Статья: Композиционные вяжущие с использованием продуктов рециклинга строительных материалов (2026)

Введение. Параметры прочности и деформативности асфальтобетона существенно зависят от его температуры. В широком диапазоне варьирования температуры асфальтобетон проявляет упруго-вязко-пластические свойства. Это приводит к тому, что на макроуровне при увеличении температуры прочность асфальтобетона и его сопротивляемость деформации уменьшается. В условиях отрицательных температур асфальтобетон проявляет свойства хрупкого тела, а при положительных температурах асфальтобетон нужно рассматривать как квазихрупкий материал. Следовательно, в практику расчета нежестких дорожных одежд и проектирование состава асфальтобетонов необходимо внедрять материальные константы микроуровня (поверхностную энергию, энергию разрушения, предельные значения коэффициентов интенсивности напряжений или трещиностойкость, вязкость разрушения). Выполнен анализ методов расчета дорожных одежд, применяемых в практике дорожного строительства. Сформулирована цель работы.

Методы и материалы. Приведены сведения о концепциях хрупкого и квазихрупкого разрушения А. Гриффится и Дж. Ирвина, описан критерий роста трещины в виде J-интеграла Черепанова – Райса. Сделан вывод, что одним из вариантов расчета асфальтобетонных слоев дорожной одежды при нулевой и отрицательной температуре является применение теории хрупкого разрушения А. Гриффитса. Применение механики хрупкого разрушения позволяет определить критическое напряжение при заданном размере дефектов в структуре асфальтобетона и, наоборот, критическую длину трещины при заданном напряжении. Следующим этапом должен стать расчет по коэффициентам интенсивности напряжений или энергии разрушения, применяемые в рамках линейно-упругой механики разрушения, но учитывающей образование в вершине трещины пластической зоны с малыми необратимыми деформациями. Классические формулы А. Гриффитса содержат материальные константы, в том числе модуль упругости, величина которого зависит от содержания воздушных пустот. На микроуровне воздушные пустоты представляют собой концентраторы напряжений. Поэтому учет содержания воздушных пустот при определении модуля упругости асфальтобетона, применяемого в расчете дорожной одежды, является актуальной задачей, имеющей практическую значимость. Выполнен обзор научных работ по определению энергетических констант горячих асфальтобетонов в зависимости от вариации различных факторов.

Результаты. Приведены результаты расчета критической длины трещины для горячих асфальтобетонов на битумах марок БНД, соответствующие допуску по содержанию воздушных пустот. Из анализа результатов расчета следует, что увеличение содержания воздушных пустот приводит к снижению модуля упругости асфальтобетона и уменьшению критической длины трещины. Расчеты выполнены для трех величин удельной поверхностной энергии.

Заключение. Полученные результаты позволяют более детально производить расчет дорожной одежды

Введение. Основной проблемой городов стала необеспеченная пропускная способность существующей городской транспортной сети в связи с ростом интенсивности движения за последние десятилетия и увеличения количества легковых автомобилей в составе транспортного потока. Обнаруженная проблема затрагивает большие города нашей страны и обусловлена увеличением уровня урбанизации. Регулярно возникающие заторы ухудшают качество жизни населения, негативно влияя также на экономическое благополучие и экологическую обстановку городских территорий. Пропускная способность улично-дорожной сети зависит от многих факторов. При решении задач повышения пропускной способности необходимо учитывать тип исследуемого объекта: городская дорога или дорога общего пользования; относится объект исследования к линейному участку; является ли примыканием (в одном и разных уровнях) либо пересечением (в одном и разных уровнях). Одним из инструментов для повышения пропускной способности на сегодняшний день являются интеллектуальные транспортные системы. Для задач мониторинга, контроля совместно с ИТС активно стали применяться технологии машинного зрения. Целью нашего исследования является разработка концепции интеллектуальной транспортной системы для повышения пропускной способности, существующей транспортной сети путем регулирования транспортных потоков с применением машинного зрения.

