Строительные материалы и изделия (технические науки). Рубрика в журнале - Вестник Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления»
Компьютерное проектирование и управление технологией получения пеностекла
Статья научная
В статье обсуждаются технологии получения теплоизоляционного материала - пеностекла, получаемого путем вспенивания при обжиге смесей из измельченных в порошок различных природных матералов и стеклобоя, с добавлением щелочного компонента. Затрагивается вопрос оптимизации производства пеностекла путем экономии материалов и ресурсов. Приводятся результаты полученных экспериментальных данных. Подтверждена возможность использования глинистых материалов для получения эффективных теплоизоляционных пеностеклокерамических материалов. Также излагается опыт использования прикладного математического пакета Maple при компьютерном моделировании процесса проектирования и исследования эффективных теплоизоляционных материалов, в частности пеностекла, путем создания математической модели процессов получения пеностекла, позволяющей регулировать входные факторы с выходными параметрами (целевой функцией). Обработка полученных экспериментальных данных проводилась методами математической статистики и регрессионного анализа.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе проведена сравнительная оценка плотностей, прочностных характеристик и коэффициентов конструктивного качества центрифугированного тяжелого бетона и облегченного центрифугированного бетона, изготовленного с применением активированной щелочью воды. Установлено, что применение в технологии центрифугирования комбинированного крупного заполнителя с рационально подобраннным зерновым составом и оптимальным объемным содержанием крупного пористого заполнителя, а также активированной воды позволяет получать наиболее эффективные маломатериалоемкие конструкции кольцевого сечения с повышенным коэффициентом конструктивного качества. Определена дальнейшая перспектива исследований в части разработки рецептуры облегченных дисперсно-армированных центрифугированных бетонов и поиска технологических способов равномерного распределения фибрового волокна в процессе центрифугирования.
Бесплатно
Статья научная
Возведение эстакад транспортных объектов осуществляется, как правило, в условиях круглогодичного строительства, что требует устройства технологических укрытий (тепляков) для выдерживания бетона пролетных строений в холодный период года, обеспечения благоприятного температурного режима твердения бетона для набора требуемой прочности и предупреждения массового появления температурных трещин как на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента, так и при остывании возведенных конструкций. При эксплуатации тепляков возникают дополнительные затраты на выработку тепловой энергии, которые необходимо уметь правильно учесть. В связи с этим в настоящей статье представлена методика расчета тепляков и приведены результаты расчетов расхода тепловой энергии для конструктивных элементов пролетных строений, которые могут быть использованы как при определении количества тепловых генераторов или электротепловентиляторов, так и при определении дополнительных затрат при производстве работ в зимних условиях. Данные, обосновывающие продолжительность прогрева бетона в тепляках в зимнее время, в том числе перед укладкой в конструкцию бетонной смеси в соответствии с требованиями нормативных документов, а также данные, требуемые для определения продолжительности ухода за бетоном, необходимо учитывать при разработке технологических регламентов на производство бетонных работ, где должны быть изложены результаты соответствующих теплофизических расчетов.
Бесплатно
Статья научная
Установлены зависимости качества пенобетонной смеси от геометрических параметров и режимов работы турбулентных смесителей. В статье рассмотрен методический подход к расчету параметров турбулентных смесителей. Описан алгоритм подбора рациональных параметров и оптимальных режимов работы пенобетоносмесителя. В результате полученные данные использованы для определения потребляемой мощности смесителя на перемешивание пенобетонной смеси. Приведен пример расчета смесителя объемом замеса пенобетонной смеси 1 м3, подбора типа активатора, скорости вращения активатора и времени перемешивания пенобетонной смеси. В результате проведенного расчета и подбора рациональных геометрических параметров турбулентного смесителя объемом готового замеса и режимов работы рассчитана потребляемая мощность смесителя. Получены рациональные показатели пенобетонной смеси и готовой продукции. Приведены результаты статистической обработки партий изделий разной плотности. Абсолютное значение усадки не превысило 1,5 мм/м, что можно объяснить технологическими особенностями получения пенобетона по одностадийной технологии, когда при одновременном перемешивании и воздухововлечении идет процесс самоорганизации структуры пеноцементной массы. Визуальный анализ поверхности пенобетонных изделий, проработавших в течение трех лет без внешней штукатурки в естественных условиях, позволяет констатировать высокую деформативную стойкость и трещиностойкость материала.
