Строкова В.В.

Доктор технических наук, профессор, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Россия

Effect of substrates on the photocatalytic activity of the composite coating fabricated by detonation sprayed Ti powders

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2025-8-5-3
Аннотация
Composite coatings based on titanium oxides were successfully deposited on fine-grained concrete and porcelain tile substrates using a robotic complex for detonation spraying. The study focused on the influence of substrate roughness and composition on the microstructure, phase composition, and photocatalytic properties of the coatings. Dense, uniform coatings with a bimodal lamellar microstructure and thicknesses ranging from 20–30 µm on concrete to 250–300 µm on porcelain tiles were obtained without cracks or significant porosity. It was observed that the phase composition of the coatings, which included a mixture of titanium, anatase, rutile, TiO, and Ti₂O₃ phases, remained unaffected by variations in the substrate composition. Regardless of the substrate material used, all coatings exhibited similar phase constituents. However, the surface roughness of the substrates played a crucial role in determining the microstructure and photocatalytic performance. The rougher concrete surface promoted a higher anatase content, resulting in enhanced photocatalytic activity compared to coatings on smoother porcelain tiles. Coating thickness and porosity did not significantly affect photocatalytic efficiency. Additionally, the kinetic constants of the obtained coatings exceeded those of commercial sol-gel coatings and aligned with values typical for thermally sprayed coatings. The obtained results indicate that composite titanium oxide coatings demonstrate high potential for industrial applications where effective breakdown of organic pollutants on diverse surfaces is required.
PDF

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СТАБИЛИЗАТОРОВ РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА ПРИ УКРЕПЛЕНИИ ГРУНТОВ МИНЕРАЛЬНЫМ ВЯЖУЩИМ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-1-30-38
Аннотация
Истощение природных месторождений традиционного инертного минерального сырья (песок, щебень), применяемого для устройства эффективных слоев оснований автомобильных дорог, ведет к разработке и применению новых технологий и альтернативных материалов. Одним из путей решения обозначенной проблемы является использование местных сырьевых ресурсов. Так, для устройства нижнего слоя основания автомобильной дороги часто применяют местные грунты. Однако, их использование связано с разработкой комплекса мер по повышению эффективности их работы, таких как стабилизация (путем применения химических добавок) и/или укрепление (путем введения различных видов вяжущих). В этой связи в работе проведен анализ физико-механических характеристик укрепленных глинистых грунтов, полученных путем введения различных типов стабилизирующих добавок в присутствии неорганического минерального вяжущего гидратационного типа твердения – цемента – с учетом рекомендаций к применяемым добавкам. Объектом исследований явился наиболее распространенный представитель глинистых грунтов Белгородской области – суглинок тяжелый пылеватый. В результате проведенных исследований авторами установлена целесообразность применения рассматриваемых добавок в присутствии цемента, выявлены наиболее эффективные составы укрепленного грунта, способствующие улучшению его нормируемых физико-механических характеристик. Кроме того, установлена необходимость дополнительных исследований с целью корректировки рекомендуемых составов укрепленного грунта.
PDF

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КОНСТРУКЦИЙ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦЕМЕНТОБЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2019-2-4-56-63
Аннотация
Приведены результаты исследований по применению армированного модифицированной базальтовой фиброй цементобетонного покрытия в проектировании дорожной одежды жесткого типа. Показано, что использование фиброцементобетона в конструкциях автомобильных дорог, позволяет снизить толщину покрытия, при этом имея в слое бетона запас прочности, а каркас из микроармирующих компонентов позволяет снизить проникающие нагрузки.
PDF

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РЕАКЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ АЛЮМОСИЛИКАТОВ КИСЛОГО СОСТАВА С НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2019-2-3-5-11
Аннотация
Проблемы получения высококачественных строительных композитов являются весьма актуальными и, как правило, уходят своими корнями в типоморфные особенности (геологические или техно-логические условия образования) используемых сырьевых материалов. В этой связи, в условиях широкого внедрения того или иного материала, первостепенной задачей, ориентированной на оптимизацию процесса его получения и дальнейшую эффективность его использования, является разработка и применение методов оценки качества исходного сырья. Данный подход в производстве строительных материалов позволяет экономить время и сырьевые ресурсы при определении или прогнозировании конечных эксплуатационных характеристик проектируемого материала. При этом, наиболее остро этот вопрос стоит для новых и малоизученных строительных материалов. Это связано с тем, что отсутствие возможности прогнозирования характеристик конечных композитов на стадии подготовки и оценки сырья значительно ограничивает области их практического применения.
Среди таких малоизученных систем могут быть выделены бесцементные щелочеалюмосиликатные системы – геополимеры. В качестве сырьевых материалов для синтеза геополимерных материалов потенциально может применяться широкий спектр алюмосиликатов различного происхождения, которые существенно различаются в характеристиках. В связи с этим, методы оценки качества алюмосиликатного сырья для геополимеров не являются универсальными.
В рамках данного исследования предложена методика оценки реакционной активности в условиях высокощелочного воздействия, ориентированная на алюмосиликаты кислого состава, характеризующаяся преимущественно нанокристаллической (скрытокристаллической) структурой.
В качестве индикаторов реакционной активности использованы: степень растворимости в высокощелочной среде и предел прочности при сжатии. Установлено, что предел прочности при сжатии обратно пропорциональна степени кристалличности структуры алюмосиликата.
PDF

