Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Кафедра автомобильных дорог

Отчет по педагогической практике

по дисциплине:

Наноматериалы

на тему:

«Нанодобавки в дорожные герметики»

Подготовил:

ст. гр. Сми-316

Логвинов Д.А.

Принял:

Проваторова Г.В.

Владимир 2016



ВВЕДЕНИЕ

Каждое современное предприятие для достижения высоких результатов производственной деятельности стремится использовать новые технологии и современные научные разработки. Российское ОАО "Центродорстрой" широко внедряет в практику дорожного строительства наиболее интересные предложения ведущих отраслевых и учебных институтов. Все предприятия ОАО "Центродорстрой" заняты круглогодично несмотря на сезонность дорожного строительства. Так, для обеспечения непрерывности производственных процессов 90% объемов работ по сооружению земляного полотна проводится в зимнее время.

В наше время широко стали применяться нанотехнологии в дорожном строительстве , в том числе и в дорожных герметиках.

Существует большое разнообразие дорожных герметиков , некоторые из них мы рассмотрим подробнее.



Основная часть

Основные свойства наноматериалов

Свойства наноматериалов определяются природой исходных молекул, размером наночастиц (степенью диспергирования) и средой диспергирования. Понятие «дисперсность» неотделимо от среды диспергирования: всякое диспергирование производится в какой-либо среде и любая дисперсная система состоит по меньшей мере из двух фаз - дисперсной фазы и дисперсионной среды. Для всех коллоидных и других микросистем энергия взаимодействия «частица - среда» находится на уровне ван-дер-ваальсовых сил или слабых химических связей.

Для частиц наноразмеров резко возрастает поверхностная энергия и, следовательно, роль среды становится определяющей. Поэтому очень важно говорить о наночастицах с указанием среды, в которой они находятся. Наночастицы, диспергированные в газовой фазе (в аргоновой или метановой матрице, в углеводороде), в матрице другого металла, в полимере или в полостях цеолита, будут обладать разными свойствами. Эти различия обусловлены двумя основными причинами. Во-первых, многие свойства являются коллективными и определяются не отдельно взятой частицей, а их ансамблем, распределенным в среде диспергирования. Во-вторых, поверхностные атомы частиц взаимодействуют со средой диспергирования, и энергия этого взаимодействия находится на уровне энергий химических связей. Если среда равномерно со всех сторон окружает частицу, ее действие на частицу изотропно. Влияние окружающей среды может быть и сильно асимметричным. Эта ситуация реализуется в тех случаях, когда наночастица находится на поверхности твердого тела, например, на гладкой поверхности монокристаллов или высокоразвитой поверхности каталитических носителей. Это не может не отразиться на строении и свойствах частицы. Хорошо организованная поверхность монокристалла оказывает структурирующее действие на растущую на ней наночастицу (эффект репликации). Часто первые два слоя атомов, непосредственно примыкающих к поверхности, повторяют ее строение, при этом форма наночастицы на поверхности меняется, чаще всего она становится несферической. Отличительный признак наночастиц - ограничение по размерам или по числу атомов N в частице. Это ограничение определяется прежде всего соотношением числа поверхностных и внутренних атомов. Для наночастиц доля поверхностных атомов соизмерима (или даже больше) с числом атомов в объеме частицы. Границу между наночастицами и классическими дисперсными системами иллюстрирует рис.1 Закономерности изменения свойств в пределах наночастиц принципиально иные, чем для частиц большего размера. Если рассматривать всю совокупность свойств металлосодержащих частиц, то для произвольной частицы, содержащей N > 10³ атомов, этот комплекс свойств не отличается от свойств компактного металла.

Энергия наночастиц такова, что они способны эффективно взаимодействовать с любыми химическими соединениями, включая инертные газы. В этом смысле справедливо утверждение, что для наночастиц, например металлических, не существует инертной среды. Глубина взаимодействия со средой определяется двумя основными факторами: размером частиц (соответственно долей поверхностной энергии в общей энергии частицы) и природой металла (энергией атомизации, работой выхода электрона, потенциалом ионизации). С наночастицами эффективно взаимодействуют О₂, СО, СО₂, Н₂О, этилен, углеводороды, которые сорбируются и реагируют с поверхностью наночастиц. Таким образом, на поверхности наночастицы всегда имеется оболочка из легких атомов или молекул.

Нанокомпоненты в структуре герметика

В строительстве под нанотехнологией понимают использование нанодобавок и нанопримесей, то есть нанообъектов в виде специально сконструированных наночастиц, частиц наномасштаба с линейным размером менее 100 нм.

Более приемлемыми для модифицирования технологии и свойств строительных композитов оказываются наночастицы и нанопорошки, такие как, например:

* углеродные нанотрубки;

* природные фуллерены шунгит-шунгизит, шунгитовый углерод, углеродсодержащие минералы:

* Шунгит - необычная углеродсодержащая порода. Её необычность в структуре и свойствах шунгитового углерода, и характера его взаимодействия с силикатными компонентами цемента. Уникальные свойства камню шунгиту придают фуллерены молекулы, состоящие из нескольких десятков атомов углерода. Единственное месторождение шунгита в России находится в Кижах.