Бесплатно
Моделирование состава мелкозернистого бетона с золошлаковой смесью и суперпластификатором
Статья научная
Предложен рациональный состав мелкозернистого бетона (МЗБ) с использованием золошлаковой смеси (ЗШС) Молдавской государственной районной электростанции и поликарбоксилатного суперпластификатора. Исследованы микроструктура и физико-химические свойства ЗШС (распределение частиц по размерам, удельная поверхность, элементный и оксидный химический состав, гидросиликатный и кремнеземистый модули, коэффициент качества). Методом ортогонального центрального композиционного планирования построены математические модели зависимости прочности на изгиб и сжатие МЗБ от расхода портландцемента, процентного содержания ЗШС и суперпластификатора. Представлен анализ статистической значимости и адекватности математических моделей по критериям Стьюдента и Фишера. Выполнена оценка эффективности золошлаковой смеси оптимального количества по критерию повышения прочности МЗБ при введении ее как отдельно, так и в комплексе с суперпластификатором.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследования модифицированных пленок полиэтилена в плазме скользящего разряда. Доказано, что модификация поверхности пленок в плазме является более экологичной и ресурсоэффективной по сравнению с химической модификацией. Модифицированные пленки полиэтилена были исследованы с помощью инфракрасной спектроскопии, растровой электронной микроскопии и метода краевого угла смачивания. Пленки полиэтилена после плазменной модификации приобрели гидрофильные свойства, вызванные изменением химической структуры поверхности полимера. Благодаря улучшенным контактным свойствам модифицированные пленки полиэтилена представляют интерес в качестве материала основы для создания полимерно-рулонных гидроизоляционных материалов.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена вопросу структурообразования модифицированных центрифугированных бетонов с использованием суперпластификаторов. Отмечено, что отрицательные температуры являются одним из наиболее опасных и жестких природных воздействий на бетон, приводящих к его разрушению, основной причиной которого является замерзание воды в порах и капиллярах материала. Эксплуатационные характеристики и работоспособность опор зависят от условий формирования его структуры и ее состояния при замораживании бетона, степени насыщения бетона водой, условий замораживания и оттаивания (скорости и степени изменения температуры, частоты изменения температуры и т. п.), размеров и вида конструкций, степени и вида армирования, напряженного состояния. Характеристикой стойкости бетона при замораживании является его марка по морозостойкости. Для выявления механизма повышения морозостойкости бетона с добавками в лабораториях кафедры «Технологический инжиниринг и экспертиза в стройиндустрии» Донского государственного технического университета были изучены характеристики структуры порового пространства центрифугированного бетона в сравнении с вибрированным. Структуру бетона оценивали на основе данных по кинетике водопоглощения, анализов микроструктуры на оптическом микроскопе для определения интегральной и дифференциальной пористости, а также для выявления особенностей микроструктуры. Исследования проведены на образцах центрифугированного (в отдельных случаях - и вибрированного бетона того же состава) бетона без добавок, с добавкой суперпластификатора С-3 в количестве 0,7 % от массы цемента, с комплексным модификатором С-З + Аэромикс (0,7+0,3 %). Проведенные комплексные исследования позволяют рекомендовать использование водоредуцирующего эффекта суперпластификаторов для придания центрифугированным железобетонным стойкам высокой долговечности.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены результаты ряда экспериментальных исследований, направленных на получение теплоизоляционных пенобетонов и фибропенобетонов c улучшенными физико-механическими свойствами за счет подбора рационального количества фибры и применения малоэнергоемкой активации переменным электрофизическим воздействием, а также на исследование показателей пористости теплоизоляционных пено- и фибропенобетонов под влиянием активации. Подобрано наиболее рациональное количество фибры в процентах от массы вяжущего - 4. При данной степени армирования наблюдается наиболее положительный эффект от электрофизической активации фибропенобетона, а физико-механические свойства материала имеют наибольшие значения. Установлено, что малоэнергоемкая электрофизическая активация приводит к незначительному (до 5 %) увеличению общей пористости пено- и фибропенобетона. В то же время открытая капиллярная пористость уменьшается на 12-20 %, что свидетельствует об упрочнении межпоровых перегородок пено- и фибропенобетона, при этом плотность остается практически неизменной. Исследование полной и дифференциальной пористости подтвердило факт уменьшения открытой капиллярной пористости пено- и фибропенобетона в результате малоэнергоемкой электрофизической активации.
