Строительные материалы и изделия. Рубрика в журнале - Строительство уникальных зданий и сооружений
Статья научная
The object of research is Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) plastic waste, amalgamated with sand, as a viable alternative for constructing plastic-sand composite blocks. Method. The research employs a systematic approach to determine the optimal ratio of plastic to sand, ultimately establishing a 1:1 ratio that optimizes the compressive strength. Results. Experimental results revealed that the developed plastic-sand composite blocks achieved a maximum average compressive strength of 15 MPa, significantly surpassing the minimum requirement of 5 MPa outlined in the IS 2185-2005 (Part 1) code for solid concrete blocks. Comprehensive testing, including comparative analyses of compressive strength and water absorption, demonstrated the superior mechanical properties of the plastic-sand composite blocks compared to conventional concrete blocks. Additionally, thermal, hardness, soundness, and density assessments confirmed adherence to relevant standards. Microstructural examinations using Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction (XRD) tests revealed a compact microstructure with reduced porosity, indicating enhanced strength and durability. The XRD analysis further confirmed the presence of silica in the composite, supporting its structural integrity. These findings underscore the feasibility of utilizing plastic waste in environmentally friendly construction applications, promoting sustainable building practices.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования является микроструктура композитных труб из стеклобазальтопластика и взаимосвязь их мультифрактальных характеристик с прочностью на разрыв. Исследование сосредоточено на изучении влияния структурных параметров на механические свойства этих композиционных материалов. Метод. Были проведены физические эксперименты для измерения и анализа прочности на разрыв композитных труб из стеклобазальтопластика. Методология включала испытания на прочность и мультифрактальный анализ для оценки структурной неоднородности материалов. Коэффициенты чувствительности были рассчитаны для количественной оценки влияния фрактальных размерностей спектра Реньи волокон матрицы трубы на прочность на разрыв. Были оценены фрактальные размерности матрицы волокон (например, ), и их диапазоны были ранжированы на основе их корреляции с показателями прочности. Результаты. Микроструктура композитных труб демонстрирует значительную неоднородность, что затрудняет разработку прогностических моделей их качества на основе структурных параметров. Мультифрактальный анализ выявил распределение областей волокон и эпоксидной матрицы внутри труб. Коэффициенты чувствительности позволили установить взаимосвязи между пределом прочности на разрыв и фрактальными размерностями, определив ключевые диапазоны: для для для для для и для . Математическое моделирование позволило получить прогнозные формулы для предела прочности на разрыв с коэффициентом корреляции для ключевых фрактальных параметров. Эти модели предлагают экспресс-метод оценки предела прочности на разрыв композитных труб из стеклобазальтопластика, что повышает эффективность контроля качества.
Бесплатно
Гипсовое вяжущее α- и β-модификации из побочного продукта фосфогипса
Статья научная
Объектом исследования является фосфогипс, получаемый при производстве минеральных удобрений на ООО «ЕвроХим-Белореченские минеральные удобрения», в качестве сырья для получения строительного гипса. Целью исследования является получение строительного гипса – гипсового вяжущего α- и β-модификации марки по прочности не ниже Г5 по ГОСТ 125. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: оценить пригодность фосфогипса в качестве сырья для получения строительного гипса с учетом влияния сроков хранения в открытых терриконах; установить основные рецептурно-технологические параметры переработки фосфогипса, позволяющие получить гипсовое вяжущее β-модификации марки не ниже Г5; определить возможность получения гипсового вяжущего α-модификации марки не ниже Г5 без пластификаторов. Методы. В работе в основном использовались стандартные методы определения реологических, физических и физико-механических свойств полученных вяжущих в соответствии с методиками ГОСТ 23789. Для определения физико-химических свойств исходного сырья использовались методы рентгенофлуоресцентного, рентгенофазового и термического анализа. Результаты. Результаты исследования показали неизменность свойств полученного вяжущего от срока хранения фосфогипса в терриконах. Доказана пригодность исследуемого фосфогипса в качестве сырья для получения гипсового вяжущего α- и β-модификации с маркой по прочности не ниже Г5. При этом марка вяжущего α-модификации достигает требуемого значения без модификации химическими и минеральными добавками, тогда как вяжущее β-модификации требует такой корректировки для получения марки не ниже Г5.
