Проект добавлен в сравнение

Спасибо за заказ!

Мы перезвоним вам в ближайшее время

Заказать звонок

Нажимая кнопку «Жду звонка», вы соглашаетесь с обработкой персональных данных.

Спасибо!

Ваша заявка принята в работу.

Спасибо!

Ваша заявка принята в работу.

Регистрация

Вы зарегистрированы.

Информация для сброса Вашего пароля была отправлена на указанный e-mail.

Сброс пароля

Вы вышли!
Будем рады видеть Вас снова.

обзор планировок и чертежей, фото

Все больше и чаще современное загородное строительство делает выбор в пользу газосиликатных блоков – инновационный материал, сочетающий в себе теплоизоляционные и надежные прочностные качества. В силу доступной цены и легкости в обработке и монтаже ячеистый бетон признан лучшим вариантом для самостоятельного использования. Данные технологии позволяют воплощать в жизнь идеи любой степени сложности. Это могут быть здания, включающие гараж, балкон, мансарду и другие архитектурные изыски. Широта распространения построек из газосиликата породила множество проектов и вариантов возведения под ключ на любой вкус и бюджет.

Особенности проектирования

Типовые или индивидуальные проекты домов из газобетонных (газосиликатных) блоков в обязательном порядке должны создаваться профессионалами своего дела. Только специалист сможет грамотно подобрать функциональные решения планировки для малоэтажного строительства с учетом всех особенностей материала. В проекте могут быть воплощены все потребности застройщика, в любом архитектурном стиле, но не выше двух этажей. Допускаются постройки с мансардой, также газосиликат – идеальный экономичный вариант для возведения гаража.

Основные особенности строительства и проектирования зданий вытекают из свойственного газосиликату адекватного компромисса между несущей способностью и низкой теплопроводностью, но только при условии соблюдения всех правил и нормативов. По сути своей проекты кирпичных построек и домов из газосиликатных блоков не имеют принципиального отличия за исключением некоторых технических нюансов. Первоначальное внимание во время проектирования уделяется толщине стен. Исходя из климатических условий, значения сезонных температур высчитывается необходимая ширина блоков. Для Московского региона в строительстве дома круглогодичного проживания предпочтительнее величина в 40 см при использовании материала плотностью не менее D400.

Недостатком ячеистого бетона является неустойчивость к перепадам давления при вертикальных нагрузках. Это следствие наличия пузырьков воздуха в толще для обеспечения основной функции теплосбережения. Поэтому важно иметь в виду, что газосиликатные блоки непригодны для сооружения фундамента. При создании проекта дома обязательно учитываются дополнительные затраты на надежный материал основания.

В силу невысокой прочности при нарушении технологии строительства в местах над оконными и дверными проемами, маурлатом, этажными перекрытиями существует риск возникновения трещин. Проблема устранима, если в проекте предусмотреть создание усиливающих конструкций – это может быть как армирование самой стены, так и обустройство кирпичного либо монолитного железобетонного армирующего пояса. Какой вариант будет приемлем в каждом конкретном случае, решает проектировщик.

Так как одно из главенствующих преимуществ газосиликатных блоков – низкая теплопроводность, важной задачей для обеспечения максимальной энергоэффективности материала становится сведение к минимуму всех возможных теплопотерь. Для этого все армирующие перемычки и железобетонные пояса, дабы не выступать мостиком холода, впоследствии тщательным образом утепляются любым способ с наружной стороны.

Некоторые производители на сегодняшний день выпускают специальные системы для перекрытий из газобетона. Это армированные газосиликатные балки в сочетании модульными блоками. Такая технология подразумевает использование «сухого» крепления по принципу паз-гребень, что в свою очередь позволяет в проекте создать прочную, легкую и теплую поверхность без мостиков холода.

Важным моментом в проектировании становится тот факт, что газосиликат хорошо пропускает воздух и пар. Тем самым необходим грамотный подход к выбору отделочных материалов как снаружи, так в внутри дома. К примеру, для наружной отделки подойдет только штукатурка с высокой паропроницаемой способностью во избежание образования конденсата на стыках; при облицовке постройки кирпичом или искусственным камнем важно оставлять вентиляционный зазор между стеной и кладкой.

Далее приведены несколько вариантов проектов домов под ключ на основе газосиликатных блоков.

1. Дом с мансардой площадью 150 м2 – классический вариант строительства из газосиликата. Габаритные размеры 10,5х8,5 м вмещают в себя гостиную, столовую и просторную кухню с панорамными окнами и запасным выходом в сад.

В весьма вместительной мансарде располагаются 3 спальни и просторная ванная комната с возможностью оборудования джакузи. Классический стиль исполнения постройки уютно впишется в любой ландшафт. При грамотном подходе к утеплению дом пригоден к круглогодичному проживанию.

2. Проект одноэтажного дома из блоков идеально впишется в узкий и длинный участок земли. Это образчик компактности и функциональности застройки. Оборудованный просторным гаражом на два машиноместа, послужит комфортабельной жилой постройкой для круглогодичного проживания. Оригинальная четырехскатная крыша с мансардной кровлей визуально увеличивает высоту потолков, придает пространству вид семейной усадьбы.

На общей площади в 200 м2 удобно размещаются 3 спальни, кухня-столовая, гостиная, просторная ванная комната, а также подсобные и гаражное помещения.

3. Двухэтажный частный дом 10х10 м – проект под ключ включает в себя гостиную, столовую, кухню, 3 санузла, и целых 4 спальни, 3 из которых расположены на втором этаже. Правильная квадратная форма помещений позволяет с легкостью придумать любые, даже самые замысловатые интерьеры комнат. Общая площадь жилого пространства составит 140 м2.

Кроме того оборудованы подсобные помещения: вместительная кладовая (ее же можно использовать в качестве гардеробной) и котельная.

Особенно эффектно проект будет смотреться в отделке из искусственного камня или облицовочного кирпича в сочетании с темными сортами дерева.

4. Двухэтажный дом с гаражом «Констанц» – популярный вариант для летнего отдыха в современном стиле. Габаритные размеры 10,7х9 м и общая площадь жилого пространства в 126 м2 позволят компактно разместить все необходимое для комфортного проживания. Оборудованное удобное парковочное место обеспечит автомобилю владельца надежное укрытие. В строении не предусмотрен подвал.

Первый этаж состоит из кухни-столовой, гостиной, просторного холла и санузла. Мансарда включает в себя две спальни, ванную комнату и чердачное помещение над гаражом. При желании к первому этажу пристраивается крытая терраса для барбекю или спокойного отдыха на открытом воздухе.

цена, каталог, фото, планировки, строительство

Площадь (кв.м.)

20.50

265.5

510.5

755.5

1000

Ширина дома по главному фасаду

12

24

36

48. 52

Глубина дома

10

20

29

39.27

Материал стен

Керамический блок, кирпич Газосиликтные блоки Каркас из брус LVL Деревянный брус, бревно

Этажность дома

1-этажные 2-этажные, второй этаж мансардный 2-этажные, второй этаж мансардный, меньшей площади, чем первый этаж 2-этажные, второй этаж полноценный 2-этажные, второй этаж полноценный, меньшей площади, чем первый этаж 3-этажные, третий этаж мансардный 3-этажные, третий этаж полноценный

Цокольный этаж

Да Нет

Гараж

без гаража гараж встроенный в дом на 1 машину гараж встроенный в дом на 2 машины гараж пристроенный к дому на 1 машину гараж пристроенный к дому на 2 машины гараж пристроенный к дому на 3 машины гараж выдвинутый вперёд перед домом на 1 машину гараж выдвинутый вперёд перед домом на 2 машины

Навес под автомобиль

без навеса навес на 1 машину навес на 2 машин

Гостинная, столовая, кухня

все 3 зоны объединены гостинная отдельно, кухня-столовая объединены все 3 зоны раздельны

Количество спален (эт. 1)

1 спальня 2 спальни 3 спальни 4 спальни 5 спален

Количество спален (эт.2)

1 спальня 2 спальни 3 спальни 4 спальни 5 спален 6 спален 7 спален 8 спален

Количество спален (эт. 3)

Количество ванных комнат (эт.1)

1 комната 2 комнаты 3 комнаты 4 комнаты 6 комнат

Количество ванных комнат (эт.2)

1 комната 2 комнаты 3 комнаты 4 комнаты 5 комнат 6 комнат

Количество ванных комнат (эт. 3)

1 комната 2 комнаты 6 комнат

Дополнительные помещения

баня/сауна бассейн тренажёрная зимний сад бильярдная

Архитектурные элементы

панорамное остекление эркер балкон террасса/веранда второй свет с колоннами с камином с барбекю

Специальное назначение

дом на 2 семьи на 2 семьи с неравными частями на 2 семьи несимметричные дом на 3 семьи

Крыша

2х скатная 4х скатная сложная плоская

Форма дома в плане

квадратная прямоугольная Г-образная П-образная

Расположение терассы

на стороне дома обратной главному фасаду на боковой стороне дома на стороне главного фасада

Строительство домов из газосиликатных блоков под ключ

Хит

86

«Мичиган»

Размеры: 12х9

Комнат: 4

Площадь: 140 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

212

«Эверетт»

Размеры: 10х10

Комнат: 5

Площадь: 174 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

51

«Сидней»

Размеры: 9х9

Комнат: 4

Площадь: 125 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

143

«Надежда»

Размеры: 11х11

Комнат: 2

Площадь: 94 м²

Спален: 2

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

115

«Эвелина»

Размеры: 10х12

Комнат: 3

Площадь: 146 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

165

«Прованс»

Размеры: 7х8

Комнат: 2

Площадь: 89 м²

Спален: 2

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Топ 10 Хит

80

«Крит»

Размеры: 18х9

Комнат: 5

Площадь: 166 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

124

«Талица»

Размеры: 11х14

Комнат: 5

Площадь: 199 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

92

«Форт»

Размеры: 12х17

Комнат: 6+

Площадь: 261 м²

Спален: 6+

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

9

«Дубрава»

Размеры: 11х12

Комнат: 5

Площадь: 176 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

88

«Марианна»

Размеры: 10х11

Комнат: 4

Площадь: 150 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

108

«Карамбола»

Размеры: 10х10

Комнат: 5

Площадь: 187 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

156

«Рубин»

Размеры: 10х10

Комнат: 3

Площадь: 136 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

59

«Олива»

Размеры: 11х9

Комнат: 2

Площадь: 80 м²

Спален: 2

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

112

«Раздолье»

Размеры: 12х11

Комнат: 4

Площадь: 206 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

124

«Терек»

Размеры: 16х14

Комнат: 5

Площадь: 258 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

83

«Енисей»

Размеры: 14х16

Комнат: 5

Площадь: 263 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

82

«Исток»

Размеры: 17х21

Комнат: 3

Площадь: 274 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

68

«Каприз»

Размеры: 10х8

Комнат: 2

Площадь: 129 м²

Спален: 2

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

70

«Полёт»

Размеры: 10х9

Комнат: 4

Площадь: 143 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

117

«Штиль»

Размеры: 12х12

Комнат: 5

Площадь: 177 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Топ 10 Хит

167

«Берген»

Размеры: 11х13

Комнат: 5

Площадь: 162 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

208

«Герцог»

Размеры: 10х10

Комнат: 4

Площадь: 98 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

155

«Тарлок»

Размеры: 15х16

Комнат: 4

Площадь: 300 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

111

«Юнона»

Размеры: 9х10

Комнат: 3

Площадь: 146 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

150

«Хуторок»

Размеры: 10х12

Комнат: 6+

Площадь: 171 м²

Спален: 6+

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Топ 10 Хит

187

«Кижи»

Размеры: 15х10

Комнат: 6

Площадь: 179 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

135

«Яхонт»

Размеры: 11х8

Комнат: 3

Площадь: 129 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

76

«Павлин»

Размеры: 18х15

Комнат: 4

Площадь: 274 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

140

«Простор»

Размеры: 11х13

Комнат: 1

Площадь: 124 м²

Спален: 1

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

123

«Мечта»

Размеры: 10х13

Комнат: 4

Площадь: 184 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Топ 10 Хит

126

«Гляссе»

Размеры: 17х9

Комнат: 5

Площадь: 185 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

81

«Каламбур»

Размеры: 8х11

Комнат: 5

Площадь: 112 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

69

«Леруа»

Размеры: 7х14

Комнат: 5

Площадь: 161 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Топ 10 Хит

198

«Сатурн»

Размеры: 25х18

Комнат: 5

Площадь: 285 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

153

«Марика»

Размеры: 13х8

Комнат: 5

Площадь: 150 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

109

«Персей»

Размеры: 11х13

Комнат: 5

Площадь: 214 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Топ 10 Акция Хит

168

«Примула»

Размеры: 17х17

Комнат: 6

Площадь: 173 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

82

«Родина»

Размеры: 11х13

Комнат: 4

Площадь: 214 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

91

«Терса»

Размеры: 8х14

Комнат: 4

Площадь: 132 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

121

«Меридиан»

Размеры: 15х17

Комнат: 4

Площадь: 228 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

80

«Скарлетт»

Размеры: 14х17

Комнат: 5

Площадь: 278 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

64

«Марина»

Размеры: 13х13

Комнат: 4

Площадь: 193 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

107

«Фортуна»

Размеры: 10х10

Комнат: 2

Площадь: 80 м²

Спален: 2

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Топ 10 Хит

212

«Бекли»

Размеры: 12х9

Комнат: 5

Площадь: 189 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

130

«Шафран»

Размеры: 7х8

Комнат: 1

Площадь: 53 м²

Спален: 1

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Топ 10 Хит

195

«Массив»

Размеры: 11х10

Комнат: 5

Площадь: 172 м²

Спален: 2

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

122

«Искра»

Размеры: 10х9

Комнат: 3

Площадь: 118 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

150

«Соловьи»

Размеры: 11х15

Комнат: 4

Площадь: 163 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

109

«Шарм»

Размеры: 11х12

Комнат: 3

Площадь: 110 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

153

«Нордик»

Размеры: 11х9

Комнат: 4

Площадь: 74 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

12

«Заря»

Размеры: 7х9

Комнат: 1

Площадь: 51 м²

Спален: 1

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

106

«Дубровник»

Размеры: 11х9

Комнат: 3

Площадь: 163 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

37

«Дивный»

Размеры: 13х8

Комнат: 5

Площадь: 171 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

135

«Рига»

Размеры: 12х14

Комнат: 4

Площадь: 204 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Хит

92

«Элен»

Размеры: 14х11

Комнат: 3

Площадь: 125 м²

Спален: 3

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

124

«Толедо»

Размеры: 18х25

Комнат: 6

Площадь: 303 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

199

«Лагос»

Размеры: 16х11

Комнат: 3

Площадь: 143 м²

Спален: 1

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

77

«Плоскуша»

Размеры: 17х31

Комнат: 5

Площадь: 376 м²

Спален: 4

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

189

«Борго»

Размеры: 16х12

Комнат: 6

Площадь: 216 м²

Спален: 5

• Тип дома:Газосиликатные блоки
• Срок строительства:3 месяца

Посмотреть проект

Показать ещё

Вопросы и ответы по домам из газосиликатных блоков

Газосиликатный блок — это современный строительный материал пористой структуры, который применяется в строительстве несущих конструкций, а также стен-перегородок.

плюсы и минусы, размер материала для стен, а также технология строительства своими руками

Дом из газосиликатных блоков станет отличным решением для тех, кто хочет построить жилье своими руками. Популярность этого материала в строительной сфере объясняется тем, что газосиликат обладает уникальными свойствами и характеристиками. Поэтому строительство дома с использованием таких блоков позволяет сэкономить средства и получить безопасную и прочную конструкцию.

Какой лучше выбрать материал?

Для начала нужно разобраться, что такое газобетон, а что такое газосиликат, и есть ли разница. Эти материалы относятся к разновидностям бетона и отличаются только технологией изготовления, но имеют одинаковые характеристики.

Газосиликат – это газобетон, в составе которого может совсем не быть цемента, или находиться в малых дозах. Для связки используют силикатную смесь.

Газобетон делается из цемента, воды, извести и кварцевого песка. Оба состава проходят одинаковый технологический процесс. Для образования пор в материалах используют пасту или алюминиевую пудру. Неавтоклавные бетоны изготовляются по старой технологии.

Разница в названии (газосиликат или газобетон) означает материал, используемый для создания продукта. Автоклавного твердения бетон по новому стандарту не требует маркировки вяжущего состава, поэтому правильнее называть этот вид «газобетон». Стоит отметить, что на практике один и тот же продукт могут назвать по-разному.

Автоклавный и неавтоклавный газобетон

Автоклавный бетон имеет ряд преимуществ:

• изготовленный по специальной технологии он более прочен;
• обладает шумоизоляционные качествами;
• имеет меньший вес, по сравнению с другими бетонами.

Самый главный недостаток автоклавного бетона это его большая хрупкость.

Хотя неавтоклавный бетон и ниже качеством, но и у него есть некоторые преимущества. Он меньше впитывает влагу и стоимость у него дешевле.

При выборе материала для строительства нужно знать ряд параметров. Плотность: от неё зависит прочность и теплоизоляционные характеристики газосиликата. Блоки с плотностью 500 кг/м3 считаются подходящими для строительства малоэтажных зданий.

Прочность: этот параметр зависит от качества производства. Хорошее качество значит минимальное количество брака найденного в приобретённых блоках. Простота в обработке: отделывать стены легче из газосиликата, чем кирпичные.

Размеры

При выборе размера газосиликатных блоков для строительства дома, нужно определиться с толщиной стены (об этом поговорим ниже): внешнюю стену толщиной, например, 400 мм. можно класть или в один ряд, либо в два ряда по 200 мм. Приведем стандартные размеры блоков, наиболее часто встречаемые на рынке:

• Ширина блоков для внешних стен: 200, 250, 300, 350, 375, 400, 500 мм., для внутренних перегородок: 100-150 мм.
• Длина: 600, 625 миллиметров.
• Высота: 200, 250, 300 мм.

При выборе материала для строительства дома из газосиликатных блоков помните о морозостойкости. При сильных перепадах температур происходит интенсивное изнашивание материала.

Не лишним будет заглянуть в рецептуру продукта. Помните, чем больше в блоках цемента, тем меньше он будет впитывать влаги. При приобретении газобетона нужно дать ему отлежаться.

