Русский Русский

Кашапов Н.Ф.

Доктор технических наук, профессор, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Россия

Экспериментальные исследования процессов структурообразования композиционных смесей с техногенным механоактивированным кремнеземистым компонентом

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-2-5-18
, , , , , , ,
 5-18 стр.
Аннотация
В статье рассмотрены вопросы утилизации техногенного волокнистого материала – отходов базальтового производства. Был изучен химический состав техногенного волокнистого материала, установлено, что он на 44% состоит из SiO2. Была изучена с помощью ИК-спектроскопии исходная порода базальта, которая претерпевает изменения при высокотемпера-турной обработке в процессе получении базальтового волокна. Был проведен помол корольков в течение 30 минут, позволяющий достигнуть удельной поверхности 800 м2/кг. Дальнейший помол не приводит к увеличению удельной поверхности, что связано с явлением вторичной агрегации тонкодисперсных частиц. Исследование на РЭМ показали, что «корольки» до помола имеют в основной своей массе округлую либо овальную форму. Были заформованы составы и определены прочностные характеристики образцов на 3 и 28 сутки. Установлен максимальный прирост прочности 59 МПа в возрасте 28 суток у образцов с добавкой 5% размолотых «корольков». При введении корольков в количестве 10% (состав 5) от массы цемента отмечается интенсивный набор прочности в ранние сроки твердения (7 суток) с достижением прочности 38 МПа, немного выше прочности контрольного состава. Введение 15% размолотых «корольков» дают значение прочности немного ниже (32 МПа) значений контрольного состава (37 МПа) на всех стадиях твердения.
PDF

Разработка щелочеактивированных вяжущих на основе техногенных волокнистых материалов

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-1-60-73
, , , , , ,
 60-73 стр.
Аннотация
В статье рассмотрены вопросы разработки щелочеактивированных вяжущих на основе техногенных волокнистых материалов. Предложен подход к вторичному использованию техногенных волокнистых материалов в качестве наполнителя композиционных вяжущих. Установлены свойства отходов минеральной ваты. Изучена микроструктура тонкомолотых волокнистых частиц. Были разработаны составы щелочеактивированных вяжущих, при помоле отходов производства базальтового утеплителя до удельной поверхности 300-330 м2/кг с последующим формированием вяжущего по первому способу с уплотнением штыкованием и по второму – прессованием сырьевой смеси вяжущего при давлении 10 МПа. Разработанные со-ставы щелочеактивированного вяжущего прессованием с пределом прочности при сжатии 22,8 МПа, и при уплотнении с последующей штыковкой – 11,8 МПа.
PDF

Плазменно-электролитное получение порошка оксида титана

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-6-75-84
, , ,
 75-84 стр.
Аннотация
Работа посвящена исследованию плазменно-электролитного процесса реализуемого в условиях катодной полярности активного металлического электрода и его погружении в электролит для получения микро- и наночастиц оксида титана, а также частиц титана размером до 10 мкм, покрытых оксидом титана. Установлено влияние два режима горения разряда, отличающихся тепловыделением и концентрации раствора электролита на распределение частиц по размерам. Повышение напряжения может приводить к горению разряда в дуговом режиме за счет термоэмиссиии электронов и интенсивного нагрева катода-титана. Это в свою очередь приводит к образованию частиц титана размером до 10 мкм, поверхность которых окислена. Установлено что горение разряда в режиме с меньшим тепловыделением приводит к формиро-ванию частиц оксида титана размером менее 1 мкм. Данные порошки можно использовать в аддитивном производстве, порошковой металлургии и в качестве добавок в композиционных материалах.
PDF

Структура и анализ наночастиц аморфного диоксида кремния

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-6-85-94
, , , , , ,
 85-94 стр.
Аннотация
Одним из наиболее распространенных методов изучения, а также контроля окружающей среды и продуктов производства является метод хроматографии. Основным рабочим элементом, разделяющий компоненты на составляющие, в частности, является порошок диоксида кремния нано и микроразмеров. В то же время порошковые материалы широко применяются и актуальны для порошковых технологий аддитивного построения. Целью работы является изучение структуры и анализ полученных наночастиц аморфного диоксида кремния, удовле-творяющего по своим характеристикам для использования в колонках высокоэффективной жидкостной хроматографии, а также в различных аддитивных технологиях. Проведенные ис-следования показали, что метод ввода пара воды в плазмохимический реактор установки для получения аморфного диоксида кремния существенно влияет на наличии свободных гидрок-сильных групп. В инфракрасном спектре продукта, который уловили на расстоянии 2 метра линия 3750 см-1 отсутствует. На расстоянии 1 метр интенсивность линии как эталон со 100% значением. При добавлении незначительного количества NaCl в брикет, используемого при распылении, интенсивность упала на 50%. При удалении на 1,5 метра интенсивность составля-ет 75%. Из этого следует, что в более горячем газе при быстром охлаждении образуются боль-ше гидроксильных групп ОН на поверхности агрегатов, при удалении от реактора т.е. охлажде-ние выходящего газа ОН групп образуются меньше.
PDF

