Construction and Geotechnics

Раскрываются методы совершенствования образовательной и воспитательной деятельности в вузах в контексте профориентационной работы в целях формирования необходимых универсальных (УК) и общепрофессиональных (ОПК) компетенций, развития индивидуальных особенностей субъектов образования, в частности студентов ПНИПУ младших курсов. Указанные компетенции связываются в образовательном процессе с непрерывностью профессиональной ориентации. Развитие личности студента исследуется при помощи ряда психологических методик непрерывно на протяжении трех лет реализации проекта. Затрагивается перспектива должного формирования профессиональных компетенций у выпускников (ПК), соответствующих виду или видам профессиональной деятельности, на которые ориентирована программа бакалавриата.

Приведены результаты определения оптимальных составов высокопористой керамики с использованием суглинка, золы, стеклобоя и газообразователя алюминиевой пудры с применением метода математического планирования эксперимента. Решение данной задачи было получено с использованием специально разработанных программ для персонального компьютера (система Mathcad 14). Исследовались влияния состава исходной смеси на две целевые выходные переменные, характеризующие качество получаемого изделия - прочность изделия и теплопроводность. Полученная адекватная математическая модель позволяет осуществить поиск оптимальных режимных параметров процесса, обеспечивающих минимальную теплопроводность и максимальную прочность изделия при поиске оптимума в диапазоне ограничений поиска оптимума. В результате проведения имитационного моделирования с использованием уравнений и найденных параметров модели получены графики зависимостей прочности и теплопроводности изделия от содержания суглинка, золы и стеклобоя. Наиболее значимым фактором, влияющим на прочность, является содержание суглинка и стеклобоя. Наиболее значимым фактором, понижающим коэффициент теплопроводности, является содержание суглинка и стеклобоя. С увеличением количества золы в композиций теплопроводность обожженных образцов увеличивается. Тем не менее можно выделить предельные дозировки зол в композиции, при которых обеспечивается получение образцов с высокими эксплуатационными свойствами. Наиболее значимыми факторами при формовании являются содержание суглинка, водоглиняное отношение, температура воды затворения. Содержание стеклобоя наиболее важный фактор для прочности образцов. Содержание золы способствует снижению осадки поризованной массы, а набор структурной почности происходит более интенсивно. С увеличением количества золы в композиции водопоглощение обожженных образцов увеличивается, тем не менее можно выделить предельные дозировки зол в композиции, при которых обеспечивается получение образцов с высоким эксплуатационными свойствами.

Рассматриваются вопросы оценки усилий вдавливания железобетонных свай заводского изготовления в глинистые грунты, которые погружались сваевдавливающей установкой в городских условиях. Сваевдавливающая установка разработана в 2003 г. (авторы С.В. Ющубе, А.И. Полищук, Ю.Б. Андриенко, С.С. Нуйкин) и предназначена для устройства готовых цельных и составных свай различного поперечного сечения (квадратных, круглых, призматических, кольцевых и др.) длиной от 5 до 16 м. В период эксплуатации установки были подготовлены ее различные модификации (СВУ-1, СВУ-2, СВУ-3), с помощью которых погружено более 40 000 свай заводского изготовления в Томске, Кемерово, Омске и других городах России. В 2011-2012 гг. специалистами ООО «ФундаментСпецСтрой» (г. Томск) совместно со специалистами Кубанского государственного аграрного университета (г. Краснодар) был разработан специальный прибор «Измеритель И-1», который позволяет получать данные по усилиям вдавливания свай на заданных отметках. В статье описывается устройство прибора и принцип его действия. Работа прибора основана на преобразовании показателей давления гидравлической системы сваевдавливающей установки во время вдавливания сваи в электрический сигнал, преобразуемый в цифровые значения. Экспериментальные исследования проводились для трех основных вариантов грунтовых условий: однородные грунты, неоднородные грунты и с промерзшим с поверхности основания грунтом. Все экпериментальные площадки находятся в Томске. Перед каждым исследованием проводилась тарировка прибора «Измеритель И-1». Приведены основные результаты усилий вдавливания свай и построены графические зависимости. Выполнены анализ и обобщение результатов экспериментальных исследований.