Газосиликатные блоки имеют срок службы до 100 лет в подходящем климате и 50 во влажном.

Монолитный железобетонный пояс в уровне перекрытий

Перекрытия опирают на монолитный железобетонный пояс, который устраивают поверх кладки на всех несущих стенах дома. Такой пояс равномерно распределяет по сечению стены нагрузку от веса перекрытий и выше лежащих частей дома и, кроме того, создает силовой каркас, повышающий устойчивость стен здания к боковым нагрузкам.

Конструкция монолитного пояса в уровне перекрытия подробно показана в этом видео:

Плюсы и минусы

Многие, кто строил, утверждают, что это не совсем так. Так как материал довольно хрупок, то происходит много боя.

Удорожание строительства ещё происходит из-за наружной обшивки стен. Без этого не получится, так как газосиликат легко впитывает воду и начинает разрушаться.

Не всякий материал подойдёт для обшивки стен. Для этой цели лучше всего подходит сайдинг, можно обделать стены облицовочным кирпичом, но это удорожает строительство. При сухой облицовке нужен будет зазор для вентиляции, чтобы в доме не появилась плесень.

Рекламируя свой товар, производители газосиликата говорят, что дома из него будет тёплым и строительство не займёт много времени. Так ли это? Дом получится тёплым, но тогда нужна будет защита стен от влаги.

Многое зависит от геометрии блоков, при погрешности (1мм на 600) дом строить будет легко. Такого качества материал могут создать только солидные производители газосиликата, и продукция будет не дешёвая.

При строительстве дома не стоит экономить на растворе, клей для блоков лучше сохраняет тепло. Блоки тяжелы, справиться одному не возможно, зато их легче обрабатывать, чем кирпич.

Строя дом из газобетона, учитывайте следующие моменты:

1. Не стройте выше двух этажей, стены могут не выдержать нагрузки.
2. На каждый этаж делайте обвязку из металлической сетки.
3. Для дома необходим монолитный фундамент.
4. Помните, что стены будут давать усадку.

В домах из газосиликата легко проводить электропроводку, делать монтаж отопления. Если всё делать по уму, то дом получится тёплым, красивым и сделан в короткие сроки, можете въехть в него меньше, чем через год.

Газоблок в 14 раз больше кирпича. Строительство дома из блоков занимает меньше времени.

Сравним параметры:

• стоит меньше чем кирпич;
• газосиликат теплее кирпича;
• теплопроводность у блоков лучше;
• параметры морозостойкости у газобетона 50 циклов, у кирпича 80-100.

Недостатки :

• низкая прочность на сжатие;
• водопоглощение,необходимость грунтовки фасада.

Армирование кладки

С помощью штрабореза вырезают пазы для укладки арматуры, в них заливают клей для кладки блоков, а потом полностью вдавливают стержни.

Специалисты утверждают, что армирование не оказывает никакого влияния на несущую способность кладки. Его предназначение – принять на себя нагрузки на сжатие и изгиб и предохранить стены от появления трещин. Армировать кладку рекомендуется тогда, когда одну из поверхностей стен планируется оштукатуривать. Это исключит возможность появления трещин.

Если решено снаружи здания сделать защитную обшивку (например, сайдингом) , а изнутри монтировать гипосокартон, то необходимость в армировании кладки отпадает. Достаточно будет соорудить усиливающие пояса из арматуры на уровнях перекрытий и перед устройством стропильной фермы. Используемый материал – арматура сечением не менее 8 мм или стальные полоски из оцинкованной стали 8/1,5 см. Полосы стали соединяют между собой проволокой диаметром 1,5 мм, уложенной “змейкой”.

Для ее укладки на поверхности блока предварительно выпиливаются пазы. Они заполняются клеем, в который вдавливаются прутки таким образом, чтобы он полностью закрыл их. Это защитит арматуру от воздуха и влаги и предотвратит развитие коррозии.

Монтаж проемов

• если армируется кладка, то прутки закладываются в каждый 4 ряд, на ряд ниже формирования оконных и дверных проемов, перемычек, примыканий. Прутки должны быть расположены по обе стороны от проемов не менее, чем на 90 см;
• проемы шириной до 1,5 м можно усиливать с помощью металлических уголков, для которых в поверхности газобетонного блока формируются выпилы соответствующего размера. Это предотвратит возникновение перепадов по высоте. Металлические уголки перед укладкой рекомендуется обработать антикоррозийным составом или покрасить. Чтобы армирование выполнялось проще и качественнее, во время подготовки уголков между стенками проема рекомендуется установить распорку из деревянного бруска подходящего сечения;
• если проем шире, чем 1,5 м, то оптимальный способ усиления – заливка железобетонной перемычки. Ее высота должна быть не меньше 20 см. Перед заливкой бетона монтируется опалубка нужной формы и размера, в нее укладывается арматурный каркас. Можно использовать специальную U-образную форму блока, имеющуюся в продаже. Это значительно упростит процесс формирования и усиления проема.

Толщина стен

Оптимальная толщина стен дома из блоков должна быть согласована со СниП. Применение газосиликата строго регламентировано:

1. Нужен расчет высоты стен.
2. Ограничения по высоте составляют 4-5 этажей.
3. Для трёхэтажных домов блоки должны быть марки В-2.5.

Для летнего проживания придерживайтесь следующих правил:

1. Применяйте блоки толщиной не менее 200 мм.
2. Двух-трёх этажные дома строятся из блоков толщиной 300-400 мм.
3. Перегородки возводятся из газосиликата толщиной 200-300мм.

Для круглогодичного проживания в Средней полосе России толщина блоков составляет 375 мм. марки D400.

Все параметры можно просчитать по специальным формулам. Правильно произведённые расчёты обеспечат достаточный уровень прочности и устойчивость вашему дому к любым нагрузкам

В Средней полосе толщина стены из газосиликата:

1. Плотность блока 400кг/куб. м. стена должна быть толщиной не менее 44см.
2. При плотности 500 кг/куб.м. толщина стены 37,5см.

Устройство гидроизоляции

Перед укладкой начального ряда строительных камней необходимо выполнить отсечную гидроизоляцию. Она выполняется с помощью водоотталкивающих материалов: рубероида, рубемаста, толя, стеклоизола, мастик на основе битума, смесей на основе полимеров и цемента. Следует учесть, что строительство первого ряда является определяющим для дальнейшей кладки, поэтому его поверхность должна быть идеально выровненной в горизонтальной плоскости. Для этого лента фундамента предварительно выравнивается с помощью цементно-песчаного раствора.

Схема утепления стен из газобетона с помощью штукатурного фасада.

Полосы гидроизоляционного материала должны настилаться внахлест не менее 10 см. Места соединений рекомендуется герметизировать с помощью битума или мастик на его основе. Особое внимание уделяется местам стыков и углам. Строить стены можно только тогда, когда будет выполнена качественная гидроизоляция.

Строительство зданий из газобетона не предусматривает внешней гидро- и пароизоляции стен. Это будет препятствовать выходу влаги из блоков. Пароизоляционные мембраны монтируются внутри помещения для защиты газобетонных блоков. Во время строительства крыши следует ориентироваться на следующую последовательность (изнутри наружу): пароизоляция, утеплитель, уложенный между стропилами, гидроизоляционный материал.

Технология выполнения работ своими руками

Кладка

Перед укладкой блоков на фундамент, нужно смонтировать гидроизоляцию. Это может быть рубероид или битумный материал.

В соотношении 1 к 3 наносим на гидроизоляцию песчано-цементный раствор. Особое внимание уделяем первому ряду газосиликата. Кладем блок на раствор, выравниваем по вертикали и горизонтали прижимаем, постукивая по нему киянкой.

Укладываем, перевязывая предшествующий ряд на 15-20 см., перевязка должна проходить ровно в полдлины силикатного блока. В жаркую погоду намочите стену.

Начинаем кладку с углов, натягиваем шнур и докладываем ряд. Не забывайте о проёмах. Через каждые четыре ряда делаем армирование. Каждый последний ряд этажа связываем армопоясом из красного кирпича.

Кладку армируем на первом ряду и через каждые четыре ряда. Часто бывают, нужны не целые блоки. Газобетон хорошо режется, так что, нет проблем.

Проемы (двери, окна)

Блоки хорошо пилятся. Приспособление из уголка даёт сделать идеальный срез, выполнить нужно одно условие, газобетон должен быть не меньше 15 см длиной. Плюс, самый дешёвый способ изготовления.

Применяют несколько способов для создания проёмов. Ударный способ делается отбойным молотком. Такую работу должен делать только специалист. Безударный способ это использование алмазной резки позволяет точно сделать проём.

Самый лучший способ – это чётко спланировать проёмы при строительстве дома и чётко следовать разметке.

Перегородки

Для перегородок промышленность выпускает газосиликаты меньшей толщиной. Стандарт таких блоков 100-150 мм, марка D400. Перед созданием перегородки необходимо точно разметить все параметры. Лучше всего для этого подходит лазерный уровень.

После разметки на полу делают гидроизоляцию. Для уменьшения трещин и для звукоизоляции стелят виброгасящий материал. Для лучшей связки стен в швы кладки кладут металлические пластины.

Перегородка делается следующим образом:

1. Делают цементную стяжку толщиной 10 см.
2. Размечают стены и потолок.
3. Делают временный каркас.
4. Очищают стены, и потолок от пыли.
5. На стяжку кладут слой клея, ставят блок на место, выравнивают при помощи лески, натянутой между стойками временного каркаса, наносят клей на нижний ряд, каждый ряд смещают на половину блока для связки.

Перемычки

Делают перемычки для усиления прочности коттеджей и домов малой этажности. Это даёт возможность распределить нагрузки и избавиться от трещин в проёмной зоне.

При применении U- образной конструкции монтаж перемычки упрощается. Самый надёжный и простой вариант установка силиката на перемычки из уголка, врезав их в блок.

Рассмотрим разные варианты. Армированные газобетонные перемычки делаются для домов не выше 17 м. Такие балки имеют небольшой вес, в них нет «холодных», быстро монтируются, хорошо обрабатываются. Минус это цена.

Железобетонные перекрытия изготавливаются из бетона и железных прутков. Плюс низкая цена.

Деревянные перемычки обрабатываются антисептиком, можно сделать самому, хорошо обрабатываются, малого веса. Минус, небольшой срок службы.

Профили из металла обладают хорошими характеристиками, но подвержены коррозии. Нуждаются в покраске и фиксации. Балки из монолитного бетона выдерживают большие нагрузки, но трудоёмки в изготовлении.

Армопояс межэтажный

Для придания устойчивости зданию и нужен арматурный каркас. В каждом доме есть проблемные участки, которые требуется усилить:

• между фундаментом и первым рядом кладки;
• поверхность капитальных стен, принимающая массу кровли;
• проёмы дверей и окон.

Щиты опалубки крепят к стенам саморезами. Делают распорки из бруса по ширине армопояса на расстоянии 1,5 метра друг от друга. Скручивают доски проволокой, плотно прижимая к распоркам.

Армопояс армируют каркасом из 12 мм. прутков, связанных проволокой. Ставят каркас в опалубку и заливают раствором. Залить нужно за один раз.

Армопояс, создавая ребро жёсткости в газосиликатном сооружении, не даёт разрушаться конструкции. Такой монолит стабилизирует деформацию в стенах с разнородной нагрузкой.

Делаем крышу

Мауэрлат у нас уже смонтирован. Пришло время установить стропила. На этом этапе все индивидуально – ориентируйтесь на особенности выбранной кровельной конструкции.

Доступно несколько вариантов:

• односкатная крыша. Для жилых домов используется редко. Преимущественно такой кровлей перекрывают сараи и прочие хозяйственные постройки;
• двускатная крыша. Подойдет для дачного дома;
• мансардная, вальмовая и прочие сложные конструкции. Лучший выбор для полноценного жилого дома из газобетонных блоков.
  
  Делаем крышу
  
  Делаем крышу
  
  Делаем крышу
  
  Делаем крышу
  
  Делаем крышу
  
  Делаем крышу
  
  Делаем крышу
  
  Делаем крышу

Вне зависимости от выбранной конструкции кровли, ее нужно укомплектовать изоляционными слоями: гидро-, тепло- и пароизоляцией. В отдельных случаях (к примеру, когда обустраивается жилая мансарда) монтируется слой шумоизоляционного материала.

Поверх стропил закрепляем гидроизоляционный материал. Удобнее всего это делать с помощью деревянных реек. Одновременно рейки будут играть роль контробрешетки, к которой в дальнейшем зафиксируются рейки обрешетки для кровельного материала.

Под гидроизоляцию в пространство между рейками обрешетки укладываем утеплитель. Чаще всего используется минеральная вата. При желании можете выбрать другой материал (пенополистирол, пенопласт и пр. ).

Теплоизоляцию закрываем слоем пароизоляционной пленки. Ее крепим к стропилам с помощью деревянных реек.

В завершение укладываем финишное кровельное покрытие. В этом моменте ориентируйтесь на доступный бюджет и личные предпочтения. Самые популярные материалы:

• шифер;
• битумная черепица;
• профнастил;
• металлочерепица;
• керамическая черепица.

Любой кровельный материал укладываем, начиная снизу. В результате листы будут закреплены так, что осадочная влага сможет стекать, не проникая под кровельный настил.

Цены на различные виды бруса

Брус

На этом коробка из газоблоков с крышей готова. Далее вас ожидают работы по монтажу инженерных коммуникаций и отделке, но это уже тема для отдельного руководства.

Удачной работы!

Видео – Дом из газобетона своими руками

Построенные дома

подробнее

Построен

подробнее

Построен

подробнее

Построен

подробнее

Построен

подробнее

Построен

подробнее

Все построенные объекты

Наряду с предложением типовых решений, наши проектировщики могут разработать проект дома с нуля, где будут учтены все индивидуальные предпочтения клиента.

Являются ли бетонные блоки токсичными? Можете ли вы что-нибудь с этим сделать?

Если у вас есть или вы планируете построить приусадебный участок, вы можете подумать об использовании бетонных блоков для фундамента. Их используют во многих приподнятых садах, потому что они очень прочные, дешевые и устойчивые к непогоде. Но безопасны ли они? Являются ли бетонные блоки токсичными для окружающей среды, вас и ваших растений? Ответ да, и нет. Бетонные блоки, также известные как шлакоблоки, могут быть изготовлены из материалов, которые потенциально могут вызвать проблемы со здоровьем при употреблении. Летучая зола, которая является побочным продуктом сжигания угля и используется для изготовления некоторых типов шлакоблоков, может вымывать в почву токсичные вещества, такие как оксид кальция, оксид алюминия и оксид магния. Другие побочные продукты тяжелых металлов, такие как свинец и мышьяк, также могут присутствовать и также могут выщелачиваться. Кроме того, известь может просачиваться в почву, что со временем может повышать уровень pH.

Летучая зола и другие элементы тяжелых металлов, обнаруженные в некоторых бетонных блоках, могут быть опасными, если эти материалы выщелачиваются в почву и потребляются. Ученые провели тесты, чтобы выяснить, вредны ли бетонные блоки для человека, но пока тесты не дали окончательных результатов.

К счастью, есть решение. Некоторые садоводы рекомендуют использовать герметик для бетонных блоков, который обеспечивает водонепроницаемое уплотнение между блоками и землей. Вы также можете выложить их пластиком или другим защитным слоем.

Несмотря на то, что все шлакоблоки не содержат этих вредных элементов, почти невозможно узнать, есть ли они в вашем. Я рекомендую всегда оставаться в безопасности и либо включать защитный слой между блоками и садом, либо не использовать их вообще.

Бетон или шлакоблоки

Во-первых, вам нужно выяснить, с чем вы работаете: с настоящими шлакоблоками или цементными блоками. Многие люди называют все бетонные блоки шлакоблоками, но это просто прозвище.

• Цементные блоки изготовлены из портландцемента и заполнителей. Они тяжелее и стоят дороже.
• Шлакоблоки изготавливаются из портландцемента и летучей золы, которая является побочным продуктом угольной промышленности. Они легкие и обычно дешевле, но все же очень прочные.

Проблема в летучей золе. Это побочный продукт электростанций, работающих на угле. Зола – это то, что остается после сжигания угля. Его собирают и используют вместе с цементом, чтобы сэкономить деньги и облегчить блоки.

Переработка угольной золы технически делает шлакоблоки экологичным строительным материалом. Однако летучая зола, выщелачивающая потенциально токсичные материалы в землю, может быть проблемой. Уголь содержит тяжелые металлы и другие вещества, известные своей токсичностью. Некоторые из этих металлов и веществ остаются в золе после сжигания угля и затем обнаруживаются в шлакоблоках.

По сути, использование шлакоблоков — это то же самое, что класть куски угля в сад.

Садовые клумбы, построенные из шлакоблоков, могут подойти для цветов и растений, но избегайте их, если вы сажаете овощи, фрукты и травы. Токсичные материалы, содержащиеся в летучей золе, могут выщелачиваться из шлакоблоков в почву, а затем в пищу.

Летучая зола

Летучая зола , также известная как «зола-уноса», является побочным продуктом установок по сжиганию угля. Это то, что остается после того, как котлы сожгут все топливо из угля. Раньше летучая зола выбрасывалась в атмосферу. Но в наши дни из-за новых законов о загрязнении его собирают и перерабатывают.

Существует два класса летучей золы.

Класс F возникает, когда электростанции сжигают антрацит или битуминозный уголь. Этот тип угля более твердый и старый, чем прокаленный или полубитуминозный уголь. Летучая зола класса F считается пуццолановой, что указывает на ее происхождение. Поццолан — это тип вулканического пепла, который поступает из Поццуоли, Италия. Он содержит больше алюмосиликатного стекла и кварца, который имеет очень мало ценности в качестве ингредиента цемента.

Летучая зола класса C содержит в своем составе большее количество извести, щелочи и сульфата. Летучая зола класса C считается цементной, и гидравлической. Содержит сульфат кальция, богатое кальцием стекло и оксид магния. Эти свойства делают его очень хорошим для производства цемента.

Летучая зола класса C может стать цементом при добавлении в воду точно так же, как портландцемент. Вот почему летучая зола класса C иногда используется в качестве замены или частичной замены портландцемента во многих бетонных смесях. Он дешевле и легче, но все же очень прочный.

Бетонные блоки, изготовленные из цемента вместо летучей золы, гораздо безопаснее для использования вблизи сада и, как правило, не считаются токсичными. Однако, если в вашем блоке вместо цемента используется летучая зола, это может стать проблемой.

