CC BY
187
шКольникова Г.Э.
Усов Борис Александрович, к.технических наук, доцент кафедры
Промышленное и гражданское строительство Университета машиностроения, Окольникова Галина Эриковна, к.технических наук, заведующий кафедрой Промышленное и гражданское строительство Университета машиностроения
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УНТ НА ПРОЧНОСТЬ, СТРУКТУРУ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ
Современным и эффективным способом повышения физико-механических характеристик строительных композитов на основе цементных вяжущих является применение угольных наноразмерных трубок (УНТ), модифицированных гиперпластификаторами. Перспективность использования в качестве упрочняющего наполнителя обусловлена их уникальными прочностными показателями. Из литературы известно, что свойства бетона с добавкой УНТ, зависят от вида, поверхностной модификации, концентрации и способа введения наночастиц в цементное тесто [1].
Ключевые слова: композиты, вяжущее, прочность.
A modern and efficient way to enhance the physical and mechanical characteristics of the construction of composites based on cementitious binders is the use of nanoscale carbon tubes (CNT ) modified giperplastifikatorami . The prospect of using as a reinforcing filler due to their unique strength characteristics. From the literature it is known that the properties of concrete with the addition of CNT depends on the kind of surface modification , the mode of administration and concentration of nanoparticles in the cement paste [1]
Keywords: composites, binder strength .
Диапазон изменения содержания наномодификатора в объеме материала выбирали на основе априорных данных технической литературы [2]. Композиционный состав мелкозер-нистого бетона представлен в табл. 1.
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
81
ъенн
ЗМатемшжческше и
техничиесйже
науки
Ес
Композиционный состав мелкозернистого бетона
Таблица 1
Состав мелкозернистого бетона
Цемент I 42,5 Б, масс % Песок, масс % Вода (В/Ц=0,3) Гиперпластификатор П-11, % по массе цемента
23 69 8 0,15
Показатели фактического изменения прочности и показатели R однородности (средне-квадратичное отклонение (S) бетона и средний коэффициент вариации (U) бетона при его сжатии приведены в табл. 2.
Таблица 2
Прочностные показатели бетона с добавкой УНТ при испытании при сжатии
с 'В 2 Концентрация УНТ по массе цемента, % Средняя плотность, кг/м3 Фактическая средняя прочность на сжатие через 1 сутки, МПа к к X <х> X О ч и н о к о X X X й сх ч ей ю и к X ч к сх и Фактическая средняя прочность на сжатие через 7 суток, Мпа Средне квадратичное отклонение Фактическая средняя прочность на сжатие через 28 суток, МПа Средне квадратичное отклонение Средний коэффициент вариации за анализируемый период, %
1. 0 2231 22 2,18 47 2,76 51 2,95 7,34
2. 0,01 2240 22 2,53 48 2,65 53 2,89 7,83
3. 0,02 2238 23,5 2,12 48 2,83 57 3,07 8,01
4. 0,05 2245 27 2,24 50 2,59 62 3,19 7,56
5. 0,13 2243 30 2,3 52 2,89 64 3,21 8,12
6. 0,25 2232 22 2,09 48 2,95 52 3.01 7,92
Из табл. 2 видно, что наибольший прирост прочности на сжатие наблюдается с добавкой УНТ при концентрации 0,13% от массы цемента и составляет 25%. При этом с увеличением содержания наночастиц от 0,01% до 0,13% (рис. 1) прочность возрастает монотонно. Дальнейшего улучшения физико-механических свойств с введением УНТ более 0,13% не отмечено и прочность соответствала эталону без УНТ. I82 ’ СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015 *
Ушв БоАоа ОшшшВЕВ
ва Г.Э.
Установлено, что значение коэффициента вариации прочностных характеристик исследуемых композитов расположено в интервале от 7% до 9%, что свидетельствует о высоком уровне качества и степени однородности прочностных свойств бетона при введении в его состав УНТ.
