Методическое пособие 735

Из рис. 3, 4 видно, что режимное нагружение рамы во времени уменьшает величину критической силы, при которой происходит потеря устойчивости крайних стоек. Такое же влияние на изменение критической силы для крайних стоек оказывает и увеличение влажности древесины.

Для анализа представленных выше графиков рассмотрим изменение формы потери устойчивости стоек рамы во времени при α = 0,8 (рис. 5).

в)

Рис. 5. Изменение формы потери устойчивости крайних стоек рамы при значении параметра α = 0,8 и влажности 12 % во времени:

а) от t = 0 до t = 36 сут.; б) от t = 36 сут. до t = 132 сут.;

в) при t > 132 сут.

Механизм возникновения активной и пассивной бифуркации во времени наглядно можно проследить по рис. 5, из которого видно, что при режимном нагружении рамы во времени от t = 0 до t = 36 сут. при α = 0,8 средняя стойка испытывает «активный» тип потери устойчивости, а крайние — пассивный, т. е. имеет место случай, когда A1(Mi, Qi) > 0,

21

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

A2(Mi, Qi) < 0, A3(Mi, Qi) > 0. В пределах значений времени от t = 36 сут. до t = 132 сут. средняя 2 и правая 3 стойки испытывают активный тип потери устойчивости, а левая стойка 1 — пассивный, т. е. A1(Mi, Qi) > 0, A2(Mi, Qi) < 0, A3(Mi, Qi) > 0. При t > 132 сут. все стойки рамы испытывают активный тип потери устойчивости, вовлекая в общую бифуркацию всю конструктивную систему.

Аналогичный анализ изменения формы потери устойчивости при более высокой влажности w = 25 %, w = 40 % показан на рис. 6.

в)

Рис. 6. Изменение формы потери устойчивости крайних стоек рамы при значении параметра α = 0,8 и влажности 25 % во времени:

а) от t = 0 до t = 94 сут.; б) при t > 94 сут.; в) при влажности 40 %

Выводы. Приведенные в статье результаты исследований могут быть использованы при анализе живучести конструктивных систем вследствие выключения из работы одного из несущих элементов, вызванного потерей его устойчивости [6—10, 12, 17, 18], а также при совершенствовании и актуализации нормативных документов по расчету деревянных конструкций, в частности СП 64.13330.2011.

Библиографический список

1.Александров, А. В. О расчете стержневых конструкций на устойчивость / А. В. Александров, В. И. Травуш, А. В. Матвеев // Промышленное и гражданское строительство. — 2002. — № 3. — С. 16—20.

2.Александров, А. В. Исследование устойчивости конструкций арочного покрытия зала с использованием критериев выявления наиболее опасных элементов / А. В. Александров, В. И. Травуш, А. В. Матвеев // Вестник отделения строительных наук РААСН. — 2004. — Вып. 8. — С. 14—21.

3.Александров, А. В. Критерии выявления наиболее опасных элементов и их использование в задачах устойчивости конструкций / А. В. Александров, А. В. Матвеев // Безопасность движения поездов: тр. 4-й науч.-практ. конф. — М.: МИИТ, 2003. — С. III—1 — III—2.

4.Александров, А. В. Роль отдельных элементов стержневой системы при потере устойчивости / А. В. Александров // Вестник МИИТа. — 2001. — Вып. 5. — С. 46.

5.Клюева, Н. В. Влияние коррозионных повреждений элементов на живучесть железобетонных рам- но-стержневых систем / Н. В. Клюева, Н. О. Прасолов, В. И. Колчунов // Успехи строительной механики и теории сооружений: материалы междунар. науч.-техн. конф. — Саратов: СГТУ, 2010. — С. 117—122.

6.Клюева, Н. В. Влияние коррозионных повреждений элементов на живучесть железобетонных рам- но-стержневых систем / Н. В. Клюева, Н. О. Прасолов, В. И. Колчунов // Успехи строительной механики и теории сооружений: материалы междунар. науч.-техн. конф. — Саратов: СГТУ, 2010. — С. 117—122.

22

7.Клюева, Н. В. Исследование живучести железобетонных рам при варьировании их топологии / Н. В. Клюева, Н. О. Прасолов // Вестник центрального регионального отделения РААСН. — 2008. — Вып. 7. — С. 205—208.

8.Колчунов, В. И. Влияние коррозионных повреждений отдельных элементов на устойчивость железобетонных рамно-стержневых систем / В. И. Колчунов, Л. В. Кожаринова, Н. О. Прасолов, Г. А. Добриков // Вестник отделения строительных наук. — 2010. —Т. 1. — С. 107—112.

9.Колчунов, В. И. К алгоритмизации задач расчета живучести железобетонных рам при потере устойчивости / В. И. Колчунов, Н. О. Прасолов, Л. В. Кожаринова, О. А. Ветрова // Строительство и реконструкция. — 2012. — № 6. — C. 28—35.