Бетон обычно не считается токсичным

Бетон — фантастический строительный материал, который веками использовался во всем мире. Без бетона не было бы мостов, дамб и больших зданий. И большинство современных жилых домов тоже не могли быть построены. Почти все, что строится в наши дни, использует тот или иной вид бетона, и почти все эти вещи совершенно безопасны.

Большая часть бетона производится путем смешивания цемента, песка и заполнителя с водой. Ни один из них не считается токсичным. Хотя есть некоторые свидетельства того, что уровень pH в почве может повышаться из-за извести, используемой в цементе, которая обычно не считается вредной. Потенциальная проблема возникает только тогда, когда в бетонную смесь добавляется летучая зола.

Существуют и другие добавки, которые можно использовать в бетонной смеси, такие как красители и химические отвердители, но они обычно не используются для формирования цементного блока. Вы можете уточнить у производителя, который сделал блок, чтобы быть уверенным.

Токсичность

Не все бетонные блоки сделаны из летучей золы. Большинство бетонов производится путем смешивания портландцемента с песком, заполнителем. Смесь затвердевает при смешивании с водой в процессе, называемом «отверждение». Эти типы блоков обычно считаются безопасными и не содержат токсинов.

Бетонные блоки, в состав которых входят «шлакоблоки», откуда и произошло прозвище «шлакоблок». Любые блоки, содержащие летучую золу, могут выщелачивать токсичные тяжелые металлы в почву.

Потребление токсичных металлов из загрязненной почвы или растений, выращенных в ней, довольно обширно.

Итак, как узнать, есть ли у вас сажи, содержащие летучую золу? Блоки, изготовленные только из портландцемента, тяжелее и дороже по сравнению с блоками, изготовленными из летучей золы. Одна из основных причин, по которой люди используют летучую золу, заключается в том, что она дешевле и легче цемента, но при этом очень прочная.

Если вы покупаете цементные блоки, я рекомендую вам получить их прямо в бетонной компании, потому что они могут точно сказать, что в них содержится. Я также рекомендую всегда покупать их новыми и не использовать старые блоки, потому что нет надежного способа узнать, что вошло в смесь.

Если у вас уже есть цементные блоки, я бы ошибся из-за осторожности и не использовал их или, по крайней мере, хорошо запечатал их до того, как это сделаете вы.

Что делать?

Если в вашем саду вместо еды растут цветы, то токсичные бетонные блоки не должны вызывать беспокойства. Хотя я бы все же не хотел, чтобы потенциально вредные и ядовитые вещества попадали в мой двор. Однажды вы можете решить выращивать овощи или фрукты в саду, и почва может быть загрязнена.

Если ваш сад окружен бетонными блоками с летучей золой и фруктами и овощами, возможно, токсичные вещества просачиваются в почву и, возможно, во все, что вы выращиваете. Это в дополнение к потенциально более высокому уровню pH извести. К счастью, вы можете контролировать уровень pH вашей почвы, чтобы увидеть, происходит ли это. Но я не знаю о простом домашнем тесте, который проверяет токсичность.

Вместо использования бетонных блоков для строительства сада на возвышенности я бы рекомендовал использовать более натуральные материалы, такие как дерево или настоящий камень.

Но если вы все равно хотите использовать блоки, купите их совершенно новыми на бетонном заводе и спросите, какие ингредиенты использовались для их изготовления. Также рекомендую герметизировать блоки водостойким герметиком и на всякий случай использовать лайнер.

Не сажайте съедобные предметы в полые камеры блоков. Это позволит обойти слои герметика. Корни будут расти, окруженные блоком, поэтому шансы на высасывание и поглощение будут выше.

Попробуйте выращивать очищающие растения, такие как подсолнухи, в течение нескольких сезонов, если вы не уверены в здоровье своей почвы. Некоторые виды растений очищают или нейтрализуют почву, удаляя токсичные материалы. В конце вегетационного периода обязательно уничтожайте отмершие растения. Добавление зараженных растений в компостную кучу может загрязнить кучу.

Изготовление бетонных блоков своими руками

Знаете ли вы, что можно сделать бетонные блоки своими руками с помощью формы. Формы продаются в Интернете, или вы можете сделать их сами дома. Делая свой собственный бетон, вы можете точно контролировать, что в нем содержится.

Существует полностью натуральная форма бетона, называемая римским бетоном, в которой используется измельченный и обожженный известняк или морские ракушки, смешанные с песком и заполнителем. Каждый ингредиент исходит от природы, поэтому он не содержит никаких загрязнений. Вы даже можете получать материалы со своей земли, чтобы не было никаких шансов на попадание иностранных химикатов или металлов.

Просто сделайте бетон, залейте его в формы и подождите, пока он высохнет.

Еще одним преимуществом самостоятельного изготовления бетонных блоков является то, что вы можете изменять форму по своему усмотрению. Блоки предназначены для строительства фундаментов, а не грядок, поэтому форму можно менять. Мне нравится удалять этот центральный кусок цемента, расположенный в середине блока. Это создает одно большое отверстие, которое я могу заполнить почвой и растениями. Эта центральная полоса предназначена для укрепления блока для фундаментных работ, но сады не должны выдерживать тонны веса, поэтому в этом нет необходимости.

Резюме: Являются ли бетонные блоки токсичными?

Если у вас есть или вы планируете построить приусадебный участок, вы можете подумать об использовании бетонных блоков для фундамента. Их используют во многих приподнятых садах, потому что они очень прочные, дешевые и устойчивые к непогоде. Но безопасны ли они? Являются ли бетонные блоки токсичными для окружающей среды, вас и ваших растений? Ответ да, и нет. Бетонные блоки, также известные как шлакоблоки, могут быть изготовлены из материалов, которые потенциально могут вызвать проблемы со здоровьем при употреблении. Летучая зола, которая является побочным продуктом сжигания угля и используется для изготовления некоторых типов шлакоблоков, может вымывать в почву токсичные вещества, такие как оксид кальция, оксид алюминия и оксид магния. Другие побочные продукты тяжелых металлов, такие как свинец и мышьяк, также могут присутствовать и также могут выщелачиваться. Кроме того, известь может просачиваться в почву, что со временем может повышать уровень pH.

Летучая зола и другие элементы тяжелых металлов, обнаруженные в некоторых бетонных блоках, могут быть опасными, если эти материалы выщелачиваются в почву и потребляются. Ученые провели тесты, чтобы выяснить, вредны ли бетонные блоки для человека, но пока тесты не дали окончательных результатов.

К счастью, есть решение. Некоторые садоводы рекомендуют использовать герметик для бетонных блоков, который обеспечивает водонепроницаемое уплотнение между блоками и землей. Вы также можете выложить их пластиком или другим защитным слоем.

Несмотря на то, что все шлакоблоки не содержат этих вредных элементов, почти невозможно узнать, есть ли они в вашем. Я рекомендую всегда оставаться в безопасности и либо включать защитный слой между блоками и садом, либо не использовать их вообще.

Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, напишите нам в любое время. Мы хотели бы услышать от вас.

Изоляционные материалы | Министерство энергетики

Энергосбережение

Изображение

Изоляционные материалы охватывают весь спектр от объемных волокнистых материалов, таких как стекловолокно, каменная и шлаковая вата, целлюлоза и натуральные волокна, до жестких пенопластовых плит и гладкой фольги. Объемные материалы сопротивляются кондуктивному и, в меньшей степени, конвективному тепловому потоку в полости здания. Жесткие пенопластовые плиты задерживают воздух или другой газ, препятствуя тепловому потоку. Фольга с высокой отражающей способностью в лучистых барьерах и отражающих системах изоляции отражает лучистое тепло от жилых помещений, что делает их особенно полезными в прохладном климате. Также доступны другие менее распространенные материалы, такие как цементные и фенольные пены, вермикулит и перлит.

Узнайте о следующих изоляционных материалах:

• Стекловолокно
• Минеральная вата
• Целлюлоза
• Натуральные волокна
• Полистирол
• Полиизоцианурат
• Полиуретан
• Перлит
• Цементная пена
• Фенольная пена
• Изоляционные покрытия

Стекловолокно

Стекловолокно состоит из чрезвычайно тонких стеклянных волокон и является одним из самых распространенных изоляционных материалов. Он обычно используется во многих различных формах изоляции: одеяло (маты и рулоны), насыпной материал, а также доступен в виде жестких плит и изоляции для воздуховодов.

В настоящее время производители производят изоляционные материалы из стекловолокна средней и высокой плотности, которые имеют несколько более высокие значения R , чем стандартные войлочные материалы. Более плотные изделия предназначены для изоляции помещений с ограниченным пространством полостей, например, потолков собора.

Войлок из стекловолокна высокой плотности для каркасной стены размером 2 на 4 дюйма (51 на 102 миллиметра [мм]) имеет значение R-15 по сравнению с R-11 для типов «низкой плотности». Войлок средней плотности предлагает R-13 для той же толщины. Войлок высокой плотности для каркасной стены размером 2 на 6 дюймов (51 на 152 мм) предлагает R-21, а войлок высокой плотности для пространства 8,5 дюймов (216 мм) дает значение R-30. Также доступны пластины R-38 для 12-дюймовых (304 мм) пространств.

Изоляция из стекловолокна изготавливается из расплавленного стекла, которое формуется или выдувается в волокна. Большинство производителей используют от 40% до 60% переработанного стекла. Насыпная изоляция должна наноситься с помощью изоляционно-выдувной машины либо в приложениях с открытым дутьем (например, чердачные помещения), либо в приложениях с закрытыми полостями (например, внутри существующих стен или крытых чердачных полов). Узнайте больше о где изолировать.

Одним из вариантов насыпной изоляции из стекловолокна является Blow-In-Blanket System® (BIBS). BIBS выдувается всухую, и испытания показали, что стены, изолированные с помощью системы BIBS, заполняются значительно лучше, чем те, которые изолированы с использованием других форм изоляции из стекловолокна, таких как войлок, благодаря эффективному покрытию, полученному с помощью этого метода нанесения.

Новая система BIBS HP представляет собой экономичную гибридную систему, в которой BIBS сочетается с распыляемой полиуретановой пеной.

Изоляционные материалы из минеральной ваты

Термин «минеральная вата» обычно относится к двум типам изоляционного материала:

• Минеральная вата, искусственный материал, состоящий из природных минералов, таких как базальт или диабаз.
• Шлаковая вата, искусственный материал из доменного шлака (отходы, образующиеся на поверхности расплавленного металла).

Минеральная вата содержит в среднем 75% постиндустриального вторичного сырья. Для придания ему огнестойкости не требуются дополнительные химические вещества, и он обычно доступен в виде одеяла (батонов и рулонов) и насыпного утеплителя.

Целлюлозный изоляционный материал

Целлюлозная изоляция изготавливается из переработанной бумажной продукции, в основном газетной бумаги, и имеет очень высокое содержание переработанного материала, обычно от 82% до 85%. Бумагу сначала измельчают на мелкие кусочки, а затем превращают в волокна, создавая продукт, который плотно упаковывается в полости здания.

Производители добавляют минеральный борат, иногда смешанный с менее дорогим сульфатом аммония, чтобы обеспечить устойчивость к огню и насекомым. Целлюлозная изоляция, установленная с надлежащей плотностью, не может осесть в полости здания.

Целлюлозная изоляция используется как в новых, так и в существующих домах, в качестве насыпного заполнения на открытых чердачных установках и плотного заполнения полостей зданий, таких как стены и сводчатые потолки. В существующих конструкциях установщики удаляют полосу внешнего сайдинга, обычно высотой примерно по пояс; просверлите ряд трехдюймовых отверстий, по одному в каждом отсеке для стоек, через обшивку стены; вставьте специальную наполнительную трубку в верхнюю часть полости стены; и взорвать изоляцию в полость здания, как правило, до плотности от 1,5 до 3,5 фунтов на кубический фут. Когда установка завершена, отверстия закрывают заглушками, а сайдинг заменяют и при необходимости подкрашивают, чтобы он соответствовал стене.

В новом строительстве целлюлоза может быть либо напылена во влажном состоянии, либо установлена ​​в сухом виде за сеткой. При влажном распылении небольшое количество влаги добавляется к кончику распылительного сопла, активируя натуральные крахмалы в продукте и заставляя его прилипать к полости. Целлюлоза, напыляемая влажным способом, обычно готова для облицовки стен в течение 24 часов после укладки. Целлюлоза также может быть высушена ветром в сетку, скрепленную скобами над полостями здания.

Целлюлозный изоляционный материал

Некоторые натуральные волокна, включая хлопок, овечью шерсть, солому и коноплю, используются в качестве изоляционных материалов.

Хлопок

Изоляция из хлопка состоит на 85 % из переработанного хлопка и на 15 % из пластиковых волокон, обработанных боратом — тем же антипиреном и репеллентом от насекомых/грызунов, что и целлюлозная изоляция. В одном продукте используются переработанные отходы производства синих джинсов. Благодаря содержанию переработанных материалов для производства этого продукта требуется минимальное количество энергии. Утеплитель из хлопка доступен в виде войлока.

Овечья шерсть

Для использования в качестве изоляции овечья шерсть также обрабатывается боратом для защиты от вредителей, огня и плесени. Войлок из овечьей шерсти для стены с каркасом из шипов размером 2 на 4 дюйма и 2 на 6 дюймов имеет значение R-13 и R-19 соответственно.

Солома

Строительство из тюков соломы, популярное 150 лет назад на Великих равнинах США, вновь привлекло к себе внимание.

Процесс сплавления соломы в доски без клея был разработан в 1930 с. Панели обычно имеют толщину от 2 до 4 дюймов (от 5 до 102 мм) и облицованы плотной крафт-бумагой с каждой стороны. Из плит также получаются эффективные звукопоглощающие панели для внутренних перегородок. Некоторые производители разработали структурные изолированные панели из многослойных панелей из прессованной соломы.

Конопля

Изоляция из конопли относительно неизвестна и редко используется в Соединенных Штатах. Его значение R аналогично другим типам волокнистой изоляции.

Полистирольные изоляционные материалы

Полистирол — бесцветный прозрачный термопласт — обычно используется для изготовления изоляции из пенопласта или картона, изоляции из бетонных блоков и типа насыпной изоляции, состоящей из маленьких шариков полистирола.

Формованный пенополистирол (MEPS), обычно используемый для изоляции пенопластовых плит, также доступен в виде небольших шариков пенопласта. Эти шарики можно использовать в качестве изоляции для заливки бетонных блоков или других полых стеновых полостей, но они очень легкие, очень легко принимают статический электрический заряд и, как известно, трудно контролировать.

Другими изоляционными материалами из полистирола, аналогичными MEPS, являются пенополистирол (EPS) и экструдированный полистирол (XPS). EPS и XPS оба сделаны из полистирола, но EPS состоит из маленьких пластиковых шариков, которые сплавляются вместе, а XPS начинается как расплавленный материал, который выдавливается из формы в листы. XPS чаще всего используется в качестве пенопластовой изоляции. Вспененный полистирол обычно производится в виде блоков, которые можно легко разрезать, чтобы получить изоляцию из плит. И EPS, и XPS часто используются в качестве изоляции для конструкционных изоляционных панелей (SIP) и изоляционных бетонных форм (ICF). Со временем значение R для изоляции XPS может снизиться, поскольку часть газа с низкой проводимостью выходит и заменяется воздухом — явление, известное как тепловой дрейф или старение.

Термическое сопротивление или R-коэффициент пенополистирольных плит зависит от их плотности. Полистирольная насыпная изоляция или изоляция из шариков обычно имеет более низкое значение R по сравнению с пенопластом.

Полиизоциануратные изоляционные материалы

Полиизоцианурат или полиизо – это термореактивный пластиковый пенопласт с закрытыми порами, содержащий в своих ячейках газ с низкой электропроводностью, не содержащий гидрохлорфторуглеродов.

Изоляция из полиизоцианурата доступна в виде жидкой, напыляемой пены и жесткой пенопластовой плиты. Из него также можно изготовить ламинированные изоляционные панели с различными видами облицовки. Полиизоциануратная изоляция, вспененная на месте, обычно дешевле, чем установка пенопластовых плит, и может работать лучше, потому что жидкая пена принимает форму на всех поверхностях.

Со временем R-значение полиизоциануратной изоляции может упасть, поскольку часть газа с низкой проводимостью выходит и заменяется воздухом — явление, известное как тепловой дрейф или старение. Экспериментальные данные показывают, что наибольший тепловой дрейф происходит в течение первых двух лет после изготовления изоляционного материала.

Фольга и пластиковые покрытия на жестких панелях из вспененного полиизоцианурата могут помочь замедлить процесс старения. Светоотражающая фольга, если она установлена ​​правильно и обращена к открытому пространству, также может выступать в качестве излучающего барьера. В зависимости от размера и ориентации воздушного пространства это может добавить еще один R-2 к общему тепловому сопротивлению.

Некоторые производители используют полиизоцианурат в качестве изоляционного материала в конструкционных изолированных панелях (SIP). Для изготовления SIP можно использовать пенопласт или жидкий пенопласт. Жидкая пена может быть введена между двумя деревянными обшивками под значительным давлением, и при затвердевании пена создает прочную связь между пеной и обшивкой. Стеновые панели из полиизоцианурата обычно имеют толщину 3,5 дюйма (89 мм). Потолочные панели имеют толщину до 7,5 дюймов (190 мм). Эти панели, хотя и более дорогие, более устойчивы к огню и диффузии водяного пара, чем пенополистирол. Они также изолируют на 30-40% лучше для данной толщины.

Полиуретановые изоляционные материалы

Полиуретан представляет собой изоляционный материал из термореактивной пены, в ячейках которого содержится газ с низкой электропроводностью. Изоляция из пенополиуретана доступна в формулах с закрытыми и открытыми порами. В пене с закрытыми порами ячейки с высокой плотностью закрыты и заполнены газом, который помогает пене расширяться, чтобы заполнить пространство вокруг нее. Ячейки пены с открытыми порами не такие плотные и заполнены воздухом, что придает изоляции губчатую текстуру и более низкое значение R.

Как и пенополистирол, значение R теплоизоляции из полиуретана с закрытыми порами может со временем снижаться, поскольку часть газа с низкой проводимостью уходит и замещается воздухом в результате явления, известного как тепловой дрейф или старение. Большая часть теплового дрейфа происходит в течение первых двух лет после изготовления изоляционного материала, после чего значение R остается неизменным, если только пенопласт не поврежден.