■ без УНТ
□ 0,01%УНТ
■ 0,02%УНТ
■ 0,05%УНТ
■ О,13% УНТ П0,25%УНТ
Возраст, дни
Рис. 1. Прочность мелкозернистого бетона на сжатие в зависимости от концентрации исходных УНТ
При проектировании железобетонных конструкций прочность бетона характеризуется классом - гарантированной величиной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95.
В табл. 3 представлены данные перехода от средней фактической прочности (марки) бетона на сжатие к его классу. При переходе от марки к классу значение коэф -фициента вариации и коэффициента обеспеченности принимались в соответствии с нормативными значениями равными v= 13,5% и t= 0,95 соответственно. Для определения марки бетона значение его средней фактической прочности предварительно умножали на переходный коэффициент 0,85 для кубов с ребром 7 см.
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
83
ъенн
ЗМатемшжческше и
техничиесйже
науки
Ес
Таблица 3
Соответствия фактической прочности бетонов с добавкой УНТ
классу по прочности
№ п/ п Концентрация УНТ по массе цемента, % Фактическая средняя прочность бетона на сжатие в возрасте 28 суток, МПа Марка бетона по прочностиМПа Класс бетона по прочности
1. 0 51 43,35 В35 (37,8 МПа)
2. 0,01 53 45,05 В40 (40,1 МПа)
3. 0,02 57 48,45 В40 (42,24 МПа)
4. 0,05 62 52,7 В45 (45,95 МПа)
5. 0,13 64 54,4 В45 (47,44 МПа)
6. 0,25 52 44,2 В35 (38,54 МПа)
Из табл. 3 видно, что модифицирование матрицы мелкозернистого бетона УНТ способ-ствовало повышению класса прочности материала с В35 до В45 при добавке в концентра-циях 0,05% и 0,13%. Поэтому экономически наиболее эффективной является концентрация 0,05% УНТ.
Прочность на растяжении при изгибе бетона с УНТ изучали на образцах - балоч-ках раз-мером 4*4*16 см.
Таблица 4
Прочность бетона с добавкой УНТ на растяжение при изгибе
Jh "В 2 Концентрация УНТ по массе цемента, % Средняя плотность, кг/м3 Фактическая средняя прочность на сжатие через 7 суток, МПа к о X X К к н к ей щ Он 5 et е ей 5 Ю М и 2 CD н X ° п о Он о Фактическая средняя прочность на сжатие через 28 суток, МПа Средне-квадратичное отклонение Средний коэффициент вариации за анализируемый период, %
1. 0 2247 5,6 0,086 7 0,086 1,5
2. 0,01 2307 5,6 0,086 7,3 0,086 1,5
3. 0,02 2287 6,3 0,086 7,3 0,13 5,33
4. 0,05 2293 7 0,086 7,7 0,086 3,42
5. 0,13 2317 6,6 0,13 7,5 0,13 5,33
6. 0,25 2354 6,3 0,086 7,4 0.086 1,5
84
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
УЬ®В БоАоа ОшлшЕКВ
ва Г.Э.
Анализ данных (табл. 4) свидетельствует, что максимальный прирост прочности имеют образцы с добавкой 0,05% УНТ. При этом характер изменений прочности на растяжение при изгибе (рис.2) при тех же концентрациях УНТ на 7 и 28 сутки идентичен. Коэффициент вариации в данном случае не превышал значений в 6%, как и при испытаниях на осевое сжатие, что свидетельствует о высоком качестве бетона и
однородности его прочностных свойств.
Рис. 2. Прочность мелкозернистого бетона на изгиб в зависимости от концентрации исходных УНТ
Результаты по росту прочности на сжатие через 28 сут незначительно отличались при содержаниях 0,05% и 0,13% УНТ.
Поэтому в дальнейшем из экономических соображений целесообразности изучение влияния УНТ, модифицированных другим образом на физико-механические характеристики бетона изучалось при концентрацию 0,05% от массы вяжущего.