Бесплатно
Некоторые аспекты улучшения физико-механических характеристик теплоизоляционных пенобетонов
Статья научная
В статье приведены результаты ряда экспериментальных исследований, направленных на получение теплоизоляционного пенобетона марки по плотности D500 c улучшенными физико-механическими характеристиками за счет подбора вида заполнителя, сочетания его фракций и применения малоэнергоемкой активации переменным электрофизическим воздействием. Анализ результатов продемонстрировал, что наибольшая эффективность малоэнергоемкой активации пенобетона достигается при применении молотого песка фракции до 0,16-0,315 мм. Прочность у пенобетона на молотом песке выше, нежели у пенобетона на окатанном песке и на отсеве щебня. При этом наибольший скачок прочности активированного пенобетона по сравнению с неактивированным наблюдается при использовании молотого песка фракций 0,08-0,16 и 0,16-0,315 мм. Совместное же использование двух различных фракций обеспечивает более компактную упаковку частиц в межпоровых перегородках, что также способствует повышению прочности пенобетона. Средняя плотность активированного пенобетона при использовании песка малых фракций чуть меньше, чем у неактивированного. Проведение серии экспериментальных исследований доказало, что при использовании наиболее рациональных рецептурных факторов и активации малоэнергоемким переменным электрическим полем с оптимальными параметрами улучшаются физико-механические характеристики пенобетонов.
Бесплатно
Статья научная
Выбран приемлемый для перемешивания пенобетонной смеси тип активатора на основании значений вязкости смеси, возможности оперативного регулирования скоростного режима активатора в широком диапазоне и анализа конструктивных особенностей активатора. Проведены экспериментальные исследования влияния геометрических характеристик активатора на однородность и энергоэффективность перемешивания смеси. Определено рациональное количество лопастей принятого активатора, с точки зрения качества приготавливаемой смеси и технологии изготовления конструкции активатора. Установлено, что выбор соотношения диаметра смесителя к диаметру активатора должен выполняться с комплексным учетом потребляемой мощности и качества приготавливаемой смеси, определен оптимальный диапазон значений данного соотношения. Выявлено рациональное значение соотношения длины и ширины лопастей активатора, обеспечивающее максимальную однородность пенобетонной смеси при оптимальных значения коэффициента потребляемой мощности.
Бесплатно
Статья научная
В лаборатории кафедры «Технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики» Донского государственного технического университета был проведен ряд экспериментов, направленных на определение оптимальных геометрических параметров смесителя для получения высококачественной пенобетонной смеси. В статье рассматривается влияние соотношения высоты смеси и диаметра смесителя, количества и ширины отражательных перегородок, а также формы конусной части смесителя на однородность пенобетонной смеси и потребляемую мощность. Установлено, что параметр «отношение высоты пенобетонной смеси в смесителе и диаметра смесителя» рационален для пенобетонной смеси в пределах значений в интервале от 0,75 до 1. Качественную (однородную по всему объему) пенобетонную смесь при меньших затратах энергии можно получить при соотношении «ширина перегородки - диаметр смесителя» в диапазоне от 0,04-0,06; увеличение количества отражательных перегородок приводит к повышению однородности смеси и увеличению затрат мощности на ее приготовление, в то же время увеличение количества перегородок более четырех не приводит к существенному увеличению потребляемой мощности и повышению качества смеси, поэтому рационально устанавливать в смесителе четыре отражательные перегородки. Рациональный угол конической части смесителя для приготовления пенобетонной смеси составляет от 50 до 60°.
Бесплатно
О влиянии режимов перемешивания на качество пенобетонной смеси
Статья научная
Для приготовления пенобетонной смеси на основе анализа априорной информации использовалась одностадийная технология приготовления пенобетонной смеси. В качестве перемешивающего устройства рассмотрены турбулентные смесители. Необходимым условием применимости смесителя служит обеспечение суспендирования частиц в объеме смешения. Рассматриваются особенности перемешивания только таких дисперсных систем «твердая фаза - жидкость», для которых характерны достаточно высокие скорости осаждения частиц, что применимо к пенобетонным смесям. Цементно-песчаные суспензии проявляют склонность к быстрому расслоению после прекращения перемешивания. Рассмотрены зависимости однородности структуры пенобетонной смеси от скорости вращения активатора и времени перемешивания. На основании результатов исследования сделаны следующие выводы. Влияние скорости перемешивания на однородность пенобетонной смеси изучалось на лабораторном турбулентном смесителе с конической частью 150 л. Использованы четыре отражательные перегородки, установленные на внутренней стороне корпуса смесителя. В качестве перемешивающего органа применяли трехлопастной активатор. Регулирование скорости вращения активатора осуществлялось изменением передаточного числа клиноременного привода, для этого использовался набор шкивов разного диаметра. Скорость вращения электродвигателя оставалась постоянной. Рациональная скорость вращения активатора при приготовлении пенобетонной смеси заданной однородности находится в интервале от 450 до 550 об./мин; рациональное значение времени перемешивания, обеспечивающее заданную однородность пенобетонной смеси, - в интервале от 3,5 до 5,5 мин.
