. Предложите наиболее эффективный с точки зрения получения ультрадисперсных частиц способ механоактивации минерального кварцевого сырья. (2 балла)
2. Какой качественный минералогический состав порошка будет наблюдаться при диспергировании кварца до Sуд ~ 600–700 м2/кг (2 балла)?
3. Каково оптимальное количество нанодисперсного вещества в полидисперсной смеси, предназначенной для создания монолитной (максимально плотной) структуры? Дайте расчетное или теоретическое обоснование. (2 балла)
4. Какие механизмы взаимодействия будут реализованы при твердении полидисперсной системы кварца при наличии в ней нанодисперсного кремнезема в оптимальном количестве. (2 балла)
5. Как высота потенциального барьера и агрегативная устойчивость нанодисперсий кварца (размеры частиц 10–100 нм) зависит от: а) диаметра частиц; б) потенциала поверхности частиц; в) ионной силы дисперсионной среды (величины дебаевского радиуса)? (3 балла)
6. Как высота потенциального барьера и агрегативная устойчивость нанодисперсий зависит от природы дисперсной фазы при одинаковых размерах (0,1 мкм) и форме частиц, заряде поверхности, ионной силе раствора (2 балла). Какой параметр в этом случае можно использовать для сравнения энергии взаимодействия частиц (1 балл)? Сравните агрегативную устойчивость дисперсий SiO2 и Al2O3. (2 балла)