Получение образцов цементного композита, модифицированных кислородфунк-ционали-зированными УНТ осуществляли при том же соотношении основных сырьевых компонентов, что и в случае с исходными УНТ (табл. 1). Концентрация модифицированных УНТ составила 0,05% по массе сухого вяжущего. В табл. 5 приведены данные изменения предела прочности на осевое сжатие и показатели однородности изучаемых свойств бетона с добавкой исходных и модифицированных УНТ.
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
85
ъенн
ЗМатемшжческше и
техничиесйже
науки
Ес
Таблица 5
Прочность бетона на осевое сжатие с добавкой 0,05% исходных и модифицированных кислородфункционализированными УНТ
"В % Тип вводимых УНТ Средняя плотность, кг/м3 Фактическая средняя прочность на сжатие через 1 сутки, МПа Средне-квадратичное отклонение Фактическая средняя прочность на сжатие через 7 суток, МПа Средне-квадратичное отклонение Фактическая средняя прочность на сжатие через 28 суток, МПа Средне-квадратичное отклонение Средний коэффициент вариации заанализи-руе-мый период, %
1. эталон без УНТ 2231 22 2,18 47 2,76 51 2,95 7,34
2. Исход. УНТ 2245 27 2,24 50 2,59 62 3,19 7,56
3. УНТ-фк 2287 28,5 2,31 52 2,97 57 3,15 7,77
4. УНТ-фм 2256 27 2,19 53,5 2,83 61 3,07 7,41
Результаты испытаний на сжатие показали, что образцы цементных композитов с добавкой УНТ, модифицированных после первых и седьмых суток имели повышенную прочность по сравнению с бетоном на исходных УНТ. Однако через 28 суток наибольший предел прочности (рис. 3), имел бетон с добавкой необработанных УНТ.
Рис. 3. Прочность на сжатие мелкозернистого бетона в зависимости от типа функционализации УНТ
86
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
ОКОяьникова Г.Э.
При испытаниях на растяжение при изгибе наилучшие результаты наблюдали у бетона с добавкой исходных УНТ в независимости от времени выдержки (табл. .6). Установлено, что повышение прочности на растяжение при изгибе через 7 сут с добавкой исходных УНТ составило 25%, в то время как для образцов с модифицированными УНТ по 9% (рис. 4.). На 28 сутки наибольшими значениями указанного параметра оказались композиты, с исходными УНТ и УНТ-фм. Прирост прочности у каждого составил по 10%, а с УНТ-фк улучшились только на 7%.
Таблица 6
Прочностные показатели бетона с добавкой 0,05% исходных и модифицированных УНТ по массе цемента при испытании
на растяжение при изгибе
"В 2 Концентрация УНТ по массе цемента, % Средняя плотность, кг/ м3 Фактическая средняя прочность на сжатие через 7 суток, МПа Среднеквадратичное отклонение Фактическая средняя прочность на сжатие через 28 суток, МПа Средне квадратичное отклонение Средний коэффициент вариации за анализируемый период, %
1. Эталон без УНТ 2247 5,6 0,086 7 0,086 1,5
2. исходные УНТ 2307 7,0 0,086 7,7 0,086 3,42
3. УНТ-фк 2312 6,1 0,086 7,3 0,13 7,38
4. УНТ-фм 2337 6,1 0,086 7,7 0,086 4,86
На диаграмме (рис. 4) наибольшее увеличение предела прочности на растяжение при изгибе с добавкой исходных УНТ, объясняется их большей длинной по сравнению с аналогичными кислородфункционализированными нанотрубками. Поэтому эффект армирования в результате модифицирования матрицы бетона, в большей степени проявляется при введении более длинных исходных УНТ.