Материалы и методы. Рассматриваемый участок улично-дорожной сети находится в Центральном районе г. Омска. Обследования проводились в будние дни, в течение часа в утреннее и вечернее время часа пик. Учет проводился путем фиксирования прохождения пешеходов и проезда каждого транспортного средства через сечение. Применение видеофиксации дало возможность более точно определить количество транспортных средств, которые проезжают через рассматриваемое поперечное сечение. Полученные данные стали основой для создания транспортной модели как цифрового двойника, использования данных для обоснования принятых проектных решений, учета транспортных средств и принятий решений об актуализации светофорных циклов. Для оценки пропускной способности использовался программный комплекс PTV Vissim. В микроскопическую модель транспортного потока заложены модель поведения за впереди идущим автомобилем и модель смены полосы движения. Результат имитации – анимация движения транспорта в режиме онлайн на графических поверхностях и автономное перечисление различных транспортно-технических параметров.

Результаты. Концепция предполагает перераспределение транспортных потоков на альтернативный путь движения за счет машинного зрения, искусственного интеллекта и дорожных знаков группы 5.15. В программном комплексе PTV Vissim смоделировано решение с учетом предлагаемой концепции. Путем имитационного моделирования зафиксирован наиболее оптимальный временной интервал работы концепции, который составил ограничение работы модели в 20 мин. Данный промежуток позволяет как «распустить» потоки, так и не допустить заторы в течение часа пик.

Обсуждение и заключение. Развитие интеллектуальной системы, разработка усовершенствованных систем контроля и учета транспортных средств является важнейшим направлением исследований в области повышения пропускной способности транспортных потоков населенных пунктов. Для реализации на практике данной концепции необходима финансовая поддержка (государственное финансирование/гранты/частные инвестиции), привлечение профильных специалистов (комплексная задача) требует более детальную проработку проекта.

Введение. Главная идея экономики замкнутого цикла заключается в максимальном вовлечении отходов промышленности в производство материалов и снижении доли вовлечения природных ресурсов. Золошлаковые отходы (ЗШО), образующиеся при сгорании угля на теплоэнергетических станциях и складируемые в золоотвалах, представляют собой перспективное вторичное сырье для получения искусственных керамических заполнителей.

Материалы и методы. В данной работе исследованы физико-химические свойства ЗШО и подобран оптимальный состав на их основе с применением водного раствора силиката натрия в качестве связующего. Методом пластического формования получены цилиндрические образцы, которые были обожжены при температуре 900–1000.

Результаты. Установлено, что с применением в качестве связующего водного раствора силиката натрия с массовой долей 25% можно получить методом пластического формования образцы с прочностью на сжатие 7–9 МПа и средней плотностью 1200–1250 кг/м3, при температуре обжига 950–1000°C. Полученные характеристики указывают на потенциальную пригодность материала в качестве искусственного керамического заполнителя для бетона.

Обсуждение и заключение. Данный состав впоследствии планируется опробовать в качестве легкого заполнителя в составе бетона.

Введение. Развитие автомобилизации в Российской Федерации требует оптимальной организации безаварийного дорожного движения, что особенно актуально для городов и городских агломераций с миллионным населением. Решение проблем с возникновением заторов и пробок в крупных населенных пунктах, являющееся характерным и для г. Новосибирска, невозможно без своевременного развития дорожной инфраструктуры и оптимизации управления дорожным движением. Наиболее перспективными методами оптимизации управления транспортными потоками на городских магистралях и перекрестках являются различные методы моделирования, способствующие установлению причин формирования заторов на проезжей части и разработке мероприятий по их устранению.

Материалы и методы. Одним из перспективных методов анализа и моделирования транспортных потоков может служить имитационное моделирование в среде AnyLogic. В качестве объекта анализа условий и оптимизации организации движения выбрано пересечение улиц Георгия Колонды – Окружная в г. Новосибирске. Натурным способом на основе видеофиксации произведен сбор объективной информации о количестве транспортных средств, проезжающих через исследуемый перекресток, в утренние и вечерние часы пик.

Результаты. На первом этапе исследований для выбранного перекрестка в среде AnyLogic разработаны исходная и оптимизированная имитационные модели для утреннего и вечернего транспортных трафиков. В результате оптимизационного эксперимента на основе изменения фаз светофорного регулирования предоставляется возможность увеличения пропускной способности перекрестка на 6,6%. Организация реверсивного движения на одной из улиц перекрестка и оптимизация параметров работы светофоров позволит дополнительно увеличить пропускную способность еще на 7,7%.

