Статья: НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ (2026)

Дана комплексная оценка существующей городской среды, основанная на природно-климатической, ландшафтно-архитектурной, экономической и технической составляющих. Определены эффективные способы функционального зонирования городских территорий по установленным критериям. Проанализирована целесообразность размещения городских объектов на разных участках с учетом первоначальных инвестиций и эксплуатационных расходов. Предложены рекомендации по реализации архитектурно-строительных проектов, обобщающие информацию, полученную на этапе изучения существующей городской среды.

Рассматривается проблема перехода к устойчивым моделям развития городской среды, основанным на принципах органического развития, при котором прогресс одной подсистемы не происходит в ущерб другим. Анализируется смена парадигмы градостроительства от жесткого нормирования к гибкому регулированию, ориентированному на потребности и комфорт горожан. Обосновываются современные принципы комплексного развития территорий, представленные в отечественных стандартах, для условий среднего российского города (на примере Пензы). Рассмотрены критерии оценки жилой среды, новые модели застройки и тенденции, направленные на достижение баланса между доступностью жилья, качеством среды и минимизацией антропогенной нагрузки на природные системы. Сделан вывод о необходимости кардинальных изменений в системе управления градостроительной деятельностью для реализации принципов органичного развития.

Анализируется возможность применения междисциплинарной концепции «синдрома сдвига базовой линии» в качестве аналитического инструмента для оценки технического состояния и аутентичности объектов культурного наследия. Проводится анализ того, как постепенная и зачастую недокументированная деградация памятников приводит к формированию у каждого нового поколения экспертов, реставраторов и инженеров искаженного представления об их «нормальном» или исходном состоянии. Это когнитивное искажение провоцирует принятие неоптимальных реставрационных решений, направленных на консервацию текущего, уже деградировавшего состояния, вместо восстановления исторически достоверного облика. Предлагается методологический подход к минимизации влияния данного синдрома через создание комплексной, исторически верифицированной «нулевой базовой линии» состояния объекта и внедрение систем долгосрочного мониторинга, ориентированных на сопоставление данных именно с этой эталонной линией, а не с результатами предыдущей инспекции.

Выполнен анализ малых архитектурных форм, изготавливаемых с использованием древесных материалов. Обоснована необходимость систематизации информации в связи с усложнением и расширением форм, технологий, дизайна МАФ, выполненных с применением древесных материалов. Описаны типологические схемы малых архитектурных форм на основе древесины, учитывающие разнообразие свойств конструкционных материалов и форм изделий. Показано влияние технологии изготовления изделий на их восприятие в архитектурной среде.

Общественное пространство рассматривается как важный элемент градостроительной системы субцентров, включающий открытые участки территории города, архитектурную среду, которая предназначена для общения, взаимодействия жителей. Выделены принципы формирования и трансформации, позволяющие развивать устойчивую, доступную и живую экосистему, которая состоит из общественных пространств крупного города. В качестве примера дан анализ развития субцентра отдельного жилого района города Пензы.

Рассматривается процесс реагентно-флотационной очистки сточных вод с использованием щелочного раствора феррата натрия. Приводятся результаты экспериментальных исследований реагентно-флотационого метода очистки сточных вод. Исследуется процесс интенсификации коагуляционной очистки сточных вод предприятий мясной промышленности. Предлагается усовершенствованный технологический прием электрохимического синтеза щелочного раствора феррата натрия. Доказывается, что процесс коагуляционной обработки сточных вод мясокомбината может быть существенно интенсифицирован за счет использования щелочного раствора феррата натрия.

Рассматриваются особенности физического моделирования аэродинамических и тепловых процессов применительно к помещениям с плотной загрузкой. Учитывается формирование температурных и скоростных полей в штабеле хранимой продукции при вертикальной системе воздухораспределения. Подобие процессов обеспечивается тождеством уравнений, описывающих динамические и тепловые процессы, подобием условий однозначности, равенством критериев подобия.

Актуальность разработки и применения системы кондиционирования воздуха по типу вытесняющей вентиляции является новым направлением в области климатизации православных культовых сооружений. Использование данной системы сдерживается из-за отсутствия специальных исследований в области теории и практики применения вытесняющей вентиляции в залах богослужения православных церквей, храмов и соборов. В имеющихся публикациях в области вытесняющей вентиляции применительно к зданиям различного назначения не содержится специальных сведений по выполнению расчётов, необходимых инженерам-проектировщикам для разработки системы климатизации по типу вытесняющей вентиляции в православных сооружениях. В связи с этим особую актуальность приобретают исследования систем кондиционирования воздуха по типу вытесняющей вентиляции для залов богослужения в православных культовых сооружениях.