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
87
ъенн
ЗМатемшжческше и
техничиесйже
науки
Ес
Таблица 6
Прочность бетона на растяжение при изгибе с 0,05% исходных
и модифицированных УНТ
с 'В 2 Концентрация УНТ по массе цемента, % Средняя плотность, кг/м3 Фактическая средняя прочность на сжатие через 7 суток, МПа Средне-квадратичное отклонение Фактическая средняя прочность на сжатие через 28 суток, МПа Средне-квадратичное отклонение Средний коэффициент вариации за анализируемый период, %
1. эталонбез УНТ 2247 5,6 0,086 7 0,086 1,5
2. исходные УНТ 2307 7,0 0,086 7,7 0,086 3,42
3. УНТ-фк 2312 6,1 0,086 7,3 0,13 7,38
4. УНТ-фм 2337 6,1 0,086 7,7 0,086 4,86
На диаграмме (рис. 4) прочности на растяжение при изгибе наибольшее увеличение рассматриваемого параметра для бетона с добавкой исходных УНТ, большей длинной по сравнению с аналогичными кислородфункционализированными нанотрубками. В связи с этим, эффект армирования, возникающий в результате модифицирования матрицы бетона, в большей степени проявляется при введения исходных более длинных УНТ.
7 2S
Возраст, дни
Рис. 4. Прочность на изгиб мелкозернистого бетона в зависимости от типа модификации УНТ
88
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
ШкОльникова Г.Э.
Полученные Б.В. Гусевым данные исследований теоретической прочности бетона методами теории подобия и анализа размерностей, весьма четко .демонстрируют возмож-ность повышения прочности тяжелого бетона при введении УНТ за счет увеличения соотношений модулей и пределов прочности на сжатие и на растяжение при изгибе между цементной матрицей и заполнителем. С.Е. Петруниным установлено, что наиболее рациональным является соотношение модулей упругости заполнителя и матрицы в диапазоне от 2 до 3. Достижение этого реально за счет уменьшение значений растягивающих напряжений в теле бетона, возникающих в результате разницы деформативных характеристик его составляющих. Введение УНТ приводит к повышению прочности цементной матрицы способствуя увеличения теоретической и фактической прочности, за счет выравнивания значений механических характеристик компонентов бетона и снижения вероятности появления микротрещин, образующихся от продольных растягивающих напряжений
Исследование механизма структурообразования цементного камня при использовании наномодификатора
Присутствие кислородсодержащих групп на поверхности УНТ существенно ускоряет гидратацию цементного клинкера. На ранней стадии гидратация происходит за счет растворения клинкерных фаз на поверхности зерна и перехода в раствор ионов: OH-, Ca2+, CaOH- и анионов H2SiO42-. Из раствора ионы Ca2+ и силикат - ионы H2SiO42- ориентируются около цементных зерен, образуя оболочку из первичных гидратов в виде проницаемой мембраны. После взаимодействия цемента с водой и насыщения раствора ионами Ca2+ по Ca(OH)2 наступает замедление процессов гидратации и устанавливается индукционный период с крайне медленным растворением цементных фаз клинкера. Длительность индукционного периода составляет около 2 часов и раствор значительно пересыщается ионами Ca2+, образуя даже кристаллы портланди-та (Ca(OH)2) и аморфных гидросиликатов кальция (C-S-H геля). После чего наступает период ускорения с увеличением скорости растворения исходных фаз и осаждением продуктов гидратации на поверхности цементных зерен. Когда толщина слоя гидратации достигнет 0,5-1 мкм, то оболочки соседних зерен срастаются. При уменьшении проницаемости оболочки продуктов гидратации откладываются на ее внутренней поверхности. В возрасте 7 суток оболочки имеют толщину порядка 8 мкм, зазор между непрореагировавшим зерном и оболочкой практически отсутствует. Растворение идет по топохимическому механизму, фронт реакции смещается к центру зерна.
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
89
ъенн
ЗМатшшмчешш® и
шехн1жщшск1ше
науки
Ес
Повышение скорости твердения и прочности мелкозернистого бетона в первые 7 суток объясняется тем, что УНТ оказывают влияние на процессы протекания индукционного периода, периода ускорения и последующего периода замедления растворения клинкерных фаз вплоть до момента заполнения зазора между сросшимися оболочками, состоящими из продуктов гидратации и поверхностью цементных зерен. При этом возможно изменение силикатной структуры и фазового состава цементного камня, и, как следствие, повышение физико-механических свойств материала.
