Статья: Реологические свойства цементных систем, модифицированных минеральными и пластифицирующими добавками (2025)

Введение. В связи с постоянно растущими требованиями к качеству и надежности бетонных конструкций для строительства тоннелей ставится задача разработки модифицированных бетонов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Материалы и методы. В данном исследовании рассматриваются вопросы, связанные с модификацией состава тяжелого бетона комплексной химической добавкой, включающей в своем составе суперпластификатор Sunbo PC-1021, водорастворимую полимерную добавку Полидон-А совместно с активированным метакаолином. Установлено, что процесс действия химической активации частиц метакаолина изучен недостаточно. В связи с этим представленные исследования, заключающиеся в поиске решений повышения эксплуатационных характеристик за счет процесса его предварительной обработки щелочной средой pH=10 совместно с микроармирующим компонентом (волластонит) являются актуальными.

Результаты. Установлено положительное влияние комплексного модифицирования на свойства тяжелого бетона путем уменьшения содержания вяжущего (цемента) и замены его метакаолином, предварительно активированным щелочной средой с pH=10 с модификатором и волластонитом, позволяющее улучшить прочностные и гидрофизические характеристики: прочность на сжатие в возрасте 28 сут составила 68,6 МПа в сравнении с контрольным составом – 39,4 МПа; водопоглощение – 2,4%; марка по водонепроницаемости – W14.

Заключение. Решение проблемы получения эффективного бетона для конструкций тоннелей с улучшенными эксплуатационными свойствами может быть осуществлено за счет модифицирования вяжущего в составе с активированным метакаолином совместно с комплексным модификатором смеси (ПЦ + 5% МТКакт + 0,4% СП + 0,3% Полидон-А + 2% волластонит). Предлагаемый состав дает возможность изготавливать в производственных условиях железобетонные конструкции для тоннелей с заданными характеристиками, эксплуатирующиеся в условиях повышенной нагрузки и агрессивной среды.

Введение. Контроль тягово-мощностных параметров колесных транспортных средств часто выполняют на роликовых стендах. Точность определения силы тяги в пятне контакта эластичной шины автомобильного колеса с цилиндрической поверхностью роликов зависит от множества факторов. При заданных характеристиках стендов наиболее значимо на результаты измерения сил влияет давление рабочего тела в шинах, нагрузка на колеса и остаточная высота протектора шин. Эти параметры оказывают существенное влияние на скоростные и силовые потери мощности в шинах. Для учета силовой и скоростной составляющих потерь мощности в шинах колес при испытании автомобилей была предложена методика, позволяющая в значительной мере уменьшить их влияние на результаты исследований, а также представлены результаты измерений, полученные при испытании автомобилей на роликовом стенде и в дорожных условиях.

Материалы и методы. Для определения силовой составляющей потерь в шине были проведены экспериментальные исследования с целью определения коэффициента сопротивления качению шин по двум кинематически не связанным роликам силового стенда. Учет скоростной составляющей потерь производился путем определения радиуса качения колеса по беговым барабанам стенда и оценки его влияния на результаты измерений тягово-мощностных параметров автомобиля.

Результаты. Результатом проведенных исследований является разработка новой методики испытания тягово-мощностных параметров автомобилей с полным приводом и приводом на одну ось, позволяющая учитывать влияние давления воздуха и остаточной высоты протектора шины на измеренные значения силы тяги на колесах.

Обсуждение и заключение. С учетом предложенной методики измерения сил тяги на ведущих колесах автомобилей категории М1 в условиях роликовых стендов оптимальными с точки зрения влияния силовых и скоростных потерь на результаты измерения тяговых параметров является давление воздуха в шинах, не менее 150% от значений, установленных заводом- изготовителем.

