2020г.

Архив журнала Строительные материалы и изделия Том 3

PERFORMANCES OF HIGH POROUS CELLULAR CONCRETE

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-5-5-14
Аннотация
The widespread use of cellular concrete for enclosing structures forces researchers to develop ways to improve their performance and durability. Compositions of aerated and foam concrete with the use of waste heat power engineering have been developed. The optimal formulation ratios have been identified that contribute to the creation of a rigid interpore matrix and water-repellent pore protection. The regularities of the synthesis of aerated concrete and foam concrete were established, which consist in optimizing the processes of structure formation through the use of a polymineral cement-ash binder and a pore-forming agent. The mix composition intensifies the process of hydration of the system, which leads to the synthesis of a polymineral highly porous heterodispersed matrix. The increased activity and granulometry of aluminosilicates predetermine an increase in the number of contacts and mechanical adhesion between particles during compaction, strengthening the framework of the interpore partitions. The mechanism of the influence of the composition of the concrete mix on the microstructure of the composite is established. The calculated sound insulation of airborne noise shows sufficient characteristics for using aerated concrete blocks as enclosing structures. One of the main advantages of aerated concrete is its low thermal conductivity, which is especially important from the point of view of ensuring the energy efficiency of buildings and structures. Even in spite of the high values of open porosity of the developed aerated concrete, the rigid frame makes it possible to achieve almost 2 times higher frost resistance characteristics than that of the reference specimen.
PDF

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ НЕЛИНЕЙНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-5-15-23
Аннотация
Статья посвящена проблеме обработки экспериментальных кривых ползучести полимеров. Ставится задача определения их реологических характеристик из испытаний на любой из простейших видов деформации. В основу для аппроксимации экспериментальных кривых положено нелинейное уравне-ние Максвелла-Гуревича.
Задача нахождения реологических параметров материала решается как задача нелинейной оптимизации. В качестве целевой функции выступает сумма квадратов отклонений экспериментальных значений на кривой ползучести от теоретических. Варьируемыми входными параметрами целевой функции являются начальная релаксационная вязкость и модуль скорости m*. Теоретическая кривая ползучести строится численно с использованием метода Рунге-Кутты четвертого порядка. Решение задачи нелинейной оптимизации выполняется в среде Matlab методом внутренней точки. Отыскиваются такие значения и m*, при которых целевая функция принимает минимальное значение.
Для апробации методики была решена обратная задача. При заданных значениях реологических параметров материала построена теоретическая кривая ползучести при изгибе, и по ней найдены значения и m*. Также методика апробирована на экспериментальных кривых релаксации напряжений вторичного поливинилхлорида и кривых ползучести пенополиуретана при чистом сдвиге.
Показано более высокое качество аппроксимации экспериментальных кривых по сравнению с существующими методиками. Разработанная методика позволяет определять реологические характеристики материалов из испытаний на изгиб, центральное растяжение (сжатие), кручение, чистый сдвиг, причем достаточно провести испытание только на один вид деформации, а не серию, как было предложено ранее некоторыми исследователями.
PDF

РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОГО БЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-5-24-33
Аннотация
В статье рассмотрена возможность использования композиционных вяжущих и магнетита в качестве компонентов бетона с радиационно-защитными свойствами. Применение разработанных бетонов возможно не только при необходимости возведения атомных электростанций, но и создания бункеров или противорадиационных убежищ. Особенностью бетонов, которые применяются для защиты и проектирования кранов ядерных реакторов, являются их свойства, которыми они должны располагать. К таким свойствам относят: низкую теплопроводность, повышенную плотность, высокую термостойкостью, пониженные значения коэффициента термического расширения, усадка и ползучесть. Изучено техногенное сырье для получения особо тяжелых бетонов, проанализированы основные физико-механические характеристики, требования, которые необходимо учитывать при подборе состава сырьевой смеси для защитного бетона. В работе приведено сравнение физико-механических характеристик, выявлены преимущества и недостатки при введении вяжущего компонента различных типов: цемент, цемент с суперластификатором и вяжущее низкой водопотребности. Установлено, что применение вяжущего низкой водопотребности способствует повышению физико-механических характеристик при снижении расхода цемента в составе сырьевой смеси по сравнению с традиционным тяжелым бетоном с применением цемента.
PDF

