» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Май, 2021 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №5 (50) 2021
Автор: Сугиров Джиенбек Умирзаевич, д.т.н. профессор кафедры
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Использование нанотехнологий в современном строительстве
Дата публикации: 17.04.2021
УДК 624.154. 52
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Сугиров Джиенбек Умирзаевич, профессор
Избасар Айжан Исметиллаевна, магистр техники и технологии
Есболай Гульбану Издибаевна, магистр техники и технологии
Акмурзаева Балжан Сырлыбаевна, магистр техники и технологии
Смайлова Айгерим Айтмуханбетовна, магистр техники и технологии
Каспийский университет технологий и инжиниринга,
Казахстан, г. Актау
Аннотация. В статье рассматриваются выдающиеся научные достижения
нанотехнологий в строительстве. Описано
применение углепластика как композиционного наноматериала. Разработана
технология вакуумной сушки древесины и
получения нанокомпозитной продукции. Описано добавление нанокомпонентов в
дорожное покрытие, которое способствует
его надежности, долговечности и упругости. Сырьем для наноматериала используют
старые отработанные автопокрышки.
Ключевые
слова. Строительство, нанотехнология, строительные материалы,
древесина, углепластик, асфальт.
Введение. Невозможно представить
современную жизнь без достижений нанотехнологии в технике, строительстве и
медицине. В настоящее время имеются несколько выдающихся научных достижениях в
этой сфере.
Углепластики. Композиционные
наноматериалы, успешно освоенные в строительстве – это углепластики. Материал
нашел применение в производстве подшипников и строительстве.Основной
достопримечательностью моста в городе Сочи является подсветка моста. При
включении подсветки прозрачные перила отсвечивают алмазами, так как состав
материала добавлены наноалмазы.
Конструкция
моста с износостойким покрытием с углеродными волокнами и нанокарбидами
отличается небольшим весом, он предназначен исключительно для пешеходов. Каркас
необычного моста сооружен из композитного материала, в составе которого
включены нанотрубки с медью (рис.1).
Рисунок 1.- Углепластик
Медь
придает углепластику огнестойкость, а углеродные трубки уменьшают деформацию
строительного материала [1. с. 29].
Нанодревесина. Нанотехнологии
добрались и до натуральной древесины, для этого ее измельчают до состояния
наночастиц и создают материал в виде клееной продукции. Для получения такой
древесины ее подвергают сушке в вакууме, потом добавляют специальную пропитку. Специалисты
разработали технологию, в процессе которой древесина проходит вакуумную сушку и
пропитку, после обработки получается нанокомпозитная продукция.
Рисунок 2.-Нанодревесина
Кроме
того, с такой технологией из сибирской лиственницы получают вытяжку
арабиногалактана и дигидрокверцетина, которые полезны не только в
строительстве, но и как лечебное средство с высокой молекулярной массой. Оно
легко растворяется в воде и образовывает раствор с низкой вязкостью, вытяжка
может использоваться как «подкормка» для микрофлоры кишечника. Способность
арабиногалактана проникать в капилляры растительной или животной ткани
используется в технике и строительстве, так как вещество образует нанокомпозитные
комплексы с нерастворимыми молекулами различных веществ.
В
промышленности нужны клеящие свойства нанокомпозита, к примеру, для пропитки
бумаги. С применением новой технологии арабиногалактан можно использовать при
производстве деревокомпозитных материалов из лиственницы низкого качества. Это
значит, вытяжку, взятую из ценного древесного материала с высокими
эксплуатационными свойствами, можно добавить к более дешевому древесному сырью.
Дигидрокверцетин,
извлекаемый из нанодревесины в виде вытяжки, относится к сильным
антиоксидантам. Дигидрокверцетин ликвидирует свободные радикалы в биологических
тканях (и в древесине), предотвращает процесс окисления и гниения. Помимо того,
дигидрокверцетин обладает способностью блокировать горение материала, повышая
противопожарные свойства древесины. Дигидрокверцетин предотвращает коррозию
внутри трубопроводов [2, с 45].
Нанотехнологии в дорожном строительстве. Нанотехнологии
стали применяться и в дорожном строительстве. Добавление нанокомпонентов в
дорожное покрытие способствует его надежности, долговечности и упругости.
Сырьем
для наноматериала используются старые отработанные автопокрышки. Покрышки
размалываются в труху до состояния наночастиц, изготавливают специальный
компонент и добавляют в покрытие при строительстве дорог. Нанодороги сравнили с
трассами, построенными без использования нанодобавок, покрытие с нанокомпонентом
успешно выдержало испытания.
Рисунок 3- Покрытие из
асфальтовой и резиновой крошки.
«Нанопокрытие»
на пятый год эксплуатации осталось как новое. Благодаря использованию
наномодификатора, долговечность полотна по сравнению с обычным асфальтом,
повышается на 30%. При этом покрытие с добавлением наночастиц выдерживает
замораживание и оттаивание в осенне-зимний период в 10 раз лучше.
Известно,
что дорожное полотно начинает разрушаться во время весеннего паводка, когда
водой вымываются куски битума асфальта.
Использование
наномодификаторов в дорожном полотне было только началом, вслед за ним их стали
применять в асфальтобетонных покрытиях. На магистралях отмечается высокая
интенсивность движения грузовых автомобилей [3, с.67].
Выводы. Почти
половина автотрасс перегружена, с
появлением колеи уменьшается прочность полотна, разрушается покрытие. Добавление
наномодификаторов с эластомерными наночастицами помогает асфальтобетону стать
более пластичным. Нанокомпоненты избавляют от образования трещин на покрытии
слишком нагруженных трасс, которые страдают от деформации на изгиб.
Благодаря
добавлению наномодификатора в асфальтобетонные смеси, прочность дорожных
покрытий, их устойчивость к растрескиванию повышается.
Список литературы:
- Ключникова Н.В., Юрьев А.М., Лымарь Е.А. Особенности создания композитов строительного назначения на основе металлической матрицы и неметаллического наполнителя // Вестник БГТУ. Материалы Междунар. конгресса - 2018. № 5. - С. 61-63.
- Болдырев А.М., Орлов А.С., Рубцова Е.Г. Влияние свойств материалов на выбор компонентов для создания металлобетонных композитов // Современные проблемы строительного материаловедения: Материалы пятых академ. чтений РААСН. - Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. арх.-строит. акад. - 2018. - С. 60-64.
- Болдырев А.М., Орлов А.С., Рубцова Е.Г. Принципы создания металлобетонных композитов // Современные проблемы строительного материаловедения: Материалы пятых академ. чтений РААСН. - Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. арх.-строит. акад. - 2019. - С. 23-28
Комментарии:
