2021г.

Архив журнала Строительные материалы и изделия Том 4

STRUCTURE FORMATION OF C-S-H FROM THE POSITION OF MICROMECHANICS OF COMPOSITE MEDIA

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-5-5-15
Аннотация
The creation of an environmentally friendly building material to protect the human environment can only be carried out from the position of a transdisciplinarity approach, taking into account modern achievements in geomimetics and micromechanics of composite media. A wide range of basalt-fiber-reinforced concrete based on composite binders has been developed, which have increased characteristics of impermeability and durability under extreme operating conditions. The nature of the influence of the composition and manufacturing technology of cement composites on the pore structure of the composite has been established, which has a positive effect on the characteristics of gas, water and vapor permeability. High early strength was obtained, which allows the use of materials for operational repair and construction in emergency situations. The positive influence of the composition of the developed composite on the performances has been proved. The water resistance of the modified composite provides a water pressure of 2 MPa for 148 hours, which corresponds to the W18 grade (for the control sample – W8), the frost resistance grade – F300. It was found that the water absorption of the modified concrete samples was lower than that of the control sample, which is explained by the decrease in the pore structure index λ by 28.4 times, and the average pore diameter by 3.05 times. The total pore volume of the modified concrete was lower and decreased with increasing dose of nanosilica.
PDF

DYNAMIC CALCULATION OF THE PLANE ELASTIC «DAM-FOUNDATION» SYSTEM

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-5-16-23
Аннотация
Design, construction, and reliable and safe operation of earth dams (more than 60 of them are in operation in the Republic of Uzbekistan located in seismic region) put forward requirements for the continuous improvement of the calculation methods for loads; as required by regulatory methods for fundamental (static) and special (dynamic) load combinations. These regulatory methods do not take into account the nonhomogeneous nature of the behavior and piecewise heterogeneity of the characteristics of foundation, and the stress-strain state (SSS) of an earth dam under constant or temporary loads, which is necessary for reliable and safe operation, especially in seismic regions. A general mathematical formulation of problems for earth dams in a plane elastic formulation is given. Dynamic calculations were conducted to determine the stress-strain state of an earth dam, taking into account the design features and real piecewise-nonhomogeneous physical and mechanical characteristics of soil of the structure body and base (these characteristics were provided by the design organization). The problem was solved by the numerical finite element method. The eigenfrequencies and modes of vibrations of the plane "structure-foundation" system are determined, considering the homogeneous and piecewise-nonhomogeneous characteristics of the foundation soil; the corresponding analysis of the behavior of the system was made. The stress-strain state of the “dam-foundation” system was investigated using calculated frequencies. The calculation results were lines of equal displacements (horizontal, vertical), normal and shear stresses in the “dam-foundation” system.
PDF

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ТВЕРДЕНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЩЕЛОЧЕАКТИВИРОВАННЫХ ВЯЖУЩИХ С ЦИТРОГИПСОМ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-5-24-34
Аннотация
В процессе твердения вяжущей системы в консолидированный конгломерат, эффективность формирования структурного каркаса и основные эксплуатационные характеристики конечного про-дукта в значительной степени зависят от термовлажностных условий среды, в которой происходит консолидация вяжущего или сырца. В рамках данного исследования изучены различные условия твердения вяжущих щелочной активации различного состава. На основании проведенного литературного анализа, в качестве условий твердения для экспериментальных щелочеактивированных систем были выбраны следующие: 1) – термическая сушка, которая осуществлялась сушильном шкафу при температуре 60оС в течение 24 часов; 2) твердение в естественных лабораторных условиях, при температуре 23 ± 2оС, относительной влажности – 33 ± 2%. В качестве щелочных активаторов использовались водные растворы щелочи NaOH и соли Na2SiO3.
Результаты изучения изменения средней плотности показали, что при использовании щелочного активатора тепловая сушка способствует уплотнению затвердевшего композита (характерно для обоих видов щелочного компонента) на 5 и 7% для NaOH и Na2SiO3, соответственно. Отсутствие щелочных активаторов в экспериментальных составах приводит к разуплотнению структуры после воздействия термической сушки и снижению средней плотности до 18%. Результаты исследований показали, что термическая сушка способствует повышению прочностных показателей экспериментальных образцов щелочеактивированного вяжущего с использованием Na2SiO3 до 110 % (от 1.9 до 4 МПа). Для остальных составов наблюдается существенное снижение прочности (более чем в 2 раза). Визуальный анализ экспериментальных образцов щелочеактивированных вяжущих показал, что экспериментальные составы, содержащие добавку цитрогипса, продемонстрировали явные признаки высолообразования в случае их твердения в естественных лабораторных условиях. В то же время для аналогичных составов из серии образцов, твердевших в условиях термической сушки наблюдается полное отсутствие этого явления.
PDF