Как известно, ионы металлов, находясь в водном растворе, способны сорбироваться на поверхность УНТ. В этом случае сорбционные свойства наночастиц зависят от их поверхностной функционализации, pH водной среды и концентрации самих наноструктур . Имеются работы результаты по сорбции катионов Ca2+ из водного раствора на поверхность УНТ.
Следовательно, на основании изложенного, при гидратации цементного клинкера в присутствии УНТ, часть ионов Ca2+, образующихся в ходе реакции гидратации, осаждаются на поверхности нанотрубок, взаимодействует с гидроксид и силикат ионами, формируя при этом центры кристаллизации портландита и аморфного геля гидросиликата кальция.
Образующиеся таким образом продукты гидратации на поверхности УНТ, служат «стоком» для катионов Ca2+, в результате чего растворение клинкерных фаз цементных зерен происходит более интенсивно. Тем самым УНТ играют роль катализаторов, ускоряющих процессы фазообразования и структурообразования в момент прохождения индукционного и ускоренного периодов гидратации.
Стоит отметить, что оболочка вокруг цементных зерен, формирующаяся в течении индукционного и ускоренного периодов, является более проницаемой в связи с тем, что часть гидратных соединений сконцентрирована на поверхности УНТ, что не препятствует ионному обмену между твердой и жидкой фазами. Происходит более полное растворение цементных зерен, в результате чего повышается степень гидратации цементного камня.
На рис. 5 приведена схема гидратации зерен цементного клинкера.
90
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
Школьникова Г.Э.
а
OH-Ca-i ОН—Са—( ОИ-Сз-1 ОН-Са-С
б
в
Рис. 5. Схема гидратации: а - без УНТ; б - в присутствие исходных УНТ; в - в присутствие модифицированных УНТ
В случае немодифицированного цементного теста, гидрат ионы, образующиеся за счет растворения фаз цементного клинкера, оседают исключительно на поверхности цементных зерен, образуют оболочку на основе геля гидросиликата кальция. С течением времени толщина оболочек увеличивается, а их ионная проницаемость уменьшается, что является причиной замедления растворения клинкерных фаз, наряду с недонасыщением раствора ионами Ca2+ (рис. 5 а).
Введение углеродного наномодификатора способствует появлению областей повышенной концентрации катионов Ca2+ на поверхности УНТ. В этом случае, процесс образования продуктов гидратации проистекает более интенсивно, т.к. для роста
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
91
ъенн
ЗМатшшмчешш® и
шехн1жщшск1ше
науки
Ес
кристаллов портландита и аморфного геля гидросиликата кальция присутствие кислородсодержащих групп на поверхности УНТ оказывает дополнительное влияние на развитие гидратационных реак-ций, приводя к еще более ускоренному протеканию процессов растворения клинкерных фаз и формированию цементной матрицы.
Согласно полученным результатам ИК-спектроскопии образцов бетона с добавкой УНТ, обнаружено повышение степени полимеризации ортосиликатных цепей в структуре материала. Вместе с тем предполагается, что строение гидросиликатов кальция, образующихся вблизи поверхности УНТ, отличается повышенным содержанием силоксановых связей Si-O-Si, что дополнительно способствует повышению механических свойств бетона.
Микроструктура композитов с добавкой УНТ отличается повышенной плотностью. Появление новообразований, располагающихся в пустотах и по всему объему цементного камня, отличающихся оформленным строением и более высокой степенью кристалли-чности, свидетельствует об увеличении упорядоченности структуры и повышении плотности упаковки.
Формирование новообразований в областях пустот способствует снижению пористости материала. Результаты определения пористости цементного камня с добавкой 0,05% исходных УНТ демонстрируют уменьшение количества пор в диапазоне до 100 нм и снижение общей пористости с 22,41% до 20,53% необходимо, чтобы содержание Ca2+ в местах их формирования превышало концентрацию насыщенного раствора в 1,5 - 2 раза.