Введение. В статье обоснована актуальность научных разработок, направленных на обеспечение сохранности живой птицы в процессе её перевозки на забой автомобильным транспортом. В соответствии с действующим законодательством пояснено понятие сохранности перевозки живого груза. В расчётах использовано понятие эффективной температуры как корректного измерителя исследуемого параметра. Установлена зависимость утраченного в процессе перевозки поголовья цыплят-бройлеров от продолжительности их доставки на забой при различной эффективной температуре окружающей среды. Обоснована неравномерность распределения температуры внутри кузова движущегося автомобиля-птицевоза в тёплое время года, что позволяет разработать рекомендации по повышению сохранности перевозимой птицы.

Материалы и методы. Анализ нормативно-правовой и научной литературы, статистический и технико-экономический анализ автотранспортного обслуживания птицеводческого комплекса, инструментальные измерения.

Результаты. Обладающие научной новизной: зависимость числа утраченного в процессе перевозки поголовья цыплят-бройлеров от продолжительности их доставки на забой при различной эффективной температуре окружающей среды, а также график отклонений температуры внутри кузова автомобиля-птицевоза от эффективной температуры внешней среды в тёплое время года; - имеющие практическую значимость: величина ущерба, наносимого выращиваемому поголовью утратой груза вследствие задержек при движении птицевоза.

Обсуждение и заключение. Поставленные задачи выполнены в полном объёме, в результате чего получены методические рекомендации по повышению сохранности живой птицы при перевозке автомобильным транспортом. Реализация предложенных рекомендаций обеспечит сокращение потерь птицы при перевозке на забой на 15%.

Введение. В статье приведены результаты исследования технических параметров, отражающих использование одноковшовых гидравлических экскаваторов по времени. Выполнен анализ зависимостей, приведенных в нормативных документах, необходимых для обработки полученных данных. Были проанализированы существующие системы сбора данных с бортового компьютера одноковшового экскаватора. В качестве исследуемой машины был выбран экскаватор производства фирмы «Хитачи» (Япония).

Методы и материалы. Для определения коэффициентов использования по времени (без учета холостого хода и перемещения внутри объекта), холостого хода была описана методика сбора данных. Для обработки полученной базы данных было использовано ПО Excel и Statistica. Было выполнено описание гистограмм, формируемых при помощи ПО бортового компьютера. Предложен ряд формул, позволяющих оценить эффективность работы экскаватора без учета потерь времени на холостой ход.

Результаты. Была выполнена обработка полученной выборки при помощи ПО Statistica. Коэффициент использования по времени одноковшового экскаватора описывается бета-распределением, коэффициент холостого хода распределением Вейбула. Также получены параметры законов распределения коэффициентов использования по времени, холостого хода (математическое ожидание, коэффициент Стьюдента). По предложенным авторами зависимостям получены числовые характеристики выборок данных. Было установлено, что средняя доля холостого хода составляет 21% в течение смены, а его продолжительность около 2 ч.

Заключение. Полученные значения коэффициентов, характеризующих интенсивность эксплуатации, могут быть использованы эксплуатационными предприятиями при планировании темпов строительства объектов. Был сделан вывод, что полученные данные отличаются от значений, описанных в нормативных документах, а их внедрение позволит лучше планировать процесс производства работ.

Введение. Характерной особенностью работ по устройству подземной части здания или сооружения в условиях Санкт-Петербурга является наличие значительной толщи слабых глинистых грунтов. Такие грунты требуют щадящего воздействия при различных технологических операциях. Значительное влияние на основание и окружающую застройку могут оказывать строительные машины для устройства свайного основания. Степень воздействия строительных машин определяется методом выполнения строительных работ. Материалы и методы. В статье представлены основные виды строительных машин, используемых для устройства свайного основания в условиях Санкт-Петербурга. Выполнен сравнительный анализ технологических параметров, а также преимуществ и недостатков различного оборудования. Показаны характерные для Санкт-Петербурга инженерно-геологические условия и накладываемые ими ограничения на технологии выполнения свайного основания.