Приведены результаты теоретических исследований процесса получения тонкодисперсных водовоздушных смесей компрессионно-вакуумным методом. Показано, что при компрессионном методе получения водовоздушной смеси в пересыщенном воздухом потоке жидкости образующиеся устойчивые зародышевые пузырьки должны иметь размер более dmax. н=4,15·10-6 м, а зародышевые пузырьки воздуха, образующиеся при компрессионно-вакуумном методе, должны иметь критический размер более dmax. в=1,76·10-6 м. Уменьшение требуемой максимальной величины объема устойчивых зародышевых пузырьков воздуха, образующихся при компрессионно-вакуумном процессе, в 20 раз по отношению к аналогичному показателю компрессионного процесса получения водовоздушной смеси существенно повышает вероятность образования пузырьков водовоздушной смеси. Внедрение компрессионно-вакуумного метода получения водовоздушной смеси на локальных канализационных очистных сооружениях позволит существенно снизить себестоимость и повысить эффективность процесса флотационной очистки сточных вод.

Рассмотрен вопрос об использовании несущих ребер из низкосортных пиломатериалов в панелях перекрытия полносборного деревянного дома. Обоснован подход к выбору типа образцов для испытаний. Приведены результаты исследований, подтверждающие, что несущая способность и жесткость панелей достаточны для восприятия действующих на них нагрузок. Описан характер разрушения панелей перекрытия. Подсчитаны коэффициенты запаса. Показана возможность использования таких панелей в системе полносборного деревянного дома.

Рассмотрена задача моделирования поведения пролетного строения автодорожного моста с различными вариантами дорожной одежды на мостовом полотне, загруженного временной нагрузкой А14 и Н14. Моделирование выполнялось с помощью конечно-элементного программного комплекса «Midas Civil 2022», причем метод конечных элементов применялся в форме модифицированного метода перемещений. Исследовано 5 вариантов дорожной одежды: два с асфальтобетонным покрытием и три с использованием цементобетона. Для всех вариантов определены изгибающие моменты и перемещения от временных нагрузок, а также предельные изгибающие моменты. Произведена оценка грузоподъемности пролетного строения при разных вариантах дорожной одежды. Сделан вывод о том, что дорожная одежда на мостах с использованием цементобетона по своим характеристикам не уступает дорожной одежде из асфальтобетона и даже приводит к увеличению класса грузоподъемности на 26 %. Однако в конце отмечается, что к полученным выводам нужно относиться осторожно и для получения более корректных результатов применять для расчета подход, основанный на использовании нелинейных деформационных моделей материалов.

Приведены результаты исследования отклика высотного здания при изменении направления, частоты и продолжительности сейсмического воздействия. Анализируются перемещения характерных точек конечных элементов модели здания с учетом моделирования демпфирования за счет внутреннего трения. Представлена математическая модель каркасно-ствольного высотного здания при нестационарном (сейсмическом) воздействии с использованием программного комплекса, основанного на методе конечных элементов. Динамический отклик конструкции определяется численным решением системы дифференциальных уравнений движения с помощью шагового метода Ньюмарка, реализованного авторами в среде «MatLab» в виде программного комплекса. Разработано программное средство для анализа отклика высотного здания при изменении параметров сейсмического воздействия с учетом демпфирования за счет внутреннего трения. Получены перемещения характерных точек конечных элементов модели здания при различных значениях параметров сейсмического воздействия. Проанализировано влияние демпфирования за счет внутреннего трения на перемещения характерных узлов модели в резонансной зоне.

Описаны численные решения о сжатии прямолинейного стального стержня, имеющего начальную кривизну технологического происхождения. Приведены результаты более подробных исследований, касающихся достоверности и обоснованности ранее полученных результатов. Рассмотрены два аспекта проблемы. Во-первых, совпадение результатов при численном интегрировании уравнений изогнутой оси стержня, приобретающего вследствие неоднородности напряженного состояния криволинейную анизотропию, и приближенное интегрирование этого же уравнения вариационным методом. Во-вторых, исследуются совпадение и достоверность результатов при различных шагах нагружения, особенно в начальной стадии. Используется метод упругих решений, когда за начальное принимается решение с обычными упругими характеристиками. На каждом последующем шаге нагружения упругие постоянные корректируются в соответствии с принятой инкрементально-анизотропной моделью. Установлено удовлетворительное совпадение численных значений прогибов, полученных различными численными методами с помощью различных программных продуктов, что говорит о достоверности результатов, корректности программного обеспечения и адекватности вычислительной модели. Новые согласующиеся решения свидетельствуют об уточненной оценке устойчивого состояния стержня в сжато-изогнутом состоянии.

