CC BY
343
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
О.А. Горбачева, Т.В. Жданова, Т.А. Мацеевич. Исследование релаксационных свойств гибридных органо-неоргани-ческих композитов . — Системные технологии. — 2018. — № 26. — С. 202—206.
INVESTIGATION OF THE RELAXATION PROPERTIES OF HYBRID ORGANO-INORGANIC COMPOSITES
O.A. Gorbacheva, Т.У. Zhdanova, T.A. Matseevich National Research Moscow State University
Abstract
Relaxation properties of hybrid materials of various chemical composition based on liquid sodium glasses, polyisocyanurate (PIC), 2,4-toluylene (2,4-TDI), epoxy resin (ED-20) and polytetramethylene oxide (polyfurite PF) are investigated. It is shown that the character of the relaxation curves depends directly on the chemical composition of the hybrid composites under consideration. Such hybrid materials provide increased heat resistance and can be used in the construction industry.
УДК 54.02
АНАЛИЗ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ФИБРОБЕТОНОВ Окольникова Г.Э., Белов А.П., Слинькова Е.В.
Департамент архитектуры и строительства, Инженерная академия, Российский университет дружбы народов
Аннотация Ключевые слова:
В статье рассмотрены составы, физические и технико-экономические железобетон, фибробетон, трещино-
свойства фибробетонов. Указаны возможности их применения в различ- стойкость, нагрузка, композиционный
ных строительных отраслях. Сравниваются основные типы фибробето- материал, коррозия
нов, а также их преимущества и недостатки. Отмечены высокие проч- История статьи:
ностные показатели этого активно развивающегося материала Дата поступления в редакцию 12.02.18
Дата принятия к печати 18.02.18
Введение.
Фибробетон можно назвать композиционным материалом, состоящим из смеси цементного раствора или бетона и равномерно распределённых с необходимыми свойствами волокон. Он уже давно получил широкое применение в строительстве за его несомненно высокие показатели прочности, трещиностойкости, стойкости к динамическим нагрузкам и долговечности. Получив материал с такими характеристиками вопрос его стоимости уходит на второстепенный план [1].
Волокна представляют собой армирующий материал, обладающий определенными характеристиками. Они могут быть круглыми или плоскими. В зависимости от материала фибры делят на: стальные и неме-
Keywords:
hybrid materials, liquid glass, stress relaxation, initial stress a, quasi-equilibrium stress alg0 Date of receipt in edition: 09.03.18 Date of acceptance for printing: 15.03.18
таллические (акриловые, арамидные, углеродные, базальтовые, стеклянные, полиэтиленовые, из полиэстера, нейлона, полипропилена и др.). В таблице 1 представлены технические характеристики основных видов фибры.
Таблица 1
Сравнительная таблица технических характеристик волокон
Техническая характеристика Базальтовое волокно Стекловолокно Полиамидное волокно Углеродное волокно
Прочность на растяжение, МПа 3000-4840 3100-4650 2900-3450 3500-6000
Модуль упругости, ГПа 79,3-93,1 72,5-86 70-140 230-600
Удлинение при разрыве, % 3,1-6,0 4,7-5,3 2,8-3,6 1,5-2,0
Удельный вес, Н/м3 2,65-2,8 2,46-2,62 1,44 1,75-1,95
Диаметр волокна, мкм 6-21 6-21 5-15 5-15
Температура плавления, °С 1450 1120-1550 250 Не плавится
Плотность, г/ 2,65 2,6 0,95 2,0
Основные типы и свойства фибробетона.
Фибробетон в промышленном и гражданском строительстве применяется в основном для устройства ограждающих и несущих конструкций, предназначен для увеличения срок их службы.
Экономичность фибробетона достигается в основном за счет высокой долговечности, износостойкости, срока эксплуатации, а также из-за повышения безопасности сооружений в сейсмических ситуациях и при пожарах.
Самыми трудоемкими работами при устройстве традиционного железобетона являются арматурные. Использование фибробетона позволяет сократить их объем и уменьшить толщину конструкции.
Фибробетон имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с обычным бетоном, например, более высокие показатели прочности на растяжение и срез, трещиностойкость, морозостойкость и другие [1].
Он активно применяется за рубежом, но также имеет большой, и что немаловажно положительный опыт в отечественном строительстве.
Волокна обычно используются в бетоне для контроля трещин в результате пластической усадки и усадки при высыхании. Некоторые типы волокон имеют большое сопротивление ударам, истиранию и разрушению бетона.
Сталефибробетон чаще используется в промышленных направлениях, таких как аэродромные покрытия, отделка тоннелей, берегозащитные и причальные сооружения и другие тонкостенные конструкции [2].
Он позволяет уменьшить толщину покрытия на 40-50% при тех же несущих характеристиках, что и у обычного бетона.
Стальная фибра защищена от коррозии, которая может возникнуть в процессе хранения, транспортировки и непосредственно эксплуатации внутри бетона. Она повышает несущую способность конструкции, уменьшает ее толщину, увеличивает показатели пластичности и морозостойкости материала.
