№ 1 (2024)

Доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Проектирование, строительство и технологии», руководитель проектов Инженерно-технического института Северо-Восточного федерального университета имени М. К. Аммосова, один из ведущих специалистов республики в области строительства.

Введение. Использование в современном монолитном строительстве самоуплотняющихся бетонных смесей позволяет существенно сократить трудо- и энергозатраты на их укладку, повысить качество поверхности изготавливаемых конструкций, а также ускорить темпы строительства. Самоуплотняющиеся бетонные смеси отличаются от других видов особыми требованиями к подбору состава бетона, повышенным расходом цемента и высокой стоимостью. Одной из основных задач подбора рациональных составов бетонных смесей является определение соотношения компонентов, обеспечивающего минимальный расход цемента при достижении требуемых физико-механических и эксплуатационных характеристик бетонов. Для получения высокоподвижных самоуплотняющихся бетонных смесей важно учитывать, чтобы объём цементного теста превышал объём пустот между зёрнами заполнителей для обеспечения необходимой раздвижки зёрен и снижения трения между ними.

Цель исследования – определение наиболее эффективного соотношения мелкого и крупного заполнителей в составе самоуплотняющихся бетонных смесей, при котором достигаются минимальная пустотность заполнителей, наилучшая удобоукладываемость бетонных смесей и наибольшая прочность бетонов.

Материалы и методы. В качестве мелкого заполнителя использовался природный кварцевый песок с модулем крупности 1,9, крупного – щебень из плотных горных пород фракции 5-20 мм. Составы самоуплотняющихся бетонных смесей подбирались из условия получения смесей с маркой по удобоукладываемости РК2 (расплыв стандартного конуса 66…75 см) с учетом требований ГОСТ Р 59714-2021.

Результаты исследования. Минимальная пустотность смеси заполнителей, наилучшая удобоукладываемость бетонных смесей и наибольшая прочность бетонов достигаются при массовой доле песка r = 0,45. Уменьшение количества песка приводит к появлению признаков расслоения и водоотделения самоуплотняющихся бетонных смесей, ухудшению структуры, снижению прочности бетонов и повышению их капиллярной пористости. Увеличение доли песка позволяет повысить стабильность, увеличить вязкость самоуплотняющихся бетонных смесей при снижении их удобоукладываемости, что приводит к уменьшению капиллярной пористости бетонов, но снижает их прочность.

Выводы. Установлены закономерности влияния доли песка в смеси заполнителей на свойства самоуплотняющихся бетонных смесей и бетонов. Наиболее эффективным соотношением мелкого и крупного заполнителей в составе самоуплотняющихся бетонных смесей является соотношение r = 0,45.

Введение. Территория Республики Саха (Якутия) характеризуется экстремальными климатическими условиями с температурой наружного воздуха ниже –40 °С в течение 50-60 дней и наличием многолетнемерзлых грунтов. Для обеспечения тепловой защиты зданий с несущими стенами из МХМ-панелей здесь используется многослойная конструкция стены с теплоизоляцией из минераловатных плит и вентилируемым фасадом. При принятии конструктивных решений наружных стен и перекрытий зданий в проектах обычно руководствуются теплотехническими расчетами приведенного сопротивления теплопередаче только по глади ограждающих конструкций. Но практика эксплуатации зданий показывает, что наибольшие потери тепла происходят через узлы сопряжения цокольного перекрытия с наружными и внутренними стенами, а также через угловые соединения наружных стен.

Цель работы – оценка теплотехнических свойств типовых конструктивных решений узлов примыкания наружных и внутренних стен к цокольному перекрытию в применяемых типовых проектах зданий с несущими стенами из МХМ-панелей.

Материалы и методы. Проведен анализ типовых конструктивных решений узловых соединений в реальных проектах зданий с несущими стенами из МХМ-панелей путем выполнения теплотехнических расчетов 3D-моделей элементов конструкций с использованием программного комплекса HEAT 3D и сравнения с результатами натурного тепловизионного обследования существующих зданий из МХМ-панелей.

Результаты. Теплотехнический анализ показал, что наибольшее количество нарушений тепловой защиты в реальных условиях эксплуатации при температуре наружного воздуха –45 ºС и ниже наблюдается в цокольной части домов. Значительные потери тепла через ограждающие конструкции малоэтажных домов из МХМ-панелей наблюдаются в узлах сопряжения цокольного перекрытия с наружными и внутренними стенами, а также на участках угловых соединений наружных стен. Расчеты показали, что температура на внутренней поверхности ограждающих конструкций в угловых участках сопряжения наружных стен с цокольным перекрытием значительно ниже температуры точки росы.

Выводы. В типовых решениях узлов сопряжения цокольного перекрытия зданий с несущими стенами из МХМ-панелей температурный режим не отвечает нормативным требованиям, что обусловливает необходимость разработки энергоэффективных узловых решений с дальнейшей актуализацией их для применения в экстремальных климатических условиях Севера России.

