ivdon3@bk.ru
Статья посвящена инновационным подходам к использованию экологически безопасных полимерных связующих в производстве теплоизоляционных материалов (ТИМ) на основе растительного сырья. Актуальность работы обусловлена необходимостью замены традиционных синтетических полимеров, таких как пенополиуретан, пенополистирол и минеральная вата, которые в процессе эксплуатации выделяют токсичные вещества с кумулятивными свойствами. Исследования показывают, что использование биополимеров и возобновляемых ресурсов, таких как полиуретановые смолы на основе касторового масла и казеиновые клеи, может значительно снизить экологическую нагрузку и повысить безопасность материалов. Особое внимание уделено термопластичным и термореактивным матрицам, их свойствам и применению в композиционных материалах. Термопласты, такие как полиэтилен и полипропилен, обладают высокой ударопрочностью и возможностью вторичной переработки, но ограничены в применении из-за сложности переработки и высокой температуры плавления. Термореактивные матрицы, несмотря на высокую прочность и устойчивость к химическим воздействиям, формуются только один раз, что делает их трудными для переработки. В статье рассматриваются преимущества и недостатки различных полимерных связующих, а также перспективы их развития в контексте экологической устойчивости и эффективности теплоизоляционных материалов. Исследования направлены на улучшение физико-механических свойств композитов и оптимизацию производственных процессов для создания доступных и экологически безопасных теплоизоляционных материалов.
Ключевые слова: инновационные подходы, экологически безопасные полимеры, теплоизоляционные материалы (ТИМ), растительное сырье, биополимеры, возобновляемые ресурсы, термопласты, термореактивные матрицы, экологическая устойчивость, физико-механические свойства
В статье выполняется анализ современных подходов к использованию инновационных материалов для создания инклюзивной среды в жилых зданиях. В работе рассматриваются основные проблемы, связанные с устареванием строительных материалов, предлагаются перспективные решения на основе использования адаптивных и экологически чистых технологий, способствующих повышению доступности и комфорта.
Ключевые слова: инклюзивная среда, проблема устаревших материалов, инновацион-ные материалы, инновации, тенденции и перспективы, биопластик, углеродный бетон, OLED-панели, адаптивные конструкции, доступ-ность, комфортная среда, проектирование
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
Применение методов укрепления грунтов портландцементом позволяет повысить физико-механические свойства грунтов: прочность, морозостойкость, водопроницаемость и др. Техническое понимает процессов структурообразования в укрепленных грунтах позволяет регулировать конечные свойства и качество слоев автомобильных дорог. Для описания процессов структурообразования возможно использовать теорию контактных взаимодействий и теорию ДЛФО. На конечные свойства укрепленного грунта оказывают влияние следующие факторы: минералогия и удельная поверхность грунта, содержание воды, количество цемента, время затвердевания и способ уплотнения.
Ключевые слова: укрепленные грунты, структурообразование укрепленных грунтов, укрепление портландцементом, свойства укрепленных грунтов
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
Отражена актуальность применения в строительстве газонаполненных бетонов. Перечислены проблемы формирования высококачественных ячеистых структур. Отмечено, что у газобетонов перечисленные проблемы успешно решаются рецептурными приемами, а для получения высококачественных пенобетонов необходим грамотный учет энергетических особенностей взаимодействия между дисперсной газовой фазой, упакованной в пенные пленки и цементно-песчаным шликером. Выявлены важнейшие факторы управления структурой пенобетонных смесей. Предложено рассматривать пенобетонные смеси как сложную иерархически многоуровневую систему, свойства которой определяющим образом зависят от взаимодействия между водой и молекулами ПАВ. Теоретически рассмотрен процесс перемещения молекул ПАВ из объема жидкой фазы на границу раздела «газ-жидкость». Приведены результаты экспериментальных исследований влияния расхода фибры на кинетику пластической прочности смесей, плотность получаемых бетонов и меру утраты ими дисперсной газовой фазы на этапе фазового перехода из вязкого состояния в упругое. На основе результатов эксперимента и научных обобщений сформулирован вывод о причинах и условиях сохранения дисперсной газовой фазы в структуре пенобетонных смесей.