Обсуждение и заключение. Результаты исследований подтверждают перспективность применения имитационного моделирования в среде AnyLogic для оптимизации параметров светофорного регулирования и целесообразность организации реверсивного движения на высоконагруженных городских магистралях.

Введение. Развитие пассажирских автотранспортных систем в городах выдвигает в разряд необходимых решение задачи оценки уровня их организации. Существует проблема избыточного многообразия показателей, используемых для такой оценки. В результате затруднены не только сопоставительный анализ рассматриваемых систем в различных городах, но и выработка направлений развития в отдельно взятом городе. В этой связи разработка методики оценки уровня организации городских регулярных пассажирских перевозок автомобильным транспортом, направленная на решение обозначенной проблемы, является актуальной. Цель исследования состоит в разработке теоретического и методического инструментария оценки уровня организации городских пассажирских автомобильных перевозок.

Материалы и методы. В работе использованы положения общенаучных методов исследования – анализа и синтеза, математической статистики, в части анализа коллинеарности, мультиколлинеарности и ортогональности показателей, теории транспортных процессов и систем, теории управления, методы экспертных оценок. Использованы результаты натурных обследований и сплошного наблюдения, данные открытых информационных систем: официального сайта администрации г. Оренбурга и Росстата, программные StatSoft Статистика и MS Excel.

Результаты. Из существующего многообразия обосновано применение семи показателей и установлено их влияние на оценку уровня организации пассажирских автотранспортных систем. Разработанная для этого математическая модель дополнена показателем устойчивости рассматриваемой системы в условиях наступления возмущающих воздействий не форсмажорного характера. Наибольшая весомость в оценке уровня организации принадлежит показателям «Среднее значение отклонения интервалов движения автобусов от расчётных интервалов в течение суток» и «Доля территории, охваченной маршрутной сетью города».

Заключение. Разработан теоретический и методический инструментарий оценки уровня организации деятельности городских пассажирских автотранспортных систем, работоспособность которого подтверждена на примере г. Оренбурга. Уровень организации составил 0,41 с уровнем устойчивости 0,302 при допустимом значении 0,876. Направления дальнейших исследований состоят в разработке комплекса методик развития пассажирских автотранспортных систем городов.

Введение. Для механизации уплотнения грунтов в дорожном строительстве широкое применение получили вибрационные катки. В связи с высокими значениями вынуждающей силы, генерируемой вибровозбудителем, вибрационный валец катка совершает колебания с периодическим отрывом от грунта. Исследование особенностей данных режимов колебаний имеет большое значение при обосновании технических характеристик вибрационных грунтовых катков при проектировании.

Материалы и методы. В работе представлена трёхмассная реологическая модель системы «рама-валец-грунт» с деформируемым вальцом. Масса грунта равнялась 20% массы вальца. Свойства грунта моделировалась схемой Фойгта. Реологическая модель позволяет воспроизводить различные режимы взаимодействия вальца с грунтом: без отрыва и с различными видами отрыва от грунта.

Результаты. На основании результатов вычислительного эксперимента с тестовыми вибрационными катками установлены характерные особенности колебаний вальца и рамы катка, а также изменения контактной силы и продолжительности нагружения и разгрузки грунта при реализации режимов колебаний «постоянный контакт», «частичный отрыв», «двойной прыжок» и колебаний кратности 2. Обоснована целесообразность разработки перспективных грунтоуплотняющих машин, функционирующих в режиме колебаний кратности 2 и обладающих увеличенной уплотняющей способностью за счет реализации контактной силы существенно большей, чем вынуждающая сила установленного вибровозбудителя колебаний при сравнительной высокой продолжительности действия контактной силы, что обеспечивает повышение глубины распространения напряжений и, соответственно, толщины уплотняемого слоя грунта.

Обсуждение и заключение. В работе уточнены критерии отнесения реализуемых режимов колебаний к режимам «постоянный контакт», «частичный отрыв», «двойной прыжок» и колебаний кратности 2. Также представлены новые данные по значениям продолжительности нагружения и разгрузки грунта при реализации различных режимов колебаний вальца вибрационного катка, что имеет большое значение при определении глубины распространения напряжений и уплотнения грунта на глубине.