INFLUENCE OF MATERIAL STRUCTURE ON THE MAGNETOSTRICTIVE PROPERTIES OF A RADIATOR FOR DEFROSTING HEAT EXCHANGERS OF VENTILATION EQUIPMENT

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-4-5-10
Аннотация
The article deals with the properties of ferromagnetics and their behaviour in an external magnetic field. The conditions under which magnetism occurs in materials are shown and the choice of material for a magne-tostrictive emitter is justified. The composition and properties of permendur as the most suitable material for the manufacture of magnetostrictive radiators are presented. It is shown that for the manufacture of the magnetostrictor it is feasible to use electro-erosion equipment for cutting packages from permendur compared to the costly and cumbersome method of stamping in a matrix of a particular shape. Tests were carried out on a duralumin heat exchanger with artificial frostbite. The evaporator was fed with refrigerant at 0.22 MPa, which corresponds to the boiling point of R 410a refrigerant at 35°C, by means of a refrigerant line made of aluminium pipes. Frostbite was then produced by applying moist air using an ultrasonic steam generator. Frost on the evaporator surface is discharged by means of a magnetostrictor mounted on the heat exchanger. The proposed method allows for the most effective cleaning of the surfaces of heat exchangers of ventilation equipment from scale, fouling and other mechanical deposits by means of mechanical vibrations.
PDF

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-5-35-44
Аннотация
Основной целью настоящей статьи является получение сварных неразъёмных соединений современных термически упрочняемых алюминиевых и алюминиево-литиевых сплавов, выполненных лазерной сваркой, имеющих механические характеристики (временное сопротивление на растяжение, предел текучести, относительное удлинение при разрыве) и структурно-фазовый состав, близкие к основному сплаву или равные. Впервые показано, что, управляя параметрами термической обработки образцов со сварным соединением всех исследуемых алюминиево-литиевых сплавов, возможно целенаправленно влиять на формирование заданных механических свойств сварного шва за счет изменения структурно-фазового состава сварного шва. Исследована эволюция структурно-фазового состава сварных соединений термически упрочняемых алюминиевых и алюминиево-литиевых сплавов с помощью современных независимых методов диагностики: впервые использование дифрактометрии синхротронного излучения в сочетании с высокоразрешающей просвечивающей, сканирующей электронной и оптической микроскопией. Установлены зависимости приращения деформации при циклическом нагружении с амплитудами, превышающими предел упругости, от температуры. Для необработанных сварных соединений установлено, что при +85 °С повышается неоднородность приращение деформации, а его скорость увеличивается в 8 раз для сплава 1461, в 5 раз – для сплава 1420 и в 1,5 раза для сплава 1441. При температуре -60 °С у сплавов 1420 и 1461 появляются стадии упрочнения, в течение которых значение деформации при заданных граничных значениях напряжения уменьшается. При +20 °С происходит равномерное приращение деформации и увеличение амплитуды деформации при увеличении амплитуды напряжения. При +85 °С, амплитуда деформации не меняется с увеличением амплитуды напряжения, ее значение составляет 0,55-0,5 от амплитуды деформации при +20 °С. На основе результатов исследований разработаны технологические приемы, позволяющие получать при лазерной сварке авиационных термически упрочняемых алюминиевых и алюминиево-литиевых сплавов системы Al-Mg-Cu. Al-Mg-Li, Al-Cu-Mg-Li, Al-Cu-Li механические характеристики и структурно-фазовые составы сварных соединений, близкие к основному сплаву.
PDF

ИНФОРМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВОМ КАК ОСНОВЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ АВАРИЙ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-4-11-31
Аннотация
В статье приведены принципы и алгоритмы метода конечных элементов в решении задач геотехники с учетом сейсмических воздействий для определения напряженно-деформированного состояния сооружений и устойчивости склона, реализованные в программном комплексе Midas GTS NX. GTS NX позволяет выполнять расчеты различных типов геотехнических задач и решать комплексные геотехнические задачи в единой программной среде. GTS NX охватывает весь спектр инженерно-геотехнических проектов, включая расчеты системы "основание-сооружение", глубоких котлованов с различными вариантами крепления, тоннелей сложной формы, расчеты консолидации и фильтрации, а также расчеты на динамические действия и расчеты устойчивости. При этом все типы расчетов в GTS NX возможно выполнять как в 2D, так и в 3D постановке. Автор не претендует на авторство метода конечных элементов, но не может обойтись без наведения основных уравнений, поскольку это влияет на определение границ использования, формулирование алгоритмов построения расчетных схем и на анализ результатов расчета.
PDF

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ МЕТОДОВ ВВЕДЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКИ В СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ НА МЕЛКИХ ПЕСКАХ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-4-32-40
Аннотация
Применение техногенного сырья в производстве строительных композитов является актуальным направлением в технологии производства строительных материалов в виду его экономической эф-фективности, экологического эффекта и широких возможностей их применения. В последнее время на первый план выходят вопросы экологической безопасности в производстве строительных материалов, возможности их переработки и утилизации. Все это диктуется необходимостью энерго- ресурсосбережения, массовым истощением природных запасов и прогрессирующим загрязнением окружающей среды вследствие антропогенной деятельности. Строительные композиты предоставляют широкие возможности для утилизации вторичного сырья, так как их структура позволяет использовать их не только как заполнитель, но и в отдельных случаях, как добавки для регулирования тех или иных свойств. Более изученными и широко применяемыми являются золошлаковые смеси на основе которых разрабатываются различные органоминеральные добавки. Так, на территории Чеченской Республики имеются отвалы золошлаковых смесей, которые по химическому и минералогическому составу пригодны для проектирования органоминеральных добавок и наполнителей в строительных бетонах и растворах. Строительные растворы широко применяются для внутренних и наружных отделочных работ при возведении строительных объектов в Чеченской республике, которая характеризуется высокой влажностью воздуха в зимнее время, что провоцирует деформации штукатурного слоя на фасадах. В данной статье, рассматривается разработка органоминеральной добавки на основе золошлаковой смеси для повышения качества растворных смесей, устойчивых к подобным условиям.
PDF

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛИТ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-4-41-48
Аннотация
Вопросы прочности и деформативности железобетонных перекрытий при продавливании остаются в настоящее время недостаточно изученными, несмотря на имеющиеся публикации в технической литературе. В данной статье представлены результаты проведения экспериментальных исследований на продавливание фрагментов сопряжения плоских железобетонных монолитных плит с колонной при динамическом нагружении. Целью настоящих исследований было получение экспериментальных данных о напряженно-деформированном состоянии фрагмента монолитного перекрытия при динамическом продавливании при варьировании толщины и класса бетона, выявление схем разрушения экспериментальных образцов, получение новые опытных данных. Описана установка для проведения динамических испытаний. Представлено сравнение разрушающей нагрузки для образцов, испытанных при динамическом нагружении с разрушающей нагрузкой для образцов, испытанных на статическую нагрузку. Указаны углы наклона пирамиды продавливания при статическом и динамическом нагружении.
PDF

ПОЛУЧЕНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО СЛОЯ ИЗ МОНОЛИТНОГО НЕАВТОКЛАВНОГО КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ФИБРОПЕНОБЕТОНА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-3-5-22
Аннотация
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения конструкционно-теплоизоляционного пенобетона неавтоклавного твердения с улучшенными строительно-техническими характеристиками для устройства теплоизоляционного слоя в конструкции дорожной одежды за счет трехмерного дисперсного армирования полипропиленовой фиброй. На основе результатов исследований влияния технологических факторов на свойства пенобетона установлено оптимальное содержание (до 0,25% от массы цемента) и длину (12 мм) армирующих полипропиленовых волокон, что позволяет получить высокие показатели прочности дисперсно-армированного цементного камня на изгиб (увеличение на 12-20%) и на сжатие (увеличение на 6-12%) по сравнению с неармированным цементным камнем пенобетона неавтоклавного твердения. Проведен анализ процесса структурообразования дисперсноармированного пенобетона с позиций системного подхода на основе многофакторных полиномиальных моделей влияния соотношения наполнителя и вяжущего, а также количества дисперсных армирующих волокон, который определяется оптимальными условиями распределения твердой и газовой фаз, а также армирования смежных межпоровых перегородок пенобетона, связывая их в один асоциат, что обеспечивает совместную работу материала при разного рода внешних воздействиях. Разработан метод повышения долговечности дорожной одежды и устранения влияния эффекта морозного пучения на качество дорожного покрытия за счет введения в конструкцию дорожной одежды необходимой величины эффективного теплоизоляционного слоя. Проведен анализ закономерности процесса теплопередачи в массиве грунта земляного полотна и многослойной дорожной одежде. На основе проведенного анализа установлены величины необходимого сопротивления теплопередаче дорожной одежды для природно-климатических районов страны и предложена методика расчета величины теплоизоляционного (морозозащитного) слоя дорожной одежды. Разработана методика расчета величины теплоизоляционного слоя с использованием монолитного фибропенобетона и номограммы для определения необходимой величины теплоизоляционного слоя из монолитного неавтоклавного конструкционно-теплоизоляционного фибропенобетона классов D600-D1000.
PDF

ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗДАНИЯ КАК КЛЮЧЕВОГО ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ ТЕПЛООБЕСПЕЧЕНИЯ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2021-4-3-23-40
Аннотация
В работе выполнено исследование комплексного влияния погодно-климатических факторов и их изменчивости на нужды энергии и эксергии при создании теплового комфорта в доме с различными инженерно-архитектурными характеристиками. Подтверждено, что даже для домов с относительно низкими теплотехническими характеристиками, построенными в соответствии с нормативными документами, роль солнечной радиации в формировании теплового баланса, особенно в начале и в конце отопительного сезона, является важной. Исследования показали, что вследствие совместного влияния внешних метеорологических факторов, при улучшении теплотехнических характеристик домов, корреляция между потребностью энергии для создания благоприятного микроклимата и температурой наружного воздуха существенно ухудшается. Определено, что при этом значение достоверности аппроксимации снижается от 1 (при линейной зависимости) к 0,55 и ниже (при максимально возможных на сегодняшний день улучшенных теплотехнических характеристиках дома). Такое положение существенно корректирует режимы работы и характеристики СТ. В частности это обуславливает необходимость усовершенствования системы автоматического регулирования СТ. А это, в свою очередь увеличивает инвестиционную составляющую системы. Разработан метод расчета потребностей эксергии для создания теплового комфорта внутри дома путем учета с помощью теории вероятностей влияния случайного характера метеорологических факторов в пределах отопительного периода, на основе которого в условиях региона показано и расчетным путем подтверждено, что при определении сезонных потребностей эксергии на теплообеспечение дома использование стационарного подхода приводит к занижению результатов на 12...28% по сравнению с динамическим подходом.
PDF