Результаты. Приведены примеры технологического воздействия различных технологий выполнения свай на грунтовое основание здания и сооружения окружающей застройки в условиях Санкт-Петербурга. Дан краткий обзор грунтовых условий, машин и механизмов, а также возможных причин возникновения аварийных ситуаций.

Обсуждение и заключение. Сделаны выводы о наиболее щадящих методах устройства свайного основания в условиях слабых глинистых грунтов и стесненной городской застройки. Даны рекомендации о возможности прогнозирования технологического влияния при устройстве свай с помощью численных методов.

Введение. В статье представлен обзор современных методов диагностирования мобильных машин. Выделены направления диагностирования: с помощью применения алгоритмов, основанных на использовании комплекса контроллеров, предназначенных для сбора и хранения актуальной диагностической информации; искусственного интеллекта, позволяющего выполнить поэтапное диагностирование на основе текущей информации о скоростях движения гидродвигателей, давления и скорости жидкости. А также отмечены направления использования статопараметрических методов, позволяющих определить состояние рабочей жидкости и спрогнозировать состояние различных узлов гидропривода; показателей состояния фильтра для оценки степени износа шестеренных насосов; системы показателей, позволяющих установить остаточный ресурс элементов гидропривода.

Материалы и методы. Авторами предлагается применить уравнение Бернулли для определения скоростных и пьезометрических напоров на выбранных участках гидропривода с целью построения цифровой модели в виде кривой гидравлического уклона. Отмечается, что для гидросистем, оснащенных гидромоторами, возможно получение разных режимов работы гидравлических участков при минимальной и максимальной частоте вращения насосов, что дает возможность анализа работы гидросистемы при давлениях, которые изменяются в широком диапазоне. Цифровая модель строится на основании известных зависимостей, позволяющих теоретическим путем определить скоростной и пьезометрический напоры на разных участках гидросистемы.

Результаты. Применение данной цифровой модели на различных участках во время технического обслуживания гидропривода и сравнение измеренных показателей и теоретических на участках гидросистемы позволит установить его исправность или спрогнозировать выход из строя.

Обсуждение и заключение. Данный подход позволит своевременно провести ремонтные работы и исключить внезапный выход техники из строя.

Введение. Процесс уплотнения асфальтобетона является одним из важнейших при строительстве дорожного покрытия. Традиционные методы уплотнения включают в себя воздействие со стороны отряда катков с гладкими или вибрационными вальцами. Как альтернатива предложен вариант для непрерывного уплотнения в виде комбинированного уплотняющего оборудования. Основным рабочим органом является валец со смещённой осью вращения, оказывающий многократное воздействие на уплотняемый материал. Этот процесс является комплексным, поэтому в статье рассматривается гипотеза обоснования целесообразности использования упругодеформируемой ленты в комбинированном уплотняющем оборудовании для асфальтобетонных смесей.

Материалы и методы. Для проведения экспериментальных исследований сконструирован лабораторный стенд, составлена методика проведения экспериментов, показывающих влияние наличия упругодеформируемого ленточного элемента на качество готового покрытия. В качестве показателя выбрана величина призмы выброса материала перед рабочим органом, значение которой влияет на равномерность уплотнения и целостность структуры материала.

Результаты. Полученные в процессе экспериментов данные были зафиксированы, систематизированы и проанализированы для последующего анализа, показавшего следующее: в случае наличия прослойки между рабочим органом и уплотняемым материалом упругодеформируемого ленточного элемента заметно уменьшается величина призмы материала перед вальцом, что повышает качество готового покрытия.

Заключение. В результате исследования была доказана гипотеза о необходимости наличия упругодеформируемого ленточного элемента в конструкции комбинированного уплотняющего оборудования для повышения качества готового дорожного покрытия из асфальтобетона.

