2020г.

Архив журнала Строительные материалы и изделия Том 3

ВЛИЯНИЕ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ НА ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЕ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-2-5-18
Аннотация
Разработаны составы газо- и пенобетонов с улучшенными акустическими характеристиками. Выявлен оптимальный вид пористости, способствующей поглощению звуковых волн, как в диапазоне слышимых частот, так и при инфразвуковых и ультразвуковых частотах. Усовершенствована математическая модель проектирования звукопоглощающих бетонов, учитывающая, как пористость композита, так и влияние пористого заполнителя. Установлены закономерности синтеза газобетонов и пенобетонов, заключающиеся в оптимизации процессов структурообразования за счет применения полиминерального цементно-зольного вяжущего и порообразователя. Состав композита интенсифицируют процесс гидратации системы, что приводит к синтезу полиминеральной гетеродисперсной матрицы с открытой пористостью выше 60%. Выявлены особенности влияния системы «Портландцемент – алюмосиликат – комплекс модификаторов» на реологию бетонной смеси, что позволяет значительно уменьшить напряжение сдвига и создать легкоформуемые ячеистобетонные смеси. Повышенная активность и гранулометрия алюмосиликатов предопределяют рост числа контактов и механическое сцепление между частицами при уплотнении, упрочняя каркас межпоровых перегородок. Установлен механизм влияния состава бетонной смеси на микроструктуру композита. Наличие в системе наряду с цементом очищенных алюмосиликатов и комплекса добавок способствуют синтезу матрицы с открытой пористостью, за счет чего возрастает коэффициент звукопоглощения.
PDF

ВЛИЯНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ГИДРОСИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ НА ПРОЦЕССЫ ТВЕРДЕНИЯ И СВОЙСТВА НЕАВТОКЛАВНЫХ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ НЕТРАДИЦИОННОГО АЛЮМОСИЛИКАТНОГО СЫРЬЯ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-2-19-28
Аннотация
Одним из возможных путей улучшения свойств строительных материалов является модифицирование процессов структурообразования, что может быть реализовано за счет применения кристаллических затравок. В связи с этим актуальным является вопрос исследования влияния искусственных гидросиликатов кальция на процессы твердения, а также свойства силикатных материалов неавтоклавного твердения на основе нетрадиционного алюмосиликатного сырья. Проведенными исследованиями установлено, что добавка искусственных гидросиликатов кальция (CSH) в количестве 1-1,5 мас. %, при содержании в смеси CaO менее 10 мас. %, эффективно повышает прочностные показатели изделий на всех этапах тепловлажностной обработки от 8 до 16%. Наиболее интенсивный прирост прочности отмечается в процессе тепловлажностной обработки (ТВО) в период с 3 до 6 часов и составляет не менее 13%, в то время как у образцов без добавки искусственных гидросиликатов кальция прирост прочности составил 6%. Добавка искусственных гидросиликатов кальция интенсифицирует процессы структурообразования, что обеспечивает увеличение кристаллического вещества, а за счет волокнистого строения выступает в качестве фиброволокна, что способствует наноармированию формирующегося цементирующего вещества из новообразований в системе CaO-SiO2(Al2O3)-H2O на основе используемых глинистых пород и оксида кальция. За счет ускоренного набора прочности возможно сокращение длительности изотермической выдержки при сохранении необходимых эксплуатационных характеристик.
PDF

ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОСЛОЙНОГО НАРУЖНОГО ОГРАЖДЕНИЯ, ВКЛЮЧАЮЩЕГО В СЕБЯ МАТЕРИАЛЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЭЦ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-2-29-35
Аннотация
Важнейшее направление ресурсосбережения в строительстве – это широкое использование вторичных материальных ресурсов, которыми являются отходы производства. Применение вторичных продуктов промышленности в качестве сырья для производства различных строительных материалов очень актуально, поскольку предоставляет производству богатые источники дешевого и, часто, уже подготовленного сырья; ведут к снижению затрат на производство некоторых строительных материалов, а следовательно, экономит капитальные вложения, предназначенные для строительства зданий и сооружений; освобождают крупные площади земельных участков и уменьшают степень воздействия на экологию окружающей среды. Целью проведенного исследования являются теплоизоляционные и конструктивно-теплоизоляционные материалы, с частичным замещением компонентов золошлаковыми отходами (ЗШО) топливно-энергетической промышленности: легкие бетоны с применением стекольного боя и бетоны, модифицированные серой. Исследованы свойства бетонов, модифицированных серой: предел прочности на сжатие, плотность и теплопроводность. Исходя из полученных свойств, была проведена сравнительная характеристика полученных материалов с уже имеющимися строительными материалами: бетоны, модифицированные серой, и легкие бетоны; легкие бетоны с применением стекольного боя и керамзитобетон. Произведен теплофизический расчет многослойных наружных ограждений. В каждом из вариантов в качестве конструктивно-теплоизоляционного материала был выбран один из следующих материалов: легкие бетоны с применением стекольного боя и бетоны, модифицированные серой. Также для каждого варианта наружного ограждения подобраны необходимые теплоизоляционные и конструкционные материалы. В экономической части рассчитана стоимость сырьевых компонентов, необходимых для получения 1 м3 исследуемых материалов, а также рассчитана стоимость 1 м3 многослойных ограждающих конструкций, в состав которых входят исследуемые бетоны.
PDF

МОДЕЛЬ РАЗРУШЕНИЯ ИДЕАЛИЗИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ БЕТОНА ПИЛЕНИЕМ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-2-46-54
Аннотация
Требования современного строительства – это прочность строительных конструкций, а также низкая себестоимость. Именно эти условия обеспечивают новые технологии, которые постоянно со-вершенствуются. Статья посвящена рассмотрению случаев вероятностного подхода к решению задачи о теоретических затратах энергии на разрушение бетона идеальной структуры. Процессы деформирования бетона и его разрушение изучается строительной механикой. Бетон является многокомпонентным материалом, что представляет определенную сложность в изучении трещинообразования. В условиях эксплуатации на бетонную/железобетонную конструкцию влияют свойства составляющих ее материалов, поэтому одной из самых важных задач является выбор критериев, которые способны комплексно охарактеризовать основные параметры бетона. Получение прочностных характеристик бетона эксплуатируемых конструкций остается актуальной задачей. В статье предложена к рассмотрению идеальная структура бетона. Особенности этой структуры – симметричность разрушения по двум главным плоскостям. Разрушение бетона проводили путем пиления отдельных полосок бетона. При этом для описания процесса пиления авторами была пред-ложена модель симметричной структуры бетона, в которой идеализированы зерна заполнителя. Они представлены в расчете в виде шаров в теле бетона. Выявлены особенности процесса пиления. Получены аналитические зависимости разрушения пилением идеальной структуры бетона. Сделаны выводы о возможности использования идеальной модели при получении прочностных характеристик бетона. Выполнен анализ симметричных идеальных составов бетона при различных переменных. Значимость проделанной работы заключается в возможности переноса результатов исследования на реальные здания и сооружения и решение главных задач, которые ставятся в исследовании.
PDF

ВЛИЯНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ СМОЛ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ БУТИЛКАУЧУКА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-2-36-45
Аннотация
Данная работа посвящена проблеме разработки вибропоглощающих полимерных материалов с высокими демпфирующими свойствами в широком диапазоне температур. Изучение влияния модифицирующих добавок на прочностные, демпфирующие, адгезионные и когезионные свойства композита на основе бутилкаучука является целью данной работы. Поставлена задача выявить фактические температурные, частотные, динамические и механические характеристики композиционного материала на основе бутилкаучука (далее БК) в зависимости от вида и концентрации смол. Ключевыми методами к исследованию данной проблемы является метод динамического механического анализа, направленный на получение информации об изменении динамических свойств полимерных материалов (прочность связи с металлом при отслаивании образцов композитов, определение сопротивления текучести образцов, определение миграции пластификатора). Благодаря установленным экспериментальным зависимостям выявлено, что добавление смол (3% по массе) в композиции на основе бутилкаучука ведёт к увеличению демпфирующих свойств композиционных материалов, а увеличение до (4,25% по массе) ведёт к их снижению. Установлено, что полученные наполненные смеси с высоким демпфирующим пиком и хорошими адгезионными и прочностными свойствами это смеси с добавлением алкилфеноло-формальдегидных смол.
PDF

