Синтез наномодифицирующих добавок для технологии строительных композитов. Монография

ISBN 978-5-89040- 597-5

специалистам и преподавателям вузов, работающим в области материаловедения строительных композитов и изделий.

добавок для современных высоких технологий строительных композитов, в первую очередь цементных бетонов.

В последнее десятилетие технология строительных композитов развивается в рамках нанотехнологической платформы, которая предполагает решение научных и инженерных задач управления процессами их структурообразования на ультрамикро- и наномасштабных уровнях строения твердой фазы и порового пространства материалов.

В связи с этим актуальным является развитие фундаментальных и поисково-прикладных исследований, обеспечивающих научное обоснование условий применения нанодобавок как одного из определяющих факторов в общей системе факторов управления процессами структурообразования.

Монография завершается изучением вопросов эффективности применения наномодификаторов. При этом в качестве определяющего принят кинетический подход, позволяющий в рамках теории кинетики гетерогенных процессов оценить меру влияния видов, дозировок добавок, в первую очередь синтезированных автором, на эффективную энергию активации, температурный коэффициент скорости реакции, динамику и продолжительность процесса твердения. Эффекты влияния наномодификаторов характеризуются посредством комплексной оценки достигаемых положительных изменений в технологии.

Данную монографию, по существу, можно рассматривать как введение в достаточно новую и, безусловно, актуальную область научно­инженерного знания, представляющую интерес для специалистов связанных с проблемами совершенствования и повышения эффективности производства строительных композитов, а также для научных сотрудников, преподавателей, магистрантов и аспирантов.

Исследование роли и значения наноразмерных частиц при модифицировании структуры цементных бетонов является важным этапом в создании строительных композитов нового поколения, а также в целом в развитии научных основ их материаловедения и высоких технологий.

В данной монографии представлен теоретический анализ и рассмотрены экспериментальные исследования, относящиеся к следующим актуальным на сегодняшний день вопросам: обоснования природы и выбора состава наноразмерных модификаторов; разработки метода синтеза наноразмерных частиц (НРЧ) для применения их при модифицировании структуры цементного камня и бетонов; решения проблем технологии введения и распределения наноразмерных частиц в объеме цементной смеси; получения данных о взаимосвязи свойств и параметров структуры твердения цементного камня, модифицированного НРЧ. В монографии последовательно раскрываются ответы на эти вопросы, при этом рассматривается нанопарадигма в современной технологической платформе, эволюционная модель образования твердого вещества и условия управления структурообразованием новой фазы, синтез индивидуальных и комплексных наномодификаторов на основе наноразмерного SiO2, а также эффективность применения добавок наномодификаторов на примере цементных систем. С практической точки зрения акцентируется внимание на кинетических характеристиках процессов структурообразования цементных систем твердения в присутствии нанодобавок и условия повышения энергоэффективности этих процессов.

В этом контексте целесообразно остановиться на вопросе эволюции фундаментальности материаловедческого и технологического научного знания (рис. 1, табл. 1). Фундаментальность, основательность научного знания в области строительного материаловедения и технологии развивалась от парадигм, отражающих механизмы и закономерности формирования структур на макромасштабном уровне, в направлении парадигм, обеспечивающих переход к мезо-, микро-, ультрамикро- и, наконец, наномасштабным уровням. В целом же решение инженерных задач синтеза систем твердения и конструирования структур конгломератных строительных материалов нового поколения базируется на комплексном применении всех указанных парадигм, из которых наиболее приоритетной в ее разработке и развитии становится «парадигма

В бетоноведении например, в процессе реализации зарождавшихся и утверждавшихся научных парадигм структурообразования последовательно решались задачи: получения плотнейших упаковок крупнозернистых и мелкозернистых заполнителей конгломератных макро­и мезоструктур; формирования структур микробетона; оптимизации соотношения аморфной и кристаллической составляющей твердеющего цементного камня; регулирования химико-минералогического, дисперсного и морфологического состава и состояния новообразований; обеспечения самоармирования сростка новообразований; модифицирования структуры цементного камня введением поверхностно­активных веществ, ультрамикродисперсных частиц [3].

Наносистема – система, содержащая структурные элементы, нанообъекты, линейный размер которых хотя бы в одном измерении имеет величину, составляющую 1 – 100 нм, и определяющий основные свойства и характеристики этой системы.