Научная статья на тему 'Регулирование электрических и реологических свойств гетерогенных систем на основе кварцевого песка и графита механической активацией кварцевого песка'

Регулирование электрических и реологических свойств гетерогенных систем на основе кварцевого песка и графита механической активацией кварцевого песка Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
282
53
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник МГСУ
ВАК
RSCI
Ключевые слова
УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ / АКТИВНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЦЕНТРОВ / НАПРЯЖЕНИЕ СДВИГА / СУХИЕ СМЕСИ / SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY / ACTIVITY OF SURFACE CENTERS / SHEAR STRESS / DRY MIXES

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Лопанов Александр Николаевич, Фанина Евгения Александровна, Гузеева Оксана Николаевна

Представлены экспериментальные показатели теплоты смачивания кварцевого песка в зависимости от количества функциональных групп на его поверхности. Установлено, что с ростом удельной поверхности тонкомолотого кварцевого наполнителя закономерно происходит увеличение общего количества активных центров, но в расчете на единицу поверхности их количество не изменяется. Разработан метод регулирования реологических характеристик паст с помощью пластифицирующих добавок в системе «цемент кварцевый песок графит», заключающийся в снижении предельного напряжения сдвига до 0,5…1,3 Па и водокомпозиционного отношения формовочной смеси на 15…25 % при сохранении вязкости пасты, обеспечивающей равномерное нанесение композита в технологии наливных полов, обладающих электропроводностью.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Лопанов Александр Николаевич, Фанина Евгения Александровна, Гузеева Оксана Николаевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

REGULATION OF ELECTRICAL AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF HETEROGENEOUS SYSTEMS ON THE BASIS OF QUARTZ SAND AND GRAPHITE BY MECHANICAL ACTIVATION OF QUARTZ SAND

The authors present the experimental performance of the heat of wetting depending on the number of functional groups on the surface of quartz sand. It is established that in the process of increase of specific surface of fine ground quartz filler naturally there is an increase in the total number of active centers, but their number does not change per unit of surface. The calorimetric method of analysis established that the mechanical activation increases the reactivity centers. This is the result of chemical reactions occurring on the surface, for example, under the influence of water present in the air. The authors observed hydration of surface groups and change in their reactivity. A method of regulation of rheological characteristics of pastes with plasticizing additives in the system ”cement quartz sand graphite“ was developed, which was aimed to reduce the ultimate shear stress up to 0.5...1.3 PA and water-composite relationship of a sand mix by 15...25 % while maintaining the viscosity of the paste that provides a uniform application of the composite in screed floors technology possessing electrical conductivity. Polycarboxylate is an efficient plasticizing additive which maintains self-levelling effect of the mixture at optimum water-cement ratio. It was determined that the threshold concentration of electrical current flow in the studied system is 0.15 (wt.), at which the aggregation of contacting graphite particles with the formation of a continuous three-dimensional mesh a conducting current is observed in the structure of the composite. The change in the concentration of the graphite allows ensuring the stability of the electrophysical parameters of the resistive materials and structures based on them. In order to increase the electrical conductivity of graphite dispersions in a model system a plasticizer was added, which reduces water-composite ratio in the formation of pastes. Chemical-based plasticizer has no significant effect on the magnitude of the threshold concentration. The increase in activation time of silica sand leads to the increased resistance of the prototypes and to the reduction of specific electrical conductivity of graphite dispersions in the system under study from 9.8 Om-1·m-1to 0.018 Om-1·m-1. The optimum grind time is 2...5 minutes. Further grinding is impractical due to the deterioration of the electrical characteristics of the samples.

Текст научной работы на тему «Регулирование электрических и реологических свойств гетерогенных систем на основе кварцевого песка и графита механической активацией кварцевого песка»

ВЕСТНИК 8/2016

удк 681.7.042

А.Н. Лопанов, Е.А. Фанина, О.Н. Гузеева

БГТУ им. В.Г. Шухова

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА И ГРАФИТА МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИЕЙ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА

Представлены экспериментальные показатели теплоты смачивания кварцевого песка в зависимости от количества функциональных групп на его поверхности. Установлено, что с ростом удельной поверхности тонкомолотого кварцевого наполнителя закономерно происходит увеличение общего количества активных центров, но в расчете на единицу поверхности их количество не изменяется. Разработан метод регулирования реологических характеристик паст с помощью пластифицирующих добавок в системе «цемент - кварцевый песок - графит», заключающийся в снижении предельного напряжения сдвига до 0,5...1,3 Па и во-докомпозиционного отношения формовочной смеси на 15.25 % при сохранении вязкости пасты, обеспечивающей равномерное нанесение композита в технологии наливных полов, обладающих электропроводностью.