Бесплатно
О влиянии скорости вращения активатора на однородность структуры пенобетонной смеси
Статья научная
В рамках проводимого исследования предложен ряд параметров, оказывающих значительное влияние на качество получаемой пенобетонной смеси. Для приготовления пенобетонной смеси на основе анализа априорной информации использовалась одностадийная технология. Авторами проведены эксперименты по влиянию скорости вращения активатора на однородность перемешивания пенобетонной смеси. Рассмотрены распределения концентраций взвешенных частиц по радиусу и высоте смесителя. На основании результатов всего исследования установлено, что уменьшение высоты установки мешалки над днищем способствует подъему частиц и увеличению потребляемой мощности. Выявлено, что наибольшее влияние на степень однородности распределения частиц в пределах периферийной зоны оказывают скорость осаждения частиц и масштабы смесителя, скорость радиального движения частиц уменьшается, а коэффициент турбулентной диффузии увеличивается. Это приводит к снижению степени неоднородности радиального распределения, и в смесителях стандартных конструкций радиальный перепад концентрации частиц в периферийной зоне незначителен. Установлено, что экономичность проектируемых смесителей в большой степени зависит от того, насколько обоснованны требования к степени однородности распределения концентраций в смеси. Ужесточение требований к степени однородности приводит к резкому возрастанию мощности. Излишнее снижение требований к степени однородности пенобетонной массы может способствовать осаждению некоторой части твердой фазы на днище смесителя, что приведет к неоднородности смеси.
Бесплатно
О возможности модификации цементных бетонов отработанным катализатором производства анилина
Статья научная
На химических предприятиях Российской Федерации ежегодно образуются сотни тонн отходов, загрязняющих окружающую среду и требующих утилизации. Некоторые химические отходы содержат в своем составе компоненты, которые могут использоваться в качестве модифицирующих добавок при производстве композиционных строительных материалов. Выполненные исследования посвящены повышению комплекса физико-механических свойств цементного бетона модифицирующей добавкой дисперсного железосодержащего шлама, являющегося отходом производства анилина. Прочность цементного камня, цементно-песчаного раствора и цементного бетона при сжатии, а также водонепроницаемость бетона определяли стандартными методами. Для выяснения причины повышения прочности цементного вяжущего при добавке в него железосодержащего шлама применяли мессбауэровскую спектроскопию. Кинетику процессов твердения цементного теста, раствора и бетона исследовали электронно-акустическим методом, кинетику тепловыделения при гидратации портландцемента определяли термосным методом, оптимальное количество добавки железосодержащего шлама получено вероятностно-статистическим методом. Установлено, что добавка железосодержащего шлама повышает прочность цементного камня на 16-18 %, цементно-песчаного раствора на 12-14%, цементного бетона на 8-10%, снижает водопоглощение бетона на 43-45% и повышает водонепроницаемость цементного бетона на 60-63%. Оптимальное количество добавки железосодержащего шлама в цементное вяжущее составляет 4,0-4,5 % от массы цемента.
Бесплатно
Об опыте применения метакаолина в качестве структурирующей добавки в цементных композитах
Статья научная
В статье приведены результаты исследования влияния метакаолина на физико-химические характеристики цементных композиций с описанием метаморфизма новообразований в структуре цементного камня при модификации его данной добавкой. Установлена концентрация, при которой достигается максимальное повышение прочности цементного бетона как в проектном возрасте, так и на ранних сроках твердения. Методами ИК-спектроскопии, дифференциально-термического анализа, рентгеновского микроанализа и изучения микроструктуры было установлено, что использование метакаолина в качестве структурирующей добавки усиливает гидратацию цемента за счет поглощения гидроксида кальция и формирования новой фазы в виде гидроалюмосиликатов кальция, что приводит к повышению прочности модифицированного цементного камня.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются разнообразные приемы обеспечения бездефектного бетонирования конструктивных элементов тоннельных сооружений и подпорных стен мостов. На примере исследования температурного режима твердеющего бетона подпорных стен с учетом опыта гидротехнического строительства показано, что при соблюдении определенного ряда условий размер блоков бетонирования подобного типа конструкций может быть увеличен. Указанная необходимость вызвана обеспечением требуемых сроков возведения конструкции, с одной стороны, и соблюдением критериев по обеспечению их качества - с другой. В работе приведены исследования, выполненные авторами, свидетельствующие о необходимости соблюдения при бетонировании требований по обеспечению безопасной разницы температур укладываемой бетонной смеси и основания, и решение задачи по увязке данной температуры является одним из основополагающих моментов при закрытии вопроса обеспечения высоких потребительских свойств всей возводимой конструкции.