Ключевые слова: пенобетонная смесь, дисперсная газовая фаза
Целью исследования было определить влить влияние количества щелочного активатора твердения на геополимерное вяжущее состоящее из молотого доменного шлака и золы-унос. Молотый доменный шлак с золой-унос активировали силикатом натрия (СН) при различном содержании раствора щелочи (Щ). Результаты показали, что увеличение содержания щелочного активатора (CН:Щ= 5%:3% → 15%:4%) способствует росту прочности бетона на всем временном интервале наблюдения за контролем набора прочности. Добавление золы-уноса повлияло на увеличение прочности образцов бетона при сжатии от 16 до 18% относительно составов без золы-унос. Микро трещинообразование проявляется в составах геополимерных бетонов без золы-унос, активированных раствором силиката натрия при более высоком силикатном модуле. Снижение силикатного модуля СН привело к меньшему образованию микротрещин и более однородной структуре, а введение в бетонную смесь золы - унос способствует устранению внутренних напряжений и образованию микротрещин на поверхности образцов бетона.
Ключевые слова: побочные продукты, доменные шлаки, щелочные активаторы твердения, наполнители, эксплуатационные свойства, прочность, водопоглощение, драйвер развития
Целью настоящего исследования является сравнительный анализ результатов оценки морозостойкости, полученных из сухих строительных смесей, содержащих редиспергируемые полимерные порошки и тонкодисперсные наполнители природного и техногенного происхождения, строительных растворов по таким критериям морозостойкости, как изменение скорости ультразвука и динамического модуля упругости, пределов прочности при сжатии и изгибе, прочности сцепления с бетонным основанием. Состав смесей представлен соотношением компонентов Ц:П:МД = 1:1,3:0,2 при В/Ц = 0,4. Число реализованных циклов замораживания и оттаивания для исследованных составов в зависимости от дозировки редиспергируемых полимерных порошков составило от 100 до 125. Морозостойкость исследованных растворов не исчерпана по основным нормируемым критериям. Отмечено положительное влияние РПП на морозостойкость контактной зоны. Самым «жестким» критерием является предел прочности при изгибе.
Ключевые слова: сухая строительная смесь, морозостойкость, прочность, строительный раствор, шлам химводоочистки, редиспергируемый полимерный порошок
Применение золошлаковых смесей ТЭЦ в конструкциях дорожных одежд автомобильных дорог позволяет значительно увеличить объемы их посторного использования. Одним из перспективных направлений является их применение в составах укрепленных грунтов. Для оценки эффективности применения этих материалов используются такие показатели как стоимость строительства и общая толщина конструкции дорожной одежды. По результатам проведенных исследований установлено, что снижение общей толщины дорожной одежды со слоями из золошлаковых смесей ТЭЦ по сравнению со слоями из традиционных материалов составило до 48 %, снижение стоимости строительства конструкций дорожных одежд с применением золошлаковых смесей составляет до 21%.
Ключевые слова: укрепленные грунты, золошлаковые смеси, дорожная одежда, основание дорожной одежды
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
в статье раскрывается тема совершенствования процессов бетонирования монолитных конструкций. Проводилось заочное анкетирование респондентов из числа действующих производителей работ, инженеров строительного контроля и бригадиров. Была получена информация, не всегда находящая отражение в документальных источниках или прямому наблюдению. Осуществлялось наблюдение и анализ прямых процессов транспортировки, подачи, укладки и ухода за бетонной смесью, а также связанными с ними процессами.
Ключевые слова: технологии, организация, технологический процесс, бетонные работы, монолитные конструкции, операционный контроль, строительный контроль, экономический потенциал
2.1.5 - Строительные материалы и изделия , 2.1.7 - Технология и организация строительства
Выполнена оптимизация состава тяжелых цементных бетонов, модифицированных комплексной добавкой на основе отходов промышленности (глиноземсодержащий компонент - алюмошлак (АШ), отработанная формовочная смесь (ОФС) с помощью программного комплекса PlanExp B-D13 - Трехфакторный планируемый эксперимент, по критериям: прочность при сжатии на 2 и 28 сутки твердения.