Рассмотрены наиболее распространённые материалы и способы их использования для защиты от ионизирующего излучения, используемого в медицинских целях. Представлено сравнение их технико-экономических характеристик. Установлена эффективность применения материалов из вторичного сырья при защите от излучения с энергией квантов от 0,07 до 6 МэВ.

Рассмотрено применение риск-ориентированного подхода для оценки качества строительных материалов в условиях современного строительства. Проанализированы традиционные методы контроля качества и выявлены их ограничения. Предложена методология интегрированной оценки рисков, учитывающая вероятность дефектов и потенциальный ущерб от их возникновения. Представлен математический аппарат для количественной оценки рисков с использованием теории вероятностей и методов многокритериального анализа. Приведен практический пример расчета риск-индекса для партии бетонной смеси. Показано, что риск-ориентированный подход позволяет оптимизировать ресурсы контроля качества, сосредоточив внимание на наиболее критичных параметрах и материалах.

Раскрыт механизм твердения композиционных высоконаполненных минерально-шлаковых вяжущих с малым количеством шлака. Определено, что прочность всей системы напрямую зависит от прочности матрицы в межчастичном пространстве шлаковых зерен, т. е. от количества продиффундировавших ионов вяжущего и качества образовавшегося в контактах частиц цементирующего клея. Установлено, что отвердевание высоконаполненных минерально-шлаковых вяжущих с малым количеством шлака осуществляется по ионно-диффузионному сквозьрастворному механизму массопереноса и цементирования частиц малоактивных горных пород продуктами гидратации шлака, а частиц высокоактивных горных пород - более сложными продуктами совместного взаимодействия шлака и горных пород. Топохимический механизм отвердевания таких вяжущих совершенно несущественен и проявляется лишь в контактной зоне частиц шлака и горной породы.

В связи с истощением запасов природных сырьевых ресурсов для производства цементсодержащих материалов невысоких марок по прочности предлагается использовать отходы отсевов дробления и переработки ряда местных осадочных пород, что позволит улучшить физико-механические параметры. Приводятся результаты исследования влияния порошкообразного диатомита на свойства кладочных растворов и отсевов дробления карбонатных пород, на свойства мелкозернистых бетонов. Экспериментально установлен оптимальный процент тонкодисперсных компонентов.

Приведены сведения о применении метода попарных сравнений при выборе поставщика строительной продукции. На примере штукатурных сухих строительных смесей рассмотрены следующие критерии: стоимость сухих строительных смесей, эмиссия CO2 на 1 тонну производства, показатели качества. Рассмотрены штукатурные смеси на основе цемента, воздушной и гидравлической извести. Установлено, что при данных числовых значениях критериев предпочтение отдается цементным сухим строительным смесям.

Приводятся результаты исследования процессов металлизации проточных трехмерных электродов из углеродных волокнистых материалов методами математического моделирования. Исследовано влияние переменной электропроводности и удельной реакционной поверхности на степень извлечения и распределение металла по толщине электрода. Показано решение задачи получения равномерных по толщине покрытий катодов металлами.

Важнейшей характеристикой таких тонкомолотых строительных материалов, как портландцемент и минеральные добавки, является дисперсный состав, существенно определяющий структурообразование и комплекс свойств современных бетонов. Особый интерес представляют карбонатные наполнители (известняки и доломиты), поскольку они уменьшают водопотребность, расслаиваемость и водоотделение бетонных смесей, повышают их пластичность, плотность, однородность, снижают усадку и тепловыделение при твердении. Была выполнена сравнительная оценка дисперсных составов портландцемента и трех видов известняков с разной прочностью, которые были размолоты с пластифицирующими добавками. Показано, что эти добавки, несмотря на высокую интенсивность измельчения известняков, способствуют дополнительному ускорению их размолоспособности до 10 %. Дисперсный состав порошков портландцемента и известняков Миньярского и Чодраяльского карьеров характеризуется гистограммой в виде мономодального симметричного распределения частиц. Гистограмма порошка известняка Михайловского карьера представляет собой бимодальное распределение с двумя модами со значениями 300 и 18 мкм. При этом с ростом удельной поверхности образуется третья мода в диапазоне высокодисперсных частиц размером 0,1-0,5 мкм.