Ключевые слова: удельная электропроводность, активность поверхностных центров, напряжение сдвига, сухие смеси

тенденции развития рынка современных строительных материалов и технологий расширяют перспективы применения объемных резисторов, полученных на основе токопроводящих композитов, в качестве элементов электроотопительных систем. Актуальность применения электрического обогрева связана с ограниченностью запасов топливно-энергетических ресурсов, обострением глобальных экологических проблем и изменениями в мировой экономике [1].

в настоящее время широко используется отопительная система с нагревом пола, обеспечивающая равномерность распределения температуры воздуха по высоте помещения. Эффективность напольного лучистого отопления удовлетворяет регламентируемым требованиям теплотехники, санитарии и гигиены.

Большинство современных нагревательных конструкций представлены неметаллическими проводниками композиционного типа (электропроводящие бетоны, нагревательные панели, «теплый пол»), в состав которых входят наполнители, обладающие электронным характером электропроводности. Принцип действия основан на обогреве бетонной смеси инфракрасными лучами за счет лучистой энергии, источником которой являются электрические кабели стержневого корундового излучателя. регулирование температуры происходит за счет изменения мощности генераторов и расстояния до резистивного материала. также используется индукционный способ электрообогрева для конструкций из железобетона за счет магнитной энергии, которая преобразуется в арматуре в тепловую [2]. основным недостатком электропроводящих бетонов и панелей является ограниченная форма конечной продукции. кроме того, стержневые и кабельные излучатели значительно увеличивают себестоимость нагревательной конструкции.

Применение в качестве носителя электрического тока аллотропных модификаций углерода, обладающих способностью образовывать с цементным камнем композиции, пропускающие токи наибольшей плотности в постоянном и импульсном режимах, позволит снизить капитальные затраты на производство, монтаж и эксплуатацию электрических систем обогрева.

Возможность направленного изменения свойств и структуры строительных углеродсодержащих материалов позволяет получить композиты функционального назначения с улучшенными эксплуатационными характеристиками, снизить стоимость продукции без ухудшения строительно-технических параметров. Анализ литературных данных показал, что наиболее эффективными методами модифицирования резистивных композитов являются механоакти-вация исходных компонентов и химическое модифицирование, а также сочетание этих двух методов.

В настоящее время существует несколько теорий, объясняющих процессы инициирования химической активности твердых веществ под действием механических сил — это теории Ф. Боудена, Л. Тейбора, П. Тиссена, В.В. Болдырева и др. При механоактивации минеральных материалов наблюдается повышение дефектности частиц в процессе ударного воздействия при измельчении и последующий переход в неравновесное состояние, что способствует снижению химической устойчивости и интенсификации ряда физико-химических процессов, в т.ч. и гидратационной активности клинкерных минералов [3-11].

Цели данной работы — получение композитов на основе графита и тонкомолотого кварцевого песка, исследование влияния механоактивации кварцевого песка на их электрофизические и реотехнологические характеристики. Объектом исследования в работе являются электропроводящие сухие смеси, которые при затворении с водой образуют резистивный композит.

Для разработки составов использовали следующие материалы:

• гидравлическое вяжущее — портландцемент СЕМ I 42,5Н (производитель ЗАО «Белгородский цемент»);

• кварцевый наполнитель — песок Разуменского месторождения;

• электропроводящая фаза — дисперсии графита марки ГЛ-1 Завальевско-го месторождения;

• пластифицирующие добавки с различной химической основой (поликар-боксилатой и нафталинформальдегидной).