ВЛИЯНИЕ ВОЛЛАСТОНИТА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-5-34-42
Аннотация
улучшение физико-механических свойств цементных композитов должно сопровождаться утилизацией отходов промышленности различной генерации. Поэтому в статье предложены принципы управлеиня прочностными свойствами бетонов, заключающиеся в комплексном влиянии волластонита, полученного из отходов борного производства, на процессы структурообразования цементной матрицы. При этом введенный в количестве 2-8 мас. % волластонит выполняет двойную функцию, минерального наполнителя и армирующего волокна. Доказано, что при наличии волластонита бетонная смесь становится более легкой, не снижая физико-механические свойства. Выявлено, что ранняя прочность для всех разработанных составов с добавкой волластонита повышается за счет ускорение гидратационных процессов. Силикат кальция, каким является волластонит CaSiO3, имеет близкий химический состав с цементным клинкером, особенно с белитом Ca2SiO4 и алитом Ca3SiO5. Это приводит к формировнию химически однородной и, как следствие, упрочненной микроструктуры. Удлиненные волокна волластонита, обладающие хорошим сцеплением с цементным камнем, обеспечивают эффективное микроармирование бетонного композита. Использование результатов приведет к возможности проектирования высокопрочных бетонов, в том числе и для специальных сооружений.
PDF

РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНЫХ РЕЦЕПТУР ВЯЖУЩИХ КОМПОЗИЦИЙ С УЛУЧШЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-4-5-12
Аннотация
Аннотация: экологическая безопасность земной цивилизации страдает от накопления огромных объемов промышленных отходов, природно-сырьевой потенциал сокращается, поэтому особое внимание уделяется разработке менее затратных и мало энергоемких технологий получения новых строительных материалов, реализация которых не требует высокотемпературной и дорогой технологической обработки, и позволит использовать вторичные и некондиционные сырьевые материалы.
В работе приводятся результаты разработки специальных рецептур вяжущих композиций щелочной активации на основе отходов цементного производства в виде аспирационной и клинкерной пылей электрофильтров вращающихся печей и отхода металлургической промышленности – добавки ферросилиция в виде активного кремнезема, что позволит получать новые строительные материалы с улучшенными свойствами. В работе исследуются свойства щелочного цементного теста и цементного камня, раскрываются вопросы, связанные с теоретическими основами формирования структуры и прочности искусственного камня на основе щелочного активатора. Результаты исследований, на наш взгляд, безусловно представляют практическую значимость для строительной отрасли, так как предлагаемые рецептуры бесклинкерных цементов способны частично заменить дорогой и энергоемкий портландцемент, позволяя создавать прочные и долговечные бетонные и железобетонные конструкции.
PDF

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-4-13-23
Аннотация
Аннотация: в исследованиях использованы некоторые способы определения материалов, строго применяя действующие стандарты и требования Российской Федерации. Степень научной разработанности данного исследования заключается в том, что специалистами кафедры Инженерной физики и физики материалов Инженерного факультета Башкирского государственного университета и лабораторией ОАО «Керамика» Республики Башкортостан проведены исследовательские работы в области керамического материаловедения строительного назначения. Методологическая основа исследования лежит на общеизвестных методах исследования структуры глинистого сырья, пригодного для производства изделий строительного назначения, с выбором стабильной световой гаммы изделий и исключает трещинообразование в технологическом процессе производства кирпича. Правильно выбранный состав приводит к снижению энергозатрат без ухудшения физико-механических характеристик изделий.
PDF