ЧИCЛЕННЫЙ АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ С УЧЁТОМ ВОЛНОВОЙ ДИНАМИКИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-3-5-20
Аннотация
Проектирование, строительство и эксплуатация высоких грунтовых плотин в сейсмических районах, одним примером которых является территория Республики Узбекистан, требует постоянного усовершенствования методов их расчета на различные нагрузки, как статического характера (силы гравитации, гидростатика и т.п.), так и динамического характера, включая сейсмические воздействия. Аварийные ситуации на таких сооружениях или их частичное разрушение при каких-либо воздействиях может привести к катастрофическим последствиям.
Целью данной работы является разработка математической постановки и алгоритма численного решения нестационарной задачи для грунтовой плотины в плоской упругой постановке. Для проверки предложенной методики и соответствующего комплекса прикладных программ приводится решение тестовой задачи (задача Лемба). По разработанной методике и алгоритму, основанного на численном методе конечных разностей, решена задача по исследованию напряженно-деформированного состояния на примере высокой Чарвакской грунтовой плотины, находящейся недалеко от г. Ташкента при сдвиговом воздействии на основании (типа сейсмограммы). Решение представляется в виде распределения линий равных перемещений, напряжений по телу плотины в зависимости от времени. При этом выявлены наиболее уязвимые зоны рассматриваемой грунтовой плотины.
PDF

МИНЕРАЛОВАТНЫЙ КОМПОЗИТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПОНИТ-СОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-3-21-27
Аннотация
В работе показана возможность производства теплоизоляционного композита на основе базальтовых волокон и сапонит-содержащего отхода горнодобывающей промышленности. Предложен способ изготовления теплоизоляционных композитов из гидромасс с различным содержанием комонентов смеси. В качестве заполнителя использовали базальтовые волокна, а в качестве связующего предварительно механоактивированный сапонит-содержащий материал (ССМ). Экcпериментально было установлено, что в зависимости от содержания компонентов композита, коэффициент теплопроводности меняется от 0,1109 и до 0,1342 Вт/(м•K), а прочность на сжатие – от 0,45 до 0,93 МПа. Кроме этого было установлено, что термическая модификация композитов при температуре до 1200°C значительно (до 4 раз) увеличивает его прочность на сжатие, при этом, практически не оказывая влияния на коэффициент теплопроводности. Эксперименты по определению коэффициента теплопроводности композита «базальтовые волокна – ССМ» в зависимости от его влажности показали, что полученный материал характеризуется интенсивным и линейным увеличением значений коэффициента теплопроводности при изменении влажности образца до 12%, а дальнейшее увеличение влажности практически не приводит к изменению значений коэффициента теплопроводности. Сопоставление теплоизоляционных и прочностных характеристик полученного минерального композита с наиболее распространенными конструкционными теплоизоляционными материалами показало, что по данным показателям он не уступает газо- и пенобетону. Также следует отметить, что является высокоэкологичным и может эффективно работать в условиях высоких температур (например, в условиях пожара), при этом даже увеличивая свои прочностные характеристики.
PDF

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕТОННОГО ЛОМА ИРАКА В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ И ЗАПОЛНИТЕЛЯ ТЯЖЕЛОГО И ЛЁГКОГО БЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-3-28-39
Аннотация
Актуальность работы обусловлена поиском альтернативных источников сырья для строительной индустрии, сопряженным с утилизацией техногенных отходов. Новизна статьи заключается в выявлении научных закономерностей влияния отходов сноса зданий и сооружений на формирование микроструктуры легких и тяжелых бетонов. Бетонные отходы готовили в качестве, как наполнителей цементных материалов, так и мелких заполнителей, на основе которых созданы бетоны с высокими механическими свойствами. Проектирование составов производилось с точки зрения геоники (геомиметики), в частности, с учетом закона сродства структур. Прочностные характеристики бетонных смесей были исследованы в соответствии с EN 12390-3. Кроме того, были определены микроструктурные, морфологические и термические свойства сырья и бетонов при 28-дневном отверждении. Впервые была обеспечена плотная микроструктура композита, как продуктами портландцемента, так и гидратацией, и, частично, продуктами гидратации ранее непрореагировавшего клинкера. минералы которого присутствуют в бетонных отходах и активируются при их измельчении. Использование отходов сноса зданий и сооружений в качестве наполнителя цементирующего материала при замене портландцемента до 20% позволяет получить лучшую прочность на сжатие, как тяжелых, так и легких бетонов.
PDF

КЕРАМИЧЕСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕТРАДИЦИОННОГО ВИДА СЫРЬЯ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-3-40-46
Аннотация
В работе подняты вопросы поиска возможности получения строительного керамического материала с применением особого вида сырьевого составляющего. Основой в составе керамических масс был выбран диопсидовый концентрат в связи с его положительными параметрами необходимыми для по-вышения прочностных свойств материала и в целях поддержки местных месторождений сырья Восточносибирского региона. Для снижения оптимальной температуры обжига в небольших количествах использовался водно-щелочной раствор из силиката натрия. Химический состав диопсидовой породы показал в основном наличие оксидов кремния. Рентгеноструктурный анализ выявил присутствие диопсида, кварца и кальцита. Натрий-силикатное стекло характеризуется полным содержанием кремнезема и модулем в значении 3. С помощью диаграммы состояния трехкомпонентных систем установлены температурные границы необходимые для спекания керамических масс. Кривые плавкости показывают, что при температуре 1040оС значения первичного расплава у различных составов составляют 4-14%, а полное содержание расплава наблюдается при 1475оС. Определены показатели физико-механических свойств керамического материала, где при температуре обжига 1000-1100оС величина огневой усадки составила не более 1%, водопоглощение до 10%, прочность на сжатие до 31 МПа. Причем с увеличением количества диопсида до 90% в массе, прочность возрастает, а усадка уменьшается. Рентгенофазовый анализ составов определил преимущественно аналитические линии диопсида, которые начинают уменьшаться 1000оС, что определяет взаимосвязь с жидким стеклом. Кривые ДТА и ТГ термограммы показали эндотермический и экзотермический эффекты, обусловленные выходом адсорбированной воды и кристаллизации стекла. Установлена возможность получения высокопрочной малоусадочной керамики с использованием диопсидового сырья как основы керамических масс при добавлении в виде плавня натрий-силикатного стекла.
PDF

ПРОГРАММА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ БЕЗБАЛОЧНЫХ ПЛИТ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ. КОНСТРУКЦИЯ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-3-47-53
Аннотация
В данной статье представлена программа экспериментального исследования поведения же-лезобетонных плит при продавливании в режимах статического и кратковременного динамического нагружения. На опасных производственных объектах всегда существует повышенная вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций аварийного характера, приводящих к взрывам и характеризующиеся резким нарастанием фронта, коротким сроком действия и волновым характером. С учетом размещения сложных технологических процессов в зданиях в настоящее время требуется реализовывать «гибкие» объемно-планировочные решения, например, применение безбалочных перекрытий. Необходимость выполнения данных исследований также обусловлена отсутствием методик и нормативных документов, регламентирующих расчет на продавливание безбалочных монолитных плит при динамическом нагружении. Целью и задачами данной программы являются: оценка влияния толщины плитной части образцов и класса бетона на прочность и трещиностойкость элементов, получение новых опытных данных, характеризующих процессы, возникающие в бетоне и арматуре, выявление схем разрушения образцов. Испытание проводилось на испытательном стенде на базе копровой установки. Выбор размеров опытных образцов обусловлен техническими характеристиками данной установки, задачами эксперимента, возможностями изготовления и испытания моделей, получением при испытаниях достаточно надежных значений исследуемых параметров. Двенадцать образцов испытывались на кратковременную динамическую нагрузку и четыре образца при статическом нагружении. При этом варьируются следующие параметры: класс бетона (B15 и B20) и толщина плитной части образца (100 мм и 120 мм). В статье представлено описание размеров, армирования, классов бетона исследуемых образцов, последовательность проведения работ при изготовлении образцов с учетом установки тензодатчиков. Результатом данной работы является разработка методики испытания опытных образцов.
PDF