Площадь удельной поверхности исследуемых материалов определяли методом Козени-Кармана по воздухопроницаемости и пористости уплотненного слоя порошка с помощью компьютерного многофункционального прибора ПСХ-12 SP. Оценку реотехнологических характеристик производили на ротационном вискозиметре Rheotest RN 4.1 (Германия) при однородном сдвиге исследуемых систем в узком зазоре между коаксиальными цилиндрами в интервале скоростей сдвига от 0 до 100 с-1. Измерения величины рН применяемых растворов и суспензий проводили с помощью потенциометрического метода (рН-метр рН-150 МИ). Тепловые эффекты химических реакций исследуемых веществ определяли калориметрическим методом с использованием установки «Эксперт-001-3».

ВЕСТНИК

8/2016

Изменение основных эксплуатационных параметров материалов выполняли путем введения в их рецептуру высокодисперсного кварцевого песка, полученного тонким помолом в планетарной мельнице Retsch РМ-100 (Германия) с погруженными мелющими шарами.

В процессе механической активации кварцевого песка происходят:

• образование новых активных центров поверхности;

• изменение реакционной способности вследствие изменения суммы поверхностной и внутренней энергии;

• улучшение качества поверхности зерен песка, вследствие удаления загрязнений [6-8].

Для изучения кислотно-основной природы поверхности тонкомолотого кварцевого заполнителя [14, 15] использовались методы титриметрического и калориметрического анализов. Титриметрический метод заключается в измерении объема реагента известной концентрации, затраченного на реакцию взаимодействия с анализируемым раствором для определения по изменению окраски индикатора точки эквивалентности, в которой достигается эквивалентное соотношение реагирующих веществ. После прямого ацидометриче-ского титрования с учетом объема кислоты, использованного для титрования исходного раствора Са(ОН)2, и с добавлением исследуемого песка провели математическую обработку результатов. Полученные зависимости количества активных центров д, мк-экв/г, и их концентрации в расчете на единицу площади поверхности песка от величины удельной поверхности 51 м2/г, представлены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость количества активных центров (1) и количества активных центров в расчете на единицу площади поверхности (2) от величины площади удельной поверхности песка при механической активации материалов

Установлено, что увеличение концентрации активных поверхностных центров зерен кварцевого песка д, мкг-экв/г, в процессе тонкого помола в мельнице с высокой активирующей способностью происходит за счет повышения величины площади удельной поверхности £ Плотность активных центров в расчете на единицу площади поверхности д, мкг-экв/м2, практически не изменяется, поэтому необходимо выяснить относительную химическую активность

поверхностных соединений. Это было выполнено методом калориметрического анализа путем фиксирования тепловых эффектов при взаимодействии исследуемого песка с раствором №ОН в концентрации 50 % (мас.) с помощью калориметрической установки «Эксперт-001-3» с чувствительностью 0,001 °С.

Выявлено, что существенно возрастает химическая активность функциональных групп на поверхности тонкомолотого песка в реакции их взаимодействия со щелочью (рис. 2). Также наблюдается значительное увеличение количества выделяющейся теплоты АН, Дж/г, в начальный период протекания исследуемого процесса вследствие повышенной энергии точечных дефектов кристаллов, разрыва внутримолекулярных связей, сдвиговых напряжений и разрушений в кристаллической фазе оксида кремния.

таким образом, при механической активации песка плотность активных центров не изменяется, но может варьироваться химическая активность центров. Вероятно, это происходит в результате химических реакций, протекающих на поверхности, например, под воздействием воды, присутствующей в воздухе. Происходит гидратация поверхностных групп и изменение их реакционной способности.

Рис. 2. Изменение теплового эффекта АН при взаимодействии тонкомолотого песка с раствором №ОН: 1 — АН, Дж/г; 2 — АН, Дж/м2

Для изучения влияния активированного песка на реологические характеристики разработанных сухих смесей проведено исследование их свойств с помощью ротационного вискозиметра Rheotest ЯП 4.1. Получены прямая ре-ограмма с нарастающей скоростью сдвига и обратная — с убывающей скоростью [16-20]. Образцы смесей готовили перемешиванием гидравлического вяжущего и высокодисперсного кварцевого песка с добавлением различной массовой концентрацией графита.