Введение. Процесс обеспечения работоспособности транспортно-технологических машин (ТТМ) предполагает проведение регулярного контроля их технического состояния путем диагностирования различных агрегатов, узлов и систем, в том числе электронных систем контроля и управления функционированием двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Однако в реальной эксплуатации могут возникать ситуации, в которых проведение оперативного диагностирования силовых установок является проблематичным. К таким ситуациям можно отнести, например, работу ТТМ в труднодоступных слабо освоенных регионах при отсутствии близкорасположенных центров технического обслуживания.

Материалы и методы. Одним из ключевых направлений развития современных силовых установок является внедрение автоматизированных систем управления и контроля, основанных на использовании электронных и микропроцессорных технологий. Такие системы значительно повышают эффективность работы двигателя, однако ввиду их сложности и конструктивных особенностей увеличивается количество потенциально возможных неисправностей ДВС, что требует разработки и реализации специальных подходов к их диагностированию и обслуживанию. Одним из решений проблемы оперативного диагностирования электронных систем управления ДВС является оценка работоспособного состояния двигателя по издаваемому им акустическому шуму, регистрируемому при помощи портативного прибора, обрабатываемому и анализируемому с использованием специализированного программного обеспечения. Преимущество метода состоит в простоте и возможности проведения диагностирования в полевых условиях, непосредственно в местах применения машин. Целью данного исследования являлась экспериментальная оценка принципиальной возможности идентификации неисправностей электронных систем управления ДВС путем сравнения акустических характеристик при нормальном режиме функционирования и в условиях ограниченной функциональности, вызванной отказами в электронных системах управления его работой. В качестве объекта исследования использован бензиновый двигатель, являющийся элементом обучающего стенда фирмы GNFA, предназначенного для изучения электронных систем управления работой ДВС. В ходе исследования на стенде задавались различные возможные неисправности электронных систем управления работой двигателя, вызывающие переход его работы в режим ограниченной функциональности, и при этом замерялись и анализировались шумовые параметры в сравнении с параметрами исправного ДВС.

Результаты. В работе проанализированы различного рода неисправности электронных систем управления ДВС, из них выделены такие, при которых двигатель, сохраняя свою работоспособность, переходит в режим ограниченной функциональности, т. е. работает с перебоями, со снижением мощности, увеличением расхода топлива и т. п. Проведен сравнительный анализ акустических параметров работы исправного двигателя в условиях наличия таких неисправностей, с последующим спектральным разложением для обоснования правил их идентификации.

Обсуждение и заключение. Результаты проведенного исследования могут служить основой для разработки метода оперативного акустического диагностирования электронных систем управления работой силовых установок с использованием мобильного портативного оборудования.

Введение. Подтопление подземными водами застроенных и застраиваемых территорий городов является неблагоприятным процессом в нашей стране и во всем мире. Уровень подземных вод (УПВ) повышается к поверхности земли. Последствия повышения УПВ опасны для человека и окружающей среды. Дренирование городских территорий приводит к понижению УПВ. Дренажные системы являются активной защитой от подтопления подземными водами. Климат оказывает влияние на процессы подтопления и дренирования в городском строительстве. Это влияние до сих пор мало учитывается в действующих строительных нормативах и расчетных методиках для проектировщиков, строителей и работников служб эксплуатации городского хозяйства. Накопилось много материалов, которые требуют научного опубликования вследствие их актуальности по дальнейшему совершенствованию борьбы с подтоплением подземными водами территорий городов и населенных пунктов с учетом климата. Ежегодно во всем мире наблюдаются ситуации неэффективной экстенсивной защиты от подтопления при его внезапном наступлении. Необходимо усиление роли научных подходов в решении выбора надлежащих мероприятий защиты от подтопления. Немалую лепту в этом направлении может внести учет влияния климата на процессы подтопления и дренирования в городском строительстве.