10.Колчунов, В. И. К вопросу алгоритмизации задачи расчета живучести железобетонных конструкций при потере устойчивости / В. И. Колчунов, М. В. Моргунов, Л. В. Кожаринова, Н. О. Прасолов // Промышленное и гражданское строительство. — 2012. — № 12. — C. 77—79.

11.Колчунов, В. И. К оценке живучести железобетонных рам при потере устойчивости отдельных элементов / В. И. Колчунов, Н. О. Прасолов, М. В. Моргунов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2007. — № 4. — С. 40—44.

12.Колчунов, В. И. Экспериментально-теоретические исследования живучести железобетонных рам при потере устойчивости отдельного элемента / В. И. Колчунов, Л. В. Кожаринова, Н. О. Прасолов // Вестник МГСУ. — 2011. — Т. 2—3. — С. 109—115.

13.Матвеев, А. В. Возможности реализации в программных комплексах алгоритмов анализа устойчивости сложных конструкций на основе критериев поиска опасных элементов / А. В. Матвеев // Вестник МИИТа. — 2003. — Вып. 8. — С. 103—109.

14.Матвеев, А. В. Матрица жесткости элемента естественно закрученного стержня / А. В. Матвеев // Вестник МИИТа. — 2002. — Вып. 7. — С. 94—99.

15.Матвеев, А. В. Некоторые вопросы создания специализированного программного комплекса для анализа мостовых конструкций / А. В. Матвеев // Вестник МИИТа. — 2002. — Вып. 7. — С. 76—83

16.Перельмутер, А. В. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа / А. В. Перельмутер, В. И. Сливкер. — Киев: Компас, 2001. — С. 364—369.

17.Пятикрестовский, К. П. Нелинейные методы механики в проектировании современных деревянных конструкций / К. П. Пятикрестовский. — М.: МГСУ, 2014. — 320 с.

18.Пятикрестовский, К. П. О программировании нелинейного метода расчета деревянных конструк-

ций / К. П. Пятикрестовский, В. И. Травуш // Academia. Архитектура и строительство. — 2015. — № 2. — С. 115—119.

19.Смирнов, А. Ф. Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений / А. Ф. Смирнов, А. В. Александров, Б. Я. Лащенников, Н. Н. Шапошников. — М.: Стройиздат, 1984. —415 с.

20.Травуш, В. И. Устойчивость сжатых стержней из древесины при одновременном проявлении силового и средового воздействия / В. И. Травуш, В. И. Колчунов, К. О. Дмитриева // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2016. — № 4. —С. 50—54.

References

1. Aleksandrov, A. V. O raschete sterzhnevykh konstruktsii na ustoichivost' / A. V. Aleksandrov,

V.I. Travush, A. V. Matveev // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. — 2002. — № 3. — S. 16—20.

2.Aleksandrov, A. V. Issledovanie ustoichivosti konstruktsii arochnogo pokrytiya zala s ispol'zovaniem kriteriev vyyavleniya naibolee opasnykh elementov / A. V. Aleksandrov, V. I. Travush, A. V. Matveev // Vestnik otdeleniya stroitel'nykh nauk RAASN. — 2004. — Vyp. 8. — S. 14—21.

3.Aleksandrov, A. V. Kriterii vyyavleniya naibolee opasnykh elementov i ikh ispol'zovanie v zadachakh ustoichivosti konstruktsii / A. V. Aleksandrov, A. V. Matveev // Bezopasnost' dvizheniya poezdov: tr. 4-i nauch.-prakt. konf. — M.: MIIT, 2003. — S. III—1 — III—2.

4.Aleksandrov, A. V. Rol' otdel'nykh elementov sterzhnevoi sistemy pri potere ustoichivosti / A. V. Aleksandrov // Vestnik MIITa. — 2001. — Vyp. 5. — S. 46.

5.Klyueva, N. V. Vliyanie korrozionnykh povrezhdenii elementov na zhivuchest' zhelezobetonnykh ramnosterzhnevykh sistem / N. V. Klyueva, N. O. Prasolov, V. I. Kolchunov // Uspekhi stroitel'noi mekhaniki i teorii sooruzhenii: materialymezhdunar. nauch.-tekhn. konf. — Saratov: SGTU, 2010. — S. 117—122.

6.Klyueva, N. V. Vliyanie korrozionnykh povrezhdenii elementov na zhivuchest' zhelezobetonnykh ramnosterzhnevykh sistem / N. V. Klyueva, N. O. Prasolov, V. I. Kolchunov // Uspekhi stroitel'noi mekhaniki i teorii sooruzhenii: materialymezhdunar. nauch.-tekhn. konf. — Saratov: SGTU, 2010. — S. 117—122.

7. Klyueva, N. V. Issledovanie zhivuchesti zhelezobetonnykh ram pri var'irovanii ikh topologii / N. V. Klyueva, N. O. Prasolov // Vestnik tsentral'nogo regional'nogo otdeleniya RAASN. — 2008. — Vyp. 7. — S. 205—208.