Установлено, что использование тонкомолотого песка увеличивает водо-цементное отношение, влияющее на объем и строение жидкой фазы, развитие сил сцепления, устойчивость и подвижность системы. При увеличении дисперсности кварцевого наполнителя возрастает энергия внутреннего сцепления за счет действия межмолекулярных и адгезионных сил, уменьшается толщина водных прослоек и повышается структурная вязкость смеси. В ходе проведе-

ВЕСТНИК

8/2016

ния экспериментальной части работы варьировали содержание воды для обеспечения постоянного расплыва мини-конуса (табл. 1).

Табл. 1. Зависимость предельного напряжения сдвига т0 системы «цемент - тонкомолотый песок - графит» от площади удельной поверхности кварцевого песка

Показатель Площадь удельной поверхности кварцевого песка £ , м2/г

0,14 (исх.) 0,15 0,19 0,26 0,3 0,39

При массовой концентрации гра< [шта 0,1 %

V Па 10,1 8,42 6,74 4,93 3,11 2,52

в/ц 0,33 0,4 0,44 0,5 0,54 0,6

При массовой концентрации граф [шта 0,2 %

V Па 16,05 14,92 11,56 8,33 6,11 4,97

в/ц 0,38 0,5 0,55 0,59 0,62 0,65

При массовой концентрации граф [шта 0,3 %

V Па 22,12 18,66 13,15 10,21 7,56 6,86

в/ц 0,43 0,55 0,58 0,63 0,66 0,7

При массовой концентрации граф шта 0,4 %

V Па 31,21 27,36 22,78 15,45 12,31 10,54

в/ц 0,48 0,6 0,64 0,69 0,7 0,72

Для снижения водокомпозиционного отношения формовочной смеси вводили пластификаторы на поликарбоксилатной и нафталинформальдегидной основе. Установлено, что эффективной пластифицирующей добавкой является поликарбоксилатная, которая эффективно снижает значение предельного напряжения сдвига, что обеспечивает поддержание самонивелирующего эффекта смеси при оптимальном водоцементном отношении (рис. 3).

Рис. 3. Реологические характеристики системы «цемент - тонкомолотый песок -графит» при добавлении 0,05 % поликарбоксилатного (1) и нафталинформальдегидно-го (2) пластификаторов и без добавок (3)

Для определения электрофизических характеристик разработанных составов проводили исследование концентрационных зависимостей удельной электрической проводимости дисперсий графита в модельных системах «цемент - песок - графит». Подготовка электропроводящих композиций заключалась в перемешивании исходных компонентов, затворении сухой смеси водой, формовании опытных образцов. После выдержки образцов в течение месяца при температуре 22 °С проводили измерение электрической проводимости с помощью моста переменного тока при частоте 1000 Гц.

В ходе работ определено, что концентрационный порог протекания электрического тока в исследуемых системах составляет Спор = 0,15 (мас.), при его достижении в структуре композита наблюдается агрегация контактирующих графитовых частиц с образованием сплошной трехмерной сетки, проводящей ток. Для увеличения удельной электрической проводимости дисперсий графита в модельную систему добавляли пластифицирующие добавки, что позволило снизить водокомпозиционное отношение при формировании паст. Химическая основа пластифицирующей добавки не оказывает существенного влияния на величину Спор (табл. 2). Увеличение времени активации кварцевого песка приводит к повышению сопротивления опытных образцов и снижению удельной электрической проводимости дисперсий графита в исследуемой системе от 9,8 до 0,018 Ом-1м-1. Оптимальное время помола составляет 2.. .5 мин. Дальнейший помол нецелесообразен ввиду ухудшения электрофизических характеристик образцов.

Табл. 2. Концентрационная зависимость удельной электрической проводимости дисперсий графита в модельной системе «цемент - песок - графит» при водокомпози-ционном отношении 0,4

Массовая доля графита, % Удельная электропроводность, Ом^м 1, при различной площади удельной поверхности песка, м2/г

0,15 0,19 0,26 0,30 0,39

0,15 0,04 0,033 0,027 0,025 0,018

0,2 0,89 0,5 0,3 0,19 0,11

0,25 6,4 3,8 1,8 1,2 0,5

0,3 8,4 6,9 2,8 1,8 0,9

0,35 9,8 8 3,8 2,5 1,3

Таким образом, разработанный метод регулирования эксплуатационных характеристик электропроводящих смесей с помощью пластифицирующих добавок и тонкомолотого кварцевого наполнителя обеспечивает возможность применения смесей для производства систем электрического обогрева. Изменение концентрации графита позволяет обеспечить стабильность электрофизических параметров резистивных материалов и конструкций на их основе.