Благодаря своим геометрическим особенностям фрезерованная стальная фибра равномерно распределяется по всему объему бетонной смеси.
Такие свойства фибры как высокая прочность на разрыв, пластичность и одновременно с этим жесткость, а также способность к механическим деформациям позволяют увеличить показатель модуля упругости бетона.
Как показала практика модуль упругости стальной арматуры в 5-6 раз превышает модуль упругости бетона (поэтому при необходимой анкеровке может быть достигнута оптимальная работа бетона даже после образования трещин [3].
Дешевле стальной фибры - фибра из синтетических волокон. Наиболее актуальными из них являются стеклянные и базальтовые. Но, здесь придется столкнуться с более низким модулем упругости материала.
Стеклофибробетон в отличие от сталефибробетона имеет неоспоримое преимущество, а именно, абсолютную неподверженность стеклянных волокон коррозии. Однако есть и минус - низкая стойкость к щелочной среде, которая возникает в твердеющих цементных вяжущих, а значит среда, в которую помещают стекловолокно должна быть химически инертной.
Стеклофибробетоны имеют очень хорошую пластичность и легко поддаются окрашиванию, не теряя своих прочностных свойств, при условии содержания красителя не более 3%. Поэтому их так часто используют для декоративных элементов здания. Также этот материал хорошо показал себя в тонкостенных конструкциях: в качестве несъемной опалубки и кровельных материалов, подземных коммуникациях, монолитных оболочках и гидротехнических сооружениях [4, 5].
Эффективными с этой точки зрения являются углеродные волокна, но такая фибра слишком дорога. Она изготавливается путем термической обработки углерода при температуре 3200°С. Углеродная фибра стойка к любой агрессивной среде и химическим элементам. Такие волокна обладают высокими теплоизоляционными показателями, а также относятся к негорючим. Чаще всего углеродные волокна используют в дорожном и аэродромном строительстве, а также в гидротехнических сооружениях.
Базальтофибробетоны. Базальтовое волокно имеет высокие физико-механические свойства, химическую стойкость и атмосферостойкость [6-11]. Базальт получают из вулканических пород, затвердевших на открытом воздухе. Он привлекает своей экологической безопасностью. Волокна из базальта производятся методом плавления-вытяжения и поэтому они дешевле углеродных.
Имея хорошую твердость и термальные свойства, базальт используется в конструкциях промышленных и гражданских зданий, дорожном строительстве.
Технология распределения базальтовых волокон производится методом виброэкструзии, которая в отличие от метода принудительного перемешивания, позволяет добиться ориентированного расположения волокон и сократить их расход [5].
Базальтовое волокно уменьшает количество усадочных трещин. Еще базальтовое волокно может быть применено и при возведении монолитных плит перекрытия с применением инновационных пустотообра-зователей, например, таких как Cobiax, U-boot beton или Nautilus [12]. При этом значительно повышаются технико-экономические показатели конструкции в целом.
Существует также природное волокно. Такая фибра изготовлена из необработанных натуральных волокон, таких как древесная целлюлоза, кокосовая кора, сахарный тростник, бамбук, джут и даже овощи.
Одним из факторов, влияющих на свойства фибробетона является относительная жесткость матрицы волокна. Как отмечается в литературе, упрочнение волокнами основывается на предположении, что материал бетонной матрицы передает волокнам приложенную нагрузку посредством касательных сил, действующих по поверхности раздела, и, если модуль упругости волокна больше модуля упругости матрицы, то основную долю приложенных напряжений воспринимают волокна, а общая прочность композиции пропорциональна их объемному содержанию [5—8].
Второй фактор — это ориентация волокон. Одно из различий между обычной арматурой и фиброй, в том, что обычная арматура, ориентирована в нужном направлении, а волокна, ориентированы случайным образом. Отмечено, что волокна, выровненные параллельно приложенной нагрузке, обеспечивают большую прочность, чем случайно распределенные или перпендикулярные волокна [7—9].
Проведенный анализ литературных источников, касающийся вопросов дисперсного армирования, коррозионной стойкости базальтового волокна в щелочных средах, позволил установить, что высокие физико-механические характеристики материала главным образом определяются совместной работой волокна с цементной матрицей, а также зависят от состава бетона (В/Ц, Ц/П, длины, диаметра и количества волокна, крупности заполнителя и т.д.) и технологии изготовления, вида и активности приме-
няемого цемента, вида и содержания фибры в составе бетона, способа распределения фибры в объеме бетонной смеси, стойкости волокна к среде гидратирующегося цемента, вида и количества пластифицирующих и кремнеземсодержащих добавок [8].
Заключение.
Опыт применения фибробетонов в зарубежной и отечественной практике показывает, что рациональными областями использования таких бетонов является широкая номенклатура монолитных и сборных бетонных конструкций. Наиболее эффективно их использование в тонкостенных плоских и криволинейных конструкциях, безнапорных и низконапорных трубах, а также при изготовлении ударостойких и изгибаемых конструкций с целью исключения дополнительной арматуры и связанных с ней работ.
