Показано, что сверхвысокомолекулярный полиэтилен применяется в деталях и узлах триботехнического назначения вследствие уникального сочетания прочностных и эластичных свойств. Выявлена проблема гидрофобности такого полиэтилена, инертности, что препятствует пропитке полимерными матрицами и созданию износостойких композитов. Охарактеризованы ограничения традиционных способов химической активации полиэтилена по причине ресурсозатратности процессов. Выявлена перспективность плазменной модификации и поставлена цель создания физической модели композита с повышенным значением показателя прочности связи между тканным сверхвысокомолекулярным полиэтиленом и эпоксидно-диановой матрицей.
Методы исследования: активация холодной плазмой в среде воздуха, оценка смачиваемости методом «сидячей капли», анализ прочности связи с матрицей на разрывной машине до и после активации полиэтилена плазмой, спектроскопия. В результате плазменного воздействия повышено значение показателя смачиваемости поверхности полиэтилена более чем в 3 раза, что позволяет пропитать износостойкий материал матрицей; существенно повышено значение показателя прочности связи исследуемого полиэтилена с эпоксидно-диановым связующим. Установлено, что плазменная модификация способствует формированию азот- и кислород-содержащих групп в поверхностном слое полиэтилена, что повышает его способность к химическому взаимодействию с матрицей, обеспечивает возможность получения устойчивого к нагрузкам композита трибологического назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Посвящена актуальной проблеме прогнозирования величины горного давления на основе выявления закономерностей изменения состояния массива горных пород при техногенном вмешательстве в процессе подземной разработки месторождений. Методика исследований объединяет методы установления связей между свойствами и нарушенностью пород, определения критериев оценки прочности массивов и установления критических значений напряжений.
Результаты. Сформулирована проблема доработки Садонских месторождений с обеспечением устойчивости горных пород и безопасность работающих. Дана справка о геологическом строении месторождений с детализацией условий перспективного Джимидонского месторождения. Приведены результаты измерений трещиноватости пород, скорости упругих волн в породах и свойства пород. Установлена закономерная взаимозависимость прочности на сжатие и скорости распространения волн, а так же от степени развития упругих деформаций и пористости. Приведены сведения о крепости структурном ослаблении наиболее представительных пород месторождения. Показано, что между работой деформации и общей работой разрушения. Подтверждено, что сцепление пород возрастает по параболическому закону от минимального на контуре шпура до максимального значения в ненарушенном массиве, на основе чего производится оценка устойчивости обнажений пород. Предложена типизация пород с дифференциацией на категории и указаны примерные значения напряжений и смещения частиц. Построен график зависимости зоны неупругих деформаций от глубины заложения выработки дифференцированно для пород различной устойчивости. Показано, что освоение новых технологий с выщелачиванием нуждается в геомеханическом обосновании. Отмечено, что результаты исследования могут быть востребованы при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Сделан вывод, что возобновление или активизация добычных работ возможно при модернизации теории и практики управления массивами.
Введение. Термическая коррозия цементного камня (ЦК) представляет собой серьезную проблему на объектах коммунального хозяйства и других сооружениях, эксплуатируемых в условиях повышенной температуры и влажности. Этот вид коррозии достаточно хорошо исследован специалистами по тампонажным работам, однако слабо изучен в строительном материаловедении. В связи с тем, что технологии тампонажных и строительных работ имеют существенные различия, необходимы дальнейшие исследования в этой области.
Материалы и методы. Для исследований использовали золу уноса Смоленской ГЭС, доменный гранулированный шлак Новолипецкого металлургического комбината в дозировке 30 %, в качестве вяжущего - портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н ЗАО «Осколцемент» (ГОСТ 31108-2020). Предел прочности при сжатии и изгибе образцов определяли на гидравлическом прессе ПГМ-100МГ4. Для анализа продуктов гидратации использовали рентгенофлуоресцентный спектрометр ARL 9900 Work Station, синхронный термоанализатор STA 449 F1 Jupiter NETZSCH, микроструктуру ЦК изучали с помощью РЭМ Tescan Mira 3.
Результаты. Установлено, что активные минеральные добавки золы и шлака повышают коэффициент термической стойкости ЦК с 0,47 до 0,69 (шлак) и 0,72 (зола) к 12 мес. испытаний. При помощи комплексного применения методов рентгенофазового и дериватографического анализов с электронно-микроскопическими исследованиями выявлены значительные отличия между продуктами гидратации в нормальных и термовлажностных условиях. Структура камня при длительном твердении в термовлажностных условиях имеет сложный и неоднородный характер, наряду с тоберморитовым гелем происходит образование хорошо закристаллизованных гидросиликатов кальция различной основности.
