Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск
Том 18, № 4 (2019)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-4

СТРОИТЕЛЬСТВО 

269-273 411
Аннотация

Проблема эффективного использования ресурсов в дорожной отрасли остается одной из самых сложных, поэтому требуется интенсификация процесса исследования возможностей производства дорожно-строительных материалов пониженной ресурсоемкости с повышенными физико-механическими свойствами. Техногенные отходы предприятий Беларуси достаточно разнообразны, и необходимо их изучение. Использование методов ИК-спектрометрии, зондовой микроскопии, изучение геометрических характеристик частиц и волокон позволяют определить наиболее активные центры и выявить микродефекты, влияющие на прочность адгезионной связи на границе «волокно – вяжущее» и физико-механические свойства готового асфальтобетона. Природа базальтового волокна предполагает в основном физический характер адгезионного взаимодействия на границе раздела фаз. Повышение активности техногенного отхода с целью усиления адгезионных контактов вплоть до хемосорбционного уровня возможно только при предварительной обработке волокна, которая будет включать очистку, удаление инородных включений, травление волокна, сушку, возможную сортировку и вспушивание. Промышленная апробация такого технологического процесса невозможна без разработки соответствующего модуля или установки. Дисперсное армирование вызывает изменения в составах и технологии песчаного асфальтобетона. Увеличение удельной поверхности заполнителя, необходимость равномерного распределения волокна по объему определяют потребность в вяжущем, порядок и режимы перемешивания компонентов. Зерновой состав заполнителя может быть представлен как отсевом дробления, так и природным песком или смесью этих материалов. Требования к свойствам песчаного дисперсно-армированного асфальтобетона формируются в зависимости от условий эксплуатации и расположения слоя этого материала в конструкции дорожной одежды. Дисперсно-армированный песчаный асфальтобетон может выполнять функции сверхтонкого защитного слоя, выравнивающего слоя или трещинопрерывающей прослойки, слоя, устойчивого к усталостному трещинообразованию.

274-283 319
Аннотация

Рассматривается решение контактной задачи для шарнирного узла опирания балочной плиты перекрытия (покрытия). Основная цель заключается в определении напряженного состояния области опирания плиты на стену. При этом решаются задачи построения эпюры реактивных давлений в области непосредственного контакта плиты и стены, уточнения расчетного пролета плиты, влияния размера зоны контакта на величину максимального изгибающего момента в середине плиты, определения области контакта при различных показателях гибкости и сравнения полученных результатов с известным решением взаимодействия жесткого штампа и упругой четвертьплоскости. Расчет ведется методом Б. Н. Жемочкина, реализация которого для данной задачи соответствует смешанному методу строительной механики. В качестве примера расчет выполняется на сосредоточенную нагрузку, приложенную в середине пролета плиты. В ходе исследования установлено, что при опирании железобетонной плиты как на бетонную стену, так и на кирпичную зона контакта сводится к двум участкам Жемочкина. При уменьшении показателя гибкости, что соответствует опиранию плиты на менее жесткое основание, возрастает контактная область, что, в свою очередь, влияет на увеличение расчетного пролета плиты и изгибающего момента в середине плиты. В случае опирания абсолютно жесткой плиты (показатель гибкости равен нулю) контактные напряжения достигают своего максимума в месте контакта края плиты и упругой четвертьплоскости. Характер эпюры подтверждается аналитической зависимостью распределения контактных напряжений, полученной В. М. Александровым при решении задачи о вдавливании жесткого штампа в грань упругого клина.

284-291 385
Аннотация

Коррозия арматуры морских и прибрежных гидротехнических сооружений вследствие хлоридной агрессии и карбонизации бетона ведет к резкому снижению безопасности сооружения. Арматура подвергается процессу депассивации как только концентрация хлорида на ее поверхности превысит пороговую либо значение рН в защитном слое бетона уменьшится до порогового значения в результате карбонизации. При проникновении кислорода до поверхности арматуры реализуются электрохимические реакции с образованием продуктов коррозии. Это приводит к растрескиванию защитного слоя бетона, уменьшению площади сечения арматуры. В статье предложен метод прогнозирования комплексной деградации железобетонных конструкций прибрежных сооружений с учетом различных механизмов коррозионного износа, что позволяет разработать эффективные способы повышения долговечности и ремонтопригодности конструкций, эксплуатируемых в морской среде. Разработана методика прогнозирования долговечности железобетонных конструкций при совместном воздействии карбонизации и хлоридной агрессии с использованием конечно-разностной и вероятностной моделей. Учтены периоды инициирования и распространения коррозии арматуры для условий шельфовой зоны острова Сахалин. Выполнены полевые исследования сооружений портов Холмск и Корсаков. Произведена оценка фронта карбонизации и содержания хлоридов по глубине защитного слоя бетона. Предложена модель, позволяющая определить средний период до ремонта с учетом скорости деградации защитного слоя бетона от одновременного воздействия двух коррозионных процессов: карбонизации и хлоридной агрессии.