Ключевые слова: тяжелые цементные бетоны, быстротвердеющие бетоны, оптимизация, планирование эксперимента, показатели прочности, отходы промышленности, отработанная формовочная смесь, алюмошлак
В статье рассмотрено использование вторичных материалов, получаемых при демонтаже объектов в процессе реновации в Санкт-Петербурге. Выделены районы Санкт-Петербурга с «проблемными» домами, такими как панельные «хрущевки» и «корабли» первого типа. Приведены данные о видах отходов, объемах бетонного лома, особенностях и области применения вторичных щебней. Даны примеры организаций в Санкт-Петербурге, занимающиеся переработкой отходов. Цель работы — исследование возможностей переработки строительных отходов для повторного использования в строительстве и благоустройстве региона.
Ключевые слова: вторичные материалы, демонтаж, реновация, бетонный лом, строительные отходы, переработка, щебень, устойчивое развитие, Санкт-Петербург, экология
Вулканические материалы широко используются в производстве смешанного цемента. Вулканический туф, как минеральная добавка в портландцемент, эффективна в улучшении реологических характеристик гидравлического вяжущего, обладает средней пуццолановой активностью, улучшает свойства материала и может быть использована в составе легких штукатурных смесей. Целью исследований, изложенных в статье, было формирование моделей таких смесей, позволяющих оценивать их свойства. Эксперимент проводился на основе методов математического планирования, статистической обработки результатов и аналитической оптимизации полученных уравнений регрессии. В основу экспериментальных исследований положена матрица полного трехфакторного эксперимента. В состав легкой штукатурной смеси входили следующие компоненты: гидравлическое вяжущее, измельченный вулканический туф (как мелкий легкий заполнитель), армирующее волокно и синтетическая добавка. Разработаны составы штукатурных смесей на основе вулканического туфа. Установлены оптимальные значения основных компонентов штукатурной смеси на основе вулканического туфа, который присутствует в составе смеси как легких мелкий заполнитель и как компонент гидравлического вяжущего. Дана инженерная интерпретация результатов моделирования.
Ключевые слова: штукатурный материал, вулканический туф, пуццолановая активность, математическое моделирование, аналитическая оптимизация
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
В статье приведено исследование теплопроводности перспективного строительного материала «Гофрошпон», представлена последовательность проведения исследования, разработана установка для проведения исследований, получены коэффициенты теплопроводности материала «Гофрошпон».
Ключевые слова: древесные материалы, отделочные материалы, строительные материалы, плитные материалы, шпон, слоистая древесина
Рассматривается модификация термоотверждаемого эпоксидного связующего за счет введения пластификатора и латентного компонента. Используются цифровые и статистические методы экспериментальных исследований. Получены цифровые модели, связывающие основные свойства с изменением варьируемых факторов и разработана аналитическая методика прогнозирования свойств изделий, а также подбора их состава. Получено и исследовано композиционное эпоксидное связующее.
Ключевые слова: цифровая модель, синтетическое связующее, латентный компонент, уравнение регрессии, аналитическая оптимизация
В статье представлен расчет усиления железобетонных колонн с помощью металлической обоймы из уголков, учитывающий физическую нелинейность материалов в рамках программного комплекса Лира САПР. Использование нелинейного подхода обусловлено неспособностью линейных методов адекватно отразить реальное поведение бетона и стали под нагрузкой, в частности, их разрушение и постепенную потерю жесткости. В данной работе представлена модель, учитывающая нелинейные жесткостные характеристики бетона и стали в соответствии с нормативными документами. Учёт физической нелинейности материалов при расчёте усиления колонн критически важен для достоверного моделирования поведения конструкции и предотвращения недооценки рисков разрушения. Необходимо проверять конструкцию на местные разрушения на каждом этапе нагружения для обеспечения достоверности расчетов и безопасности конструкции. Использование специализированного программного обеспечения с возможностью поэтапного нагружения и проверки на местные разрушения позволяет получить точные результаты и обосновать оптимальные конструктивные решения.