Фольга и пластиковые покрытия на панелях из жесткого пенополиуретана могут помочь замедлить тепловой дрейф. Светоотражающая фольга, если она установлена ​​правильно и обращена к открытому пространству, также может выступать в качестве излучающего барьера. В зависимости от размера и ориентации воздушного пространства это может добавить еще один R-2 к общему тепловому сопротивлению.

Полиуретановая изоляция доступна в виде напыляемой жидкой пены и жесткой пенопластовой плиты. Из него также можно изготовить ламинированные изоляционные панели с различными видами облицовки.

Нанесение полиуретановой изоляции распылением или вспениванием на месте обычно дешевле, чем установка плит из пенопласта, и эти применения обычно более эффективны, поскольку жидкая пена принимает форму на всех поверхностях. Вся изоляция из пенополиуретана с закрытыми порами, производимая сегодня, производится с использованием газа, отличного от HCFC (гидрохлорфторуглерода), в качестве пенообразователя.

Пенополиуретаны низкой плотности с открытыми порами используют воздух в качестве вспенивателя и имеют значение R, которое не меняется с течением времени. Эти пены похожи на обычные пенополиуретаны, но более эластичны. В некоторых сортах с низкой плотностью в качестве пенообразователя используется углекислый газ (CO2).

Пены низкой плотности распыляются в открытые полости стен и быстро расширяются, закрывая и заполняя полости. Также доступна медленно расширяющаяся пена, предназначенная для полостей в существующих домах. Жидкая пена расширяется очень медленно, что снижает вероятность повреждения стены из-за чрезмерного расширения. Пена проницаема для водяного пара, остается эластичной и устойчива к впитыванию влаги. Он может обеспечить хорошую герметизацию воздуха, огнестойкий и не поддерживает пламя.

Также доступны жидкие полиуретановые пенообразователи на основе сои. Эти продукты можно наносить с помощью того же оборудования, которое используется для продуктов из пенополиуретана на нефтяной основе.

Некоторые производители используют полиуретан в качестве изоляционного материала в структурно-изолированных панелях (SIP). Для изготовления SIP можно использовать пенопласт или жидкий пенопласт. Жидкая пена может быть введена между двумя деревянными обшивками под значительным давлением, и при затвердевании пена создает прочную связь между пеной и обшивкой. Стеновые панели из полиуретана обычно имеют толщину 3,5 дюйма (89мм) толщиной. Потолочные панели имеют толщину до 7,5 дюймов (190 мм). Эти панели, хотя и более дорогие, более устойчивы к огню и диффузии водяного пара, чем пенополистирол. Они также изолируют на 30-40% лучше для данной толщины.

Перлитовые изоляционные материалы

Перлитовые изоляционные материалы обычно используются в качестве изоляции чердаков в домах, построенных до 1950 года.

Перлит состоит из очень маленьких легких гранул, которые получают путем нагревания каменных гранул до тех пор, пока они не лопнут. Это создает тип рыхлой изоляции из гранул, которые можно засыпать на место или смешать с цементом для создания легкого, менее теплопроводного бетона.

Изоляционный материал из цементной пены

Цементный изоляционный материал представляет собой пену на основе цемента, используемую в качестве напыляемой или вспениваемой изоляции. Один из видов напыляемой пены на основе цемента, известный как aircrete®, содержит силикат магния и имеет начальную консистенцию, подобную крему для бритья. Air krete® закачивается в закрытые полости. Цементная пена стоит примерно столько же, сколько пенополиуретан, она нетоксична и негорюча и изготавливается из минералов (например, оксида магния), извлеченных из морской воды.

Изоляционный материал из фенольной пены

Фенольная (фенолформальдегидная) пена несколько лет назад была довольно популярна в качестве жесткого пенопластового утеплителя. В настоящее время он имеет ограниченную доступность в качестве изоляции для плит, а также доступен в виде вспененной изоляции.

Фенольная пенопластовая изоляция использует воздух в качестве пенообразователя. Одним из основных недостатков фенольной пены является то, что после отверждения она может дать усадку до 2%, что делает ее менее популярной сегодня.

Изоляционные покрытия

Облицовки крепятся к изоляционным материалам в процессе производства. Облицовка защищает поверхность изоляции, скрепляет изоляцию и облегчает крепление к элементам здания. Некоторые типы облицовки могут также выступать в качестве воздушного барьера, барьера для излучения и/или барьера для пара, а некоторые даже обеспечивают огнестойкость.

Обычные облицовочные материалы включают крафт-бумагу, белую виниловую пленку и алюминиевую фольгу. Все эти материалы действуют как паро- и воздухонепроницаемый барьер, если стыки между плитами утеплителя проклеены и герметизированы. Алюминиевая фольга также может выступать в качестве барьера для излучения. Ваш климат, а также место и способ установки изоляции в вашем доме будут определять, какой тип облицовки и/или барьера, если таковой имеется, вам понадобится.

Некоторые материалы, используемые в качестве изоляционных покрытий, могут быть установлены отдельно для обеспечения воздушной, пароизоляционной и/или теплоизоляционной защиты.

• Учить больше
• Ссылки

Связано с энергосбережением

Изоляция

Изоляция экономит деньги домовладельцев и повышает комфорт.

Узнать больше

Типы изоляции

Потребители могут выбирать из многих типов изоляции, которые экономят деньги и улучшают комфорт.

Узнать больше

Где утеплить дом

Изоляция всей оболочки вашего дома экономит деньги и повышает комфорт.

Узнать больше

Изоляция для строительства нового дома

Строительство нового энергоэффективного дома требует тщательного выбора места размещения и установки изоляционных материалов.

Узнать больше

Добавление изоляции к существующему дому

Утепление вашего дома — это разумная инвестиция, которая, скорее всего, быстро окупится благодаря сокращению счетов за коммунальные услуги.

Узнать больше

Контроль влажности

Контроль влажности может сделать ваш дом более энергоэффективным, менее затратным на отопление и охлаждение и более комфортным.

Узнать больше

Пароизоляционные материалы или замедлители пара

В большинстве климатических условий США замедлители диффузии пара могут помочь предотвратить проблемы с влажностью, повысить энергоэффективность и улучшить комфорт в домах.

Узнать больше

Сияющие барьеры

Радиационные барьеры эффективны для снижения летнего притока тепла в прохладном климате.

Узнать больше

Изделия и услуги для изоляции и герметизации воздуха

Найдите информацию о продукции и найдите профессиональные услуги по изоляции и воздушной герметизации.

Узнать больше

• Информация о пене из полиуретана. для энергосберегающих обновлений
• Часто задаваемые вопросы об изоляции
• Найдите подрядчика по изоляции в вашем районе

Деревянный дом, бревенчатый дом, проектирование, строительство

Минеральные свойства, фотографии, использование и описание

Измерители твердости

Измерители твердости — Измерьте твердость с помощью точных и простых в использовании зубцов.

Кварц

Кварц — самый распространенный минерал в земной коре. У него много полезных свойств.

Виноградный агат

Виноградный агат — популярный образец минерала с цветом и формой грозди винограда.

Бенитоит

Что такое бенитоит? Редкий минерал и жемчужина штата Калифорния — отчет Геологической службы США за 1911 год.

Диопсид

Диопсид — Драгоценный материал, поделочный камень, алмазный индикатор, промышленный минерал.

Золото дураков

Золото дураков — это название, используемое для пирита, когда его медный цвет обманывает людей, ищущих золото.

Медь

Медь — это металл, используемый в монетах, электронике, трубах, электропроводке, двигателях, сплавах и многих других продуктах.

Топаз

Топаз — это минерал, наиболее известный как прочный драгоценный камень и его использование в шкале твердости Мооса.

Что такое минералы?

Минералы являются строительными блоками нашего общества. Мы используем изделия, сделанные с их помощью, каждый день.

Минеральная твердость

Шкала твердости Мооса представляет собой набор эталонных минералов, используемых для определения твердости в классе.

Не отправляйтесь в тюрьму

Сборщики минералов должны знать правила изъятия образцов из государственной и частной собственности.

Алмаз: Минерал

Алмаз — это минерал с уникальными свойствами, который можно использовать во многих драгоценных камнях и в промышленности!

Упавшие камни

Упавшие камни — это камни, округленные, сглаженные и отполированные в каменном барабане.

Гранат

Гранат наиболее известен как красный драгоценный камень. Он бывает любого цвета и имеет множество промышленных применений.

Родохрозит

Родохрозит — марганцевый минерал, используемый в качестве руды, розовый драгоценный камень и поделочный камень.

Кальцит

Кальцит представляет собой карбонатный минерал, используемый в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и во многих других областях.

Флуоресцентные минералы

Флуоресцентные минералы светятся яркими цветами в ультрафиолетовом свете.

Rock Tumbling

Rock Tumblers — Все о камнепадах и камнепадах. Прочтите, прежде чем купить стакан.

Наборы камней и минералов

Наборы камней и минералов Самый эффективный способ узнать о горных породах и минералах.

Чароит

Чароит — фиолетовый силикатный минерал, встречается только в России и используется в качестве драгоценного материала.

Гемиморфит

Гемиморфит — это руда цинка, которую часто можно разрезать на драгоценные камни эффектного синего цвета.

Ванадинит

Ванадинит является важной рудой ванадия и второстепенным источником свинца.

Корунд

Корунд — третий по твердости минерал. Это также минерал рубина и сапфира.

Сугилит

Сугилит — редкий минерал и драгоценный камень, наиболее известный своим ярким цветом от розового до пурпурного.

Тест на полосу

Тест на полосу — это метод определения цвета минерала в порошкообразной форме.

Оливин

Оливин — в изобилии содержится в мантии Земли*. Состав метеоритов. Драгоценный камень перидот.

Минеральный блеск

Что такое блеск? Блеск – это светоотражающая характеристика минерала.

Herkimer Diamonds

Herkimer Diamonds Кристаллы кварца с двумя концами, используемые в качестве образцов и драгоценных камней.

Азурит

Азурит — Используется как медная руда, пигмент, поделочный камень и драгоценный материал.

Кианит

Кианит — метаморфический минерал, используемый для изготовления фарфора, абразивных изделий и драгоценных камней.

Смитсонит

Смитсонит — минерал карбоната цинка, руда цинка и второстепенный драгоценный камень.

Родонит

Родонит — силикат марганца, используемый в качестве второстепенной руды марганца и в качестве драгоценного камня.

Магнезит

Магнезит представляет собой карбонатный минерал, используемый для производства химикатов, огнеупорных кирпичей, металлического магния и многого другого.

Кислотный тест

Кислотный тест Геологи используют разбавленную соляную кислоту для определения карбонатных минералов.

Ильменит

Ильменит — первичная руда титана и источник большей части диоксида титана.

Серпентин

Серпентин — метаморфические породы, используемые в строительстве, архитектуре и гранильных работах.

Андалузит

Андалузит — метаморфический минерал и сильно плеохроирующий драгоценный материал.

Минералоиды

Минералоиды представляют собой аморфные природные неорганические твердые вещества, лишенные кристалличности.

Турмалин

Турмалин — самый красочный минерал и природный драгоценный камень на Земле.

Киноварь

Киноварь — единственная важная ртутная руда. Используется в пигментах до тех пор, пока не будет осознана его токсичность.

Варисцит

Варисцит — минерал от желтовато-зеленого до голубовато-зеленого цвета. Он похож на бирюзу и огранен как драгоценный камень.

Циркон

Циркон является первичной рудой циркония и драгоценным камнем, доступным во многих цветах.

Использование золота

Золото обладает уникальными свойствами, которые делают его одним из самых полезных минералов.

Лепидолит

Лепидолит представляет собой слюду от розового до пурпурного цвета, используемую в качестве литиевой руды и в качестве материала для драгоценных камней.

Gifts That Rock

Gifts That Rock — Какие подарки самые популярные в магазине Geology.com?

Гематит

Гематит — самый важный источник железной руды и минерального пигмента с доисторических времен.

Сподумен

Сподумен — минерал пегматита, литиевая руда и иногда драгоценный камень.

Рутил

Рутил — титановая руда; источник оксида титана; вызывает звезды и глаза в драгоценных камнях.

Драгоценные камни США

Драгоценные камни США Небольшие рудники в США производят разнообразные драгоценные камни.

Халькопирит

Халькопирит — Самая важная руда меди на протяжении более пяти тысяч лет.

Использование талька

Тальк — мягкий минерал, используемый в косметике, бумаге, красках, керамике и многих других продуктах.

Молибденит

Молибденит является первичной рудой молибдена, которая используется в суперсплавах и в качестве смазки.

Ручная линза

Ручная линза 10-кратная складная лупа в металлическом корпусе. Часто используемый лабораторный и полевой инструмент.

Породообразующие минералы

Породообразующие минералы — большая часть земной коры состоит из небольшого количества минералов.

Crystal Habit

Crystal Habit — это внешняя форма, отображаемая кристаллом или совокупностью кристаллов.

Использование серебра

Использование серебра Большинство людей думают о драгоценностях и монетах, но серебро в основном используется в промышленности.

Опасные шахты

Заброшенная шахта Ежегодно в результате несчастных случаев погибает несколько человек. Образование может предотвратить смерть.

Геологический словарь

Геологический словарь — содержит тысячи геологических терминов с их определениями.

Права на добычу полезных ископаемых

Права на добычу полезных ископаемых — Кому принадлежат полезные ископаемые под вашей землей? Кто хочет их купить?

Оливиновый дождь

Оливиновый дождь Телескоп Spitzer обнаружил дождь из кристаллов оливина на протозвезде HOPS-68.

Лимонит

Лимонит — аморфный оксид железа. Железная руда и пигмент с доисторических времен.

Инструменты для геологии

Инструменты для геологии — Горные молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, кирки для определения твердости, лотки для золота.

Редкоземельные элементы

Редкоземельные элементы используются в сотовых телефонах, DVD-дисках, батареях, магнитах и ​​многих других продуктах.

Триболюминесценция

Триболюминесценция возникает при трении, царапании или разрушении минерала.

Пироксеновые минералы

Пироксены представляют собой группу цепочечных силикатных минералов, встречающихся в изверженных и метаморфических породах.

характеристики газосиликатного блока

На рынке строительных материалов силикатный кирпич появился относительно недавно, но уже успел завоевать огромную популярность среди наших соотечественников. Его технические характеристики позволяют возводить здания и сооружения, отвечающие всем современным критериям качества. А если рассматривать материал с позиций цена/качество, то газосиликатные изделия наверняка займут одно из лидирующих мест.

Что это такое?

Если говорить максимально просто, то газосиликатный кирпич является одной из разновидностей ячеистого бетона. На выходе материал достаточно пористый, но при этом его прочностные характеристики полностью соответствуют параметрам бетона. Основное отличие в весе. Газосиликатные блоки менее тяжелые – снижение параметров достигается за счет пустот внутри пор.

В 18 веке строители часто добавляли в бетон кровь быка или свиньи и получали прообраз современного газобетона: при смешивании компонентов белок крови вступал в химическую реакцию с другими веществами, и в результате появлялась пена, которая, при затвердевании превращается в прочный строительный материал.

Один из самых известных инженеров Советского Союза М. Н. Брюшков еще в 30-х годах прошлого века отмечал, что при добавлении в цемент выжатых растений, называемых «мыльным корнем», произрастающих в республиках Средней Азии, смесь сразу начинает сильно пениться и увеличиваться в размерах. При замораживании пористость сохранялась, а прочность значительно возрастала. Однако наиболее значительную роль в создании газосиликата сыграл шведский технолог Альберт Эриксон. Он создал уникальную технологию производства материала путем добавления в цемент газообразующих химических компонентов.

Сегодня газосиликатный кирпич производят из цемента с добавлением песка и гашеной извести. Затем смесь пропускают через автоклавы и подвергают вспениванию с добавлением специальной магниевой пыли и алюминиевой пудры.

Готовое вещество разливают в формы, подвергают сушке и твердению, что достигается двумя основными способами:

• в естественных условиях;
• в автоклаве под воздействием высокой температуры и сильного давления.

Более качественные блоки получают путем сушки в автоклаве. В этом случае они становятся более прочными и устойчивыми к внешним неблагоприятным условиям.

Таким образом, видно, что газосиликатный блок представляет собой достаточно несложную композицию из недорогих и повсеместно продаваемых компонентов, поэтому материал весьма выгоден в домостроении.

Характеристики и состав

В состав газосиликатного материала входят следующие компоненты.

• Портландцемент высшего качества, который производится в соответствии с действующими ГОСТами. В его состав входит силикат кальция (его доля составляет не менее 50%), а также трехкальциевый алюминий (6%).
• Песок нормативный. Для этой марки характерно минимальное количество ила и различных глинистых включений, содержание которых должно быть не более 2%. Также включает кварц, около 7-8%.
• Вода техническая.

• Известь кальциевая, которую называют «котловой», для создания пористых бетонов требуется состав не ниже 3-й категории сорта. Скорость угасания такого компонента составляет 10-15 минут, при этом процент выгорания не превышает 2%. Котел также содержит оксиды кальция и магния, общая доля которых достигает 65-75% и более.
• Алюминиевая пудра — добавляется для повышенного газообразования, используются материалы типа ПАП-1 и ПАП-2.
• Sulfonic C является компонентом, относящимся к поверхностно-активным веществам.

Состав и характеристики технологии определяют свойства материала, среди которых отмечают как положительные, так и отрицательные.

К преимуществам газосиликатного кирпича относятся следующие характеристики.

• Низкая теплопроводность. При производстве материала исходная смесь за счет содержания алюминиевой пудры насыщается большим количеством пузырьков, при застывании которых они превращаются в поры, что существенно влияет на теплопроводность. То есть чем больше пор, тем лучше материал сохраняет тепло.

Поясним на простых примерах. Если вы живете в северных регионах с суровыми зимами, то достаточно стены толщиной 50 см, чтобы сохранить тепло внутри жилого помещения. Можно и больше, но, как правило, хватает и полуметрового барьера. В местах с более теплым климатом толщина может быть 35-40 см, в этом случае даже прохладными ночами в помещениях будет поддерживаться благоприятный микроклимат и уютная атмосфера.