292-302 424
Аннотация

В результате теоретических и экспериментальных исследований получен эффективный, не подверженный явлениям осадки и усадки теплоизоляционно-конструкционный материал – керамзитопенобетон в диапазоне основных применяемых в строительстве марок по средней плотности D300–D700, характеризующийся на 5–31 % большей прочностью и на 8–27 % модулем упругости, а также более высоким (£30,7 %) уровнем паропроницаемости и влагоотдачи (на 17,4–46,7 %) при меньших (на 10,0–83,2 %) величинах водопоглощения, сорбционной влажности и теплопроводности по сравнению с ячеистым бетоном автоклавного твердения и пенобетоном равной плотности. Разработана трехстадийная технология приготовления керамзитопенобетона, на первой стадии которой готовят цементное тесто, куда при необходимости вводят оптимальное количество ускорителя твердения (1 % CaCl2 от массы цемента) и уплотняющие структуру цементного камня (1 % Al2SO4 от массы цемента) добавки, предотвращающие осадку связующего (пенобетона) при последующем твердении, а в сочетании с 0,5 % от массы цемента «Гидроксипропилметилцеллюлозы УСК-200 ТТ» – и усадку пенои керамзитопенобетона при последующем высыхании (высушивании). На второй стадии поризуют связующее, вводя в цементное тесто белковый пенообразователь Laston в оптимальном (в зависимости от заданной плотности) количестве примерно 0,5–1,3 % от массы цемента, а на третьей стадии в приготовленную пенобетонную смесь вводят керамзитовый гравий (в рациональном количестве примерно 0,7–0,8 м3 на 1 м3 керамзитопенобетона) при непрерывном смешивании в течение 60–90 с. Разработаны методики расчета составов пенои керамзитопенобетона, обоснованы режимы формования керамзитопенобетона высокой степени однородности (коэффициент вариации плотности и прочности u£ 6,2 % при производственном формовании слоями высотой до 1500 мм), что подтверждает эффективность предлагаемой технологии.

303-310 354
Аннотация

В статье обоснованы научные предпосылки для разработки составов смазочных материалов форм бетонных изделий с качественной поверхностью. Показано, что большое значение имеет учет взаимодействия между пузырьками воздуха, смазкой и жидкой фазой модифицированного бетона. Разделительная смазка должна позволять воздуху мигрировать в определенной степени и выходить из поверхности раздела «опалубка – бетонная смесь». Для этого смазка должна обладать невысокой вязкостью, а также придавать максимальную гидрофобизацию форме, обладать минимальной адгезией к бетонной смеси. Добавки гидрофобных веществ в жидкие смазки существенно снижают поверхностную пористость изделий. Химические добавки-пластификаторы, особенно добавки поликарбоксилатного типа, в значительной степени снижают поверхностное натяжение жидкости sгж, тем самым существенно уменьшают работу по закреплению воздушного пузырька на поверхности бетона и способствуют его выталкиванию. Кроме того, адсорбированные молекулы химических добавок препятствуют взаимодействию частиц цементного теста с поверхностью формы. Молекулы добавок поликарбоксилатов диффундируют из диффузного слоя бетонной смеси, заполняют капилляры в смазочной пленке, снижают ее вязкость, играют роль присадок, регулирующих процесс растекания смазки и облегчающих удаление пузырьков воздуха в поверхностном слое. Экспериментальные исследования совместного влияния низковязкой смазки на основе растительных масел и модифицирующих добавок подтвердили приведенные выше положения. Наибольшее влияние на снижение поверхностной пористости бетона оказала добавка на поликарбоксилатной основе, причем содержание всех видов пор в бетоне оказалось примерно на одном уровне.