* Серпентинитовые и магнезиальные породы: хризотил - Mg₆(OH)₈Si₄O₁₀, антигорит Mg₃(OH)₄Si₂O₅;

* Таурит - новый казахстанский минерал, это своего рода природный полимер кластерного типа, имеющий в своей структуре как органическую, так и минеральную части, не похожий на уже известные углеродсодержащие ископаемые минералы. В своем составе он содержит глобулярный "неграфитизируемый" углерод с метастабильной надмолекулярной структурой кремнистого или карбонатного типа. В силу произошедших с ним геологических метаморфоз он не стал ни графитом, ни алмазом. Таурит не магнитен, но электропроводен. Размеры глобул тауритового углерода составляют до 10 нм, с внутренними порами, который образует в минерале матрицу с равномерно распределенными тонкодисперсными силикатами со средним размером частиц до 10-20 мкм.

Применение в дорожно строительной индустрии Таурита обусловлено его свойствами. Это стойкий черный природный минеральный пигмент и наполнитель в производстве различных дорожно строительных материалов в том числе и герметиках.

* диоксиды металлов, которые представляют собой первое поколение продуктов с использованием нанотехнологий, освоенных промышленностью.

Нано-герметик SelfClean .

Промышленные выбросы, оседающие на дороги и строения, в крупных городах ежегодно исчисляются тысячами тонн. Помимо отравленной атмосферы, города получают грязные тротуары и фасады зданий.

Ученые постоянно находятся в поисках методов решения этой проблемы.

Новый герметик SelfClean - продукт нано-технологий. Создан американцами и предназначен для защиты пористых поверхностей от всех видов грязи. Материалы, покрытые герметиком, приобретают свойство самоочищаться. Процесс возможен только под воздействием солнечного или флуоресцентного света, "запускающего" реакцию фотокатализа. Входящий в состав герметика фотокатализатор, диоксид титана, под воздействием света разрушает загрязнения на молекулярном уровне. Образующиеся в результате пылеобразные остатки пятен смываются дождевой водой. Применение герметика возможно на вертикальных и горизонтальных поверхностях.

Поддержание внешнего вида строений в достойном состоянии требует немалых средств. Несмотря на это, в Европе общественные здания моют до четырех раз в год. При регулярном уходе не приходится применять агрессивные моющие средства, негативно влияющие на состояние фасадных материалов. Не отстают от муниципалитетов и частные лица: содержание своего жилища в порядке считается хорошим тоном. Во многих странах это законодательно вмененная обязанность для собственников жилья. Потому-то и выглядят европейские города, большие и маленькие, аккуратно и нарядно. Это, наверное, первое, на что обращают внимание туристы из России.

Крупные российские города тоже стали выглядеть неплохо. Успешные компании серьезно относятся к чистоте фасадов зданий, где расположены их офисы - это часть имиджа. Да и многочисленным собственникам жилья небезразлично, какое впечатление на окружающих производит их дом, в том числе многоквартирный. Появились компании, предлагающие услуги по очистке стен зданий любой этажности.

А вот в глубинке "банные процедуры" для фасадов зданий - пока редкое явление. Понятно, что подобные услуги стоят недешево, тем более, что очисткой стен высотных зданий занимаются промышленные альпинисты, чей труд оплачивается высоко. Появление герметика SelfClean способно изменить ситуацию и не только упростить уход за строениями, но и сделать воздух в городах чистым.

Герметик легко наносится на обрабатываемую поверхность, глубоко проникает в поры материала, при этом укрепляет его структуру и не образует пленку на поверхности. Быстро сохнет, не выделяет вредных веществ, без запаха. Обработанные участки не меняют исходный цвет. Эффект от действия герметика сохраняется в течение семи лет. Если вовремя производить обработку поверхностей, то об их приведении в порядок можно долго не беспокоиться.



В российских регионах с влажным климатом появление грибков и плесени на строительных конструкциях из пористых материалов - обычное явление. Редко удается навсегда избавиться от них даже при обработке сильными средствами: ликвидируется следствие, а не причина. SelfClean "консервирует" строительные материалы после удаления бактерий, не позволяя им вновь разрастись на очищенной поверхности. Это свойство герметика позволяет экономить на очистке стен зданий и кровли из пористых материалов.

После обработки герметиком SelfClean не увеличивается коэффициент скольжения на бетонных дорожных покрытиях и лестницах, тротуарной плитке. Поверхности годами сохраняются в чистоте. А пока что их моют струей воды, подающейся под высоким давлением. Применение такого подхода, как правило, не дает долговременного эффекта.

Еще сложнее очистить кровлю из натуральной черепицы. Хотя срок ее службы исчисляется многими десятками лет, красота материала с годами меркнет. Несколько раз в год очищать скатную крышу берется, наверное, не каждый хозяин даже собственного жилого дома. С новым герметиком часто делать это нет необходимости.