Ключевые слова: колонны, железобетон, сталь, усиление, обойма, расчет, физическая нелинейность, программный комплекс, напряжения, деформации
Рассматривается влияние алюмосиликатного компонента на свойства строительных растворов и бетонов. Особое внимание уделено добавлению перлитовой пыли в цементное вяжущее и применению суперпластификатора Полипласт СП-1 для регулирования реологических свойств. Экспериментально установлено, что увеличение содержания перлита повышает водопотребность и снижает текучесть смеси из-за его высокой удельной поверхности и пористой структуры. Изучены реологические свойства различных составов с использованием ротационного вискозиметра. Результаты показывают, что добавление суперпластификатора снижает вязкость и улучшает текучесть, что особенно важно для предотвращения деформаций и внутренних напряжений в твердеющих системах.
Ключевые слова: техногенное сырье, перлит, алюмосиликатный компонент, строительные растворы, бетоны, реологические свойства, суперпластификатор
2.1.5 - Строительные материалы и изделия , 2.1.7 - Технология и организация строительства
Исследование было направлено на изучение свойств стеклобазальтовых композитных труб, в частности, на анализ связи между фрактальными размерами структуры, составом и механическими свойствами. Были проведены физические эксперименты для оценки свойств стеклопластиковых и стеклобазальтопластиковых труб.Испытания включали измерение прочности на растяжение, модуля упругости, устойчивости к разрушению, прочности на изгиб и других механических характеристик. Выполнен фрактальный анализ ровинга и эпоксидного связующего на микроструктурном уровне для оценки влияния структуры на механические свойства. На основе прогностического моделирования физико-механических свойств стеклобазальтовых труб был определен оптимальный диапазон свойств. Диапазон определяется следующими технологическими параметрами: содержание ровинга 68–74%, диаметр базальтового волокна 7–12 мкм и содержание эпоксидного связующего 21–27%. В рамках данного подхода предсказано производство труб с целевыми свойствами: предел прочности на растяжение, предел прочности на сжатие, и модуль упругости.
Ключевые слова: фрактальное моделирование, микроструктура, волокна матрицы, стеклобазальтопластик, композитный материал, прогнозирование, прочность, фрактальная размерность, неоднородность, механические свойства, композитная труба, стекловолокно, базальт
В работе представлен новый композиционный материал для гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений. Состав композита включает портландцемент, мелкий заполнитель, комплексную добавку, а также химические добавки. На основе экспериментальных данных были определены основные физико-механические свойства материала. Результаты показали, что полученный композиционный материал обладает высокими физико-механическими характеристиками и может быть рекомендован для защиты бетонных подземных конструкций от воздействия грунтовых вод.
Ключевые слова: подземные конструкции, долговечность, защита, гидроизоляция, композиционный материал, комплексная добавка, прочность, трещиностойкость, адгезия, эластичность
Состав легкой штукатурной смеси входя следующие компоненты: гидравлическое вяжущее, измельченный вулканический туф-скория (как мелкий легкий заполнитель), ар-мирующее волокно и синтетическая добавка. Гидравлическое вяжущее состоит из порт-ландцемента и тонкомолотого вулканического туфа. Штукатурные смеси на основе вул-канического туфа востребованы в регионах с теплым или резко континентальным клима-том: высокие температуры днем или низкие ночью, в том числе и для Эфиопии. Целью исследований, изложенных в статье, было: формирование моделей структу-ры материала, позволяющие оценивать свойства материала и оценка полученных решений в процессе реализации активного эксперимента. В результате эксперимента установлены оптимальные значения основных компонентов штукатурной смеси на основе вулканического туфа, который присутствует в составе смеси как легких мелкий заполнитель и как компонент гидравлического вяжущего. Осуществлены моделирование структуры материала и инженерная интерпретация его свойств.