Библиографический список

1. Lopanov A.N., Fanina E.A., Kalchev D.N. Electrical conductivity and aggregation of carbon nanotubes in a heterogeneous system based on cement // Middle-East Journal of Scientific Research, 2013.Vol. 17. No. 8. Pp. 1194-1199.

ВЕСТНИК 8/2016

2. Кирпичникова И.М., Файда Е.Л., Усков А.Ю., Никонова Т.Ю. Повышение качества регулирования систем электроотопления // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2012. № 37 (296). С. 87-89.

3. Жерновский И.В., СтроковаВ.В., БондаренкоА.И., Кожухова Н.И., Соболев К.Г. Структурные преобразования кварцевого сырья при механоактивации // Строительные материалы. 2012. № 10. С. 56-58.

4. Траутваин А.И., Ядыкина В.В., Гридчин А.М. Особенности механоактивирован-ных минеральных порошков // Строительные материалы. 2011. № 11. С. 32-34.

5. Лесовик В.С., Загороднюк Л.Х., Беликов Д.А., Щекина А.Ю., Куприна А.А. Эффективные сухие смеси для ремонтных и восстановительных работ // Строительные материалы. 2014. № 7. С. 82-85.

6. ЯдыкинаВ.В., ТраутваинА.И. Влияние активности наполнителей из техногенного кремнеземсодержащего сырья на прочность цементных систем // фундаментальные исследования. 2015. № 5. С. 174-179.

7. Попельнюхов С.Н., Железняк А.Р., Шубин К.С., Передреев А.А. Преимущества и особенности механоактивации сырьевых материалов при производстве сухих строительных смесей // ALITinform: Цемент. Бетон. Сухие смеси. 2011. № 4 (1). С. 72—78.

8. Лукутцова Н.П., Пыкин А.А., Карпиков Е.Г. Особенности структурообра-зования цементного камня с углерод-кремнеземистой нанодисперсной добавкой // Строительные материалы. 2011. № 9. С. 66-67.

9. Бердов Г.И., Ильина Л.В., Зырянова В.Н., Никоненко Н.И., Мельников А.В. Повышение свойств композиционных материалов введением минеральных микронаполнителей // СтройПРОФИ. 2012. № 2. С. 26-29.

10. Мешков П.И., Мокин В.А. Способы оптимизации составов сухих строительных смесей // Строительные материалы. 2000. № 5. С. 12-14.

11. Безбородов В.А., Туляганов А.К., Пичугин А.П. Влияние наполнителей и добавок на свойства сухих цементных строительных смесей // Строительные материалы. 2011. № 6. С.70-71.

12. Еферина Т.В., Хилов К.В. Рынок сухих строительных смесей: специфика продвижения // Строительные материалы. 2005. № 8. С. 77-79.

13. Ботка Е.Н. Рынок сухих строительных смесей России. Итоги и перспективы // СтройПРОФИ. 2014. № 5 (21). С. 46-47.

14. Антошкина Е.Г., Смолко В.А. Определение кислотно-основных центров на поверхности зерен кварцевых песков некоторых месторождений России // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика. 2008. № 7. С. 65-68.

15. Агеев Л.А., Белошенко К.С., Маковецкий Е.Д., Милославский В.К. Имплантация в кварцевое стекло периодических структур, образованных частицами серебра // Оптика и спектроскопия. 2009. Т. 107. № 5. С. 838-845.

16. Фанина Е.А., Семейкин А.Ю. Температурные закономерности электрической проводимости гетерогенных систем на основе дисперсий графита // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2008. № 3. С. 15-17.

17. Штарк Й. Гидратация цемента и микроструктура бетона // Цемент и его применение. 2011. № 2. С. 90-94.