Выводы. Добавление активных минеральных добавок золы и доменного гранулированного шлака способствует повышению термической стойкости ЦК. При повышенной температуре и влажности интенсифицируется образование низкоосновных гидросиликатов, что нивелирует разницу между растворимостью зон срастания и изолированных частиц и тем самым способствует повышению термической устойчивости системы.
Оказывается, в наше время стремительное развитие свойственно не только бионике и кибернетике, но не стоят на месте и древние науки, например строительная механика, сопротивление материалов. Вот только следить за их развитием непросто: слишком они ушли вглубь, так что над поверхностью осталось лишь немногое, что инженеры помнят со студенческой поры. Эта книга ставит целью восполнить этот пробел. В ней по возможности доступно рассказывается о современных методах расчета конструкций, о том, что сделано в этой науке за последние десятилетия: здесь и матричные методы, и метод конечных элементов, и статистические подходы. Особое внимание уделено приемам использования ЭВМ и методам получения оптимальных конструкций.
Книга предназначена для широкого круга читателей.
Монография посвящена решению задач упругости, вязкоупругости для кольца, цилиндра и сферы, находящихся под действием давления и массовых сил. Приведены графический материал и численные результаты расчета при различных характеристиках материала и геометрических размерах конструкций. Монография предназначена для научных и инженерно-технических работников.
В книге приводятся результаты исследования прочности, деформативности центрифугированного бетона и методов определения его прочности. Исследованы прочность, трещиностойкость нормальных и наклонных сечений и деформации изгибаемых, внецентренно-сжатых и растянутых элементов с многорядным армированием. Приводится методика расчета элементов кольцевого, прямоугольного и др. сечений по предельным состояниям.
Книга рассчитана на инженерно-технических и научных работников научно-исследовательских, проектных и строительных организаций.
Выполнен химический анализ и определен фазовый состав барханных песков, которые состоят из кварца, глинистых минералов, карбонатов и мусковита. Макроструктура предлагаемой стеновой керамики состоит из гранул барханного песка размером менее 1,5 мм и тонкоизмельченной связки из барханного песка и кальцинированной соды.
Построены диаграммы плавкости барханного песка и композиционных связок из тонкомолотого барханного песка и кальцинированной соды. Наличие сродства связок к зернам барханного песка и их высокая реакционная способность по отношению к поверхности зерен обеспечивают высокую степень спекания и получение малонапряженных структур керамики.
Изучены физико-технические свойства гранул барханного песка и обжиговых связок. Добавки кальцинированной соды интенсивно повышают прочность образцов при сжатии, а также снижают показатели водопоглощения и средней плотности.
Наибольшее повышение прочности и снижение водопоглощения, средней плотности образцов достигается при добавке 3 % соды. Введение в состав смесей соды способствует появлению жидкой фазы при низких температурах (740–760 °С), количество которой увеличивается с повышением температуры; в результате интенсифицируется процесс спекания, вследствие которого происходит повышение физико-механических свойств керамики. Образующаяся жидкая фаза обволакивает всю поверхность ядра песка, заполняет пустоты между ними и стягивает ядра, создавая их наиболее выгодное местоположение. Кроме того, частично оплавляя поверхность ядра песка, жидкая фаза оболочки способствует интенсивному увеличению количества расплава.
Основной кристаллической фазой до начала кристаллизации тройных эвтектик являются кварц и анортит, образование которого, возможно, связано с протеканиями реакции между СаО, образующейся при разложении кальцита, и метакаолинитом, образующимся при обжиге.
Методом полусухого прессования и содержания барханного песка в шихте 97– 99 %, кальцинированной соды 1–3 % получен высокопрочный керамический кирпич прочностью 19,7 МПа и водопоглощением 15,4 %.