311-318 6984
Аннотация

В статье рассмотрены особенности и специфика архитектурного проектирования учреждений здравоохранения, выявлены основные этапы проектирования, задачи и сложности для каждого последовательного шага проектирования. Освещены особенности, главные этапы и проектные подходы к проектированию современных зданий медицинского назначения и комфортной архитектурной среды медицинских учреждений, сформированные из анализа передового зарубежного опыта проектирования объектов здравоохранения. Предложенные подходы опираются на современный опыт проектирования медицинских зданий, построенных за последнее десятилетие в развитых странах. Особое внимание уделено устаревшим приемам архитектурно-планировочной организации объектов медицинского предназначения, а также современным подходам устройства инженерных и других систем, которые существенно влияют на экономичность, качество, комфортность и эффективность архитектурной среды лечебных учреждений. Каждый медицинский объект, каждое специальное отделение уникальны по своей сути, поэтому не очень просто отразить современные технологические решения и архитектурные тенденции. Произведена попытка привлечь внимание архитекторов к сложности составления проектного задания, найти пути его поэтапного решения. Отмечена необходимость взаимодействия между архитектором и медицинским технологом. В последнее время на Украине проектируются и строятся современные отделения и больницы, однако их количество катастрофически мало. Важнная заслуга в их появлении принадлежит руководителям, которые, несмотря на разноплановые трудности, недостаток информации и специалистов, отсутствие надлежащего финансирования и т. д., пытаются достичь современного уровня проектирования и строительства больниц. До сих пор продолжают появляться «типовые» медицинские проекты 70-80-х гг. прошлого века. Конечно, во многом это связано с недостаточным финансированием. Но такая экономия, в конечном итоге, обходится очень дорого.

319-329 369
Аннотация

В статье приведены результаты комплекса лабораторных и теоретических исследований физико-механических свойств центрифугированного бетона на образцах секторального сечения, выпиленных послойно из готового изделия. В качестве готового изделия использована стойка из бетона класса по прочности на сжатие В40, изготовленная методом центрифугирования на машине РТЦ-5. Проведена оценка неоднородности по толщине сечения путем визуального определения изменения состава по сечению, определения прочности, плотности полученных бетонных образцов, содержания воды по сечению бетонной смеси. По результатам визуального изучения состава бетонной конструкции выявлено, что 1/8 часть конструкции (от внутренней поверхности) не имеет крупного заполнителя. В дальнейшем по мере движения к периферии наблюдается увеличение крупного заполнителя и уменьшение размера и числа ячеек между зернами щебня. Анализ опытных данных показал, что свойства центрифугированного бетона в послойно распиленных образцах существенно изменяются: плотность бетона в образцах внутреннего слоя меньше на 8 %, чем в образцах наружного слоя, а прочность бетона на сжатие – на 34 %, водосодержание бетонной смеси образцов внутреннего слоя оказалось больше на 43 %, чем в образцах наружного слоя. Построены аппроксимирующие кривые, показывающие закономерности изменения плотности, прочности бетона, водосодержания бетонной смеси по толщине. Получены линейные и экспоненциальные уравнения, описывающие изменение физико-механических свойств центрифугированного бетона по сечению в зависимости от свойств конструкции в целом, которые с учетом вычисленных поправочных коэффициентов k1 и k2 могут быть использованы с приемлемым уровнем достоверности в практических расчетах центрифугированных бетонных конструкций. Выявлена связь изменяющейся по сечению прочности центрифугированного бетона с действием центробежной силы инерции. Выведено уравнение, связывающее прочность центрифугированного бетона с его плотностью. Анализ результатов исследований позволяет утверждать, что в центрифугированных бетонных конструкциях основным источником восприятия нагрузок являются наружные слои.