Введение. Конструкционная сталь в силу высокой прочности, малого собственного веса и превосходных сейсмических характеристик широко используется в промышленных зданиях и сооружениях. Например, непрерывные стальные балки, состоящие из двух и более пролетов, обычно применяются в каркасных зданиях и мостах. Их конструкция не только обеспечивает условие прочности, но и минимизирует их массу и материальные затраты. Однако вследствие воздействия окружающей среды стальные конструкции подвергаются коррозии. Из-за накопления коррозионных повреждений снижаются несущая способность стальных конструкций и уровень безопасности их эксплуатации. Поэтому одной из основных задач в области строительства является обеспечение надежности и долговечности стальных конструкций при процессе их эксплуатации. Основными вариантами решения этой задачи являются управление эксплуатационным сроком службы зданий и сооружений в реальных средах, правильный выбор конструктивных и технологических решений при усилении существующей конструкции.

Цель статьи – рассмотрение особенностей расчета надежности поврежденных стальных конструкций.

В ходе работы использовались следующие методы: математическое моделирование, прогнозирование, систематизация, экспериментальные исследования, обобщение.

Результаты. Для оценки надежности стальной конструкции в зависимости от срока ее службы, воздействия агрессивной внешней среды и старения самого металла представляется целесообразным принимать во внимание предыдущую историю ее работы, а также использовать комбинацию метода Монте-Карло (МК) и метода конечных элементов (МКЭ), которые дают возможность оценить коррозионные потери поперечного сечения стальной балки. Предыдущую историю накопленной усталости материала предлагается определять через левостороннее усечение кривой нормального распределения Гаусса случайной величины сопротивления. Атмосферная коррозия металлов – сложный процесс, зависящий от большого числа взаимодействующих факторов окружающей среды. Для оценки коррозионных потерь, глубины коррозии предлагается использовать модель, в которой учтены влияние диоксида серы через его концентрацию и скорость осаждения хлоридов. В качестве имитационного моделирования выбран метод Монте-Карло, который адаптирован к определению вероятности ненадежности систем стальных конструкций; приведен алгоритм этого определения.

Выводы. Представлен подход к оценке надежности непрерывной стальной балки в зависимости от времени ее службы и с учетом коррозионного воздействия атмосферной окружающей среды на базе комбинации методов МК и МКЭ.

Введение. Очистка сточных вод кожевенной промышленности представляет собой сложную задачу из-за присутствия в них как органических, так и неорганических веществ.

Цель работы – оценить эффективность технологии, сочетающей физико-химический (адсорбция) и биологический (в аэротенке) методы очистки, с точки зрения потенциала снижения содержания загрязняющих веществ в сточных водах кожевенных заводов с сохранением при этом качества воды и обеспечением устойчивого управления природными ресурсами. Для достижения цели поставлены следующие задачи: изучить перспективную технологию очистки сточных вод кожевенных заводов, определить оптимальные параметры процессов физико-химической и биологической очистки.

Методы и материалы. Технология была исследована на реальных сточных водах кожевенного завода. Эксперименты осуществлялись в лабораторных условиях в Астраханском
государственном техническом университете. Процесс адсорбции ионов хрома проводили на овощных отходах (картофельной кожуре) с исходной концентрацией хрома в сточной воде 37,5 мг/л при следующих условиях: рН = 2,5; время контакта воды с адсорбентом 1 час; скорость вращения мешалки 300 оборотов в минуту.

Результаты. С увеличением дозы адсорбента скорость удаления ионов хрома возрастает до определенного порогового значения. Эффективность удаления ионов хрома повышается с 44 до 99,93 % при изменении дозы адсорбента от 0,5 до 8 г. Сточная вода после физико-химической очистки подвергалась биологической очистке в аэротенке. Эффективность биологической очистки контролировали по ряду показателей: концентрации загрязнений в исходной и в очищенной воде по БПК₅, расходу воздуха, концентрации активного ила, концентрации растворенного кислорода. Результаты показали, что максимальная скорость окисления составляет 87,53 (мг субстрата на 1 г ила в час); оптимальными параметрами процесса являются доза ила 3,5 г/л, продолжительность аэрации 6 часов, концентрация кислорода 4 мг/л.

Выводы. В результате проведённых исследований выяснилось, что применение эффективной технологии очистки сточных вод кожевенного завода позволит достичь глубокой очистки до требований, соответствующих стандартам сбросов. Оптимальными параметрами процесса физико-химической очистки являются продолжительность перемешивания 1 час, скорость вращения мешалки 300 об/мин, доза адсорбента 5 г. Оптимальные параметры процесса биологической очистки следующие: продолжительность аэрации 6 часов; доза активного ила 3,5 г/л; кoнцентрация растворенного кислорода 4 мг/л. Эффективность удаления ионов хрома физико-химическим процессом (адсорбцией) составляет 99,93 %; эффективная скорость окисления, полученная в ходе биологической очистки, 87,53 мг субстрата на 1 г ила в час. Данная технология эффективна для очистки сточных вод кожевенной промышленности с целью сохранения окружающей среды от негативного воздействия этой отрасли.