Construction and Geotechnics

Эффективным способом усиления фундаментов мелкого заложения является контурное армирование - выполнение в грунтовом массиве вдоль граней фундамента ряда вертикальных элементов. Внедрение армоэлементов, выполняющих функцию «компрессионной стенки», приводит к заметному снижению деформаций и повышению несущей способности основания усиливаемых фундаментов. В качестве армирующих элементов могут использоваться различные конструкции и материалы с прочностными свойствами, превышающими соответствующие свойства грунта. Положительно зарекомендован способ формирования армоэлементов пакетным высоконапорным инъецированием. Сущность способа заключается в одновременной подаче цементно-песчаного раствора через несколько источников, установленных в ряд, под давлением, превышающим структурную прочность грунта, и последующим созданием в грунтовом массиве плоских вертикальных инъекционных тел условно прямоугольной формы. Важным вопросом при контурном армировании является определение оптимальных параметров инъецирования - количества и шага расположения инъекционных тел в плане и по глубине, что может привести к существенному уменьшению трудоемкости и стоимости работ по усилению. Для определения рациональных параметров контурного армирования фундаментов мелкого заложения инъекционными телами был выполнен комплекс численных экспериментов по расчету напряженно-деформируемого состояния грунтового основания при разных схемах усиления в программном комплексе MIDAS GTS NX 2019. Расчеты проводились в 3D постановке с учетом нелинейного характера работы грунта. По результатам расчета были определены наиболее эффективные схемы расположения армоэлементов при усилении фундаментов мелкого заложения контурным армированием инъекционными телами и обоснована технология последовательного проведения работ по усилению с поэтапным увеличением количества армоэлементов.

Объектом исследования является керамический образец, взятый из стены построенного в 1896 г. в селе Рождествено Самарской области винокуренного завода возрастом более 120 лет. Исследования показали, что изучаемый образец содержит повышенное количество углерода (С = 9,48). Очевидно, это связано с тем, что в качестве связующего (глинистого сырьевого материала) использовалась легкоплавкая глина с повышенным содержанием органики или в кармическую массу вводили выгорающую добавку, например мелко измельченный уголь (размером не более 1 мм). Выгорающая добавка не только повышает пористость изделий, но также способствует обжигу внутри материала и равномерному спеканию керамики. Установлено, что повышенное содержание в керамическом образце оксидов щелочей (R2O > 3,5 %) способствуют в интервале температур 950-1000 °С образованию жидкой фазы, которая затекает в мелкие поры и тем самым снижает пористость изделия. Выявлено, что в керамическом кирпиче в основном встречаются поры трех видов: щелевидные, изометрические и поры овальной формы, в исследуемом образце поры в основном овальной (округлой) формы. Интегральные и дифференциальные порограммы исследуемых образцов, полученных методом ртутной порометрии, показали, что суммарный объем микропор размером от 10-4 до 10-8 м составляет 0,157 см3/г. Дифференциальное распределение микропор в зависимости от их размера следующее, %: 10-4 - 10-5 м - 27; 10-5 - 10-6 м - 24; 10-6 - 10-7 м - 24; 10-7 - 10-8 м - 25. Опасными порами в керамических материалах являются капиллярные поры размером 10-6 - 10-7 м. Содержание «опасных» микропор в исследованном образце составляет 24 %, а содержание таких «опасных» пор в стеновой керамике находится в пределах 40-60 %.

Удаление сосулек с крыш зданий - это важнейшая проблема для большинства городов. В работе дан обзор большого количества запатентованных способов и устройств для борьбы с сосульками и наледями на карнизах крыш. Однако реально изготовленных и испытанных изделий очень мало. Целью работы были испытания экспериментальных образцов антиобледенительных карнизов, использующих энергию солнечного излучения в искусственно созданных условиях. Для проведения теплофизических экспериментов было изготовлено более 30 моделей карнизов из разных материалов с различными лакокрасочными покрытиями. В ходе экспериментов установлено, что наибольшей поглощательной способностью обладает черный цвет RAL 9005, очень близок к нему серый графит RAL 7074. Меньшая поглощательная способность у синего RAL 5005 и зеленого цветов RAL 6029. У красного RAL 3000 поглощательная способность заметно ниже, чем у синего и зеленого. Меньше всего на солнце нагревались модель карниза белого цвета RAL 9003 и оцинкованная сталь. Зависимость поглощательной способности карнизов от степени их шероховатости и способа нанесения лакокрасочного покрытия не обнаружена. За счет энергии солнечного излучения антиобледенительные карнизы могут иметь температуру на 40-45 °С выше температуры окружающего воздуха. Даже в тени температура черных карнизов превышает температуру окружающего воздуха на 4-5 °С. Ветер, дующий со средней скоростью 2,5 м/с, примерно в два раза снижает разность температур между экспериментальными карнизами и воздухом в тени. Наличие стреч-пленки на той части карниза, которая будет помещена под кровлю, позволяет сократить теплопотери в полтора-два раза.