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В ЩЕЛОЧЕАКТИВИРОВАННЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ ВЯЖУЩИХ СИСТЕМАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ РАЗЛИЧНОЙ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-4-38-43
Аннотация
Вопросы повышения эффективности применения традиционных сырьевых материалов, а также расширения потенциальных областей практического применения нетрадиционных и альтернативных видов сырья различного происхождения приобретают все больший интерес среди ученых материаловедов и представителей производства. Изучение этих вопросов направлено на решение не только научных задач: более глубокое понимание структуры и свойств сырья. Полученные результаты позволят решать ряд технологических и технико-экономических задач.
В большей степени это актуально при работе с вновь используемыми видами сырья, а также при разработке новых видов материалов. Касательно области строительного материаловедения, классическим вопросом является поиск путей изучения реакционной активности сырьевых материалов в различных условиях, ее направленного регулирования и, как правило, ее повышения с целью получения материалов более высокого качества.
Среди распространенных и широко востребованных видов материалов строительного назначения следует отметить вяжущие щелочной активации и композиты на их основе.
В работе приводятся результаты гранулометрического анализа суспензий щелочеактивированных алюмосиликатов с разной степенью кристалличности. Выявлено, что в процессе щелочного воздействия происходит растворение зерна алюмосиликатного компонента с образованием щелочь-алюмосиликатного геля, который в зависимости от степени кристалличности алюмосиликатного сырья вступает во взаимодействие с не полностью растворенным зерном по принципу сродства структур, но с различной степенью активности. Установлено, что степень кристалличности алюмосиликата обратно пропорциональна его растворимости в условиях высокощелочной среды. Предложена схема механизма формирования геополимерной системы в процессе щелочной активации.
PDF

ВЛИЯНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ГРУНТОВ НА СВОЙСТВА ГРУНТОБЕТОНОВ НА ИХ ОСНОВЕ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-1-69-77
Аннотация
С целью формирования прочных структур грунтобетонов параллельно с введением вяжущего материала следует использовать дополнительно добавку, имеющую многокомпонентный состав, и активизирующую структурообразующий процесс. Такую добавку принято называть стабилизатором грунта, её введение позволяет добиться положительного эффекта для грунтов с высокой долей тонкодисперсной фракции в его составе.
В статье рассмотрены основные аспекты применения в дорожном строительстве комплексного укрепления грунтов путем введения стабилизатора и вяжущего компонента. Данная технология позволит решить проблемы дефицита качественного традиционного сырья, привести к улучшению физико-механических свойств, увеличению производительности труда и снижению затрат на производство.
В результате проведенных исследований разработаны принципы улучшения качественных характеристик укрепленного грунта с учетом минерального состава глинистого сырья. В качестве основной гипотезы исследования следует выделить увеличение гидрофобности стабилизированного грунта за счет блокирования гидрофильных центров глинистых пород. Данное обстоятельство способствует снижению расхода цемента в составе укрепленного грунта без снижения эксплуатационных и физико-механических характеристик.
Установлена зависимость степени эффективности вводимой стабилизирующей добавки от структурно-химических характеристик глинистых пород, которая снижается от монтмориллонита и рентгеноаморфных фаз до каолинита. В качестве минералов занимающих промежуточное положение выступают смешанно слойные образования, иллит и хлорит. В качестве наполнителя в данной системе выступают алюмосиликаты, не вступающие с молекулами стабилизатора во взаимодействие. Для оценки степени эффективности взаимодействия компонентов грунтобетонной смеси в качестве интегрального показателя необходимо использовать катионную емкость грунта.
PDF