18. Бондаренко Д.А., Костюк Т.А., Старкова О.В., Салия М.Г. Применение метода математического планирования эксперимента для оптимизации состава сухой строительной смеси // Научное пространство Европы — 2012. Режим доступа: http://www. rusnauka.com/11_NPE_2012/Stroitelstvo/4_107600.doc.htm. Дата обращения: 13.04.2016.

19. Низина Т.А., Балбалин А.В. Влияние минеральных добавок на реологические и прочностные характеристики цементных композитов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. № 2. С. 148-153.

20. Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А., Ремизов С.В. Реология структурированных дисперсных систем // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 2006. Т. 47. № 6. С. 393-398.

Поступила в редакцию в апреле 2016 г.

Об авторах: Лопанов Александр Николаевич — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. шухова (БГТУ им. В.Г. шухова), 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46, alopanov@yandex.ru;

Фанина Евгения Александровна — кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. шухова (БГТУ им. В.Г. шухова), 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46, evgenia-@mail.ru;

Гузеева Оксана Николаевна — аспирант кафедры безопасности жизнедеятельности, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. шухова (БГТУ им. В.Г. шухова), 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46, ox.guzeeva@yandex.ru.

Для цитирования: Лопанов А.Н., Фанина Е.А., Гузеева О.Н. Регулирование электрических и реологических свойств гетерогенных систем на основе кварцевого песка и графита механической активацией кварцевого песка // Вестник МГСУ 2016. № 8. С. 78-87.

A.N. Lopanov, E.A. Fanina, O.N. Guzeeva

REGULATION OF ELECTRICAL AND RHEOLOGICAL PROPERTIES OF HETEROGENEOUS SYSTEMS ON THE BASIS OF QUARTZ SAND AND GRAPHITE BY MECHANICAL ACTIVATION OF QUARTZ SAND

The authors present the experimental performance of the heat of wetting depending on the number of functional groups on the surface of quartz sand. It is established that in the process of increase of specific surface of fine ground quartz filler naturally there is an increase in the total number of active centers, but their number does not change per unit of surface. The calorimetric method of analysis established that the mechanical activation increases the reactivity centers. This is the result of chemical reactions occurring on the surface, for example, under the influence of water present in the air. The authors observed hydration of surface groups and change in their reactivity. A method of regulation of rheological characteristics of pastes with plasticizing additives in the system "cement - quartz sand - graphite" was developed, which was aimed to reduce the ultimate shear stress up to 0.5...1.3 PA and water-composite relationship of a sand mix by 15...25 % while maintaining the viscosity of the paste that provides a uniform application of the composite in screed floors technology possessing electrical conductivity. Polycarboxylate is an efficient plasticizing additive which maintains self-levelling effect of the mixture at optimum water-cement ratio. It was determined that the threshold concentration of electrical current flow in the studied system is 0.15 (wt.), at which the aggregation of contacting graphite particles with the formation of a continuous three-dimensional mesh a conducting current is observed in the structure of the composite. The change in the concentration of the graphite allows ensuring the stability of the electrophysical parameters of the resistive materials and structures based on them. In order to increase the electrical conductivity of graphite dispersions in a model system a plasticizer was added, which reduces water-composite ratio in the formation of pastes. Chemical-based plasticizer has no significant effect on the magnitude of the threshold concentration. The increase in activation time of silica sand leads to the increased resistance of the proto-

ВЕСТНИК 8/2Q16

types and to the reduction of specific electrical conductivity of graphite dispersions in the system under study from 9.8 Om-1m-1to 0.018 Omr1-mr1. The optimum grind time is 2...5 minutes. Further grinding is impractical due to the deterioration of the electrical characteristics of the samples.

Key words: specific electrical conductivity, activity of surface centers, shear stress, dry mixes

References

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Lopanov A.N., Fanina E.A., Kalchev D.N. Electrical Conductivity and Aggregation of Carbon Nanotubes in a Heterogeneous System Based on Cement. Middle-East Journal of Scientific Research, 2013, vol. 17, no. 8, pp. 1194-1199. DOI: http://www.doi.org/10.5829/ idosi.mejsr.2013.17.08.7096.

