Архив

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

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