• Не менее важным свойством газобетона является хорошая паропроницаемость. Если уровень влажности в помещении выше, чем снаружи дома, то стены начинают поглощать лишнюю влагу из воздуха и выводить ее наружу. Если же ситуация обратная, то все происходит с точностью до наоборот: газосиликатный кирпич впитывает влагу извне и отдает ее в помещение, особенно это актуально при включении отопления, когда воздух в отапливаемом помещении становится слишком сухим.
• Для жилых зданий решающее значение имеет огнестойкость материала. Стены из газосиликата выдерживают контакт с пламенем около 3 часов, как правило, этого времени достаточно, чтобы потушить огонь, поэтому в случае возгорания шансы спасти дом достаточно велики.

• К несомненным достоинствам материала также относится малый вес кирпича. Его легко транспортировать, поднимать на высоту, к тому же конструкция не создает большой нагрузки на фундамент, а это значительно увеличивает срок службы дома.
• Блоки газосиликатные выпускаются из натуральных компонентов, поэтому материал экологически чистый. Его вполне возможно использовать при строительстве детских садов и учебных заведений, поликлиник, жилых кварталов и других зданий, где принципиальное значение имеет отсутствие ядовитых выделений.
• Ну и приятным дополнением станет отличная звукоизоляция, которая возможна благодаря той же пористости газосиликата.

Чтобы составить наиболее полное представление о свойствах и характеристиках материала, полезно упомянуть о его недостатках.

• Материал имеет довольно низкую устойчивость к низким температурам. Без дополнительной обработки поверхности состав выдерживает не более 5 циклов замораживания-оттаивания, после чего начинает довольно быстро терять свою прочность.
• Газосиликат усложняет ремонтные работы, например, в такой материал невозможно вкрутить дюбель, он сразу начинает выпадать, и соответственно даже повесить полку в доме с газосиликатными стенами становится непростой задачей.
• Кроме того, газосиликат не сцепляется с песчано-цементной штукатуркой, поэтому отделать стену таким материалом невозможно, он отвалится через очень короткое время.
• Поры достаточно интенсивно впитывают влагу и удерживают ее внутри себя. Это приводит к постепенному разрушению материала изнутри, а также создает благоприятную среду для размножения грибков, плесени и других вредоносных бактерий.

Однако при правильной обработке материала многие недостатки можно нивелировать, поэтому газосиликат не теряет своей популярности у россиян. А низкая цена по-прежнему становится решающим фактором при выборе стройматериалов в наше непростое время.

Масса и габариты

Одним из основных преимуществ газобетонных строительных материалов является их размер, который значительно больше, чем у всех других видов кирпича. За счет таких габаритов возведение зданий происходит гораздо быстрее. По некоторым оценкам, опережение может быть до 4-х раз, при этом количество стыков и соединений минимально, а это, в свою очередь, значительно снижает все трудозатраты на строительство и расход скрепляющего раствора.

Стандартный размер газосиликатного кирпича 600х200х300 мм. Также строители выделяют стеновой полублок с параметрами 600х100х300 мм.

У разных производителей можно найти изделия с разными параметрами:

• 500х200х300 мм;
• 600х250х250 мм;
• 600x250x75 мм и т. д.

В строительных магазинах почти всегда можно найти изделия именно того размера, который вам нужен.

Что касается веса, то здесь соотношение очевидное: чем больше кирпич, тем больше его масса. Так, стандартный блок весит 21-29 кг, отличия можно определить по плотности конкретного пеноблока. Вес – одно из основных преимуществ материала. Так, вес 1 м3 газосиликата составляет около 580 кг, а 1 м3 обычного красного кирпича — 2048 кг. Разница очевидна.

Области применения

В зависимости от технических параметров газосиликатного кирпича, во многом определил и сферу его использования.

• Блоки плотностью до 300 кг/м3 чаще всего используются для утепления в деревянных домах в качестве верхнего слоя.
• Блоки плотностью до 400 кг/м3 предназначены для устройства несущих стен и перегородок в одноэтажном строительстве. Это могут быть как дома, так и хозяйственные постройки.
• Газоблоки плотностью 500 кг/м3 будут оптимальны для зданий и сооружений в 3 этажа.
• Для многоэтажного строительства берутся блоки с показателем 700 кг/м3, при этом требуется тщательное армирование всей конструкции.

Применение газосиликатных блоков позволяет снизить общий уровень затрат, при этом конструкции достаточно неприхотливы в уходе и эксплуатации. Однако важно, чтобы все технологии полностью соблюдались. Любые отклонения чреваты обрушением здания, поэтому отсутствие армирования или неправильное использование отделочных материалов может привести к большой трагедии.

С учетом того, что газобетон имеет достаточно доступную цену, а его монтаж требует минимум времени, построить дом можно даже своими руками, не привлекая труд дорогостоящих наемных специалистов. Поэтому материал часто используют для строительства дач, небольших домиков и бань. Поясним на примере: дом из блоков строится как минимум в 4 раза быстрее, чем дом из кирпича. Кроме того, при работе с кирпичами требуется присутствие помощников, которые будут замешивать раствор и подносить кирпичи, которые, кстати, намного крупнее блоков (по размеру один блок равен 16 кирпичам).

Таким образом, напрашивается очевидный вывод – использование газосиликатных блоков выгодно и экономически оправдано, именно поэтому в последние годы многие застройщики сделали свой выбор в пользу этого материала. Однако профессионалы рекомендуют придерживаться некоторых рекомендаций при использовании газобетона.

• При покупке необходимо лично проверять все купленные блоки. Разные производители допускают отклонения от стандартов ГОСТ, поэтому на дешевом кирпиче часто встречаются сколы, трещины и неровности покрытия.
• При возведении 2-х и более этажей необходимо установить армирующие опорные колонны.
• Потолки и стены из газобетона нельзя оставлять открытыми, они требуют обязательной облицовки, иначе эксплуатационные качества материала с каждым годом значительно снижаются.

• Конструкции из газобетона категорически запрещается возводить на грунтах со слабой несущей способностью. При строительстве необходимо обустроить ленточный фундамент; оптимален для работ с использованием таких материалов. Имейте в виду, что газосиликат – достаточно хрупкий материал, поэтому при любом смещении грунта он начинает трескаться, поэтому при строительстве дома важно правильно рассчитать все параметры фундамента и выбрать наиболее стойкую марку конкретный.
• При формировании первого ряда кладки обязательно необходимо произвести качественную гидроизоляцию основания, чтобы полностью исключить попадание влаги в стены.
• Необходимый размер газосиликатных блоков следует рассчитать заранее, швы не должны совпадать, так как это может привести к значительному ослаблению кладки.

• Блоки низкой плотности могут разрушиться при высоком давлении, а это значит, что перед началом строительных работ важно рассчитать нагрузку на материал и составить подробный план-проект.

О том, как применяется газосиликатный блок в строительстве, смотрите в следующем видео.

Контролируемый рост и упорядочение слабокристаллических нанолистов гидрата силиката кальция

Реферат

Оптимизация мезомасштабной структуры гидрата силиката кальция (C-S-H) имеет решающее значение для создания прочной и устойчивой инфраструктуры с использованием портландцементного бетона. Однако управление сложным процессом его формирования, который включает в себя пространственно неупорядоченный рост слабокристаллических слоев, остается сложной задачей. Здесь, благодаря сочетанию экспериментальных методов и методов компьютерного моделирования, мы сообщаем о многообещающем механизме управления этим сложным процессом роста и, таким образом, оптимизации наноструктуры C-S-H. Ключевым шагом было использование оксида графена (GO) для сдерживания внутренних пространственных деформаций листов CSH и управления их одновременным двумерным ростом и послойным упорядочением. Соответственно, мы разработали слоистый композит GO-C-S-H, который демонстрирует улучшение прочности и долговечности на 1-2 порядка по сравнению с C-S-H, сформированным без контроля. Наши результаты открывают окно для нанотехнологии цементов и других сложных слоистых материалов для керамических, фармацевтических и энергетических применений.

Introduction

Although calcium-–silicate–hydrate ((CaO) _x (SiO ₂ ) _{1− x − y} (H ₂ O) _y or C–S–H) определяет прочность и долговечность бетона на портландцементе, оптимизация его физико-химических свойств остается фундаментальной задачей, ограничивая возможности для совершенствования современной инфраструктуры и внося вклад в значительный углеродный след строительной отрасли (5–10% глобального выброса CO 9 ). 1350 2 выбросы) ^1,2,3 . Несмотря на столетие исследований ^4,5,6,7,8 , оптимизации C-S-H препятствует основная проблема: сложность контроля его мезомасштабного беспорядка ^9,10 . Когда портландцемент смешивается с водой, из частиц цемента быстро вырастают смятые листы/ленты C–S–H толщиной в нанометры, которые собираются в рыхло упакованную, пространственно неупорядоченную форму ^9,11 . На большинство инженерных свойств бетона, от его реакции на механическую нагрузку и химическое воздействие до зависящих от времени характеристик, таких как ползучесть и усадка при высыхании, отрицательно влияет рыхлая структура C-S-H ^12,13,14 . Тем не менее, несмотря на жизненно важное значение для создания более прочных и долговечных материалов на основе цемента ^15,16 , эффективные механизмы контроля зарождения/роста и, следовательно, мезомасштабной упаковки C-S-H ограничены.

Гидротермальная обработка может способствовать упорядоченному росту C–S–H (который в противном случае занимает от месяцев до лет в условиях окружающей среды) ^17,18 , но необходимы высокие температуры и давления (>180 °C; ~1 МПа) исключает широкое применение. Различные исходные материалы и условия гидратации изменяют химическую среду цемента, а также влияют на зародышеобразование и рост C–S–H ^9,11 , но из-за химической сложности цементных систем установить связь между химическим составом и результирующей мезомасштабной морфологией C–S–H оказалось трудно. В качестве альтернативы исследовалась адсорбция полимерных диспергаторов/поверхностно-активных веществ на листах C-S-H для управления их ростом и мезомасштабной упаковкой ^15,16,19 . Однако контролировать взаимодействие между органическими молекулами, слоями C–S–H и сильно заряженными ионными растворами, в которые они встроены, сложно ^20,21 и лишь несколько успешных случаев ^15,16 были зарегистрированы, несмотря на десятилетия экспериментальных и теоретических исследований.

Здесь мы демонстрируем простой, но эффективный подход к контролю сложного роста листов C-S-H и тем самым оптимизации их мезомасштабной упаковки для получения материалов на основе C-S-H с исключительными свойствами. На рисунке 1 показан наш подход. На мезомасштабном уровне C–S–H состоит из заряженных двумерных (2D) пластин с сильно дефектной структурой (т.е. слабокристаллической), приближающейся к структуре тоберморита 9.1370 22,23 . В то время как рост заряженных частиц обычно ограничивается внутренним электростатическим отталкиванием, чрезвычайно высокая отрицательная поверхностная плотность заряда C-S-H и присутствие двухвалентных ионов кальция благоприятствуют росту удлиненных слоев/лент (с взаимосвязью между укладкой и боковым рост зависит от условий равновесия) ^24,25 . С другой стороны, дефекты в структуре C–S–H вызывают искривление (т.е. деформацию) листов, что препятствует их плотной укладке и приводит к мезомасштабному беспорядку C–S–H (рис. 1а) ^25,26,27 .

a Схема, показывающая зарождение, рост и неплотную упаковку листов C–S–H без контроля. b Схема, показывающая подход к управлению зарождением и ростом листов C–S–H с помощью GO и, таким образом, к оптимизации их наноразмерной упаковки.

Изображение в полный размер

После недавнего открытия многих геометрически стабильных 2D-материалов с уникальными психохимическими свойствами ²⁸ , мы использовали оксид графена (GO), двумерный производный материал из семейства графенов, в качестве ограничивающих платформ для противодействия внеплоскостным деформациям и управления упорядоченным ростом и укладкой C-S-H (рис. 1b). ). С помощью передовой микроскопии и спектроскопии было обнаружено, что отрицательно заряженная поверхность GO сильно взаимодействует с C-S-H через связи Ca-O (из-за раскрытия функциональных групп эпоксида), вызывая зародышеобразование и последующий рост в плоскости. Листы C–S–H. Контролируемый рост C–S–H позволил упорядоченно, послойно укладывать композиты на основе C–S–H, обладающие, помимо выдающейся гибкости, пределом прочности при растяжении (>70 МПа), деформацией растрескивания (деформационная способность >3 %) и химической стойкостью на 1–2 порядка выше, чем у C–S–H, образующихся без контроля. Используя молекулярное и структурное моделирование, мы предположили, что наблюдаемый контролируемый рост C-S-H возникает в первую очередь из-за эффекта упрочнения изгиба GO, который противодействует деформации кристаллов дефектных слоев C-S-H и сохраняет их двумерную геометрию. Эти результаты открывают новые возможности для цементных композитов с GO 9.1370 29,30 или других 2D-материалов ³¹ , а также стимулируют управление родственными многослойными материалами с аналогичными волнистыми деформациями молекулярного масштаба ^32,33 .

Результаты и обсуждение

Контролируемый 2D-рост

Хотя для управления 2D-ростом листов C-S-H можно было бы использовать другие 2D-материалы, мы выбрали GO для проведения наших экспериментов по нескольким причинам. Во-первых, монослойный ГО можно воспроизводимо получать в больших количествах по сравнению с другими 2D-материалами ³¹ . GO атомарно тонкий (0,7 нм), атомарно плоский и демонстрирует превосходную прочность и модуль Юнга ³⁴ , обеспечивая жесткую двумерную поверхность для направления роста C-S-H с минимальным расходом материала. Самое главное, поверхность GO имеет обильные кислородные функциональные группы, которые, по прогнозам, во-первых, действуют как центры зародышеобразования для образования C-S-H ³⁵ и, во-вторых, координируются с ионами кальция и прочно связываются с C –S–H листы ³⁶ .

Для экспериментальной реализации контролируемого роста листов C–S–H был синтезирован C–S–H с соотношением Ca:Si 0,5–1,5 в растворах, содержащих сильно окисленные, «упрочняющие» листы GO (рис. 2) (для характеристики GO, см. Дополнительное примечание 1 и Дополнительный рисунок 1). Этот диапазон соотношения Ca:Si был выбран, поскольку он приводит к образованию фазы C–S–H (I), C–S–H, преобладающей в современных смешанных цементах с добавками кремнистых минералов ⁹ и широко используемой для исследования фундаментальных свойства C–S–H ³⁷ . На рисунке 2a–c представлены изображения, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), C–S–H (синтезированного с соотношением Ca:Si, равным 1), сформированного без GO. Без платформы GO дефектные листы C–S–H демонстрируют внеплоскостные деформации (рис. 2а). В результате их сборка нарушается, что приводит к обычно наблюдаемой рыхлой, смятой мезомасштабной упаковке C – S – H (рис. 2b, c и дополнительный рис. 2).

ПЭМ-изображение складчатых деформаций листа C-S-H без платформы GO. b , c Свободная упаковка листов C-S-H показана на изображениях b TEM и c SEM. Верхнее правое и нижнее правое изображения в ( b ) показывают электронную дифракцию выбранной области и изображение той же области с меньшим увеличением соответственно. d ПЭМ-изображение, показывающее двумерную геометрию листа C-S-H на поверхности GO. В листе C-S-H видны дефекты (т.е. отверстия). e ПЭМ-изображение, показывающее плоскостной слой C-S-H, сформированный на поверхности GO. Верхнее правое и нижнее правое изображения в ( e ) показывают электронограмму выбранной области и изображение той же области с меньшим увеличением соответственно. f СЭМ-изображение, демонстрирующее двумерную морфологию одного мезопласта GO-C-S-H. г ЭДС-анализ листов C–S–H и мезопластов GO–C–S–H. ч ²⁹ Спектры Si MAS ЯМР и МКЛ C–S–H, образованные без и с платформами GO.

Полноразмерное изображение

Напротив, на рис. 2d представлено ПЭМ-изображение листа C–S–H (синтезированного с тем же соотношением Ca:Si, равным 1), сформированного на поверхности GO. Хотя дефекты (например, отверстия) можно увидеть, двумерная геометрия листа C-S-H по-прежнему сохраняется без деформаций вне плоскости, что указывает на наноупрочнение от GO. По мере того как образуется больше листов C-S-H, поверхность GO покрывается плотным плоскостным слоем C-S-H (рис. 2e). Сканирование наблюдений ПЭМ на дополнительном рисунке 2 еще раз подтверждает, что GO активно руководил двумерным ростом листов C-S-H. Диффузное кольцо с диапазоном d-расстояний 0,28–0,33 нм на изображении электронной дифракции (SAED) выбранной области (рис. 2e), в дополнение к анализу порошковой рентгеновской дифракции (дополнительный рис. 3), подтверждает, что 2D Слой C–S–H – C–S–H (I) ^38,39 . Результаты дифракции также аналогичны результатам для C – S – H без GO (рис. 2b и дополнительный рис. 3). Кроме того, на изображении SAED также наблюдалось рассеяние шести пятен (расстояние d 0,213 нм) от монослоя GO. СЭМ-изображение на рис. 2f показывает двумерную морфологию в микронном масштабе усиленного GO мезопласта C-S-H (называемого GO-C-S-H), что делает его идеальным строительным блоком для упаковка C–S–H.

Анализ методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) (рис. 2g) показывает, что листы GO существенно не изменяют химический состав C–S–H. С другой стороны, ²⁹ Si ЯМР с вращением под магическим углом (MAS) (рис. 2h) указывает на то, что C–S–H в мезолистах GO–C–S–H обладает более высокой степенью полимеризации ⁸ , с силикатной средней цепью длина (MCL), номинально на ~ 76% больше по сравнению с листами C – S – H, сформированными без GO (11,6 против 6,6 тетраэдрических единиц) (для интегральной интенсивности каждой популяции силикатной группы см. Дополнительную таблицу 1). Более высокая степень полимеризации мезолистов GO-C-S-H дополнительно подтверждается инфракрасной спектроскопией с преобразованием Фурье (дополнительный рисунок 3) (дополнительное примечание 2 описывает дополнительную характеристику C-S-H и GO-C –S–H мезопластины).