Ключевые слова: штукатурный материал, туф-скория, пуццолановая активность, математическое моделирование, аналитическая оптимизация
Бамбук как строительный материал имеет свои особенности. Он хорошо работает на растяжение, и при изгибе. Бамбук имеет только продольные волокна, которые склонны к расщеплению, однако эти волока скручены в узле. Это явление снижает прочность на разрыв. Механические свойства бамбука описывают его реакцию на физические воздействия. В целом бамбук обладает высокой прочностью при растяжении параллельно волокнам. В данной статье даются механические свойства бамбукового стержня в зависимости от нагрузок, а также модули упругости различных видов бамбука. Данная статья обобщает опыт строительства зданий из бамбуковых элементов.
Ключевые слова: бамбук, волокна, узел, соединение, прочность, строительство, деформации, растяжение, механические свойства, анизотропный материал
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
Увеличение протяженности асфальтобетонных дорог повышает значимость эффективных асфальтобетонных заводов в дорожном строительстве. Современные экологические требования и рост цен на топливо предопределяют снижение температур приготовления и укладки асфальтобетонных смесей. В зарубежной и отечественной практике дорожного строительства все больше применяются теплые асфальтобетонные смеси, в том числе с применением цеолита. Предпосылками исследования теплых асфальтобетонов с применением цеолита в Республике Татарстан является наличие одного из крупнейших месторождений цеолитсодержащих пород Российской Федерации - Татарско-Шатрашанского. Опытно-производственное внедрение результатов исследований осуществлено при строительстве экспериментального участка на автомобильной дороге – подъезд к н.п. Ключищи в Верхнеуслонском районе Республики Татарстан с верхним слоем покрытия из теплого асфальтобетона с применением цеолита. Получены результаты показателей материала, которые соответствуют нормативным требованиям.
Ключевые слова: теплые асфальтобетонные смеси, цеолит, цеолитсодержащие добавки, автомобильные дороги, экспериментальный участок
2.1.5 - Строительные материалы и изделия , 2.1.7 - Технология и организация строительства
При строительстве и эксплуатации объектов нефтегазовой отрасли предъявляются повышенные требования к качеству бетона. С этой целью необходимо использовать новые составы и технологию их приготовления для получения бетонов необходимой плотности с высокой прочностью, морозостойкостью, водостойкостью, трещиностойкостью и, в конечном итоге, повышенной долговечностью. Применение в составе мелкозернистого бетона суперпластифицирующей добавки, базальтовой или полимерной фибры и наноуглеродной добавки в указанных количествах способствовало повышению однородности и плотности смеси и, соответственно, увеличению прочностных характеристик бетона в различные сроки твердения. В результате испытаний бетонных образцов на морозостойкость получена марка 400-500 циклов замораживания и оттаивания. Это дает возможность применения указанных составов мелкозернистых бетонов в суровых климатических и сложных инженерно-геологических условиях строительства и эксплуатации объектов нефтегазовой отрасли.
Ключевые слова: фибробетон, резервуары нефтехранилищ, наноуглеродные трубки, фибра базальтовая, суперпластификатор
В процессе бурения нефтяных или газовых скважин возникают повышенные силы трения бурильной колонны о стенки скважины, а также в породоразрушающем инструменте. Использование различных рецептур промывочной жидкости с применением поверхностно-активных веществ из отходов рыбного производства способствует решению значительной части проблем. Наличие в рыбных отходах жирных кислот, обладающих значительным поверхностно-активным эффектом, позволяет их использовать в качестве пластифицирующих добавок в бетоны. В результате введения указанных отходов в бетонную смесь улучшаются ее реологические свойства, а также значительно возрастают прочностные характеристики затвердевшего мелкозернистого фибробетона. Использование в составе бетонной смеси отходов рыбного производства понизит себестоимость получения бетона, улучшится экологическая обстановка ввиду утилизации промышленных отходов.