Бесплатно
Композитные строительные материалы на основе переработанных термопластичных полимеров
Статья научная
Объектом исследования является разработка составов, обеспечивающих технологичность изделий из композиционного материала на основе вторичных термопластичных полимеров. Методы. Реализованы методики экспериментальных исследований твердости материалов и изделий в лабораторных и производственных условиях. Для определения состава пластификатора проведены экспериментальные исследования путем варьирования ингредиентов и их количества. Результаты. Решена задача снижения твердости термопластичных полимеров, проведено сравнение изделий по жесткости с базовым вариантом, изготовленным на производственной площадке завода ООО «Неокомпозит» (Россия, 625001, Тюменская область, г. Тюмень, ул. Краснооктябрьская, д. 14, кв. 162). Результаты показали, что введение разработанного состава пластификатора в полимерпесчаную смесь позволяет снизить жесткость композиционного материала в 4 раза.
Бесплатно
Многокритериальная оценка стеклобазальтовых композитов на основе фрактальной геометрии
Статья научная
Объектом исследования являются свойства стеклобазальтопластовых композитных труб и их связь с составом и структурой. Целью данной работы является анализ влияния состава и структуры стеклобазальтопластовых композитных труб на их физико-механические свойства. Метод. Проведены физические эксперименты для измерения и анализа физико-механических свойств стеклобазальтопластовых композитных труб. Эти эксперименты включают испытания на растяжение в окружном направлении, прочность на сжатие и осевой модуль упругости при растяжении. Методология включает использование комбинированной экспертной системы и активного экспериментирования для получения математической модели. Предложенный подход валидирован на заданном уровне эксплуатационных характеристик стеклобазальтопластовых труб. Влияние выбранных параметров состава на целевую функцию оценивается путем анализа коэффициентов уравнений в нормированных единицах. Получены гистограммы, описывающие степень влияния каждого параметра на целевую функцию (физико-механические свойства). Результаты. В результате исследования установлено, что наибольшее влияние на прочностные показатели и модуль упругости оказывают: 1) процентное содержание ровинга Х1, как основного материала труб (композитной матрицы), характеризующегося высокими свойствами, вклад которого по сравнению с другими параметрами Х составляет 87,5 ед.; 2) диаметр волокон Х2, который также оказывает существенное влияние на рассматриваемые свойства. Степень влияния элементов состава и структуры на предел прочности при растяжении составляет 41250 ед. Суммарный вклад компонентов связующего составляет 13750 ед. Структурное влияние составляет 15,0 ед., из них по 7,5 ед. от фрактальной размерности волокна матрицы и фрактальной размерности связующего. Полученные результаты могут быть использованы для экспресс-анализа физико-механических свойств стеклобазальтопластиковых труб в диапазоне эксплуатационных параметров.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования является микроструктура стеклопластиковых композитных труб и взаимосвязь между спектром их мультифрактальных размерностей и механическими свойствами. Целью данного исследования является создание прогностической основы для механических свойств на основе микроструктурного анализа с использованием мультифрактальных методологий. Метод. Были проведены физические эксперименты для измерения механических свойств стеклопластиковых композитных труб, включая прочность на растяжение (предел прочности на осевое растяжение), пластичность (относительное удлинение) и эластичность (модуль упругости). Состав материала по массе состоял из 64–68% ровинга и 32–35% эпоксидного связующего. Был проведен мультифрактальный анализ микроструктуры, в частности, оценка размерностей мультифрактального спектра Реньи с разрешением по масштабу 50 мкм. Соотношения между фрактальными, информационными, корреляционными размерностями и механическими свойствами были количественно оценены с помощью статистического моделирования. Результаты. Исследование показало значительную корреляцию между микроструктурными параметрами и механическими свойствами. Увеличение фрактальной размерности (D0) матрицы волокна с 1,836 до 1,911 соответствовало повышению прочности на растяжение на 15%. Уменьшение информационной размерности (D1) с 1,907 до 1,833 привело к увеличению относительного удлинения на 30%, в то время как увеличение корреляционной размерности (D2) с 1,829 до 1,905 привело к улучшению модуля упругости на 14%. Структурная неоднородность оценивалась с использованием канонического спектра сингулярности, при этом более высокие значения спектра указывают на улучшение однородности. Размерность спектра Реньи варьировалась от 1,160 до 3,860, что количественно подтверждает структурную неоднородность. Были разработаны математические модели для прогнозирования механических свойств, формирующие базу знаний для уточнения с помощью дополнительных экспериментальных данных. Эти результаты позволяют разработать метод оперативного контроля свойств стеклопластиковых труб, применимый как при оценке срока службы, так и при контроле качества на этапе производства. Реализация включает в себя специализированное программное решение и оптический микроскоп или цифровую камеру, что позволяет автоматически прогнозировать механические свойства на основе анализа фрактальной размерности, что значительно снижает потребность в ресурсах.