Дальнейшее понимание контролируемого двумерного роста C-S-H было получено путем исследования преципитатов C-S-H, которые образовались на поверхности GO. Изображение ПЭМ на рис. 3а показывает, что ОГ первоначально способствовал зарождению очень маленьких преципитатов C-S-H (область I) с латеральным размером всего 2 нм. Также были обнаружены более крупные преципитаты C–S–H размером 10–20 нм (области II и III). Равномерная интенсивность электронов, прошедших через осадки, свидетельствует о том, что их толщина была в основном постоянной с листообразной геометрией, подтверждая, что GO предотвращает наномасштабные деформации слоев C-S-H с самой ранней стадии их формирования. Более того, некоторые из этих выделений C-S-H были соединены между собой (область IV), демонстрируя, что плоский слой C-S-H на GO (рис. 2e) образовался за счет агрегации слоев C-S-H.

ПЭМ-изображение зарождения преципитатов C–S–H с латеральным размером 2–20 нм на поверхности GO. Увеличенные изображения в областях I–IV были очищены от шума с помощью гауссовой фильтрации. b АСМ-изображение преципитатов C–S–H (белым цветом) на поверхности листа GO (черным цветом). Очерчены три области («а», «б» и «в»), содержащие осадки C–S–H. Лист GO находится поверх слюдяной подложки (коричневого цвета). c Высотный профиль, проходящий через пик выделений C–S–H в областях «a», «b» и «c». Осадок в «b» имеет два отчетливых пика, обозначенных как «b ₁ » и «b ₂ ». d Уровень топографии выделений C–S–H свидетельствует о регулярной укладке одиночных слоев тоберморита толщиной 11 Å. Интервал топографического контура составляет 1,1 нм. e АСМ-изображения и профили высоты листа GO с несколькими преципитатами C–S–H и листа GO, покрытого плоскостным слоем C–S–H (нанолист GO–C–S–H).

Полноразмерное изображение

В дополнение к анализу изображений ПЭМ толщина преципитатов C-S-H на листе GO была исследована с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). Согласно профилям высот, представленным на рис. 3b–d, самый тонкий осадок C–S–H (в области «а») имел толщину 1,18 ± 0,15 нм, что эквивалентно одиночному слою 11-Å тоберморита, кристаллический аналог C–S–H (I) ³⁷ . Это прямое доказательство того, что GO контролирует геометрическую деформацию отдельных листов C-S-H, что более подробно рассматривается в разделе моделирования. Толщина 2,19± 0,27 нм и 3,21 ± 0,15 нм для преципитата в области «b» и 4,27 ± 0,16 нм в области «c» указывают на то, что слои толщиной 1,1 нм могут регулярно укладываться друг на друга. Эта регулярная укладка также наблюдалась в нескольких других преципитатах C-S-H и придает мезопластам GO-C-S-H их двумерную морфологию (рис. 3e).

Анализ ГО с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) с увеличением охвата C–S–H (т. е. с увеличением массового отношения C–S–H:GO) позволяет предположить, что зарождение и упорядоченный двумерный рост C–S–H обеспечивается сильным взаимодействием атомов с платформой GO (рис. 4). Как показано на рис. 4а, листы GO состоят из атомов углерода, связанных через C–C/C=C в ароматических кольцах (284,6 эВ), и кислородных функциональных групп, в основном эпокси/эфирных групп (C–O при 286,7 эВ) с незначительное присутствие гидроксилов (C-OH при 285,6 эВ), карбонилов (C=O при 288,2 эВ) и карбоксилов (C(O)–O при 289.4 эВ) ⁴⁰ . С другой стороны, по мере того, как C–S–H осаждается на поверхности GO, эпокси/алкоксигруппы постепенно заменяются гидроксилами (рис. 4b). Этот вывод аналогичен тому, который наблюдается в материалах на основе GO, подвергающихся воздействию двухвалентных ионов (например, Mg ²⁺ и Ca ²⁺ ). Таким образом, это указывает на то, что ионы Ca ²⁺ , которые нейтрализуют высокую плотность отрицательного заряда C–S–H, притягиваются и химически реагируют с отрицательно заряженной поверхностью GO посредством раскрытия цикла эпоксидных/алкоксигрупп ⁴⁰ . Наши результаты XPS также согласуются с недавними молекулярными моделями интерфейсов GO-C-S-H, которые предполагают, что ионы Ca ²⁺ опосредуют связи между кислородными группами в слоях GO и C-S-H ⁴¹ . Согласно моделированию ab initio, связь энергетически стабильна и включает совместное использование электронов, что указывает на ее ионно-ковалентную природу ⁴² . Интересно, что реакция раскрытия эпоксидного цикла более выражена в наших экспериментах по сравнению с моделированием (где было раскрыто <10% эпоксидных групп) ³⁶ . Учитывая более высокую отрицательность гидроксильных атомов кислорода по сравнению с эпоксидными атомами кислорода, эти результаты указывают на то, что связь между GO и C-S-H может быть сильнее, чем предполагалось ранее.

а , б С 1 с РФЭС-спектры ( а ) GO и ( б ) GO-C-S-H мезопластов с различным соотношением масс C-S-H:GO, химическое состояние углерода в ОГ до и после осаждения C–S–H.

Полноразмерное изображение

Изящество роста C–S–H под управлением GO заключается в том, что он не зависит от точных химических условий (например, соотношения Ca:Si, концентрации ионов), как показано на дополнительном рисунке 4 ( подробности эксперимента см. в дополнительном примечании 3 и в дополнительной таблице 2). Это открытие особенно важно, потому что цементные системы состоят из пластин C-S-H с вариациями химического состава, образованных в растворах с переменной концентрацией ионов. Тем не менее, для успеха подхода необходимо выполнить несколько условий (дополнительный рис. 5). Во-первых, когда листы GO были восстановлены (т. е. удалены оксидные группы), они не могли предотвратить деформацию листов C-S-H, что подчеркивает важность межслойного соединения GO-C-S-H. Во-вторых, контроль скорости осаждения C-S-H имеет решающее значение для предотвращения образования зародышей C-S-H в растворе 9.1370 17 , а не в контакте с платформой GO. Наконец, для достижения контроля листов C-S-H требуется оптимизация соотношения между GO и C-S-H. После того, как слой C-S-H в плоскости покрывает поверхность GO, последующий рост листов C-S-H становится все более неупорядоченным.

В дополнение к возможности контролируемого роста синтетического C-S-H наши предварительные результаты показывают, что GO может также управлять ростом C-S-H, образующегося при растворении трикальцийсиликатного (C3S) цемента, основного реакционноспособного соединения. портландцемента (дополнительное примечание 4 и дополнительный рисунок 6), что демонстрирует потенциальный перевод подхода к наноинженерным сыпучим цементным материалам. Благодаря своей химической стойкости подход, основанный на GO, может также обеспечить наноразмерный контроль над другими сложными листообразными материалами ^28,32 , такие как филлосиликатные материалы, используемые для керамических, полимерных, фармацевтических и энергетических целей ³³ . Как и в случае C–S–H, геометрические неустойчивости также приводят к деформациям листов и неупорядоченной упаковке этих материалов. Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить эту гипотезу, поскольку свойства поверхностного заряда этих материалов могут сильно отличаться от свойств C-S-H, что может повлиять на парное взаимодействие и сцепление с листами GO.

Послойная сборка

Чтобы продемонстрировать потенциал нашего подхода к улучшению цементов на основе C–S–H, мы собрали мезопласты GO–C–S–H на площади в несколько сантиметров и спроектировали Прототип композита на основе GO–C–S–H со сверхвысокими механическими и прочностными свойствами (рис. 5). Если не указано иное, наноинженерные композиты GO-C-S-H имели соотношение Ca:Si ~0,83 и массовое отношение C-S-H:GO ~2 (дополнительный рис. 7) (дополнительное примечание 5 описывает дополнительное характеристика композита GO–C–S–H).

a СЭМ-изображения поперечного сечения слоистого GO–C–S–H с массовым отношением C–S–H:GO ~2. b Поперечное сечение слоистого GO–C–S–H, полученного с помощью прибора с сфокусированным ионным пучком. Нижняя панель показывает то же изображение, что и верхняя панель. Репрезентативные линии указывают на послойное расположение нанолистов GO-C-S-H. Средняя толщина одного слоя (~10–15 нм) рассчитывалась путем деления количества слоев на общую толщину композита. c ПЭМ-изображение слоистого GO–C–S–H. Верхнее правое и нижнее правое изображения в ( c ) показывают электронную дифракцию выбранной области и изображение той же области с меньшим увеличением соответственно. d Фотография с цифровой камеры, показывающая гибкость слоистого композита GO–C–S–H. e Кривая растяжения слоистого композита GO–C–S–H. f Прочность на растяжение слоистых композитов GO–C–S–H с различными коэффициентами загрузки GO. Столбики погрешностей представляют собой стандартное отклонение четырех повторных экспериментов. г Цифровая камера и СЭМ-изображения, показывающие слоистый композит GO-C-S-H до и после выдержки при 500 °C в течение 1 ч. ч Фотографии с цифровой камеры, показывающие гибкость слоистого композита GO-C-S-H после выдержки при 500 °C в течение 1 ч. i Процент ионов кальция, вымытых из слоистой структуры GO–C–S–H в сверхчистую воду с течением времени, по сравнению со слабо упакованным C–S–H (без контроля). Столбики погрешностей представляют собой стандартное отклонение повторных экспериментов.

Изображение в полный размер

По сравнению со слабо упакованным C-S-H на рис. 2a-c, нанотехнологический GO-C-S-H имеет полностью преобразованную наноструктуру. Он имеет очень плотную послойную упаковку (рис. 5а) с толщиной каждого слоя порядка 10–15 нм (рис. 5б), что соответствует толщине отдельного GO–C–S– Мезопласт H (рис. 3e). Плотность упаковки подтверждена данными ПЭМ и анализа сорбции азота. На рисунке 5c показано изображение ПЭМ, полученное с верхней части слоистого GO-C-S-H. В отличие от неплотно упакованного C-S-H (рис. 2b), интенсивность прошедших электронов одинакова по всей слоистой GO-C-S-H, что демонстрирует эффективную упаковку мезослоев GO-C-S-H с меньшим количеством захваченных поры. Измерения сорбции азота (дополнительный рис. 8) показали, что слоистый GO-C-S-H имел меньшую удельную площадь поверхности примерно на 40% и меньший объем пор геля примерно на 70% по сравнению с неплотно упакованным C-S-H.

Манипулируя слоистыми композитами GO-C-S-H, мы наблюдали замечательные механические свойства. На рисунке 5d показано, как слоистый композит GO–C–S–H обрабатывается пинцетом, и демонстрируется его высокая гибкость, выдерживающая большие упругие деформации без разрушения. Кроме того, испытания на одноосное плоскостное растяжение с использованием динамического механического анализатора (рис. 5e) показали, что слоистый композит GO–C–S–H имел предел прочности при растяжении 72,4 (±13,9) МПа, что превосходит обычные C–S–H. на основе материалов в 10–40 раз и эквивалентен макродефектному цементу (50–70 МПа) ⁴³ . Такие высокие механические свойства связаны с контролем пористости C-S-H (то есть дефектов) ⁴³ и, возможно, с высоким модулем упругости GO ³⁴ .

Изучить влияние листов ГО на измеренную высокую прочность на растяжение слоистых композитов ГО–С–S–H с массовым отношением С–S–H:ГО ~1 и ~4 (нагрузка ГО ~20 до ~ 50%) также были протестированы (химический состав и соотношение Ca: Si в композитах см. Дополнительный рисунок 7). Как показано на рис. 5f, увеличение загрузки ОГ с ~ 22% до ~ 52% (увеличение на 136%) лишь незначительно увеличивает прочность композитов (на ~ 25%). Это указывает на то, что высокая прочность на растяжение слоистых композитов GO-C-S-H связана в первую очередь с плотной упаковкой мезолистов GO-C-S-H, а не исключительно с наличием и жесткостью листов GO. Согласно зависимости структура–свойство для слоистых структурированных материалов ⁴⁴ , снижение прочности при увеличении массового отношения C–S–H:GO, возможно, связано с более низким модулем упругости C–S–H по сравнению с GO ⁴⁵ и увеличенной толщиной мезопластов. Были предприняты попытки создания слоистых композитов GO–C–S–H с более высокими массовыми отношениями C–S–H:GO (C–S–H:GO > 8), но композитные пленки были слишком хрупкими, вероятно, из-за высокого беспорядка Листы C – S – H (дополнительный рис. 5).

Воздействие на слоистый композит GO–C–S–H экстремальной температуры (500 °C) выявило исключительные свойства против растрескивания (рис. 5g, h). Материалы на основе C–S–H растрескиваются при высоких температурах из-за плохой устойчивости к наномасштабным растягивающим напряжениям, вызванным усадкой при высыхании (деформационная способность <0,05%) ⁴⁶ . Как показано на рис. 5g, в многослойных композитах GO–C–S–H не было трещин при высоких температурах, несмотря на усадочную деформацию ~3,6%. Кроме того, слоистый композит GO–C–S–H сохранил свою упорядоченную структуру (рис. 5g) и по-прежнему проявлял высокую гибкость после высокотемпературного воздействия (рис. 5h). Эффективность защиты от растрескивания может быть связана не только с плотной упаковкой листов C-S-H, но и с эффектом сцепления на молекулярном уровне, обеспечиваемым GO. Недавно с помощью молекулярного моделирования было продемонстрировано, что, когда листы на основе графена чередуются в слоях C-S-H, они могут воспринимать растягивающие напряжения/деформации и обеспечивать эффект против растрескивания (т. –S–H, трение и сцепление с поверхностью трещины ⁴⁷ . В результате вязкость разрушения чередующихся нанокомпозитов C-S-H может быть улучшена более чем на один порядок при растяжении в плоскости по сравнению с эталонной системой C-S-H ⁴⁸ . Эти данные свидетельствуют о том, что послойная конструкция композита GO-C-S-H может привести к заметному повышению прочности, предсказанному молекулярным моделированием.

Декальцинация C–S–H играет ключевую роль во многих формах разрушения бетона (например, воздействие морской воды, воздействие кислоты и карбонизация). Чтобы проверить его устойчивость к декальцинации, мы поместили слоистый GO-C-S-H в реактор периодического действия с мешалкой 9.1370 49 со сверхчистой водой и измерили количество кальция, вымытого с течением времени. Выщелачивание рыхлого C–S–H также измеряли в тех же условиях. Как показано на рис. 5i, в то время как неплотно упакованный C-S-H быстро декальцинировался в течение нескольких минут, слоистая структура могла удерживать кальций значительно дольше. Согласно анализу интегрального метода (дополнительный рис. 9) ⁴⁹ , скорость декальцинации слоистого GO-C-S-H была в 40 раз медленнее, чем у рыхлого аналога. Эти результаты показали, что контроль наноразмерной упаковки листов C-S-H и, следовательно, уменьшение количества поровых каналов для химического воздействия может улучшить химическую устойчивость C-S-H на порядки. Кроме того, более высокая связанность мезопластов GO / C-S-H (рис. 2h) также могла помочь улучшить химическую стабильность композита.

Механизм наноупрочнения

Мы предлагаем наномеханический механизм для объяснения того, как GO обеспечивает упорядоченный двумерный рост C-S-H. Хотя существует два основных взгляда на наноструктуру C-S-H, а именно зернистая и непрерывная модели ²⁷ , здесь используется последняя. Согласно модели роста листа Gartner ²⁶ дефекты в атомной структуре вызывают складчатую деформацию однослойных листов C–S–H (рис. 6а) и приводят к пространственно неупорядоченному процессу роста ^25,27 . Изучив проблему с наномеханической точки зрения, мы выдвинули гипотезу о том, что механически прочные листы GO могут контролировать нестабильность на молекулярном уровне однослойных листов C-S-H (как показано на рис. 3c), действуя как наноупрочняющие материалы. (рис. 6б). По аналогии с усилением несущих конструкций (например, усиление на изгиб плит углеродным текстилем или стальными пластинами) ⁵⁰ , усиление должно увеличивать способность листов C–S–H воспринимать изгибный момент и тем самым увеличивать энергию, необходимую для вызывают их складчатые деформации.

a Согласно модели роста листов C-S-H ²⁶ кристаллические нестабильности (т.е. дефекты) вызывают геометрическую деформацию листов C-S-H, что приводит к их пространственно-неупорядоченному росту. b Схема, показывающая предлагаемый наномеханический механизм для контроля роста C-S-H с помощью GO. GO действует как наноупрочняющий материал, противодействующий наноразмерным деформациям листов C-S-H и сохраняющий их плоскостную геометрию, что обеспечивает двумерный упорядоченный рост. Красные, голубые, синие, белые и темно-серые кружки обозначают атомы Ca, O, Si, H и C соответственно.

Увеличенное изображение

Для проверки этой гипотезы в два основных этапа была проведена серия расчетов с использованием методов молекулярной механики (ММ), молекулярной динамики (МД), теории функционала плотности (ТФП) и метода конечных элементов (МКЭ). Во-первых, мы построили комплексную молекулярную модель, используя МД и ТФП, чтобы понять динамику и энергетику, связанные с деформацией дефектных листов C-S-H. Во-вторых, структурный анализ FEM использовался для демонстрации роли GO в механическом сдерживании деформаций C-S-H.

Следуя недавно предложенным моделям C–S–H ^22,23,51,52 , C–S–H с реалистичными атомными структурами были построены путем вставки кристаллических дефектов в известную структуру 11-Å тоберморита, кристаллического аналога C –S–H (I) ³⁷ (процедуру построения модели см. в дополнительном примечании 6 и дополнительном рис. 10). Хотя они далеки от совершенства, мы приняли модели, основанные на так называемом дефектном тоберморите, поскольку было показано, что они адекватно воспроизводят физико-химические свойства C–S–H ^22,23 . В двух словах, мы сначала построили суперячейку из тоберморита 11 Å (1 × 3 × 0,5 в направлении кресла или 3 × 1 × 0,5 в зигзагообразном направлении), чтобы представить небольшой участок листа C-S-H. Межслойные ионы кальция и силикатные мостиковые тетраэдры были удалены, что дало соотношение Ca:Si, равное 1, такое же соотношение использовалось в большинстве наших экспериментов. Как было предложено Gartner и другими моделями C-S-H ^22,26 , дефекты затем создавались путем удаления одного силикатного димера из структуры C-S-H (т. е. создания шарнира) (рис. 7a). Наконец, дефектные структуры C-S-H были помещены в ящик периодического моделирования (см. «Методы»), заполненный молекулами воды.