2. Kirpichnikova I.M., Fayda E.L., Uskov A.Yu., Nikonova T.Yu. Povyshenie kachestva regulirovaniya sistem elektrootopleniya [Improving the Quality of Electric Heating Regulation]. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika [Bulletin of the South Ural State University. Series: Power Engineering]. 2012, no. 37 (296), pp. 87-89. (In Russian)

3. Zhernovskiy I.V., Strokova V.V., Bondarenko A.I., Kozhukhova N.I., Sobolev K.G. Strukturnye preobrazovaniya kvartsevogo syr'ya pri mekhanoaktivatsii [Structural Changes of Quartz Raw Materials During Mechanical Activation]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2012, no. 10, pp. 56-58. (In Russian)

4. Trautvain A.I., Yadykina V.V., Gridchin A.M. Osobennosti mekhanoaktivirovannykh mineral'nykh poroshkov [Features of Mechanical Activated Mineral Powders]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2011, no. 11, pp. 32-34. (In Russian)

5. Lesovik V.S., Zagorodnyuk L.Kh., Belikov D.A., Shchekina A.Yu., Kuprina A.A. Effektivnye sukhie smesi dlya remontnykh i vosstanovitel'nykh rabot [Effective Dry Mixes for Repair and Restoration Works]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2014, no. 7, pp. 82-85. (In Russian)

6. Yadykina V.V., Trautvain A.I. Vliyanie aktivnosti napolniteley iz tekhnogennogo krem-nezemsoderzhashchego syr'ya na prochnost' tsementnykh sistem [The Influence of Activity of the Fillers Made of Tekhnogenic Silica Raw Materials on the Strength of Cement Systems]. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental Research]. 2015, no. 5, pp. 174-179. (In Russian)

7. Popel'nyukhov S.N., Zheleznyak A.R., Shubin K.S., Peredreev A.A. Preimushchestva i osobennosti mekhanoaktivatsii syr'evykh materialov pri proizvodstve sukhikh stroitel'nykh smesey [Advantages and Features of Mechanical Activation of Raw Materials in the Production of Construction Dry Mixes]. ALITinform: Tsement. Beton. Sukhie smesi [ALITinform: Cement. Concrete. Dry Mixes]. 2011, no. 4 (1), pp. 72—78. (In Russian)

8. Lukuttsova N.P., Pykin A.A., Karpikov E.G. Osobennosti strukturoobrazovaniya tse-mentnogo kamnya s uglerod-kremnezemistoy nanodispersnoy dobavkoy [The Features of Structure Formation of Cement Stone with Carbon-Siliceous Nano-Dispersed Additive]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2011, no. 9, pp. 66-67. (In Russian)

9. Berdov G.I., Il'ina L.V., Zyryanova V.N., Nikonenko N.I., Mel'nikov A.V. Povyshenie svoystv kompozitsionnykh materialov vvedeniem mineral'nykh mikronapolniteley [Improving the Properties of Composite Materials by the Introduction of Mineral Microfillers]. StroyPROFI. 2012, no. 2, pp. 26-29. (In Russian)

10. Meshkov P. I., Mokin V.A. Sposoby optimizatsii sostavov sukhikh stroitel'nykh smesey [Optimization Methods of the Compositions of Dry Building Mixes]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2000, no. 5, pp. 12-14. (In Russian)

11. Bezborodov V.A., Tulyaganov A.K., Pichugin A.P. Vliyanie napolniteley i dobavok na svoystva sukhikh tsementnykh stroitel'nykh smesey [Influence of Fillers and Additives on the Properties of Dry Cement Mixes]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2011, no. 6, pp. 70-71. (In Russian)

12. Eferina T.V., Khilov K.V. Rynok sukhikh stroitel'nykh smesey: spetsifika prodvizheniya [The Market of Dry Construction Mixes: Promotion Features]. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2005, no. 8, pp. 77-79. (In Russian)

13. Botka E.N. Rynok sukhikh stroitel'nykh smesey Rossii. Itogi i perspektivy [The Market of Dry Building Mixes in Russia. Results and Prospects]. StroyPROFI. 2014, no. 5 (21), pp. 46-47. (In Russian)

