Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск
Том 18, № 2 (2019)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-2

СТРОИТЕЛЬСТВО 

93-103 479
Аннотация
Потребности снижения себестоимости строительства жилых и общественных зданий и обеспечения в них свободной и трансформируемой при эксплуатации планировочной структуры вызывают интерес к стеновым системам зданий, выполняемым с большим шагом несущих стен. Для сокращения трудозатрат и повышения темпа строительства в такой несущей системе здания также требуются максимальное использование крупногабаритных сборных изделий и минимизация расхода монолитного бетона. При этом сборные изделия должны быть заменяемы по условиям местной (региональной) базы стройиндустрии, а объема монолитного бетона достаточно для обеспечения полного перераспределения внутренних усилий между элементами несущей системы под нагрузкой. Применительно к описанной несущей стеновой системе многоэтажного здания в статье представлена конструкция плоского сборно-монолитного перекрытия, образованного многопустотными плитами и монолитными ригелями, опираемого на несущие стены. Многопустотные плиты, опертые по торцам на монолитные ригели в плоскостях несущих стен, размещены плотными группами между монолитными связевыми ригелями. Плотные контакты между элементами перекрытия зафиксированы внутренними связями. На основании натурных испытаний и существующих теоретических положений получены новые данные по распределению усилий в элементах перекрытия при действии вертикальной нагрузки. Установлено, что под действием этой нагрузки в плоскости перекрытия вдоль обеих главных осей возникают реактивные распорные усилия, обеспечивающие работу каждой группы многопустотных плит в перекрытии как эффективной цельной сплошной пластины, опертой по контуру. Учет реактивных распорных усилий позволяет наиболее точно оценить несущую способность и жесткость сборно-монолитного перекрытия и при многопустотных плитах толщиной 220 мм обеспечить увеличение шага несущих стен до 8 м и более.
104-112 493
Аннотация

Рассмотрен анализ ресайклинга материалов дорожных одежд. Переработка или многократное использование материалов одежд при реконструкции и ремонте дорожных покрытий не является новой концепцией и реализуется в разных странах мира с начала ХХ в. Ресайклинг (горячий, холодный) основан на способах его реализации, свойствах материалов дорожных одежд, подлежащих переработке, от которых зависят качество конечного материала, технико-эксплуатационные показатели, удельная экономическая эффективность. Исследования процессов структурообразования, теплофизических свойств компонентов на основе гранулятов трансформируемых дорожных покрытий в процессе ресайклинга показывают, что при регенерации добиваются полного восстановления свойств материалов для устройства оснований дорожных покрытий. В статье описываются другие факторы, которые представляют комплексы вопросов, относящиеся к «внешней» и «внутренней» задачам. Эти задачи обусловлены реальными процессами тепло- и массопереноса в одно- и многослойных системах дорожных одеждах. При известных коэффициентах теплопроводности, паро- и массопроницаемости, диффузии, фильтрации, температуропроводности, плотности материалов слоев и т.д., начальных и граничных условиях возможна оптимизация проблем теплои массопереноса от «нижней» поверхности слоя дороги к ее основанию (песок, сыпучие материалы, грунты). Кроме того, с учетом развития научно-перспективного направления, связанного с разработкой нанотехнологий и созданием наноматериалов для повышения надежности дорожных одежд, необходимо рассматривать наноматериаловедение в строительно-дорожной отрасли как наиболее актуальное, так как, изучая вопросы фракционного состава всех компонентов, составляющих дорожную одежду, включая переход к наноматериалам, например применение модифицированной пластифицирующей добавки на основе наноструктурированного углерода, можно значительно повысить физико-технологические и теплофизические свойства асфальтобетонных и бетонных цементных дорожных одежд. В статье показано, что необходимо продолжить и расширить изучение физико-технических и теплофизических свойств новых материалов на основе нанотехнологий с применением модифицируемой, пластифицирующей добавки на основе наноструктурированного углерода для строительно-дорожной отрасли, так как именно эти добавки значительно увеличивают активность цемента, что приводит к повышению прочности, надежности и долговечности полученных материалов.