Приведен вывод формулы нормальных тангенциальных напряжений для одиночных подземных горизонтальных выработок различных форм поперечного сечения, расположенных на заданной глубине, при растягивающем равномерном всестороннем давлении, приложенном в точках контуров выработок. В качестве отображающей функции используется функция комплексного переменного, представляющая собой полином натуральной степени n с полюсом первого порядка в нуле, и позволяющая проводить построение различных семейств простых замкнутых кривых, имитирующих конфигурации контуров подземных горизонтальных выработок. Приведены примеры контуров, поперечное сечение которых имеет форму прямой и обратной трапеции, треугольника, сводов с вертикальными и наклонными стенками, ромба, прямоугольника, квадрата и эллипса. На основе предложенного автором способа вычислены коэффициенты полинома седьмой степени, осуществляющего конформное отображение внутренности единичного круга на плоскость с трапециевидным отверстием заданных размеров. Исследовано напряженное состояние построенной выработки в точках ее контура при различных глубинах заложения, величинах растягивающего равномерного всестороннего давления при двух фиксированных значениях коэффициента бокового распора горной породы. Приведены графические изображения эпюр напряжений, действующих на контуре рассматриваемой выработки. Полученные результаты могут быть применены для решения задач об определении допустимых глубин заложения выработок и вычислении значений допустимых величин равномерного давления в точках их контуров. Критерием для определения значений этих величин является условие отсутствия на контурах выработок точек, в которых нормальные тангенциальные напряжения превышают пределы прочности вмещающей породы на растяжение и сжатие.

Проблема полезного применения многотоннажных отходов промышленности остро стоит во всем мире. Металлургическая промышленность не является исключением. Одним из актуальных направлений применения таких шлаков является строительная отрасль. Зачастую шлаки имеют множество примесей, отрицательно влияющих на качество материалов, из которых они могут быть изготовлены. Однако в небольшом количестве их удается применить в качестве пигментных красителей, позволяющих получить материалы необычного цвета. Декоративные бетоны отличаются от обычных «серых» бетонов тем, что придают архитектурную выразительность изделиям, в первую очередь для отделочных работ (стен, полов). Подбор состава такого бетона требует тщательного исследования как самих исходных материалов, в том числе шлаков, так и подбираемых составов на их основе. В статье приведены исследования тонкомолотого шлака газоочистки металлургического производства, в том числе физико-химическими методами. Приведен анализ влияния многокомпонентного состава металлургического шлака на структуру и свойства будущего состава бетона. Выявлено, что практически все компоненты шлака не оказывают положительного влияния на гидравлическую или пуццоланическую активность вяжущего при формировании структуры цементного камня. Большая половина составляющих минералов шлака содержит железосодержащие соединения, придающие шлаку насыщенный коричневый цвет. Шлак обладает небольшим пластифицирующим эффектом. Частицы шлака способствуют высвобождению воды, удерживаемой частицами цемента, а значит, и увеличению общей удельной поверхности частиц цемента. Такая структура быстрее образует гидраты цементного геля, способствуя более ускоренной гидратации и набору прочности. Поэтому исследуемый шлак целесообразно использовать в качестве тонкомолотой пигментной добавки при подборе составов вяжущего и бетонов. Тонкомолотая структура шлака позволяет улучшить капиллярно-пористую структуру бетона, снизить расход цемента на 5-15 %, получив при этом бетон по прочности на сжатие класса не менее В30. Подобраны составы декоративного вяжущего с использованием шлака и мелкозернистого декоративного бетона на его основе для декоративного покрытия полов. Наилучший состав бетона имеет прочность класса В40 для помещений с высокой интенсивностью воздействий.