Очевидно, в первую очередь перенасыщение Ca2+ наступает именно на поверхности УНТ.
В связи с этим, частичное осаждение гидрат ионов на поверхность нанотрубок, сопутствует увеличению ионной проницаемости оболочек вокруг самих зерен цементного клинкера, и, как следствие, их более полному и быстрому растворению (рис. 5 б, в).
В первые дни выдержки скорость твердения цементных композитов, модифицированных функционализированными УНТ, выше по сравнению с бетоном с добавкой исходных УНТ. Кислородсодержащие группы на поверхности нанотрубок стимулируют более активную сорбцию катионов кальция. В результате чего ускоряются процессы образования гидратных фаз структуры материала и улучшается ионный обмен между твердой и жидкой фазами (рис. 5 в).
С целью аргументации данного положения С.Е. Петруниным были изучены фазовые составы бетонов в возрасте одних суток. Исследования проводили на предмет
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
ОКОльникова Г.Э.
выявления изменений содержания аморфной фазы гидросиликата кальция при введении УНТ на основе полнопрофильного РФА по методу Ритвельда. Для определения количественного фазового состава в объем проб вводили 20% масс кристаллического кварца, используемого в качестве эталона. Увеличение содержания аморфной фазы свидетельствует о повышении степени гидратации клинкерных минералов и увеличении прочностных характеристик материала в раннем возрасте. При введении УНТ наблюдаются изменения в количественном содержании аморфной фазы гидросиликата кальция, при этом отличий в качественном составе не обнаружено.
В случае немодифицированного цементного теста, гидрат ионы, образующиеся за счет растворения фаз цементного клинкера, оседают исключительно на поверхности цементных зерен, образуют оболочку на основе геля гидросиликата кальция. С течением времени толщина оболочек увеличивается, а их ионная проницаемость уменьшается, что является причиной замедления растворения клинкерных фаз, наряду с недонасыщением раствора ионами Ca2+ (рис. 5 а).
Введение углеродного наномодификатора способствует появлению областей повышенной концентрации катионов Ca2+ на поверхности УНТ. В этом случае, процесс образования продуктов гидратации проистекает более интенсивно, т.к. для роста кристаллов портландита и аморфного геля гидросиликата кальция необходимо, чтобы содержание Ca2+ в местах их формирования превышало концентрацию насыщенного раствора в 1,5 - 2 раза. Очевидно, в первую очередь перенасыщение Ca2+ наступает именно на поверхности УНТ. В связи с этим, частичное осаждение гидрат ионов на поверхность нанотрубок, сопутствует увеличению ионной проницаемости оболочек вокруг самих зерен цементного клинкера, и, как следствие, их более полному и быстрому растворению (рис. 5 б, в).
В первые дни выдержки скорость твердения цементных композитов, модифицированных функционализированными УНТ, выше по сравнению с бетоном с добавкой исходных УНТ. Кислородсодержащие группы на поверхности нанотрубок стимулируют активную сорбцию катионов кальция. В результате ускоряются процессы образования гидратных фаз структуры материала и улучшается ионный обмен между твердой и жидкой фазами (рис. 5 в).
Выводы
1. На основании результатов изменения механических свойств мелкозернистого бетона в зависимости от концентрации исходных УНТ, выявлено, что наибольший
* СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015 ’ 931
ъенн
ЗМатшшмчешш® и
шехн1жщшск1ше
науки
Ес
прирост предела прочности на сжатие на 25 % наблюдается при концентрации наночастиц 0,13% от массы сухого вяжущего, в то время как максимальное увеличение предела прочности на растяжение при изгибе зафиксировано при содержании 0,05% УНТ и составило 10%. Значение коэффициента вариации не превышает 9%, что свидетельствует о высоком уровне качества и степени однородности прочностных свойств бетона при введении в его состав УНТ. Установлено, что прививка кислородсодержащих функциональных групп на поверхность УНТ, приводит к повышению скорости твердения и увеличению ранней прочности по сравнению с композитом, содержащим исходные УНТ. При этом в возрасте 28 суток наилучшие прочностные характеристики имеет бетон с добавкой нефункционализированных УНТ.
