METHODS OF INFLUENCE ON THE SYSTEM TO CHANGE THE ENERGY STATE OF SUBSTANCE: EXPERIENCE, STATE OF THE ISSUE

О. А. Гусейнов; В. І. Запорожець

doi:10.30838/J.BPSACEA.2312.260324.144.1053

Автор(и)

О. А. Гусейнов Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Україна
В. І. Запорожець Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.260324.144.1053

Ключові слова:

вплив на систему, руйнування структури, питома поверхня, способи активації

Анотація

Способи впливу на систему, кінцева мета яких – руйнування природної структури матеріалу, можна поділити на механічні, фізичні, хімічні, біологічні і комплексні. Зміну енергетичного стану речовини прийнято називати активацією. Сучасний науковий напрям у галузі отримання ультрадисперсних матеріалів та фізико-хімічних процесів, зумовлених диспергуванням, створено працями багатьох учених. Детальний облік підвищення реакційної здатності твердої речовини порівнянозі зміною величини його питомої поверхні в ході його механічної активації показав, що частка, яка припадає на збільшення питомої поверхні, становить лише кілька відсотків від ефекту механоактивації. Решта пов'язана з накопиченням дефектів у кристалах у процесі подрібнення. Відповідно закону збереження енергії, при розколі кристала потенційна енергія взаємодії вузлів ґрат переходить у поверхневу не скомпенсовану енергію. Крім того, величина питомої поверхневої енергії залежить від типу плоских сіток, якими розколюється кристал. Тому процеси активації та застосування речовини в активному стані бачиться актуальними для створення сучасних в'яжучих та бетонів. Мета статті – аналіз переваг і недоліків існуючих способів впливу на систему з кінцевою метою руйнування природної структури матеріалу для зміни енергетичного стану речовини, тобто її активації. Висновки. При руйнуванні твердих речовин утворення нових поверхонь розколу супроводжується розривом зв'язків між структурними елементами речовини та переходом потенційної енергії зв'язку в поверхневу енергію. За інших рівних умов величини σ тим більші, що вищі заряди іонів і менша відстань між ними (між сусідніми плоскими сітками у ґратах). Крім того, величина питомої поверхневої енергії залежить від типу плоских сіток, якими розколюється кристал. Слід зазначити, що не всі методи активації в'яжучих та бетонних (розчинних) сумішей на даний час впроваджені у промислових масштабах. Це відбувається з різних причин. Основний метод активації, що застосовується у промислових масштабах, – механохімічна активація у млинах різного типу.

Посилання

Krivenko P.V., Petropavlovskii O.N., Vozniuk G.V. and Pushkar V.I. Constructive properties of the concretes made with alkali-activated cements of new generation. First Intern. Conf. on Advances of Chemically-activated Materials (CAM’ 2010 − China). 2010, Jinan, Shandong, China. рр. 139–146.

Omelchuk V., Guang Y., Runova R. and Rudenko I. Shrinkage behavior of alkali-activated slag cement pastes. Key Engineering Materials. Vol. 761, Switzerland, 2018, рр. 45–48.

Krivenko P., Runova R., Rudenko I. and Konstantynovskyi O. Potential of alkali activated portland cement-based dry mixes for anchoring application. NTCC2014 : International Conference on Non-Traditional Cement and Concrete. Brno University of Technology, 2014, рр. 123–126.

Croymans T., Schroeyers W., Krivenko P., Kovalchuk O., Pasko A., Hult M., Marissens G., Lutter G. and Schreurs S. Radiological characterization and evaluation of high volume bauxite residue alkali activated concretes. Journal of Environmental Radioactivity. 2017, no. 168, рр. 21–29.

Krivenko P. Why alkaline activation – 60 years of the theory and practice of alkali-activated materials. Journal of Ceramic Science and Technology. 2017, no. 8 (3), рр. 323–333.

Barabash I. and Harashchenko D. Mechanoactivation of portland cement in the technology of manufacturing the self-compacting concrete. Vostochno-Evropeiskii zhurnal peredovikh tekhnologii [Eastern European Journal of Advanced Technologies]. 2018, no. 3 (6), pp. 12–17. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ejpte_2018_3%286%29__3

Runova R.F., Hots V.I., Nazarenko I.I., Sivko V.Y., Shyliuk P.S., Starchuk V.N., Bratchun V.I., Pluhiv A.M. and Sanytskyi M.A. Konstruktsiini materialy novoho pokolinnia ta tekhnolohii yikh vprovadzhennia u budivnytstvo [Construction materials of the new generation and technologies of their implementation in construction]. Kyiv : UVPK “EksOb”, 2008, 360 p. (in Ukrainian).

Hedvall J.A. and Wikdahl L. Zeitschrift für Eektrochemie und Physikalische. Chemie. 1940, no. 46, рр. 455–458.