Бесплатно
Свойства фермента уреазы как компонента самовосстанавливающегося бетона. Обзор
Статья научная
Объектом исследования являются биохимические и молекулярные свойства уреазы как ключевого компонента самовосстанавливающегося бетона. Метод. В статье анализируются данные, демонстрирующие важность уникальной термостабильности, высокой каталитической активности и специфичности уреазы для биоминерализации и создания новых строительных материалов. Особое внимание уделено обобщению данных о влиянии посттрансляционных модификаций и факторов окружающей среды на свойства ферментов, а также перспективам биотехнологического усовершенствования уреаз для расширения их использования в различных отраслях промышленности, в том числе для улучшения свойств бетона. Результаты. Обладая такими отличительными свойствами, как термостабильность, высокая каталитическая активность и мочевиноспецифичность, уреаза находит применение в различных областях деятельности человека: от медицинской диагностики до микробиологического цементирования. В статье представлен обзор биохимических и молекулярных особенностей фермента уреазы, актуальных для использования в технологиях строительных материалов.
Бесплатно
Статья научная
Объектом исследования является термомеханическое поведение полимерных композитов на основе термореактивного эпоксидного связующего и стеклоткани Т23. В условиях эксплуатации промышленных дымовых труб, которые включают высокие температуры, длительную эксплуатацию, циклические механические и температурные воздействия, длительное термическое старение, оно еще не определено. Одной из основных проблем является определение термомеханических свойств. Данная работа посвящена разработке конечно-элементной (КЭ) модели, которая должна позволить нам прогнозировать свойства композита и может быть использована для расчетов композитных конструкций. Метод. Испытания на растяжение проводились в специально изготовленной испытательной камере, что позволило нам получить модуль упругости и коэффициент термического расширения (КТР) как полимера, так и композита. Затем была разработана КЭ-модель на основе предыдущей КЭ-модели полимера. Результаты. Предложенная КЭ-модель показала удовлетворительные результаты и с высокой точностью предсказала модуль упругости и КТР полимерного композита. Затем модель была проверена на других данных из другой партии и оказалась точной. Затем модель была сравнена с традиционными расчетами температурных напряжений для стержней и оболочек, и результаты оказались схожими, что подтвердило адекватное напряженно-деформированное состояние моделированной конструкции.
Бесплатно
Факторы, влияющие на механизмы самовосстановления цементных материалов. Обзор
Статья научная
Объектом исследования являются факторы, влияющие на механизмы самовосстановления вяжущих веществ. Метод. В исследовании критически анализируются факторы, потенциально влияющие на самовосстанавливающие свойства строительного материала. Отдельно анализируется влияние вида бактерий, уровня кислотно-щелочного баланса, температуры, активности уреазы, уровня кальция, питательных веществ, способов внесения бактерий, типа цемента и условий, при которых осуществляется самовосстановление. Исследовано влияние факторов и их связи с механизмами восстановления при аутогенном заживлении и заживлении с участием уреолитических бактерий. Результаты. В этом обзоре объединяются различные параметры, влияющие на механизмы самовосстановления цементных материалов, с акцентом на различные способы стимуляции аутогенных и бактериальных механизмов заживления. Понимание этих параметров может способствовать разработке нового поколения самовосстанавливающихся цементных материалов.
Бесплатно
Чувствительность свойств композитных труб к фрактальным размерностям
Статья научная
Объектом исследования является структура композитных труб и оценка чувствительности их фрактальных размерностей к критериям качества. Метод. Были проведены механические испытания для определения свойств труб из стеклобазальтового армированного пластика. Эксперименты включали испытания на осевую прочность при растяжении и сжатии, а также испытания на эластичность. Состав материала по массе был следующим: 66–70% волокнистой матрицы и 30–34% эпоксидного связующего. Образцы испытывались в окружном направлении. Прочность на растяжение в окружном направлении измерялась как прочность при сжатии как и осевой модуль упругости при растяжении как Проведен мультифрактальный спектральный анализ с использованием разрешения шкалы от 30 до 300 мкм. Установлено, что рассчитанные коэффициенты чувствительности для фрактальной размерности и в 2–3 раза превышают коэффициенты чувствительности других размерностей, таких как и из мультифрактального спектра Реньи обобщенных статистических размерностей. Результаты. Результаты показывают, что фрактальные размерности и являются наиболее чувствительными индикаторами для прогнозирования механических свойств композитных труб. Эти размерности рекомендуется использовать для дальнейшей оценки структуры волокон при прогнозировании механических свойств. Размерности с более низкими коэффициентами чувствительности, такие как и , считаются менее значимыми и исключаются из дальнейшей оценки качества. Данный подход обеспечивает надежную основу для оптимизации качества композитных труб, фокусируясь на наиболее чувствительных структурных характеристиках, что повышает как точность прогнозирования, так и эффективность использования ресурсов.
Бесплатно