Рис. 7: Теоретическая проверка механизма GO-упрочнения для контроля собственных пространственных деформаций листов C-S-H.

a Атомная структура дефектного монослоя C–S–H с отсутствующим силикатным димером. b Разность свободных энергий (Δ G ) шарнирных листов C-S-H до и после складчатых конформаций, рассчитанная с помощью DFT. c Энергетический путь для конформации складывания C-S-H с максимальным значением Δ G , рассчитанным методом подталкиваемой эластичной ленты. Энергетический барьер ( E _a ). Вставка: угол складывания θ определяется как смещение наклона слоя CaO (см. Дополнительный рисунок 12). d Моментальный снимок моделирования МКЭ, показывающий напряжение и деформацию в упрочненном GO слое C-S-H при деформации. C–S–H и GO представлены двумя параллельными балками, соединенными поперечными распорками, представляющими связи Ca–O. Модель имеет симметричные граничные условия. Ось вращения RA, плоскость симметрии PS. е Энергетический барьер, необходимый для складывания C-S-H, усиленного GO, в зависимости от количества связей на площади. Штриховой линией отмечено значение энергетического барьера (~1,17 эВ) C–S–H без усиления. Вставка: связь между C–S–H и GO и симметричная конфигурация, рассматриваемая в расчетах. Столбики погрешностей представляют собой стандартное отклонение как минимум шести различных конфигураций (см. Дополнительный рисунок 15). Красные, голубые, синие, белые и темно-серые кружки обозначают атомы Ca, O, Si, H и C соответственно. f ПЭМ-изображение, показывающее складчатые деформации листа C-S-H на поверхности восстановленного GO.

Изображение в натуральную величину

Для анализа геометрической стабильности дефектных структур C-S-H с помощью MM/MD-моделирования был выполнен моделируемый отжиг 12 конфигураций в направлении «кресло» и «зигзаг» в течение 50 пс ( Дополнительный рис. 11). Из 12 структур три конфигурации в зигзагообразном направлении и одна в направлении кресла показали значительные деформации (дополнительный рисунок 12), что подтверждает предыдущие прогнозы ²⁶ , отсутствие димеров силикатов может привести к образованию устойчивых складчатых структур. Затем с помощью DFT была исследована энергетика процесса складывания путем оптимизации и вычисления энергии структур C-S-H, полученных до и после складывания. На этом этапе рассматривались явные молекулы воды, покрывающие поверхность C–S–H, и неявная сольватная оболочка ⁵³ (рис. 7б). Мы обнаружили, что листы C–S–H, шарнирно закрепленные в зигзагообразном направлении, были менее энергетически стабильны по сравнению с направлением «кресло», демонстрируя более высокие различия в свободной энергии (Δ G ) между развернутой и складчатой ​​конструкциями (рис. 7б). Этот вывод согласуется с предыдущим моделированием тоберморитовых нанотрубок ⁵⁴ , которое предполагает, что структуры C-S-H более стабильны вдоль основной цепи силикатной цепи (т.е. кресло). Дальнейшее понимание процесса складывания C-S-H было получено с помощью DFT/метода эластичных лент с подталкиванием ⁵⁵ . Для расчета энергетического пути сворачивания в качестве начального и исходного использовались развернутое и свернутое состояния зигзагообразной структуры с максимальным значением Δ G (–3,04   эВ), соответствующие максимальному связанному моменту складывания (дополнительная таблица 3). конечные координаты. Результаты, показанные на рис. 7c, показали, что из-за перегруппировки химически связанных молекул воды дефектный слой C–S–H должен преодолеть энергетический барьер ( E _a ) перед складыванием, что указывает на кинетический контроль процесса деформации.

Поэтому мы предположили, что комбинация листов C-S-H с GO (рис. 6b) будет противодействовать складыванию C-S-H, увеличивая эту энергию активации и тем самым замедляя процесс деформации. Нелинейные статические расчеты МКЭ подтвердили нашу гипотезу. Листы C–S–H, усиленные однослойным GO, были смоделированы как двумерные раскосные рамы, где C–S–H и GO представлены двумя параллельными балочными элементами, соединенными с помощью поперечных элементов фермы, представляющих связи Ca–O (рис. 7d). ) (соображения по поводу модели см. в дополнительном примечании 7 и дополнительном рис. 13). Поперечная скобка, принятая в нашей модели, предполагает, что каждый ион Ca координируется с двумя немостиковыми тетраэдрами из C-S-H и двумя гидроксильными группами из GO, что согласуется с нашими экспериментальными наблюдениями на рис. 4 и предыдущими реактивными молекулярными моделированиями ³⁶ . Используемые симметричные граничные условия и свойства элементов обобщены на рис. 7d и в дополнительной таблице 4 соответственно. Складывание структур GO-C-S-H было вызвано приложением линейно увеличенного точечного момента на выбранной оси вращения, которая представляла собой дефект шарнира. Энергия, необходимая для наклона структур GO-C-S-H, была получена путем расчета связанной с этим механической работы, определяемой как произведение точечного момента и угла складывания (дополнительный рисунок 14).

Как показано на рис. 7d, когда точечный момент вызывал складывание структуры GO–C–S–H, GO подвергался растягивающим напряжениям, которые создавали противоположный момент, противодействующий деформации. Из-за высокой жесткости GO в плоскости этот усиливающий эффект увеличил энергию активации, необходимую для сворачивания C-S-H, с 1,17 до 2,58 эВ (дополнительный рисунок 14). Согласно уравнению Аррениуса (см. «Методы»), такое увеличение энергетического барьера может снизить вероятность фолдинга до 23 порядков, подтверждая, что носитель GO может сделать фолдинг C-S-H кинетически недоступным во время фаза роста кристаллов. Принимая во внимание рост C–S–H с обеих сторон ГО или возможную нестабильность функциональных групп ГО ³⁶ , мы соответственно смоделировали складывание симметричной структуры GO-C-S-H и структур с различными конфигурациями связи (дополнительный рисунок 15). На рисунке 7e показано, что в случае симметричной конфигурации энергетический барьер для активации сворачивания C–S–H может быть дополнительно увеличен до 3,09  эВ. С другой стороны, мы обнаружили, что увеличение энергетического барьера линейно зависит от количества связей между листами C-S-H и GO. Этот вывод подтверждает важность межслойной связи между GO и C-S-H, что согласуется с экспериментальными наблюдениями, которые продемонстрировали отсутствие наноупрочнения при использовании уменьшенных листов GO в качестве платформ (рис. 7f и дополнительный рис. 5). ). Таким образом, предполагается, что другие параметры, такие как pH, которые могут влиять на степень протонирования и стабильность функциональных групп GO, также играют роль в успешном контроле роста C-S-H.

Заключение

Благодаря экспериментальным и теоретическим исследованиям мы представили подход к управлению зародышеобразованием, ростом и упаковкой плохо кристаллических листов нанометровой толщины, чтобы тем самым изменить свойства C-S-H. Мы впервые экспериментально продемонстрировали, что листы GO являются отличной платформой для сдерживания присущей листам C-S-H пространственной деформации и управления их упорядоченным двумерным ростом. При успешном контроле их геометрии мы послойно собрали листы С–S–H и получили композиты GO–C–S–H, обладающие высокой гибкостью, пределом прочности (>70 МПа), деформацией трещинообразования ( деформационная способность >3%) и химическая стойкость, обеспечивающие общую производительность, не имеющую себе равных ни у одного известного материала на основе C-S-H. Наконец, мы теоретически подтвердили, что GO действует как наноупрочняющий материал, увеличивая способность к изгибу отдельных листов C-S-H и тем самым сохраняя их двумерную геометрию.

Конструкция «снизу вверх» и замечательные свойства наноинженерного материала C–S–H открывают перспективы для поколения высокоэффективных цементных материалов. В последнее время большой интерес вызывает смешивание GO и других 2D-материалов с сыпучими цементными материалами ^29,31 , но в этих случаях C–S–H по-прежнему в значительной степени неупорядочен, а сообщаемые композиты показали ограниченное улучшение прочности на растяжение (<10 МПа). и долговечность ³⁰ . Мы продемонстрировали здесь, как прорывы в свойствах цементных композитов с GO могут быть достигнуты за счет использования их наномеханических свойств и контроля упаковки листов C-S-H. Мы ожидаем, что дальнейшие улучшения нанотехнологических материалов на основе C-S-H могут быть достигнуты путем изучения различных межатомных взаимодействий между листами C-S-H, двумерными материалами и дополнительными фазами, такими как полимеры и нановолокна. Например, композиты на основе графена, которые прочнее стали, были изготовлены путем тщательного контроля этих взаимодействий 9.1370 56 . С точки зрения макромасштаба, процесс увеличения масштаба слоистых фаз GO-C-S-H в сыпучие вяжущие материалы может быть подобен тому, который в настоящее время используется в методах вакуумного обезвоживания, распыления и механического прессования (таких как те, которые используются для изготовления макрокристаллов). бездефектный цемент ⁴³ ). Реализация таких материалов потенциально может позволить разработать разумный дизайн бетона со сверхвысокой прочностью и долговечностью, что приведет к созданию экономически эффективной и долговечной инфраструктуры с уменьшенным углеродным следом.

Методы

Синтез C–S–H и GO–C–S–H

C–S–H синтезирован путем двойного разложения нитрата кальция и силиката натрия ¹⁷ . В типичной синтетической процедуре 9 мл Ca(NO ₃ ) ₂ ·4H ₂ O (4,72 мг мл ^–1 ) вводили по каплям со скоростью добавления 0,15 мл мин 1 ^{смесь 9 мл Na ₂ SiO ₃ (2,44 мг мл –1 ) и 5 мл сверхчистой воды с образованием C–S–H (с начальным молярным соотношением Ca:Si, равным 1) при перемешивании магнитной мешалкой. . Для формирования мезопластов GO–C–S–H (при исходном стехиометрическом массовом отношении C–S–H:GO, равном 2,4) в 5 мл сверхчистой воды содержали GO в концентрации 2 мг мл –1 . Соотношения Ca:Si и C–S–H:GO мезопластов GO–C–S–H модифицировали, варьируя начальную концентрацию Ca(NO ₃ ) ₂ ·4H ₂ O и Na ₂ SiO ₃ прекурсоры или дисперсии GO. pH раствора доводили до ~13,0 добавлением NaOH (2,5 M) в раствор Na ₂ SiO ₃ . Дисперсии выдерживали в течение 2 ч при перемешивании. Для остановки реакции C–S–H и удаления Na + и NO 3– растворы однократно промывали деионизированной водой, а затем несколько раз промывали этанолом. Опыты проводились при комнатной температуре. Использовали свежепрокипяченную деионизированную воду, не содержащую CO ₂ , и все описанные стадии выполняли в среде N ₂ .}

Слоистый GO–C–S–H

Крупноразмерные слоистые композиционные материалы GO–C–S–H получали путем осаждения мезопластов GO–C–S–H из раствора методом вакуумной фильтрации. 300 мл этанольной дисперсии нанолистов GO–C–S–H (~6 мкг мл ^–1 ) фильтровали под вакуумом через мембранный фильтр Andisc (диаметр 47  мм, размер пор 0,1 мкм) с последующей сушкой в ​​вакууме и отслаиванием от фильтра. Слоистые композиты GO-C-S-H толщиной ~ 2-3 мкм были изготовлены путем регулирования концентрации дисперсии мезолистов GO-C-S-H. Соотношения Ca:Si и C-S-H:GO в композитах были подтверждены с помощью элементного анализа XPS (дополнительный рисунок 7). Для испытаний слоистые композиты GO–C–S–H разрезали ножницами без дальнейшей модификации.

Микроскопия

СЭМ-визуализация выполнялась с помощью прибора FEI Nova NanoSEM 450 FEGSEM или FEI Magellan 400 XHR FEGSEM, работающего при 2–5 кВ. Сечения слоистых GO-C-S-H, изготовленных с помощью сфокусированного ионного пучка, были созданы и отображены с использованием FEI Helios NanoLab 600 Dual Beam, работающего при напряжении 5–10 кВ. ПЭМ-изображение и дифракция выбранной области были выполнены с использованием прибора FEI Tecnai T20, работающего при 200 кВ. Топография нанолистов GO–C–S–H была картирована в АСМ Bruker’s Dimension Icon с использованием легированного монолитного кремниевого наконечника с платино-иридиевым слоем 5 толщиной 23 нм (Arrow™ NCPt). Изображения АСМ были обработаны с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом Gwyddion.

Спектроскопия

ЭДС, связанная с прибором ПЭМ, была получена с использованием кремниевого дрейфового детектора Bruker 30 мм 2 с ультратонким окном и системы анализа Quantax. Небольшой след Cu в спектрах EDS происходит из-за дырчатой ​​углеродной сетки Cu, используемой для крепления образцов. XPS выполняли с помощью системы анализа поверхности ThermoFisher Scientific Nexsa с использованием монохромированного источника Al Ka. Спектры MAS ЯМР ²⁹ Si получены на спектрометре Bruker AV 500 M. Кривые деконволюции были рассчитаны путем подгонки нескольких кривых нормального распределения к необработанным экспериментальным данным. Пиковые значения для силикатных частиц Q 9{1}}$$

(1)

Прочность на растяжение

Прочность на растяжение слоистого композита GO–C–S–H измерялась с помощью статических механических испытаний на одноосное плоскостное растяжение с использованием динамического механического анализатора (Perkin Elmer DMA 8000), по аналогичному методу, принятому для испытаний композитных материалов GO ⁴⁰ . Длину и ширину образца между зажимами измеряли с помощью стандартных штангенциркулей, а толщину образца определяли с помощью СЭМ-изображения композитного поперечного сечения. Слоистый композит GO–C–S–H устанавливали на натяжные зажимы прямого доступа к памяти и проводили испытания на растяжение с предварительным натягом 0,01 Н и скоростью нарастания усилия 0,05 Н мин 9.1370 –1 до разрыва образца. Среднее значение и стандартное отклонение рассчитывали из четырех повторов экспериментов.

Высокотемпературный

Как обычно применяется при исследовании цементных материалов при высоких температурах, стойкость к растрескиванию слоистого композита GO–C–S–H оценивалась путем нагревания (скорость нагрева 10 °C мин ^–1 ) образцы до 500 °С в муфельной печи. Образцы выдерживали при этой температуре в течение 1 часа, затем вынимали из печи и давали остыть до комнатной температуры в течение 1 часа. Для расчета усадки при высыхании длину и ширину образца до и после термического воздействия измеряли с помощью стандартных штангенциркулей. Эксперименты проводились в четырехкратной повторности.

Декальцинация

Метод реактора периодического действия ⁴⁹ использовали для измерения константы скорости декальцинации неплотно упакованных и слоистых фаз GO–C–S–H. Рыхлоупакованный C–S–H был синтезирован с тем же соотношением Ca:Si (~0,85), что и слоистый GO–C–S–H, и перед экспериментами был высушен в вакууме. Для опытов заданную массу (~3–4 мг) твердого материала добавляли в колбу, содержащую 100 мл сверхчистой воды (~pH 5). Колбу закрывают крышкой и перемешивают магнитной мешалкой со скоростью 100 об/мин при ~25°С. Аликвоты собирали через 2, 5, 10, 18, 30, 47 и 70 мин, фильтровали и подкисляли соляной кислотой. Количество кальция, выщелоченного в раствор, определяли с помощью оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES, Perkin Elmer Optima 7000 DV). Через 70 мин раствор подкисляли соляной кислотой для растворения оставшегося твердого вещества. Затем раствор анализировали с помощью ICP-OES для определения содержания кальция в твердом материале перед декальцинацией. Массу твердого материала контролировали таким образом, чтобы все образцы имели одинаковое содержание кальция до декальцинации (разница в пределах 5%). Процент декальцинации рассчитывали путем деления количества кальция, выщелоченного в раствор в данный момент времени, на содержание кальция в твердых веществах до декальцинации. Средние значения и планки ошибок стандартного отклонения были рассчитаны на основе повторных экспериментов.

МД-моделирование

Деформации складывания дефектных листов C-S-H исследовались с помощью МД-моделирования с использованием кода моделирования с открытым исходным кодом LAMMPS (код свободно доступен на сайте https://lammps.sandia.gov). Периодический ящик моделирования (6,735 × 50 × 35 Å в направлении кресла и 50 × 7,425 × 35 Å в зигзагообразном направлении), заполненный молекулами воды, был создан для моделирования C-S-H структур в водной среде. Моделирование МД было выполнено с использованием ансамбля NVE длительностью 5 пс для релаксации системы. Затем был проведен имитационный отжиг длительностью 50 пс в интервале температур от 300 до 360 К с использованием ансамбля НПТ (1 атм, размеры бокса были постоянными в диапазоне a — ось для направления кресла и b — ось для зигзагообразного направления). Атомные взаимодействия моделировались силовым полем ClayFF ⁵⁷ по двум основным причинам. Во-первых, предыдущие исследования подтвердили, что ClayFF может точно описывать структурные и динамические свойства гидратированных минеральных систем и их границ раздела с водными растворами, включая системы C-S-H ^57,58 . Во-вторых, учитывая большой масштаб моделирования МД (~1000 атомов), ClayFF более эффективен по сравнению с моделями ядро-оболочка ⁵⁹ . Чтобы подтвердить, что результаты не были исключительными для выбранных потенциалов силового поля, моделирование также было выполнено с помощью CSH-FF ⁵⁹ , перепараметризованной версии ClayFF (дополнительный рисунок 12).

DFT

DFT использовали для оптимизации и расчета свободной энергии структур C-S-H, полученных с помощью МД-моделирования. Расчеты выполнены с использованием пакета программ CP2K (код находится в свободном доступе на https://www.cp2k.org/). Гибридный метод Гаусса и плоских волн ⁶⁰ с параметрами псевдопотенциала Гедекера-Тетера-Хаттера, оптимизированными для Perdew-Burke-Enzerhof ⁶¹ , и с молекулярно-оптимизированным базисным набором двойной дзета-валентности (более короткий диапазон) ⁶² . Граница плотности плоских волн составляла 400 Ry, относительная граница — 40 Ry. Энергетический путь складчатой ​​деформации C-S-H был рассчитан с использованием метода эластичной ленты с подталкиванием изображения восхождения ⁵⁵ со значением постоянной пружины, равным 0,05 а.е. Чтобы точно представить структуры C–S–H в их насыщенном состоянии, явные молекулы воды (соотношение: CaO:SiO ₂ : 4H ₂ O) и неявная самосогласованная сольвация континуума ⁵³ ( ρ _мин : 0,00001 AU; ρ _MAX = 0,0001 raft. Структуры C-S-H оставались стабильными после оптимизации геометрии DFT. Наблюдались лишь небольшие изменения длин связей (<1,5%) и положения молекул воды, в то время как общая геометрия структур C-S-H не изменялась.