Исследование плазменно-электролитного процесса получения наночастиц оксида титана

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-70-79
, , , ,
 70-79 стр.
Аннотация
Работа посвящена исследованию процесса получения наночастиц оксида титана при горении высоковольтного газового разряда постоянного тока в атмосфере аргона, когда в качестве одного из электродов используется водный раствор. Установлено, что при использовании водного раствора глицина в среде инертного газа, плазменно-электролитный процесс с использованием стримерного разряда хорошо подходит для получения наночастиц оксида ти-тана. Была выявлена важная закономерность уменьшения размера частиц с повышением давле-ния аргона в камере. Так при повышении давления с 1 МПа до 3 МПа наблюдается резкое уменьшение средних размеров частиц с 62 нм до 16 нм, а уже в процессе повышения давления до 5 МПа изменения в средних размерах частиц не кардинальны. Определено сужение разброса дисперсного состава с повышением давления для давления 1 МПа - ± 40 нм, 3МПа – ± 20 нм и 5 МПа – ± 8 нм. Наличие частиц оксида титана было подтверждено на основании обнаружения плазмонного резонанса при 224, 230 и 235 нм.
PDF

Плазменная технология получения аморфного диоксида кремния

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-80-90
, , , , , ,
 80-90 стр.
Аннотация
Одним из наиболее перспективных направлений производства является аддитивные технологии построения, в частности порошковая 3D-печать. Целью работы является создание плазмохимического метода получения аморфного диоксида кремния, удовлетворяющего по своим характеристикам для использования аддитивных технологиях построения изделий, а также в колонках применяемых а высокоэффективной жидкостной хроматографии – одного из наиболее распространенных методов изучения, а также контроля окружающей среды и продук-тов производства. Одно из основных требований к частицам – это наличие пористой структуры, поверхность которой имеет химически связанную или физически покрытую активную фазу, используемую для разделения. Разработана опытная установка получения аморфного кремнезема, особенностью которой являлась возможность быстрой и непрерывной подачи прессованных брикетов, а не порошкового материала как было ранее. Проведенные исследования показали, что разработанный плазмохимический процесс, реализуемый в условии испарения брикетов, состоящих на 70% из песка и 30% кокса достаточно эффективен для получения наночастиц оксида кремния размером менее 200 нм. Разработанный метод получения наночастиц необходимо дополнительно исследовать на способность получения наночастиц размером менее 20 нм, это так необходимо для получения удельной площади поверхности 200 м2/г, что даст возможность изготавливать из данного сырья частицы носителя неподвижной фазы колонки высокоэффективной жидкостной хроматографии.
PDF

КОЭФФИЦИЕНТ НАДЕЖНОСТИ ПО МАТЕРИАЛУ ДЛЯ ФИБРОБЕТОНА

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-2-51-58
, , , , ,
 51-58 стр.
Аннотация
Один из основных параметров метода расчёта строительных конструкций из бетона и фибробетона по предельным состояниям является коэффициент надежности по материалу, который характеризует неоднородность физико-механических свойств материала. В отечественных и зарубежных нормах он принимает постоянное значение 1,3 (получаемое на основе прямых испытаний), либо 1,5 (получаемое на основе косвенных испытаний и применения градуированных зависимостей). Бетонной матрицей для формирования структуры фибробетонов чаще всего служит мелкозернистый бетон с специальными добавками, обладающий большей однородностью в сравнении с тяжёлым бетоном, что не может не сказываться на надежности рассматриваемого композитного материала в целом: коэффициенты запаса для фибробетона должны быть ниже, чем для обычного бетона, что пока не нашло своего отражения в современных нормах по проектированию. Отталкиваясь от интервальных оценок среднего значения прочности предложен новый подход к определению коэффициента надежности по материалу, дифференцированно по 1-й и 2-й группам предельных состояний. Результаты расчётов по предложенным формулам для ранее проведённых испытаний образов стале- и стекло- фибробетона позволили сделать вывод: введение фибры в бетонную матрицу предложенного эффективного композиционного состава повышает однородность прочностных свойств материала, что ведет к повышению надежности его применения в строительных конструкциях, снижению значения коэффициента надежности (запаса) по материалу до 1,164…1,235 для центрального осевого сжатия и до 1,172…1,272 – для центрального осевого растяжения. Полученные фактические коэффициенты в прочностных расчётах позволят вскрыть дополненные резервы несущей способности конструкций из данного материала до 22,4%.
PDF