Методы и материалы. Городская техногенная среда обитания существенно отличается от природной среды до застройки больше всего при подтоплении и дренировании территорий, зданий и сооружений. Поэтому теория фильтрации в городском строительстве нуждается в совершенствовании методологии прогноза, расчета и моделирования подтопления и дренирования, особенно с учетом климата городов, что пока почти не принимается во внимание при разработке защитных мероприятий. В настоящей работе представлены новые идеи и их реализация по заявленной теме исследования. Это открывает новое направление научной методологии, связанной с защитой от подтопления в городском строительстве с учетом климата. Данные идеи невозможно реализовать в одной статье, так как тема весьма обширная. Поэтому в дальнейшем предполагается выход других научных публикаций по намеченной тематике, запланированных как направление перспективных и актуальных научных исследований.

Обсуждение. В ходе проведенного исследования были рассмотрены характеристики климата города, которые могут влиять на процессы подтопления и дренирования подземных вод на застраиваемых и застроенных территориях. Воздействие солнца весьма существенно. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, оказывают влияние на режим подземных вод. Доля солнечной энергии на несколько порядков превышает влияние температурного градиента, поступающего из глубины недр земли к земной поверхности. Воздействие солнечных лучей выражается в виде солнечной радиации. При этом влияние оказывает альбедо облучаемых поверхностей. Городская застройка создает существенное затенение поверхности грунта с последующим уменьшением испарения и увеличением инфильтрации влаги к подземным водам. Ветровой режим застройки меняется. Это учтено в представленной методологии статьи, даны необходимые зависимости и примеры расчёта уменьшения испаряемости воды из грунтов оснований зданий и сооружений. Рассмотрены новые экспериментальные измерения по теме исследования, а также оригинальные приборы и средства измерения автора.

Заключение. Таким образом, открыто новое направление научной методологии, связанной с защитой от подтопления в городском строительстве с учетом изменения климата техногенной среды застраиваемых и застроенных территорий городов. Представленную работу следует рассматривать как дающую в первом приближении новую методологию учета влияния климата на процессы подтопления и дренирования в городском строительстве. Поэтому в дальнейшем предполагается выход других научных публикаций по намеченной тематике, запланированных в направлении перспективных и актуальных научных исследований.

Введение. По данным Минприроды России, сейчас в стране образуется 22–25 млн т ЗШО в год, утилизируется до 10%. Распоряжением Правительства Российской Федерации № 1557-р от 15 июня 2022 г. утвержден «Комплексный план по увеличению объемов утилизации золошлаковых отходов V класса опасности». Экибастузские угли являются самыми высокозольными топливными углями, используемыми на ТЭС в РФ. Свойства золы-уноса и золошлаков зависят от вида сжигаемого топлива – его минеральной части (пустой породы), а также других технологических особенностей процессов приготовления, сжигания, улавливания и удаления материалов. Именно поэтому свойства этих материалов следует рассматривать в увязке с конкретным топливом.

Методы и материалы. Объектом исследования послужила зола-уноса и золошлак, полученные при сжигании экибастузских углей на российских ТЭС. С помощью методов физико-химического анализа изучен химико-минералогический состав, определены физические свойства и экологические параметры этих материалов.

Результаты. В результате проведенных исследований установлены химический, минералогический и фазовый составы золы-уноса и золошлака экибастузских углей. Выявлены специфические особенности физических свойств и установлены причины, обуславливающие их формирование. Получены уточненные данные об экологических характеристиках золы-уноса и золошлака.