При строительстве на заболоченных территориях устройство фундаментов на песчаной подушке при мощности отложений торфа до 3-4 м зачастую обеспечивает более рациональное проектное решение по сравнению со свайными фундаментами. Проблему представляют трудно прогнозируемые осадки основания, развивающиеся за счет горизонтальных деформаций подушки. В статье представлены результаты физического моделирования в лабораторном лотке песчаных подушек, устраиваемых в слое торфа при различных способах размещения армирующего материала. Эксперименты проводились с горизонтальным армированием без закрепления концов полотнищ, с их отгибами в тело подушки и креплением к «мешкам» с песком; моделировались S-образное расположение армирующего материала, обойма из геосинтетика со сшитыми концами полотнищ, а также несколько опирающихся друг на друга обойм небольшой высоты, в том числе с предварительным натяжением армирующего материала. На поверхности искусственного основания размещался штамп, нагрузка на него создавалась пневмоцилиндром, давление на грунт в экспериментах достигало 750 кПа. Осадка штампа измерялась датчиками перемещения. Регистрация движения частиц песка в подушке осуществлялась цифровой фотокамерой через прозрачную стенку лотка, получаемые изображения обрабатывались с помощью специализированной программы PIVview 2C 10 Demo v 3.8. Результаты представлены в виде графиков зависимости осадки штампа от давления. Эксперименты показали, что многослойное армирование подушки с закреплением концов полотнищ армирующего материала позволяет обеспечить требуемые значения осадки фундамента при заданных размерах подушки. Наиболее эффективным является устройство обойм небольшой высоты. Модели с неподатливой анкеровкой концов или предварительным напряжением полотнищ армирующего материала характеризуются малыми осадками на начальных стадиях нагружения штампа и высокой несущей способностью. При разрыве слоев армирования происходит прогрессирующее развитие деформаций с потерей устойчивости основания. Податливая анкеровка позволяет перераспределить напряжения в искусственном основании между армирующим материалом и грунтом, исключая тем самым разрыв полотнищ и быстро прогрессирующее развитие осадки.

В процессе разработки систем кондиционирования воздуха возникают вопросы выбора рациональных решений, обеспечивающих энергоэффективность работы каждого из ее узлов. Одним из таких вопросов является выбор промежуточного теплоносителя, осуществляющего передачу теплоты от воздухоохладителей к испарителю холодильной машины и от конденсатора холодильной машины к теплоутилизационным установкам. Для повышения надежности эксплуатации системы при пониженных температурах теплообменивающихся сред с целью исключения возможности замерзания теплоносителя могут применяться растворы различных химических соединений. Наиболее распространенными теплоносителями являются пропиленгликоль, этиленгликоль, соли хлористого кальция и хлористого натрия, а также спиртовые растворы. Важным показателем при эксплуатации центральных систем кондиционирования большой мощности является токсичность применяемых хладоносителей. По этой причине широкое распространение получили системы кондиционирования с водным раствором пропиленгликоля. Представлены результаты анализа теплофизических параметров работы систем кондиционирования воздуха, использующих в качестве промежуточного теплоносителя воду и водный раствор пропиленгликоля. Приведены основные зависимости, определяющие теплофизические и гидравлические свойства системы кондиционирования воздуха. Выполнен сравнительный расчет теплофизических параметров системы кондиционирования воздуха для конкретных условий ее работы. Показано негативное влияние теплоемкости, теплопроводности, коэффициента теплообмена и гидравлических характеристик водного раствора пропиленгликоля на результирующую энергоэффективность системы кондиционирования воздуха и ее материалоемкость в сравнении со случаем применения воды. При этом пропиленгликоль имеет существенно более низкую температуру кристаллизации по сравнению с водой, что, безусловно, делает его применение оправданным в случаях необходимости охлаждения воздуха до температур, близких к температуре кристаллизации воды.