Shabanova H.M., Popsui K.V., Markov D.Yu. and oth. Bezklinkerni viazhuchi materialy luzhnoi aktyvizatsii [Clinker-free binding materials of alkaline activation]. Vestnyk NTU KhPY : Khimiia, khimichna tekhnolohiia ta ekolohiia [Bulletin of NTU KhPI : Chemistry, Chemical Technology and Ecology]. 2010, no. 52. (in Ukrainian).

Mechanical powder production process boosts surface engineering application. Metallurgia. 1994, vol. 61, no. 9, рр. 273–274.

Krupa A.A. and Horodov V.S. Khymycheskaia tekhnolohyia keramycheskykh materyalov : ucheb. posobye [Chemical technology of ceramic materials : textbook]. Kyiv : Vysshaia Shkola publ., 1990, 399 p. (in Russian).

Strelov K.K. and Mamykyn P.S. Tekhnolohyia ohneuporov [Refractory technology]. Moscow : Metallurhyia Publ., 1978, 376 p. (in Russian).

Babkov V.V., Polak A.F. and Komokhov P.H. Aspekti dolhovechnosty tsementnoho kamnia [Aspects of durability of cement stone]. Tsement [Cement]. 1988, no. 3, pp. 14–16. (in Russian).

Teilor Kh. Khymyia tsementa [Chemistry of cement]. Myr Publ., 1996, 560 p. (in Russian).

Neville A.M. and Brooks J.J. Concrete Technology; 2th ed. Harlow: Pearson, 2010, 442 p.

Rebinder P.A. Fiziko-khimicheskaya mekhanika [Physico-chemical mechanics]. Moskow, 1958, 75 p. (in Russian).

Komokhov P.H. Mekhanyko-enerhetycheskye aspekyty protsessov hydratatsyy, tverdenyia y dolhovechnosty tsementnoho kamnia [Mechanical and energy aspects of the processes of hydration, hardening and durability of cement stone]. Tsement [Cement]. 1987, no. 2, pp. 20–22. (in Russian).

Ultra-High Performance Concrete : A State-of-the-Art Report for the Bridge Community. US Department of Transportation, 2003, 176 p.

Teichmann T. and Schmidt M. Mix Design and Durability of Ultra High Performance Concrete (UHPC). Proceedings of the 4th International Ph. D. Symposium in Civil Engineering. Munich, 2002, pp. 341–347.

Rohani A.B., Rosiyah Y. and Gan S.N. Production of High Purity Amorphous Silica from Rice Husk. Procedia Chemistry. 2016, no. 19, рр. 189–195.

Hussein M.Н., Jokhio G.A., Yahaya F.M., Humada A.M. and Gul Y. The present state of the use of palm oil fuel ash (POFA) in concrete. Construction and Building Materials. 2018, no. 175, рр. 26–40.

Li N., Farzadni N. and Shi C. Microstructural changes in alkali-activated slag mortars induced by accelerated carbonation. Cement and Concrete Research. 2017, vol. 100, pp. 214–226.

Li N., Shi C., Wang Q., Zhang Z. and Ou Z. Composition design and performance of alkali-activated cements. Materials and Structures. Materiaux et Constructions. 2017, vol. 50, iss. 3, no. 178.

Ndiaye K., Cyr M. and Ginestet S. Durability and stability of an ettringite-based material for thermal energy storage at low temperature. Cement and Concrete Rese1. Krivenko P.V., Petropavlovskii O.N., Vozniuk G.V. and Pushkar V.I. Constructive properties of the concretes made with alkali-activated cements of new generation. First Intern. Conf. on Advances of Chemically-activated Materials (CAM’ 2010 − China). 2010, Jinan, Shandong, China. рр. 139–146.

Omelchuk V., Guang Y., Runova R. and Rudenko I. Shrinkage behavior of alkali-activated slag cement pastes. Key Engineering Materials. Vol. 761, Switzerland, 2018, рр. 45–48.

Krivenko P., Runova R., Rudenko I. and Konstantynovskyi O. Potential of alkali activated portland cement-based dry mixes for anchoring application. NTCC2014 : International Conference on Non-Traditional Cement and Concrete. Brno University of Technology, 2014, рр. 123–126.

Croymans T., Schroeyers W., Krivenko P., Kovalchuk O., Pasko A., Hult M., Marissens G., Lutter G. and Schreurs S. Radiological characterization and evaluation of high volume bauxite residue alkali activated concretes. Journal of Environmental Radioactivity. 2017, no. 168, рр. 21–29.

Krivenko P. Why alkaline activation – 60 years of the theory and practice of alkali-activated materials. Journal of Ceramic Science and Technology. 2017, no. 8 (3), рр. 323–333.

Barabash I. and Harashchenko D. Mechanoactivation of portland cement in the technology of manufacturing the self-compacting concrete. Vostochno-Evropeiskii zhurnal peredovikh tekhnologii [Eastern European Journal of Advanced Technologies]. 2018, no. 3 (6), pp. 12–17. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vejpte_2018_3%286%29__3

Runova R.F., Hots V.I., Nazarenko I.I., Sivko V.Y., Shyliuk P.S., Starchuk V.N., Bratchun V.I., Pluhiv A.M. and Sanytskyi M.A. Konstruktsiini materialy novoho pokolinnia ta tekhnolohii yikh vprovadzhennia u budivnytstvo [Construction materials of the new generation and technologies of their implementation in construction]. Kyiv : UVPK “EksOb”, 2008, 360 p. (in Ukrainian).