330-338 348
Аннотация

В статье приведены результаты исследований, направленных на разработку новой полифункциональной добавки в бетон, обеспечивающей повышение темпа и уровня роста его прочности при снижении энергетических затрат на ускорение процесса твердения, как базы для снижения энергоемкости производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Экспериментально выявлено рациональное соотношение компонентов полифункциональной добавки от массы цемента: суперпластификатор на основе поликарбоксилатных смол (например, «Стахемент 2000» или «Реламикс ПК») ‒ 0,5 %, ультрадисперсный микрокремнезем (SiO2) ‒ 1,0 %, сульфат натрия (Na2SO4), ускоритель твердения ‒ 0,5 %, сульфат алюминия (Al2(SO4)3), уплотняющий структуру добавки, ‒ 0,25 %. Перечисленные компоненты обеспечивают наибольший рост прочности цементного камня и конструкционного тяжелого бетона. Результаты дериватографического и рентгенофазового анализов показывают, что рост прочности базируется на образовании мелкокристаллической формы низкоосновных кристаллогидратов силикатной группы CSH, дополняющей традиционно формирующиеся при реакции трех- и двухкальциевого силиката цемента с водой ‒ C2SH, а также на увеличении количества новообразований за счет реакции Ca(OH)2 с аморфным SiOи эттрингита 3CaO × Al2O3 × 3CaSO4 × 32H2O, образующегося за счет реакций с алюминатами цемента вещества ускоряюще-уплотняющего компонента добавки, что в совокупности обеспечивает рост плотности и прочности цементного камня. В бетоне эффект дополняется упрочнением зоны контакта поверхности заполнителя с цементным камнем за счет реакции между Ca(OH)2 и SiO2. Эти эффекты подтверждены ростом (до 38 %) химически связанной цементом воды в присутствии полифункциональной добавки в пробах цементного камня, характеризовавшегося наибольшей прочностью. С использованием стандартизованных методик испытаний экспериментально подтверждена эффективность полифункциональной добавки, выразившаяся в росте качественных характеристик и свойств конструкционного тяжелого бетона: прочности на сжатие – до 40–60 %, в растяжении при изгибе – до 15, снижении усадки – до 50 % и водопоглощении – в 1,5–2 раза, росте морозостойкости с марки F250 до F500, водонепроницаемости с W6–W8 до W20.

ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ 

339-349 554
Аннотация

Использование информационных технологий, в частности информационных обучающих систем, увеличивает возможности как преподавателя, так и обучаемого в достижении своих целей в образовательном процессе, учитывая индивидуальные характеристики каждого и предоставляя возможности непрерывного образования. В статье предлагается и рассматривается новая автоматизированная система управления обучением, получившая название CATS (Care About the Students). Данная система покрывает все составляющие компоненты учебного процесса, позволяет вести электронный журнал посещения и защиты лабораторных работ, распределять темы и контролировать ход курсового и дипломного проектирования (создавая при этом автоматически листы заданий с последующим экспортом в редактор MS Word), проводить тестирование знаний студентов в режимах контроля и самообучения, формировать электронные учебно-методические комплексы, информировать студентов о темах лекционных и практических занятий с возможностью скачивания соответствующих материалов, предоставлять учебный контент в формате SCORM, разработанный преподавателями всего мира. Работая в системе CATS, можно обмениваться сообщениями со студентами и преподавателями, наблюдать за успеваемостью и процессом изучения предлагаемого материала студентами, проверять выполненные задания на плагиат. Рассматриваемая система также учитывает специфику обучения в техническом вузе, предусматривая работу со встроенной системой управления проектами и возможностью документирования ошибок. Автоматизированная система CATS реализована в виде веб-приложения с использованием современных технологий и доступна в локальной сети всего университета по адресу [172.16.11.72:2020].

350-354 452
Аннотация
Рассматривается задача управления многозвенными роботами-манипуляторами для реализации высокотехнологичных процессов в промышленности. Излагаются последовательные шаги использования компьютерных технологий при построении роботов-манипуляторов, включающие математические, алгоритмические и аппаратно-программные средства для создания многоприводной мехатронной системы под управлением промышленного микроконтроллера фирмы OMRON. Приведена кинематическая схема робота-манипулятора, совершающего два типа движений – поворот вокруг оси и прямолинейное перемещение рабочего органа вдоль радиуса поворота с точным позиционированием в заданную точку рабочего пространства. Электромеханическая конструкция манипулятора позволяет обеспечить транспортировку объектов производства в соответствии с заданным технологическим процессом. Для проектирования технологического процесса транспортирования объектов производства разработан программный модуль, позволяющий автоматизировать описание основных операций движения рабочего органа робота-манипулятора с последующим автоматическим формированием последовательности команд для управляющей программы, обеспечивающей работу электрических приводов звеньев манипулятора в реальном времени. Чтобы ускорить процесс проектирования траектории движения рабочего органа, разработана пространственная имитационная модель робота-манипулятора в среде MatLab-Simulink. Рассматривается обобщенная схема мехатронной системы управления роботом-манипулятором на базе программируемого логического контроллера OMRON, функционирующего под управлением программы, разработанной в среде программирования Sysmac Studio Automation. Для промышленного использования мехатронной системы в период наладки и эксплуатации создана программа для программируемого терминала с интерфейсными элементами и элементами анимации. Представлен внешний вид опытного образца робота-манипулятора. Разработанная мехатронная система робота-манипулятора может


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


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