Бесплатно
Обоснование степени деструкции резиновой крошки в резинобитумном вяжущем
Статья научная
Несмотря на наличие большого количества исследований, посвященных вопросам модификации битумов резиновой крошкой, на сегодняотсутствуют данные о степени ее деструкции. В статье описано влияние технологического режима получения резинобитумного вяжущего на степень уменьшения средневзвешенного размера частиц резиновой крошки и изменение структуры модифицированного битума. Установлено, что при одностадийном технологическом процессе получения резинобитумного вяжущего средневзвешенный размер резиновой крошки уменьшается всего на 3-4 %, в то время как при двухстадийном технологическом процессе изменение данного показателя составляет 15-20 %. Это приводит к тому, что при одностадийном технологическом процессе количество экстрагированных из резиновой крошки разорванных, но частично сшитых молекул каучука недостаточно для образования в вяжущем дисперсного каркаса, армирующего вяжущее и придающего ему улучшенные свойства, а при двухстадийном технологическом процессе данный каркас образовывается.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены результаты получения опилкобетона с применением древесных отходов и ультрадисперсных добавок. Определены характеристики сырьевых материалов для получения опилкобетона. Показано, что при введении нанокремнезема происходит увеличение прочности при сжатии цементного камня и опилкобетона. Рентгенофазовый анализ цементного камня показал изменение интенсивности пиков портландита и гидросиликатов кальция. Определена кинетика набора прочности при сжатии опилкобетона при введении нанокремнезема.
Бесплатно
Статья научная
Приводится описание методики оценки остаточной жесткости и уровня накопления дефектов зданий и сооружений на основе анализа величин параметров собственных колебаний, определенных бесконтактным способом, при помощи высокоточного лазерного виброизмерителя. Лазерное отображение собственного колебательного процесса при спектральном преобразовании позволяет экспериментально определить фактические собственные динамические параметры сооружения и потерю жесткостных свойств в процессе эксплуатации, что, в свою очередь, определяет количественную меру оценки накопленных дефектов здания. На основе решения обратной задачи динамики разработана методика определения параметров остаточной жесткости из выражений собственных частотных характеристик, соответствующих колебаниям низшего тона. Предложенная ме-тодика позволяет произвести интегральную (комплексную) оценку остаточной жесткости несущих конструкций здания при горизонтальных воздействиях, не производя демонтаж ограждающих конструкций со всеми технологическими преимуществами обследований, вытекающими из этого обстоятельства.
Бесплатно
Опыт применения скользящей опалубочной системы при возведении мостовых сооружений
Статья научная
В настоящее время на объектах транспортной инфраструктуры активно внедряются новые передовые технологии. В комплексе с применением современных строительных материалов и систем это дает широкую возможность интенсифицировать процесс производства, ускорить темпы строительства объектов и снизить трудозатраты, применяя при этом новые современные проектные решения. Особенно важным это представляется в местах с пересеченной местностью, где, с одной стороны, необходимо обеспечить требуемые условия и темпы строительства объекта, а с другой - выстроить должные логистические маршруты, обеспечивающие бесперебойную и своевременную подачу расходных материалов и оборудования непосредственно на строительную площадку. Среди последних производственных разработок, нашедших применение в транспортной инфраструктуре, можно назвать скользящую опалубочную систему, применение которой непосредственно на мостовых сооружениях до последнего времени не имело массового характера, да и на других объектах промышленного и гражданского строительства объем ее применения по сравнению с классической опалубочной системой не столь велик. В 2021 г. при строительстве обхода г. Тольятти с мостовым переходом через р. Волгу в составе международного транспортного маршрута «Европа - Западный Китай» при сооружении стоек опор железобетонного моста впервые в транспортном строительстве была применена скользящая опалубочная система, позволившая ускорить темп строительства объекта, снизить сроки возведения конструкции и обеспечить должное качество ведения работ. В настоящей статье представлены основные предпосылки и порядок применения на объекте строительства скользящей опалубки, приведены особенности технологии возведения конструкций в ней и сложности, с которыми могут столкнуться строители при ее массовом использовании в транспортной отрасли, а также иная сопутствующая информация.
Бесплатно