Hedvall J.A. and Wikdahl L. Zeitschrift für Eektrochemie und Physikalische. Chemie. 1940, no. 46, рр. 455–458.

Shabanova H.M., Popsui K.V., Markov D.Yu. and oth. Bezklinkerni viazhuchi materialy luzhnoi aktyvizatsii [Clinker-free binding materials of alkaline activation]. Vestnyk NTU KhPY : Khimiia, khimichna tekhnolohiia ta ekolohiia [Bulletin of NTU KhPI : Chemistry, Chemical Technology and Ecology]. 2010, no. 52. (in Ukrainian).

Mechanical powder production process boosts surface engineering application. Metallurgia. 1994, vol. 61,

no. 9, рр. 273–274.

Krupa A.A. and Horodov V.S. Khymycheskaia tekhnolohyia keramycheskykh materyalov : ucheb. posobye [Chemical technology of ceramic materials : textbook]. Kyiv : Vysshaia Shkola publ., 1990, 399 p. (in Russian).

Strelov K.K. and Mamykyn P.S. Tekhnolohyia ohneuporov [Refractory technology]. Moscow : Metallurhyia Publ., 1978, 376 p. (in Russian).

Babkov V.V., Polak A.F. and Komokhov P.H. Aspekti dolhovechnosty tsementnoho kamnia [Aspects of durability of cement stone]. Tsement [Cement]. 1988, no. 3, pp. 14–16. (in Russian).

Teilor Kh. Khymyia tsementa [Chemistry of cement]. Myr Publ., 1996, 560 p. (in Russian).

Neville A.M. and Brooks J.J. Concrete Technology; 2th ed. Harlow: Pearson, 2010, 442 p.

Rebinder P.A. Fiziko-khimicheskaya mekhanika [Physico-chemical mechanics]. Moskow, 1958, 75 p.

(in Russian).

Komokhov P.H. Mekhanyko-enerhetycheskye aspekyty protsessov hydratatsyy, tverdenyia y dolhovechnosty tsementnoho kamnia [Mechanical and energy aspects of the processes of hydration, hardening and durability of cement stone]. Tsement [Cement]. 1987, no. 2, pp. 20–22. (in Russian).

Ultra-High Performance Concrete : A State-of-the-Art Report for the Bridge Community. US Department of Transportation, 2003, 176 p.

Teichmann T. and Schmidt M. Mix Design and Durability of Ultra High Performance Concrete (UHPC). Proceedings of the 4th International Ph. D. Symposium in Civil Engineering. Munich, 2002, pp. 341–347.

Rohani A.B., Rosiyah Y. and Gan S.N. Production of High Purity Amorphous Silica from Rice Husk. Procedia Chemistry. 2016, no. 19, рр. 189–195.

Hussein M.Н., Jokhio G.A., Yahaya F.M., Humada A.M. and Gul Y. The present state of the use of palm oil fuel ash (POFA) in concrete. Construction and Building Materials. 2018, no. 175, рр. 26–40.

Li N., Farzadni N. and Shi C. Microstructural changes in alkali-activated slag mortars induced by accelerated carbonation. Cement and Concrete Research. 2017, vol. 100, pp. 214–226.

Li N., Shi C., Wang Q., Zhang Z. and Ou Z. Composition design and performance of alkali-activated cements. Materials and Structures. Materiaux et Constructions. 2017, vol. 50, iss. 3, no. 178.

Ndiaye K., Cyr M. and Ginestet S. Durability and stability of an ettringite-based material for thermal energy storage at low temperature. Cement and Concrete Research. 2017, vol. 99, pp. 106–115.

Huang C.P. The Chemistry and Physics of Nano-Cement. University of Delaware, 2006, 27 p.

Riera J.D. A Critical Reappraisal of Nuclear Power Plant Safety Against Accidental Aircraft Impact. Nucl. Engng. and Des. 1980, vol. 57, рр. 193−206.

Cadoni E., Caverzan А. and di Prisco M. Behaviour of HPFR Cementitious Composites. Proceedings of the Second International Symposium on Ultra High Performance Concrete. Kassel University Press, Kassel, Germany, 2008, рр. 743–750.

arch. 2017, vol. 99, pp. 106–115.

Huang C.P. The Chemistry and Physics of Nano-Cement. University of Delaware, 2006, 27 p.

Riera J.D. A Critical Reappraisal of Nuclear Power Plant Safety Against Accidental Aircraft Impact. Nucl. Engng. and Des. 1980, vol. 57, рр. 193−206.

Cadoni E., Caverzan А. and di Prisco M. Behaviour of HPFR Cementitious Composites. Proceedings of the Second International Symposium on Ultra High Performance Concrete. Kassel University Press, Kassel, Germany, 2008, рр. 743–750.