Заключение. Экибастузские угли характеризуются наиболее высокой зольностью среди всех топливных углей, достигающей 45%, что обуславливает необходимость активного вовлечения ЗШО в строительную индустрию страны. Для эффективного применения ЗУ и ЗШЛ, образующихся при сжигании этих углей, требуется учитывать ряд специфических свойств. Зола-уноса экибастузских углей, характеризуясь сверхкислым химическим составом, не проявляет свойств, присущих минеральным вяжущим веществам. Однако ЗУ, полученная методом сухого улавливания, обладает способностью вступать во взаимодействие с продуктами гидролиза минеральных вяжущих и вовлекаться в процессы гидратации, что указывает на её потенциальную активность в составе строительных композитов. Каолинит, доминирующий в минералогическом составе пустой породы экибастузского угля с ограниченным присутствием плавней, обусловливает необходимость высоких температур для модификации и термоактивации минеральной составляющей. Эта особенность оказывает непосредственное влияние на фазовый состав образующейся ЗУ и ЗШЛ, определяя их характеристики и свойства. Диссоциация минералов в тонкоизмельченном угле стимулирует формирование как закрытой, так и открытой микропористости в зольных частицах. Этот процесс приводит к существенному увеличению их удельной поверхности и химической активности, определяя физические свойства ЗУ и ЗШЛ. Шлаковая составляющая от сжигания экибастузских углей нагревается только до стадии спекания, но не плавления. Это предопределяет пониженную плотность и механические показатели ЗШЛ. Экибастузские угли характеризуются повышенным содержанием фюзена в органической части. Петрографические характеристики данной органической массы предопределяют повышенную устойчивость углистых остатков к агрессивным воздействиям. Радиоактивность экибастузских ЗУ и ЗШЛ не превышает допустимый предел для отнесения их к I классу опасности по удельной эффективной активности ЕРН. Экибастузским ЗШО присвоен V класс опасности для окружающей природной среды, определяющий её как практически неопасные отходы.

Введение. Вибрационные катки широко применяются для уплотнения грунтов в различных видах строительства. Технологическая эффективность вибрационных катков зависит от их технических характеристик, в том числе от частоты и вынуждающей силы колебаний, а также свойств грунта.

Материалы и методы. Для исследования взаимодействия элементов системы «рама-валец-грунт» разработана трёхмассная реологическая модель, позволяющая исследовать отрывные и безотрывные режимы колебаний вальца. Учет деформируемости вальца позволил сформировать более общую реологическую модель, применимую не только к гладковальцовым вибрационным каткам, но и к вибрационным каткам с гидрошинными, пневмошинными, обрезиненными и другими конструкциями деформируемых вальцов.

Результаты. По разработанной реологической модели был проведен вычислительный эксперимент для вибрационного катка DM-614. Значения максимальной контактной силы Fсmax, передаваемой вальцом на грунт, как правило, меньше значения вынуждающей силы Р. При увеличении значения вынуждающей силы Р и коэффициента упругого сопротивления грунта ks значение Fсmax незначительно возрастает. При увеличении частоты колебаний уменьшается размах вертикальных колебаний вальца и его рамы, а также значения Fсmax во всём диапазоне допустимых значений ks. Из-за нарушения симметричности осциллограммы контактной силы при переходе от режима «постоянный контакт» к режиму «частичный отрыв» с увеличением частоты колебаний вместо ожидаемого уменьшения значений времени нагружения tн и разгрузки грунта tр наблюдается их увеличение при определенных сочетаниях значений вынуждающей силы Р, частоты колебаний f и свойств грунта ks. Поэтому при уплотнении грунта в завершающей стадии (при высоких значениях ks) целесообразно увеличение частоты колебаний не только с целью предотвращения перехода в нежелательный режим «двойной прыжок», но и для увеличения продолжительности действия контактных напряжений, определяющей глубину их распространения и глубину зоны уплотнения грунта.

Обсуждение и заключение. Результаты исследования позволяют получить не только качественное описание влияния основных динамических характеристик вибрационного катка на его технологическую эффективность, динамические нагрузки на элементы конструкции и вибробезопасность, но и дать количественную оценку этих показателей. Проведенный анализ показал, что при проектировании новых и модернизации существующих вибрационных катков необходимо учитывать реализуемый режим колебаний, что ранее не учитывалось в практике отечественного дорожно-строительного машиностроения.