Фибробетон увеличивает прочность, трещиностойкость и долговечность конструкции, уменьшает пустоты и пористость материала. Позволяет снизить трудо- и энергозатраты на строительство зданий и сооружений. Сокращает итоговую стоимость работ и продолжительность строительства.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Софиенко Н.В., Пелярчук Н.Н., Попов О.Н. Фибробетон // Перспективные материалы в технике и строительстве. 2015. С. 528-530.
2. Лесовик Р.В., Ракитченко К.С., Казлитин С.А. Мелкозернистый фибробетон на основе техногенного песка // Сухие строительные смеси. 2014. № 3. С. 24-25.
3. Дураченко А.В. Фибробетон для строительной индустрии // Ассистент плюс. 2014. С. 192-195.
4. Di-Hua Tong, Xue-Ren Wu, Analysis of crack opening stresses for center and edge crack tension specimens // Chinese Journal of Aeronautics. 2014. № 27. С.291-298.
5. Белоусов И.В., Шилов А.В., Меретуков З.А., МаилянЛ.Д. Применение фибробетона в железобетонных конструкциях // 2017. №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/ 4421.
6. Черепанова Е.Е., Полетаева Е.С. Новшества в строительстве: фибробетон // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. 2013. С. 42-46.
7. Vishal Pandurang Kumbhar Basalt Rock Fibers — New Construction Material // Acta Engineering International. 2014. №2 (1). С. 11- 18.
8. Розина В.Е. Мелкозернистый базальтофибробетон с нанокремнеземом / диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук // Место защиты: ФГБОУ ВПО Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления. 2015. С. 146.
9. Жаворонков М. И. Развитие методов определения характеристик трещиностойкости фибробетона / диссертация кандидата технических наук // Место защиты: ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 2017. С. 199.
10. Окольникова Г.Э., Курбанмагомедов А.К. Исследование трещиностойкости высокопрочных бетонов методами механики разрушения // Системные технологии. 2017. № 23. С. 42-46.
11. Сташевская Н.А., Окольникова Г.Э., Асиков Д.М. Обзор и анализ исследований применения высокопрочного фибробетона для высотного строительства // Системные технологии. 2017. № 23. С. 51-55.
12. Окольникова Г.Э., Чмых Д.М. Полезная модель для связки пустотообразователей системы Cobiax при изготовлении монолитных облегченных перекрытий с предварительным напряжением // Системные технологии. 2017. № 22. С. 14-19.
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Окольникова Г.Э., Белов А.П., Слинькова Е.В. Анализ свойств различных видов фибробетонов. — Системные технологии. — 2018. — № 26. — С. 206—210.
О.В. Янцен, В.А. Герасимов, В.А.Петровичев
ANALYSIS OF THE PROPERTIES OF VARIOUS TYPES OF FIBER-REINFORCED CONCRETE Okolnikova G.E., Belov A.P., Slinkova E.V.
Department of Architecture and Construction, Engineering Academy, Peoples' Friendship University of Russia.
Abstract
The article describes the composition, physical, technical, and economic properties of fiber-reinforced concrete. Possibilities of their application in various construction branches are specified. Compares the main types of fiber-reinforced concrete, as well as their advantages and disadvantages. Noted high strength characteristics of this rapidly developing material
Keywords:
reinforced concrete, fiber-reinforced concrete, crack resistance, loading, composite material, corrosion Date of receipt in edition: 12.02.18 Date of acceptance for printing: 18.02.18
УДК 544.02
К ВОПРОСУ О НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ЦИАНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СРЕДОЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПРИ ИЗВЛЕЧЕНИИ ТОНКОВКРАПЛЕННОЙ САМОРОДНОЙ МЕДИ ИЗ КОРЕННЫХ ПОРОД
О.В. Янцен, В.А. Герасимов, В.А.Петровичев
Национальный исследовательский Московский государственный
строительный университет, Институт инженерно-экологического троительства и механизации, кафедра «Водоснабжение и водоотведение»
Аннотация
Важнейшими мероприятиями по охране окружающей среды является, безусловно, строительство сооружений по очистке воды. В работе представлены вопросы разработки и устройства комплекса сооружений для нейтрализации циан-ионов из образующихся на золотообогатительном производстве сточных вод. Предложена методика очистки цианидов в стоках для безопасности окружающей среды. Разработана методика извлечения меди из образующегося на предприятия стока
Ключевые слова:
очистные сооружения, нейтрализация циан-ионов, очистка производственных сточных вод, золотоперерабаты-вающие предприятия, горные хвосты, физико-химическая очистка сточных вод, гипохлорид натрия История статьи:
Дата поступления в редакцию 16.02.18 Дата принятия к печати 18.02.18
Значительное место в природоохранных мероприятиях занимает строительство канализационных очистных сооружений. Поэтому так важно уделять этим вопросам отдельное внимание. При различном производстве образуются разнообразные, по своему составу, сточные воды, следовательно, задача по разработке и строительству комплекса очистных сооружений является уникальной в каждом случае. [1]