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МИНЕРАЛЬНОГО ПОРОШКА ИЗ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ ЗА СЧЕТ ЕГО ГИДРОФОБИЗАЦИИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-4-24-30
Аннотация
Аннотация: перспективным направлением в решении задачи получения качественного асфальтобетона является применение минеральных наполнителей, в том числе из отходов промышленности. В статье рассмотрено использование шлака ОЭМК в качестве минерального порошка в составе асфальтобетонной смеси. Изучено влияние гидрофобизации минерального порошка Препаратом ГФ на влагопоглощение и его структурирующую способность по изменению предельного напряжения сдвига от содержания минерального порошка до и после гидрофобизации. Установлено, что обработка наполнителя обеспечивает необходимую гидрофобность минерального материала, снижает битумоемкость, водонасыщение, пористость асфальтовяжущего, способствует увеличению его прочности и водостойкости. Результаты исследований основных характеристик асфальтобетона на примере смеси типа Г III марки показали, что в результате гидрофобизации значительно увеличивается прочность, водостойкость, снижается водонасыщение, набухание композита.
PDF

НЕПЛАСТИЧНЫЕ СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-4-31-38
Аннотация
Аннотация: исследования некоторых ученых показывают, что самым дорогостоящим элементом при изготовлении строительной керамики являются глинистые материалы, в частности каолины. Они позволяют получить изделия с высокой прочностью, но при этом значительно повышают тугоплавкость массы. В связи с чем добавляют значительное количество плавня или увеличивают температуру обжига. Безусловно это приводит к увеличению стоимости изделий. В России запасы этих сырьевых материалов недостаточны и целесообразно искать новые нетрадиционные виды сырьевых ресурсов. Возникает необходимость корректировать компонентный состав керамических масс и использовать непластичное сырье. Примером могут служить природные волластониты или их аналоги в виде диопсида, являющиеся малоиспользуемым видом минерального сырья. В Сибирском регионе имеются несколько месторождений непластичных разновидностей сырья для производства обожженных строительных изделий. Самыми известными являются месторождения Слюдянского и Саянского районов. Авторами представлены, результаты анализа диопсидовых пород, где исследованы химический, минеральный составы и поведение образцов при нагреве. Определено отсутствие в диопсидах оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Содержание оксида железа в количестве 0,1% говорит о чистоте сырья. Больше половины состава занимает кремнезем, что составляет 53% и 58% в породах Бурутуйского и Саянского месторождений соответственно. Основу минерального состава образцов составляет диопсид, с присутствием кварца, кальцита, слюды и карбоната магния. Данный ассортимент минералов является традиционным во многих шихтах керамических материалов. Поэтому возможность использования диопсидовых пород в производстве строительных керамических материалов достаточно высоко.
PDF

О КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИЯХ ТОРГОВЫХ ЦЕНТРОВ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-4-39-47
Аннотация
Аннотация: в статье рассматривается способ создания параметров микроклимата в помещениях торговых центров, спортивных комплексов и т.п. На примере помещения торгового зала показана возможность использования комплексной системы, включающей воздушное отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха. Для повышения эффективности работы системы предлагается традиционное водяное отопление заменить на воздушное, которое работает за счет использования газовой горелки-теплообменника. Для помещений торгового центра в г. Санкт-Петербурге произведен теплотехнический расчет наружных ограждений, определена тепловая мощность системы отопления. По результатам теплового и воздушного баланса продуктовой торговой зоны рассчитана производительность системы вентиляции и кондиционирования. Подобрана автономная моноблочная установка для обработки воздуха. В холодный период установка выполняет функции воздушного отопления и вентиляции. Для экономии тепловой энергии предусмотрена рециркуляция воздуха. Рассчитано количество наружного и рециркуляционного воздуха. В теплый период охлаждение и осушение воздуха осуществляется за счет использования холодильного компрессионного цикла. Предлагаемая комплексная система создания требуемых параметров микроклимата позволяет снизить материальные затраты благодаря использованию газовой горелки-теплообменника вместо теплового пункта водяного отопления, а также применения более дешевого источника энергии и утилизации тепла за счет теплового насоса.
PDF

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