14. Antoshkina E.G., Smolko V.A. Opredelenie kislotno-osnovnykh tsentrov na pover-khnosti zeren kvartsevykh peskov nekotorykh mestorozhdeniy Rossii [Determination of Acid-Base Centers at the Surface of Quartz Sand in Some Areas of Russia]. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Matematika. Mekhanika. Fizika [Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematics. Mechanics. Physics]. 2008, no. 7, pp. 65-68. (In Russian)

15. Ageev L.A., Beloshenko K.S., Makovetskiy E.D., Miloslavskiy V.K. Implantatsiya v kvartsevoe steklo periodicheskikh struktur, obrazovannykh chastitsami serebra [Implantation Ofperiodic Structures Formed by Silver Particles into Quartz Glass]. Optika i spektroskopiya [Optics and Spectroscopy]. 2009, vol. 107, no. 5, pp. 838-845. (In Russian)

16. Fanina E.A., Semeykin A.Yu. Temperaturnye zakonomernosti elektricheskoy pro-vodimosti geterogennykh sistem na osnove dispersiy grafita [Temperature Patterns of the Electrical Conductivity of Heterogeneous Systems Based on Dispersions of Graphite]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova [The Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov]. 2008, no. 3, pp. 15-17. (In Russian)

17. Shtark Y. Gidratatsiya tsementa i mikrostruktura betona [The Hydration of Cement and Microstructure of Concrete]. Tsement i ego primenenie [Cement and its Application]. 2011, no. 2, pp. 90-94. (In Russian)

18. Bondarenko D.A., Kostyuk T.A., Starkova O.V., Saliya M.G. Primenenie metoda matematicheskogo planirovaniya eksperimenta dlya optimizatsii sostava sukhoy stroitel'noy smesi [Application of the Method of Mathematical Planning of Experiment for Optimization of the Composition of Dry Building Mixtures]. Nauchnoe prostranstvo Evropy — 2012 [Scientific Space of Europe — 2012]. Available at: http://www.rusnauka.com/11_NPE_2012/Stroitelst-vo/4_107600.doc.htm. Date of access: 13.04.2016. (In Russian)

19. Nizina T.A., Balbalin A.V. Vliyanie mineral'nykh dobavok na reologicheskie i proch-nostnye kharakteristiki tsementnykh kompozitov [Influence of Mineral Additives on the Rheo-logical and Strength Characteristics of Cement Composites]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta [Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building]. 2012, no. 2, pp. 148-153. (In Russian)

20. Matveenko V.N., Kirsanov E.A., Remizov S.V. Reologiya strukturirovannykh dis-persnykh sistem [Rheology of Structured Dispersed Systems]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 2: Khimiya [Moscow University Chemistry Bulletin]. 2006, vol. 47, no. 6, pp. 393-398. (In Russian)

About the authors: Lopanov Aleksandr Nikolaevich — Doctor of Technical Sciences, Professor, chair, Department of Health and Safety, Belgorod StateTechnological University named after V.G. Shukhov (BSTU named after V.G. Shoukhov), 46 Kostyukova str., Belgorod, 308012, Russian Federation; alopanov@yandex.ru;

Fanina Evgeniya Aleksandrovna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, chair, Department of Health and Safety, Belgorod StateTechnological University named after V.G. Shukhov (BSTU named after V.G. Shoukhov), 46 Kostyukova str., Belgorod, 308012, Russian Federation; evgenia-@mail.ru;

Guzeeva Oksana Nikolaevna — postgraduate student, Department of Health and Safety, Belgorod StateTechnological University named after V.G. Shukhov (BSTU named after V.G. Shoukhov), 46 Kostyukova str., Belgorod, 308012, Russian Federation; ox.guzeeva@yandex.ru.

For citation: Lopanov A.N., Fanina E.A., Guzeeva O.N. Regulirovanie elektricheskikh i reologicheskikh svoystv geterogennykh sistem na osnove kvartsevogo peska i grafita me-khanicheskoy aktivatsiey kvartsevogo peska [Regulation of Electrical and Rheological Properties of Heterogeneous Systems on the Basis of Quartz Sand and Graphite by Mechanical Activation of Quartz Sand]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 8, pp. 78-87. (In Russian)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.