Геосинтетические материалы применяются в строительстве автомобильных дорог на протяжении более 30 лет. Геоматериалы относятся к отдельному классу полимерных строительных материалов, с помощью которых обеспечивается устойчивость и долговечность возводимых объектов. Главными преимуществами использования геосинтетиков являются: сокращение трудовых и материальных затрат, повышение грузоподъемности и увеличения срока службы дорожных конструкций. Применение современных геосинтетических материалов возможно в температурном диапазоне от –40 °C до +60 °C, но следует учитывать, что при отрицательных температурах их относительное удлинение при нагрузке и прочность могут снижаться. При работе материалов при отрицательных температурах следует учитывать их морозостойкость. В статье проведено исследование устойчивости образцов геосинтетических материалов к многократному замораживанию и оттаиванию. Замораживание-размораживание образцов проводилось в лаборатории кафеды «Автомобильные дороги и мосты», испытания геосинтетиков на растяжение проводились в лаборатории кафедры «Строительное производство и геотехника» Пермского национального исследовательского политехнического университета. Для проведения испытания было отобрано четыре различных материала: полотно геотекстильное нетканое иглопробивное и термокаландрированное (дорнит) – 350; георешетка полипропиленовая СД 100 %; полотно геотекстильное тканое ТН-20 100 % полипропилен; тканый геотекстиль ТН 50. Подобранные образцы для испытаний имели ширину 200±1 мм, фиксация материала происходила в зажимах испытательной машины МТ-136. По результатам проведенных испытаний показатель морозостойкости составил: нетканый геотекстиль – 112,5 %; георешетка – 111,8 %, тканый геотекстиль ТН 20 – 174,4 %; тканый геотекстиль ТН 20 – 81 %. Это значит, что у большинства испытанных геосинтетических материалов прочность на растяжение увеличилась после многократного замораживания и оттаивания.
Объектом исследования является композитный материал под названием ZEDEX-100K на основе полиэтилентерефталата с комплексом наполнителей из минеральных добавок на основе редкоземельных металлов, при взаимодействии с которыми в специальном реакторе изменяется структура полимерной матрицы и физико-механические свойства материала. Целью работы является изучение физико-механических характеристик композитного материала на основе полиэтилентерефталата, используемого для изготовления износостойких подшипников скольжения, а также определение эксплуатационных характеристик втулок судовых труб, изготовленных из этого материала. Метод. Основные физико-механические характеристики исследуемого материала были определены экспериментально. Втулки судовых труб, изготовленные из материала ZEDEX-100K, прошли полномасштабные испытания на износ. Результаты. Экспериментально установлены физико-механические характеристики композиционного материала ZEDEX-100K: средняя плотность - 1327 кг/м3, водопоглощение по массе - 0,07%, твердость по Шору D - 80 единиц, предел прочности при растяжении и модуль упругости - 62 МПа и 2894 МПа соответственно, предел прочности при растяжении и модуль упругости упругость при изгибе составляет 83 МПа и 2577 МПа соответственно, прочность на сжатие - 52 МПа, прочность на сжатие после воздействия дизельного топлива в течение 30 дней - 43 МПа и прочность на сжатие после воздействия морской воды в течение 5 месяцев - 31 МПа. Прочность на изгиб на 34% и 60% выше, чем прочность на растяжение и сжатие соответственно. Прочность на сжатие снизилась на 17% и 40% после воздействия дизельного топлива в течение 30 дней и морской воды в течение 5 месяцев соответственно. Максимально допустимый износ втулки носового и кормового трубных узлов диаметром 4,5 мм, установленных на буксире «Вагис», составит 39 000 часов общего времени работы в кормовой части и 32 500 часов в носовой части судна.
В статье обобщаются результаты исследований автора за последние несколько лет. Объектом исследования является наномодифицированный фибробетон для дорожных и аэродромных покрытий. Целью работы является разработка научно обоснованного технологического решения, обеспечивающего производство модифицированного фибробетона для дорожного и аэродромного строительства, а также всестороннее изучение его эксплуатационных характеристик. Метод. Распределение частиц по размерам в композитном вяжущем изучалось с помощью лазерной гранулометрии. Технологические свойства смеси определялись путем изучения поточного осадка. Средняя плотность была рассчитана путем деления массы образца на его объем. Прочность на сжатие изучалась при статической нагрузке на прессе на образцах с ребром 70 мм в возрасте 3, 7 и 28 дней. Результаты. Обосновано и экспериментально подтверждено технологическое решение для производства базальтофибробетона на модифицированном композиционном вяжущем (МКВ), которое заключается в создании пакета гидратных образований сверхвысокой плотности на наноуровне с использованием нового нетрадиционного сырья (алюмосиликатов, полученных по разработанной технологии, а также гидротермальной нанокремнезёмной массы). В результате MCB в сочетании с базальтовой микрофиброй, подобранной по закону подобия, обеспечивает увеличение прочности на растяжение при изгибе фибробетона в четыре раза и ударопрочности до 9 раз. Соотношение прочности на растяжение при изгибе и прочности на сжатие, равное 0,25, подтверждает эффективность работы при динамических и ударных нагрузках. Этот факт обеспечивает эффективность формирования структуры на ранних стадиях (прочность на растяжение при изгибе через 1 день составляет 3,6 МПа).