Индивидуальные жилые дома вообще являются отличной площадкой для применения новейших разработок в области строительства. Например, применив новый герметик на площади вокруг бассейна, выложенной плиткой или забетонированной, можно избавиться от регулярного ухода за этим участком. Любую пористую поверхность герметик, произведенный с применением нано-технологий, помогает сохранить в первозданном виде долгие годы. В помощь ему - солнце и дождь.

наноматериал таурит диспергирование дорожный

Герметик SelfClean применяется для покрытия новых и уже давно эксплуатируемых поверхностей. Своевременное его применение сделает наши города привлекательными. Изменится и качество жизни населения, ведь основное предназначение нового материала - снижение влияния вредных выбросов, пагубно действующих не только на архитектурные сооружения, но и, в первую очередь, на здоровье людей.

Герметик Изол-31

Двухкомпонентный безусадочный отверждающийся герметик «ИЗОЛ-31» разработан на основе тиолсодержащего полимера. Состоит из двух компонентов - основной пасты и отвердителя. После смешивания компонентов образуется тиксотропная, легко наносимая паста. После отверждения - эластичный, резиноподобный материал с высокими деформационными и прочностными свойствами.

Область применения:

* Герметизация элементов автодорог (тротуарные напольные плиты, бордюрный камень, канализационные сливы).

* Герметизация швов, нарезанных в бетонных поверхностях.

* Герметизация фальцев и элементов металлической кровли (оцинкованной, черной), мансард, «фонарей остекления».

* Герметизация вводов коммуникаций, клепаных соединений.

Свойства:

· Высокая адгезия

· Высокая водостойкость

· Высокая стойкость к вибрационным нагрузкам

· Высокая прочность, эластичность

Все эти и ряд других показателей улучшаются, благодаря применению нанодобавок, например: увеличение срока службы герметика с 10-150 лет до 25-30 лет при толщине слоя герметика 4 мм, уменьшение расхода герметика от 360 гр/погонный метр до 280 гр/ погонный метр (при толщине слоя 10 мм и ширине шва 20 мм), увеличение гарантийного срока и повышения экологической безопасности.

Герметик Тиксопрол-АМ марки 052 для заливки и ремонта деформационных швов мостов, тоннелей, дорог, бетонных плит аэродромов

Герметик Тиксопрол АМ марки 052 на основе тиополиэфира ТПМ-2 представляет собой двухкомпонентный заливочный материал холодного отверждения. Герметик не содержит в своем составе растворителей(безусадочный).

Назначение и области применения:

Герметик Тикспрол-АМ марки 052, литьевой , предназначен для герметизации горизонтальных деформационных швов бетонных аэродромных покрытий, заделки трещин и щелей. Герметик соответствует требования ТУ 405668-88. Температурные пределы эксплуатации от минус 50 до плюс 80 °С.

Герметик сохраняет заливочные свойства, обеспечивающие проведение работ по его нанесению при температурах до минус 20 ° С.

Герметик устойчив к выдуванию термо-газовой струей реактивных двигателей.

Герметик обеспечивает повышенную работоспособность шва, устойчив к УФ-излучению, переходам температуры "+/-". Прогнозируемый срок эксплуатации от 5 лет и выше при соблюдении технологии нанесения.

Применение герметика, взамен составов на основе резино-битумных вяжущих, не требуя подогрева и использования дорогостоящего оборудования, позволяет:

· сократить расходы на ремонт

· повысить надежность герметизации

· увеличить срок службы деформационных швов. соответственно увеличиваются межремонтные сроки

Имеется положительный опыт применение герметика на различных объектах.

Технологические характеристики : Герметик состоит из герметизирующей пасты белого цвета и вулканизирующей пасты черного цвета. Пасты смешиваются между собой непосредственно перед применением в соотношении 100:20, после чего состав заливается в шов. Отверждение герметика происходит в течение от 1 до 7 суток в зависимости от температуры и влажности окружающей среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наноматериалы имеют значительно более высокую прочность, чем их традиционные аналоги. дороги, построенные с использованием нанотехнологий, способны прослужить в 2 5 раз дольше.

На сегодняшний день потенциал нанокомпонентов раскрыт далеко не полнотью. В дальнейшем ученым предстоит решить множество вопросов, связанных с нанонаукой, и постигнуть ее глубочайшие тайны. Но, несмотря на это, нанотехнологии уже оказывают очень серьезное влияние на жизнь современного человека.

Нанотехнологии - символ будущего, важнейшая отрасль, без которой немыслимо дальнейшее развитие цивилизации.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1) http://www.nanonewsnet.ru/

2) http://www.bridgeart.ru/

3) http://www.rusnano.com/

4) http://www.dicolor-russia.ru/

5) Прилепская, Л. Л. Химия материалов : учеб.пособие / Л. Л. Прилепская, Н. Н. Чурилова; ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2007

6) Кузьмина В.П. Перспективы применения нанотехнологий в строительстве.

Размещено на Allbest.ru