Введение. В статье отмечается, что при проведении прочностных расчетов сборочных единиц и деталей бульдозеров, в том числе ведущих колес, используются коэффициенты динамичности. Анализ результатов исследований других авторов показывает, что изучение динамических процессов, проходящих во время движения гусеничных машин разного назначения, вызывает большой интерес.

Материалы и методы. Для анализа динамических нагрузок на ведущие колеса во время копания грунта авторами предлагается использовать динамическую, математическую и имитационную модели бульдозера, разработанные на основе системного подхода, включающие двигатель трансмиссию, движитель рабочего оборудования, внешнюю среду. С использованием программного обеспечения, разработанного на основе математических моделей и позволяющего имитировать движение бульдозера, заглубление отвала, увеличение толщины стружки, рост призмы волочения, транспортировку грунта, проведен ряд численных экспериментов, имитирующих движение машины в режиме копания грунта с разными толщинами стружки.

Результаты. Результаты имитационных экспериментов, моделирующих процесс копания с разными толщинами стружки, показывают, что значения коэффициентов динамичности достигают 20% при меньших толщинах стружки и, соответственно, более низком уровне нагружения по сравнению с более высокими толщинами стружки, когда значения коэффициентов динамичности не превышают трех процентов при более высоком уровне нагружения.

Обсуждение и заключение. Таким образом, при прочностных расчетах ведущих колес гусеничного движителя бульдозера и максимальных нагрузках на рабочем оборудовании использование коэффициентов динамичности не требуется в связи с тем, что расчеты на прочность предполагают использование коэффициентов запаса, которые составляют около 20% от статических нагрузок. Необоснованное использование высоких значений коэффициентов динамичности приводит к увеличению металлоемкости конструкций, и, соответственно, увеличиваются стоимость проектируемой техники.

Введение. В данной статье представлены методика проведения экспериментов и их результаты, показывающие взаимосвязь между величиной размаха сигнала потребляемого тока и скоростью приращения давления моторного масла, температурой охлаждающей жидкости дизельного двигателя силовой установки в условиях низких температур. Актуальность данного исследования обусловлена необходимостью снижения трудоемкости, продолжительности проведения технического диагностирования строительной техники, в частности бульдозера, особенно это актуально в полевых условиях Крайнего Севера. В настоящее время исследования величины потребляемого тока проведены только для положительных температур (от 40 до 90 градусов Цельсия). При изменении температуры окружающего воздуха авторами было замечено, что исследуемый диагностический параметр (величина потребляемого тока) обладает нестабильностью, неоднозначностью показаний и требует корректировки. Требования прогревания дизельного двигателя силовой установки повышают простои в ожидании проведения диагностики. Пусковые отказы двигателя силовой установки приводят к нарушению условий для диагностики герметичности надпоршневого пространства путём измерения величины потребляемого тока. Поэтому целью исследования является получение зависимостей между величиной потребляемого тока стартером и скоростью приращения давления моторного масла, температурой охлаждающей жидкости двигателя силовой установки в условиях низких температур.

Материалы и методы. В данном разделе представлены методика и результаты проведенных экспериментов. Эксперименты проводились на дизельном, 6-цилиндровом, рядном двигателе силовой установки бульдозера Shantui SD 22 в полевых условиях при отрицательных температурах.

Результаты. На основании анализа экспериментальных данных были построены математические зависимости между величиной размаха сигнала потребляемого тока двигателем силовой установки и скоростью приращения давления моторного масла, температурой охлаждающей жидкости.

Обсуждение и заключение. Расширение функциональных возможностей применения метода относительной компрессии позволяет сократить трудоемкость диагностических операций, входящих в состав технического обслуживания №3 (которое проводится через каждую тысячу моточасов) у бульдозера марки Коматцу Д-355А на 8%, а трудоемкость диагностики самого дизельного двигателя силовой установки сокращается на 24%. Проведенные исследования позволяют ввести корректирующие коэффициенты и тем самым обеспечить заданную точность измерений и сократить трудоемкость, продолжительность, повысить контролепригодность технического диагностирования дизельного двигателя силовой установки строительных машин.