2. По данным изменений фазового состава наномодифицированных цементных композитов обнаружено, что УНТ способствуют интенсификации процессов гидратации, происходящих в первые дни выдержки. Наряду с этим присутствие кислородсодержащих групп на поверхности УНТ оказывает дополнительное влияние на развитие гидратационных реакций, приводя к еще более ускоренному протеканию процессов растворения клинкерных фаз и формированию цементной матрицы.
3. Согласно полученным результатам ИК-спектроскопии образцов бетона с добавкой УНТ, обнаружено повышение степени полимеризации ортосиликатных цепей в структуре материала. Вместе с тем предполагается, что строение гидросиликатов кальция, образующихся вблизи поверхности УНТ, отличается повышенным содержанием силоксановых связей Si-O-Si, что дополнительно способствует повышению механических свойств бетона.
3. Микроструктура композитов с добавкой УНТ отличается повышенной плотностью. Появление новообразований, располагающихся в пустотах и по всему объему цементного камня, отличающихся оформленным строением и более высокой степенью кристалличности, свидетельствует об увеличении упорядоченности структуры и повышении плотности упаковки. Формирование новообразований в областях пустот способствует снижению пористости материала. Результаты определения пористости цементного камня с добавкой 0,05% исходных УНТ демонстрируют уменьшение коли -чества пор в диапазоне до 100 нм и снижение общей пористости с 22,41% до 20,53%.
94
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
ОкОльникова Г.Э.
ЛИТЕРАТУРА
1. Стрельцов И. А. Применение углеродных нановолокон для модифицирования цементного
камня / И. А. Стрельцов, И. В. Мишаков, А. А. Ведягин // Материаловедение. - 2013. - № 9.
С. 30-33.
2. Яковлев Г. И. Модификация цементных бетонов многослойными углеродными нанотрубками / Г. И. Яковлев, Г. Н. Первушин, А. Корженко, А. Ф. Бурьянов, И. А. Пудов, А. А. Лушникова // Строительные материалы. - 2011. - № 2. С. 47-51.
3. Гусев, Б.В. Исследование процессов наноструктурирования в мелкозернитых бетонах с добавкой наночастиц диоксида кремния / Б. В. Гусев, В. Д. Кудрявцева // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет журнал. - 2009. - № 3. С. 15-23.
4. Петрунин С.Ю. Автореферат кандидатской диссертации «Повышение прочности бетона углеродными нанотрубками с применением гидродинамической кавитации». Москва, 2015.
Мадаев Сефер Раджабович, доцент кафедры Информационных технологий
Института системных технологий
МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК ВАЖНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ
Процесс математизации науки, техники, экономики потребовал подготовки высококвалифицированных специалистов, в совершенстве владеющих технологией применения компьютеров, способных реализовать их огромные и пока ещё далеко не исчерпанные возможности. Компьютеры не работает без направляющего воздействия человека. Их использование связано с построением математических моделей и созданием вычислительных алгоритмов. Машины также должны пройти соответствующее «обучение», то есть получить программное обеспечение, как общего, так и проблемно-ориентированного характера. Весь этот широкий комплекс проблем является полем деятельности специалистов по прикладной математике.
Ключевые слова: техника, наука, компьютеры, машина.
The process of mathematization of science, technology, economics demanded preparation of highly skilled experts, fluent in technology, use of computers, capable to realize their enormous and as yet far from exhausted the possibilities. Computers will not work without the guiding influence of the person. Their use is associated with the construction of mathematical models and the creation of computational algorithms. Machinery must also pass appropriate «training», that is to get the software, both general and task-oriented. The whole wide range of problems is the field of applied mathematics specialists.
Keywords: technology, science, computers, machine.
СИСТЕМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №16 - 2015
95