113-120 357
Аннотация

На основании опыта применения и сделанного анализа приведены критические замечания по европейским нормам проектирования стальных конструкций, включая сварные и болтовые соединения. Замечания представлены в сопоставлении с аналогичными нормативными документами, действующими на территории Беларуси. Проанализированы европейские нормы, касающиеся нагрузок (определение расчетных значений нагрузок и составление расчетных сочетаний нагрузок). Особое внимание уделено анализу требований европейских норм к сталям и сварочным материалам и сопоставлению их с механическими характеристиками аналогичных материалов, используемых для изготовления стальных конструкций в республике. Отмечены принятые в европейских нормах правила, которые при сравнении с аналогичными правилами, используемыми в cтроительных нормах и правилах (СНиП), приводят к существенному увеличению материалоемкости стальных конструкций. Это прежде всего касается назначения частных коэффициентов по нагрузкам и классификации сечений по обеспечению местной устойчивости сжатых и частично сжатых элементов. В статье отмечены правила Еврокодов, не соответствующие требованиям государственных стандартов и технических условий, действующих на территории Республики Беларусь. Показана существенная ограниченность некоторых европейских правил, касающихся расчета центрально и внецентренно сжатых элементов, отмечено отсутствие правил по проверке общей устойчивости сквозных и ступенчатых колонн, которые имеют широкое распространение в проектах, реализуемых на территории республики. По результатам проведенного анализа сделаны выводы, согласно которым применение европейских норм по проектированию стальных конструкций на территории Республики Беларусь имеет существенные ограничения.

121-126 364
Аннотация

Разработан состав сухой смеси на основе двухкомпонентного вяжущего (глиноземистого цемента и глины месторождения «Кустиха»), минеральных добавок (метакаолин, сульфоалюминатный модификатор РСАМ, отходы базальтового волокна), пенообразователя Ufapore и ускоряющей и пластифицирующей добавки «Цитрат-Т», при затворении которой водой при водотвердом отношении 0,45–0,70, последующем механическом вспучивании и отверждении пеномассы формируются жаростойкие пенобетоны плотностью 300–650 кг/м3 (в зависимости от водотвердого отношения) и прочностью на сжатие 0,2–2,5 МПа до прогрева. Жаростойкие пенобетоны приобретают начальную прочность за счет процессов гидратационного твердения глиноземистого цемента, обеспечивают фиксирование пористой структуры пенобетонов и набирают конечную прочность 0,3–3,2 МПа после отжига при 1000 °С за счет процессов твердофазного спекания глины с другими компонентами сухой смеси при их нагревании до 1000 °С, которые в отличие от пенобетонов на основе портландцемента и глиноземистого цемента не снижают, а наоборот, увеличивают свою прочность. Введение в состав сухой смеси ускоряющей и пластифицирующей добавки «Цитрат-Т» приводит к повышению реологических свойств вспененной пеномассы и сокращению времени ее схватывания и твердения. Установлена существенная роль водотвердого отношения при получении пенобетонов: с повышением водотвердого отношения с 0,45 до 0,70 увеличиваются объем пеномассы после вспучивания, неоднородность пор и их размеры, что приводит к уменьшению плотности пенобетонов и прочности на сжатие.

127-136 419
Аннотация

Надежный расчет развития карбонизации бетона является основой прогноза коррозии стальной арматуры и долговечности железобетонных строительных конструкций. За последние 20 лет появились результаты исследований по стохастическим особенностям карбонизации защитного слоя бетона или его остаточной толщины в работающих в воздушном пространстве железобетонных конструкциях. При этом рекомендуется для моделирования защитного слоя бетона использовать нормальный закон распределения, а для его остаточной толщины – гистограмму, похожую на распределение экстремальных значений. Стохастическая оценка многочисленных (1211 результатов после отсеивания явно неудачных) измерений позволила установить достаточно большие величины коэффициентов вариации (максимум до 0,34 при средних около 0,19) показателей начальной карбонизации бетонов классов С12/15−С20/25. В то же время для бетонов классов С25/30 и С30/37 эти коэффициенты вариации уменьшились до 0,15 и 0,11 соответственно. Установлено, что плотность распределения случайных значений карбонизации бетонов классов С12/15−С18/22,5 при эксплуатации в условиях сельскохозяйственных помещений с повышенной агрессивностью среды после очистки выборки от явно посторонних значений, как правило, соответствует нормальному закону. При этом использование максимальных и минимальных величин карбонизации бетона в выборках для оценки коэффициентов вариации отличается от определения по всей выборке и нуждается в соответствующей корректировке. При эксплуатации бетонов классов С12/15−С18/22,5 в условиях сельскохозяйственных помещений в течение 10−40 лет средние величины коэффициентов вариации остаются примерно постоянными при колебании до ±0,01 при среднем значении 0,11−0,12. Разброс отдельных коэффициентов вариации значений карбонизации бетона в течение этого периода времени уменьшается от 2 до 1,25 раза, а в дальнейшем, по-видимому, стабилизируется. В целом при определении срока карбонизации защитного слоя бетона следует учитывать стохастичность не только его толщины и скорости происходившего процесса, но и случайных значений карбонизации бетона при ее определенной скорости и глубине.