Расчеты МКЭ

Нелинейный статический анализ FEM с помощью программного обеспечения Abaqus/CAE был использован для расчета упрочняющего эффекта GO во время складывания C-S-H. FEM ранее использовался для анализа механического поведения наноструктур ⁶³ и был выбран по двум основным причинам. Во-первых, этот метод мог определить энергию, необходимую для сворачивания структур GO-C-S-H, которую можно было напрямую сравнить с результатами МД и ДПФ. Во-вторых, этот подход может объяснить передачу напряжений между C-S-H и GO через межслойную связь Ca-O по мере развития складчатой ​​деформации. Композитная структура GO–C–S–H была смоделирована как плоская рама, при этом длина элементов определялась в соответствии с расстояниями связи GO и 11-Å тоберморита, указанными в литературе (дополнительный рисунок 13). Уравнение Аррениуса 9{\ frac {{E}_{{{{{\rm{a}}}}}}}{{k}_{{{{{\rm{B}}}}}}}T}}$$

Доступность данных

Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью (и ее дополнительные информационные файлы). Дополнительные данные, относящиеся к этому исследованию, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.

История изменений

• 09 сентября 2021 г.

  Дополнительная информация и файл рецензирования изначально были опубликованы с неправильным заголовком в HTML-версии статьи. Исходная статья была исправлена.

Ссылки

1. Монтейро, П.Дж.М., Миллер, С.А. и Хорват, А. К устойчивому бетону. Нац. Матер. 16 , 698–699 (2017).

   КАС Статья Google ученый

2. Лю, З. и др. Приведенные оценки выбросов углерода от сжигания ископаемого топлива и производства цемента в Китае. Природа 524 , 335–338 (2015).

   КАС Статья Google ученый

3. Хаберт Г. и др. Воздействие на окружающую среду и стратегии обезуглероживания в цементной и бетонной промышленности. Нац. Преподобный Земля Окружающая среда. 1 , 559–573 (2020 г.).

4. Le Chatelier H. Экспериментальные исследования состава гидравлических растворов (издательство McGraw Publishing Company, 1905).

5. Чаттерджи С. и Джеффри Дж. Трехмерное расположение продуктов гидратации в застывшем цементном тесте. Природа 209 , 1233–1234 (1966).

   КАС Статья Google ученый

6. Дабл Д. и Хеллавелл А. Гидратация портландцемента. Природа 261 , 486–488 (1976).

   КАС Статья Google ученый

7. «>

   Аллен А. Дж., Томас Дж. Дж. и Дженнингс Х. М. Состав и плотность наноразмерного гидрата силиката кальция в цементе. Нац. Матер. 6 , 311 (2007).

   КАС Статья Google ученый

8. Пустовгар Э. и др. Понимание гидратации силикатов на основе количественного анализа гидратации силикатов трикальция. Нац. коммун. 7 , 10952 (2016).

   КАС Статья Google ученый

9. Richardson, I. Модели структуры CSH на основе тоберморита/дженнита и тоберморита/гидроксида кальция: применимость к отвержденным пастам из трехкальциевого силиката, β-дикальциевого силиката, портландцемента и смесей портландцемента с пескоструйной обработкой. печной шлак, метакаолин или микрокремнезем. Цем. Конкр. Рез. 34 , 1733–1777 (2004).

   КАС Статья Google ученый

10. «>

    Иоанниду, К. и др. Мезомасштабная текстура гидратов цемента. Проц. Натл акад. науч. США 113 , 2029–2034 (2016).

    КАС Статья Google ученый

11. Чжан З., Шерер Г. В. и Бауэр А. Морфология вяжущего материала во время ранней гидратации. Цем. Конкр. Рез. 107 , 85–100 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

12. Моршедифард, А., Масуми, С. и Коми, М. А. Наномасштабные источники ползучести в гидратах силиката кальция. Нац. коммун. 9 , 1785 (2018).

    КАС Статья Google ученый

13. Нгуен, Х., Рахими-Агдам, С. и Бажан, З. П. Ненасыщенная нанопоромеханика. Проц. Натл акад. науч. США 117 , 3440–3445 (2020 г.).

    КАС Статья Google ученый

14. «>

    Иоанниду, К. и др. Решающее влияние ранней стадии гелеобразования на механические свойства гидратов цемента. Нац. коммун. 7 , 12106 (2016).

    КАС Статья Google ученый

15. Пикер А. и др. Мезокристаллический гидрат силиката кальция: биоинспирированный путь к эластичным бетонным материалам. Науч. Доп. 3 , e1701216 (2017).

    Артикул КАС Google ученый

16. Moghaddam, S.E. et al. Морфогенез гидрата цемента. Дж. Матер. хим. А 5 , 3798–3811 (2017).

    КАС Статья Google ученый

17. Ву, Дж., Чжу, Ю. Дж. и Чен, Ф. Ультратонкие нанолисты гидрата силиката кальция с большой удельной поверхностью: синтез, кристаллизация, многослойная самосборка и применение в качестве превосходных адсорбентов для лекарств, белков и ионов металлов. Малый 9 , 2911–2925 (2013).

    КАС Статья Google ученый

18. Гмира А., Забат М., Пелленк Р.-М. и Ван Дамм, Х. Микроскопические физические основы поромеханического поведения материалов на основе цемента. Матер. Структура 37 , 3–14 (2004).

    КАС Статья Google ученый

19. Мацуяма, Х. и Янг, Дж. Ф. Интеркаляция полимеров в гидрат силиката кальция: новый синтетический подход к биокомпозитам? Хим. Матер. 11 , 16–19 (1999).

    КАС Статья Google ученый

20. Турессон, М., Лаббез, К. и Нонат, А. Опосредованная кальцием полиэлектролитная адсорбция на одинаково заряженных поверхностях. Ленгмюр 27 , 13572–13581 (2011).

    КАС Статья Google ученый

21. «>

    Пикер, А., Николо, Л., Нонат, А., Лаббез, К. и Колфен, Х. Идентификация связывающих пептидов на гидрате силиката кальция: новый взгляд на добавки к цементу. Доп. Матер. 26 , 1135–1140 (2014).

    КАС Статья Google ученый

22. Qomi, M. A. et al. Комбинаторно-молекулярная оптимизация гидратов цемента. Нац. коммун. 5 , 4960 (2014).

    Артикул КАС Google ученый

23. Пелленк, Р. Ж.-М. и другие. Реалистичная молекулярная модель гидратов цемента. Проц. Натл акад. науч. США 106 , 16102–16107 (2009 г.).

    КАС Статья Google ученый

24. Delhorme, M. et al. Агрегация нанопластинок гидрата силиката кальция. Ленгмюр 32 , 2058–2066 (2016).

    КАС Статья Google ученый

25. «>

    Иоанниду К., Пелленк Р. Ж.-М. и Дель Гадо, Э. Контроль локальной упаковки и роста в кальциево-силикатно-гидратных гелях. Soft Matter 10 , 1121–1133 (2014).

    КАС Статья Google ученый

26. Gartner, E. M. Предлагаемый механизм роста C • S • H во время гидратации трехкальциевого силиката. Цем. Конкр. Рез. 27 , 665–672 (1997).

    КАС Статья Google ученый

27. Нгуен-Туан, Л., Эцольд, М. А., Рёсслер, К. и Людвиг, Х.-М. Рост и пористость фаз CSH с использованием модели листового роста. Цем. Конкр. рез. 129 , 105960 (2020).

    КАС Статья Google ученый

28. Новоселов К., Мищенко А., Карвалью А. и Кастро Нето А. Х. Двумерные материалы и ван-дер-ваальсовые гетероструктуры. Science 353 , acc9439 (2016).

29. Luong, D. X. et al. Синтез восходящего флэш-графена в граммовом масштабе. Природа 577 , 647–651 (2020).

    КАС Статья Google ученый

30. Shamsaei, E. et al. Нанолисты на основе графена для более прочного и долговечного бетона: обзор. Констр. Строить. Матер. 183 , 642–660 (2018).

    КАС Статья Google ученый

31. Ван, В., Чен, С.Дж., Де Соуза, Ф.Б., Ву, Б. и Дуан, В.Х. Отшелушивание и диспергирование нанолистов нитрида бора для улучшения качества обычного портландцементного теста. Nanoscale 10 , 1004–1014 (2018).

    КАС Статья Google ученый

32. Коу, Л., Ма, Ю., Смит, С.К. и Чен, К. Анизотропная волнистая деформация в фосфорене. J. Phys. хим. лат. 6 , 1509–1513 (2015).

    КАС Статья Google ученый

33. Аслин Дж., Мариани Э., Доусон К. и Барсум М.В. Рипплокации обеспечивают новый механизм деформации филлосиликатов в литосфере. Нац. коммун. 10 , 1–9 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

34. Цао, К., Дейли, М., Сингх, К.В., Сан, Ю. и Филетер, Т. Высокопрочные измерения однослойного оксида графена. Carbon 81 , 497–504 (2015).

    КАС Статья Google ученый

35. Du, T., Li, H. & Bauchy, M. Молекулярно-динамическое моделирование осаждения наноструктур гидрата силиката кальция при двумерном удержании TiO2: последствия для передовых бетонов. Приложение ACS Нано Матер. 3 , 2176–2184 (2020).

    КАС Статья Google ученый

36. «>

    Кай, М., Чжан, Л. и Лью, К. Графен и оксид графена в гидратах силиката кальция: химические реакции, механическое поведение и межфазное скольжение. Углерод 146 , 181–193 (2019).

    КАС Статья Google ученый

37. Скиннер Л., Че С., Бенмор С., Венк Х. и Монтейро П. Наноструктура гидратов силиката кальция в цементах. Физ. Преподобный Летт. 104 , 195502 (2010).

    КАС Статья Google ученый

38. Taylor H.F.W. Химия цемента , 2-е изд. (Томас Телфорд, 1997).

39. Viehland, D., Li, J.F., Yuan, L.J. & Xu, Z. Мезоструктура гелей гидрата силиката кальция (C-S-H) в портландцементном тесте: ближний порядок, нанокристалличность и локальный композиционный порядок . Дж. Ам. Керам. соц. 79 , 1731–1744 (1996).

    КАС Статья Google ученый

40. «>

    Парк, С. и др. Бумага из оксида графена, модифицированная двухвалентными ионами, для улучшения механических свойств за счет химической сшивки. ACS Nano 2 , 572–578 (2008).

    КАС Статья Google ученый

41. Хоу, Д., Ян, Т., Тан, Дж. и Ли, С. Исследование молекулярной динамики реактивного силового поля на цементном композите, армированном оксидом графена: депротонирование функциональных групп, межфазное связывание и механизм упрочнения. Физ. хим. хим. физ. 20 , 8773–8789 (2018).

    КАС Статья Google ученый

42. Хоссейни Э., Закертабризи М., Кораем А. Х., Чен С. и Мохсенабади С. К. Оксид графена в слоистой структуре на основе керамики: оптимизация нанолистов. Констр. Строить. Матер. 224 , 266–275 (2019).

    КАС Статья Google ученый

43. «>

    Берчалл Дж., Ховард А. и Кендалл К. Прочность на изгиб и пористость цементов. Природа 289 , 388 (1981).

    КАС Статья Google ученый

44. Сахаванд, Н. и Шахсавари, Р. Универсальные карты состав-структура-свойства для природных и биомиметических композитов пластинчатая матрица и многослойных гетероструктур. Нац. коммун. 6 , 1–13 (2015).

    Артикул КАС Google ученый

45. Хоу Д., Чжу Ю., Лу Ю. и Ли З. Механические свойства гидрата силиката кальция (C–S–H) в наномасштабе: исследование молекулярной динамики. Матер. хим. физ. 146 , 503–511 (2014).

    КАС Статья Google ученый

46. Бенц, Д. П. и Дженсен, О. М. Стратегии смягчения последствий аутогенного растрескивания при усадке. Цем. Конкр. Композиции 26 , 677–685 (2004).

    КАС Статья Google ученый

47. Чен, С. Дж., Ли, С. Ю., Ван, К. и Дуан, У. Х. Механизм усиления графена на атомном уровне: трение, адгезия поверхности трещины и двумерная геометрия. Carbon 114 , 557–565 (2017).

    КАС Статья Google ученый

48. Аль-Мухит, Б. и Санчес, Ф. Наноинженерия механических свойств тоберморита 14 Å с графеном с помощью моделирования молекулярной динамики. Констр. Строить. Матер. 233 , 117237 (2020).

    КАС Статья Google ученый

49. Брантли С. Л., Кубицки Дж. Д. и Уайт А. Ф. Кинетика взаимодействия вода-порода (Springer Science+Business Media, 2008).

50. Spadea, G., Bencardino, F. & Swamy, R. Конструктивное поведение композитных железобетонных балок с наружным приклеиванием углепластика. J. Compos. Констр. 2 , 132–137 (1998).

    Артикул Google ученый

51. Ковачевич Г., Перссон Б., Николо Л., Нонат А. и Верязов В. Атомистическое моделирование кристаллической структуры Ca1. 67SiHx. Цем. Конкр. Рез. 67 , 197–203 (2015).

    Артикул КАС Google ученый

52. Мохамед, А. К., Паркер, С. К., Боуэн, П. и Галмарини, С. Описание атомистического строительного блока CSH-На пути к реалистичной модели CSH. Цем. Конкр. Рез. 107 , 221–235 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

53. Андреусси, О., Дабо, И. и Марзари, Н. Пересмотренная самосогласованная континуальная сольватация в расчетах электронной структуры. J. Chem. физ. 136 , 064102 (2012).

    Артикул КАС Google ученый

54. Manzano, H. et al. Существуют ли цементные нанотрубки? Доп. Матер. 24 , 3239–3245 (2012).

    КАС Статья Google ученый

55. Хенкельман, Г., Уберуага, Б. П. и Йонссон, Х. Метод лазающего образа с подталкиванием эластичной ленты для поиска седловых точек и путей с минимальной энергией. J. Chem. физ. 113 , 9901–9904 (2000).

    КАС Статья Google ученый

56. Ченг, К., Дуан, Дж., Чжан, К. и Цзян, Л. Учимся у природы: создание интегрированного искусственного перламутра на основе графена. Acs Nano 9 , 2231–2234 (2015).

    КАС Статья Google ученый

57. «>

    Сиган, Р. Т., Лян, Дж.-Дж. Калиничев А.Г. Молекулярные модели гидроксидной, оксигидроксидной и глинистой фаз и развитие общего силового поля. J. Phys. хим. B 108 , 1255–1266 (2004).

    КАС Статья Google ученый

58. Хоу, Д. и Ли, З. Молекулярно-динамическое исследование переноса воды и ионов в нанопорах слоистой структуры: тематическое исследование тоберморита. Микропористый мезопористый материал. 195 , 9–20 (2014).

    КАС Статья Google ученый

59. Шахсавари Р., Пелленк Р. Ж.-М. и Ульм, Ф.-Дж. Эмпирические силовые поля для сложных гидратированных кальций-силикатных слоистых материалов. Физ. хим. хим. физ. 13 , 1002–1011 (2011).

    КАС Статья Google ученый

60. VandeVondele, J. et al. Quickstep: Быстрые и точные расчеты функционала плотности с использованием смешанных гауссовских и плоских волн. Вычисл. физ. коммун. 167 , 103–128 (2005).

    КАС Статья Google ученый

61. Krack, M. Псевдопотенциалы от H до Kr, оптимизированные для обменно-корреляционных функционалов с поправкой на градиент. Теор. хим. Акк. 114 , 145–152 (2005).

    КАС Статья Google ученый

62. VandeVondele, J. & Hutter, J. Базисные наборы Гаусса для точных расчетов молекулярных систем в газовой и конденсированной фазах. J. Chem. физ. 127 , 114105 (2007 г.).

    Артикул КАС Google ученый

63. Сук, Дж. В., Пинер, Р. Д., Ан, Дж. и Руофф, Р. С. Механические свойства монослойного оксида графена. ACS Nano 4 , 6557–6564 (2010).

    КАС Статья Google ученый

Скачать ссылки

Благодарности

Авторы благодарят за финансовую поддержку Австралийского исследовательского совета. Авторы отмечают использование инструментов и научно-техническую помощь в Центре электронной микроскопии Монаша, Узле микроскопии Австралии. Эта работа была частично выполнена в Мельбурнском центре нанопроизводства (MCN) в викторианском узле Австралийского национального производственного предприятия (ANFF). Авторы выражают признательность за использование помещений и помощь г-жи Ивонн Хора на рентгеновской платформе Monash.

Информация об авторе

Примечания автора

1. Эти авторы внесли равный вклад: Felipe Basquiroto de Souza, Ezzatollah Shamsaei.

Authors and Affiliations

1. Department of Civil Engineering, Monash University, Clayton, VIC, Australia

   Felipe Basquiroto de Souza, Ezzatollah Shamsaei, Shujian Chen, Kwesi Sagoe-Crentsil & Wenhui Duan

2. School of Гражданское строительство, Университет Квинсленда, Сент-Люсия, Квинсленд, Австралия

   Shujian Chen

Авторы

1. Felipe Basquiroto de Souza

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Ezzatollah Shamsaei

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Shujian Chen

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

4. Kwesi Sagoe-Crentsil

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Wenhui Duan

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Вклады

Они разработали и провели эксперименты, проанализировали данные и написали рукопись в соавторстве. SC предоставил рекомендации по расчету теоретической модели и моделирования. К.С. предоставляли рекомендации и конструктивные идеи на протяжении всего проекта. Все авторы обсудили результаты и прокомментировали рукопись. WD руководил всем исследованием.

Авторы переписки

Переписка с Эззатолла Шамсаи или Венхуэй Дуан.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Информация о рецензировании Информационные материалы благодарит анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы. Главный редактор обработки: Джон Пламмер. Доступны отчеты рецензентов.

Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Файл рецензирования

Права и разрешения

Открытый доступ Использование, распространение, распространение, лицензия Creative Commons.