Ключевые слова: фибробетон, прочность, отходы рыбного сырья, промышленные жидкости, наноуглеродные трубки, фибра базальтовая, суперпластификатор
Дан краткий исторический обзор эволюции требований к эксплуатационным свойствам стеновых материалов. Показано, что перечень применяемых видов стеновых материалов регулируется уровнем урбанизации социума и современными требованиями к энерго- и ресурсосбережению. Анализ разновидностей дефектов, возникающих в многослойных стенах зданий при их эксплуатации, показал, что важнейшей причиной их возникновения является неправильное сочетание материалов, обладающих разной пористостью. Отмечена важность учета в строительстве фактора «однослойности», который позволяет обеспечивать качество возведения и эксплуатации зданий в российских разнообразных и сложных климатических условиях. Приведены сведения о номенклатуре изделий и эксплуатационных преимуществах фибропенобетона неавтоклавного твердения, как материала, пригодного для устройства однослойных стен и способного улучшать их защитные и акустические свойства.
Ключевые слова: безопасность пользования помещениями, энергоэффективное строительство, газонаполненные бетоны, многослойные стены, плесень, фибропенобетон, прочность, теплопроводность
Целью исследования было изучение структуры стеклобазальтовых композитных труб и исследование взаимосвязи между их статистическими размерами Реньи и физико-механическими свойствами. Были проведены физические эксперименты для измерения и анализа упругости стеклобазальтовых композитных труб. В рамках экспериментов проводились испытания модуля упругости и других механических характеристик. На микроуровне был применён фрактальный анализ для оценки влияния структуры волокнистой матрицы на физико-механическое поведение труб. В работе рассматривалась возможность моделирования микроструктуры стеклобазальтовых композитных труб с использованием 3D фрактального анализа. Установлена корреляция между спектром мультифрактальных размеров (D-200, D0, D1, D2, D200), неоднородностью волокнистой матрицы f(α) и упругими свойствами (модулем Юнга). Для полученных фрактальных моделей, прогнозирующих модуль Юнга, коэффициенты корреляции (R2) составляют 0,95 для D0, 0,92 для D1, 0,90 для D2, 0,82 для D-200 и 0,68 для f(α). Эти результаты могут быть использованы для быстрой оценки модуля Юнга с помощью оптической микроскопии и фотомикрографий микроструктуры.
Ключевые слова: фрактальное моделирование, микроструктура, физико-механические свойства, разработка материалов, стеклобазальтовое волокно, полимерные трубы, прогнозирование, интерфазные границы, механические свойства, фрактальная размерность, неоднородность
Статья посвящена системному подходу к разработке новых композиционных строительных материалов с лигноцеллюлозными наполнителями, особое внимание уделяется исследованию их термической стабильности. Стремление повысить термостойкость целлюлозных материалов предполагает применение различных методов модификации, включая ацетилирование и использование антипиренов. Исследованы свойства моноэтаноламина (NB)-тригидроксибората (МЭАТГБ) как модификатора для повышения огнестойкости теплоизоляционных материалов на основе стеблей борщевика Сосновского. Экспериментальные методы включают термогравиметрический и дифференциальный сканирующий анализ, что позволило оценить терморазложение и термохимические трансформации используемого сырья. Результаты показывают, что предварительная модификация с применением МЭАТГБ смещает пики температур термоокислительного разложения целлюлозы в более высокие диапазоны, что свидетельствует о повышении термостойкости материалов. Также выяснено, что сочетание модификации с использованием полиуретановых и казеиновых связующих улучшает термостатические характеристики, что открывает новые перспективы для создания биостойких теплоизоляционных материалов. Таким образом, результаты данной работы могут послужить основой для дальнейших исследований и разработок, направленных на создание инновационных композиционных материалов, обладающих высокой термостойкостью и биостойкостью, с применением доступного и экологически чистого растительного сырья.
Ключевые слова: композиционные материалы, лигноцеллюлозные наполнители, термическая стабильность, моноэтаноламин(NB)-тригидроксиборат, биостойкость, теплоизоляционные материалы, термогравиметрический анализ, полиуретановое связующее, казеиновый клей