137-145 442
Аннотация

Для интенсификации процессов производства сборного бетона и железобетона в промышленных условиях используются теплотехнические установки, потребляющие значительные объемы тепловой энергии. Несмотря на прогресс, достигнутый в изучении вопросов твердения бетонов в устройствах ускоренной гидратации, все еще отсутствуют надежные и экономичные методы исследования и оптимизации работы такого рода установок. Применяемые в условиях реального производства методы в основном базируются на эмпирических зависимостях, полученных для узких технологических условий. Эти методы не всегда можно распространить на другие режимы и технологии. В настоящей работе развиваются методы расчета, основанные на фундаментальных законах, позволяющих получить функции эволюции процесса гидратации бетонного изделия. Методы математического моделирования дают возможность развить новые пути совершенствования режимов тепловой обработки бетонных изделий и технологий ускоренной гидратации. В статье предложена математическая модель для расчета процесса твердения бетонного изделия, включающая нестационарное трехмерное уравнение теплопроводности, функцию внутренних тепловыделений, обусловленных протеканием экзотермических реакций гидратации цемента, а также систему начальных и граничных условий. Выполнено численное моделирование температуры и коэффициента гидратации бетонного изделия в форме куба, имеющего размеры 0,1´0,1´0,1 м. Проведена верификация нестационарной математической модели для расчета температурных полей и степени гидратации с использованием экспериментальных данных о прочности бетонного изделия, достигнутой в промышленных условиях. На основе исследования функции степени гидратации от времени показано, что экспериментально полученные значения прочности на сжатие коррелируют с функциями коэффициента гидратации и скорости гидратации от времени тепловой обработки, вычисленными на основе предложенной нестационарной математической модели твердения бетонного изделия. Удовлетворительное согласование экспериментальных и расчетных данных подтверждает адекватность нестационарной математической модели расчета температурных полей и степени гидратации при ускоренной тепловой обработке бетонных изделий.

146-154 294
Аннотация

Последние десятилетия в Республике Беларусь наблюдается тенденция уменьшения стока рек, но параллельно этому увеличивается вероятность наступления паводка. На территории страны большая часть гидротехнических сооружений запроектирована на напор до 15 м. При использовании недостаточно обоснованной методики расчета гидротехнических сооружений на стадии проектирования, неудовлетворительном уровне их технического обслуживания, при отсутствии или недоукомплектованном штате эксплуатационного персонала возникает риск аварии на гидроузле. Опасность существенно возрастает при расположении водохранилищ в каскадах. Одним из примеров такого водохранилища и неслаженной работы обслуживающего персонала может служить гидроузел Меркуловичи Чечерского района Гомельской области. Там при дождевом паводке произошел перелив через гребень земляной плотины, что повлекло частичное разрушение ее тела. В данной статье рассмотрены вопросы прогнозирования таких ситуаций. Предложена упрощенная методика расчета изменения уровня воды в двух водохранилищах при пропуске паводка, основанная на совместном решении дифференциальных уравнений балансов воды в водохранилищах без учета неустановившегося движения по их длине. Предполагается, что при входе в верхнее водохранилище изменение расхода во времени соответствует гидрографу паводка, а изменение расходов во времени на входе в нижележащее водохранилище и на выходе из него соответствует гидрографам сбросных расходов согласно таким графикам управления затворами водосбросов первого и второго водохранилищ, чтобы не допустить перелива через плотины (плотину) водохранилищ. На основании данной методики рассмотрен пример прогнозного расчета уровней в русловом водохранилище Меркуловичи и находяшемся ниже пруде при их каскадном расположении в случае пропуска паводка.

155-163 346
Аннотация

Приведены результаты исследования образцов бетонных балок, армированных полимерной композитной арматурой производства ООО «КомАР». Цель исследований – определение прочности, жесткости и трещиностойкости балок с полимерной композитной арматурой, различными схемами армирования и их сравнение с расчетными данными. Испытания выполнялись в соответствии с требованиями нормативных документов по расчетной схеме с двумя точками приложения нагрузки Р1 = Р2. Принятая схема чистого изгиба применяется в лабораторных условиях для информативности вычисленных результатов и получения максимальных усилий в растянутой зоне изгибаемых элементов. Приведено сравнение данных, полученных в результате испытаний, с расчетными по документу СП 295.1325800.2017 «Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой. Правила проектирования», в основу которого заложен принцип проектирования бетонных конструкций, армированных металлической арматурой. В связи с тем, что композитная арматура по ряду показателей заметно отличается от металлической, ранее были проведены сравнительные испытания бетонных балок, армированных металлической и композитной арматурами. Данные исследования необходимы для понимания работы конструкций и возможности их применения в объектах капитального строительства. При расчете балок по I группе предельных состояний выявлено превышение прочности по наклонным сечениям на действия поперечных сил над фактической, по II группе – необходимость внесения изменений в порядок расчета ширины раскрытия трещин для приближения расчетных данных к показателям, полученным в результате испытаний, и порядок расчета прогибов.

164-170 416
Аннотация

Перспективным направлением разработки технологии освоения и ремонта скважин в сложных геологических условиях является совмещение гидродинамического воздействия на пласт с кислотной обработкой. При многократном повторении гидроударов в совокупности с закачкой кислотного раствора постепенно увеличиваются глубина и раскрытость трещин, что способствует более глубокому проникновению кислотного раствора в пласт. В статье проводятся аналитические исследования, направленные на установление эффективности применения технологии гидродинамического воздействия на призабойную зону нефтяного пласта при использовании в качестве рабочей жидкости двух жидкостей с различными вязкоупругими характеристиками. Определен перепад давления на забое скважины, зависящий от начального прикладываемого давления на устье, скорости ударной волны, вязкости рабочей и скважинной жидкостей и их количества. Исследования базировались на известных моделях течения вязкой жидкости Томсона – Тэта и Максвелла. Полученная зависимость доказывает, что при увеличении импульса давления, сгенерированного на устье скважины, развитие импульсов давления на забое происходит по степенной зависимости при значительных объемах жидкости, контактирующей с призабойной зоной пласта; перепад давления, создаваемый на забое скважины, зависит не только от импульсов давления, генерируемых на устье скважины, но и от динамической вязкости этой жидкости. Проведенные исследования доказывают эффективность применения технологии гидродинамического воздействия при использовании двух жидкостей с различными вязкоупругими характеристиками и получение синергетического эффекта при освоении и ремонте скважин в низкопроницаемых коллекторах. Аналитические исследования базировались на данных ранее проведенного опытно-промышленного испытания на действующей нагнетательной скважине.

171-180 517
Аннотация
В статье для исследования композиционного материала, похожего по строению на асфальтобетон, рассмотрена математическая модель, которая явно учитывает наличие твердых частиц разных размеров и мягкого и пластичного связующего. Методом дискретных элементов в двумерной постановке исследовано разрушение асфальтобетонных образцов при одноосном сжатии, растяжении при расколе и сжатии по методу Маршалла. Численная модель учитывает наличие крупных частиц щебня, асфальтовой мастики, заполняющей поры в щебне, и липкой (способной восстанавливаться после разрыва) связи между частицами щебня. Силовое взаимодействие между различными компонентами асфальтобетона описано с помощью упругого отталкивания между частицами щебня, силы трения и силы, отвечающей за прилипание частиц, ввиду наличия вяжущего. Эта модель дает правильную, совпадающую с реальным экспериментом картину разрушения для одноосного сжатия, растяжения при расколе и сжатия по методу Маршалла. Именно правильная картина разрушения для трех различных схем нагружения материала позволяет оценить адекватность использованной математической модели. Установлены основные физико-механические характеристики вяжущего, которые определяют прочность и деформативность асфальтобетона. Показано, что для адекватного описания физико-механических характеристик асфальтобетона необходимо изучать и измерять свойства асфальтовяжущего – смеси битума и мелкодисперсного минерального наполнителя, определяющего параметры взаимодействия между частицами щебня. На основании выполненных авторами численных экспериментов можно предложить новые лабораторные методы испытаний смеси каменных материалов и органических связующих, которые намного более просты и, следовательно, дешевы, чем стандартные испытания асфальтобетона. Кроме того, эти испытания будут точнее предсказывать поведение асфальтобетона в реальных условиях.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)