23

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

8.Kolchunov, V. I. Vliyanie korrozionnykh povrezhdenii otdel'nykh elementov na ustoichivost' zhelezobetonnykh ramno-sterzhnevykh sistem / V. I. Kolchunov, L. V. Kozharinova, N. O. Prasolov, G. A. Dobrikov // Vestnik otdeleniya stroitel'nykh nauk. — 2010. —T. 1. — S. 107—112.

9.Kolchunov, V. I. K algoritmizatsii zadach rascheta zhivuchesti zhelezobetonnykh ram pri potere ustoichivosti / V. I. Kolchunov, N. O. Prasolov, L. V. Kozharinova, O. A. Vetrova // Stroitel'stvo i rekonstruktsiya. — 2012. —

№6. — C. 28—35.

10.Kolchunov, V. I. K voprosu algoritmizatsii zadachi rascheta zhivuchesti zhelezobetonnykh konstruktsii pri potere ustoichivosti / V. I. Kolchunov, M. V. Morgunov, L. V. Kozharinova, N. O. Prasolov // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. — 2012. — № 12. — C. 77—79.

11.Kolchunov, V. I. K otsenke zhivuchesti zhelezobetonnykh ram pri potere ustoichivosti otdel'nykh elementov / V. I. Kolchunov, N. O. Prasolov, M. V. Morgunov // Stroitel'naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii. — 2007. — № 4. — S. 40—44.

12.Kolchunov, V. I. Eksperimental'no-teoreticheskie issledovaniya zhivuchesti zhelezobetonnykh ram pri potere ustoichivosti otdel'nogo elementa / V. I. Kolchunov, L. V. Kozharinova, N. O. Prasolov // Vestnik MGSU. — 2011. — T. 2—3. — S. 109—115.

13.Matveev, A. V. Vozmozhnosti realizatsii v programmnykh kompleksakh algoritmov analiza ustoichivosti slozhnykh konstruktsii na osnove kriteriev poiska opasnykh elementov / A. V. Matveev // Vestnik MIITa. — 2003. — Vyp. 8. — S. 103—109.

14.Matveev, A. V. Matritsa zhestkosti elementa estestvenno zakruchennogo sterzhnya / A. V. Matveev // Vestnik MIITa. — 2002. — Vyp. 7. — S. 94—99.

15.Matveev, A. V. Nekotorye voprosy sozdaniya spetsializirovannogo programmnogo kompleksa dlya analiza

mostovykh konstruktsii / A. V. Matveev // Vestnik MIITa. — 2002. — Vyp. 7. — S. 76—83

16. Perel'muter, A. V. Raschetnye modeli sooruzhenii i vozmozhnost' ikh analiza / A. V. Perel'muter,

V.I. Slivker. — Kiev: Kompas, 2001. — S. 364—369.

17.Pyatikrestovskii, K. P. Nelineinye metody mekhaniki v proektirovanii sovremennykh derevyannykh konstruktsii / K. P. Pyatikrestovskii. — M.: MGSU, 2014. — 320 s.

18.Pyatikrestovskii, K. P. O programmirovanii nelineinogo metoda rascheta derevyannykh konstruktsii / K. P. Pyatikrestovskii, V. I. Travush // Academia. Arkhitektura i stroitel'stvo. — 2015. — № 2. — S. 115—119.

19. Smirnov, A. F. Stroitel'naya mekhanika. Dinamika i ustoichivost' sooruzhenii / A. F. Smirnov,

A.V. Aleksandrov, B. Ya. Lashchennikov, N. N. Shaposhnikov. — M.: Stroiizdat, 1984. — 415 s.

20.Travush, V. I. Ustoichivost' szhatykh sterzhnei iz drevesiny pri odnovremennom proyavlenii silovogo i sredovogo vozdeistviya / V. I. Travush, V. I. Kolchunov, K. O. Dmitrieva // Stroitel'naya mekhanika inzhenernykh konstruktsii i sooruzhenii. — 2016. — № 4. — S. 50—54.

ANALYSIS OF STABILITY OF ROD STRUCTURES OF WOOD

IN FORCE VARIABLE LOADING AND HUMIDITY

N. V. Klyueva, K. O. Dmitrieva

Southwestern State University

Russia, Kursk, tel.: +7-950-877-52-51, e-mail: dko1988@yandex.ru

N. V. Klyueva, D. Sc. in Engineering, Prof., Head of Dept. of Industrial and Civil Construction K. O. Dmitrieva, Lecturer of Dept. of Industrial and Civil Engineering

Statement of the problem. The results of studies of the strength of loaded rod wood structures for restrained bifurcation are presented. A special feature of these studies is that the strength of bearing elements is analyzed considering the rheological properties of wood, variable humidity and influence of neighbouring elements of an entire construction element. It is important to consider all of these as they are crucial for the strength loss of construction elements and critical force.

Results. The analytical dependencies to determine changes in strength losses of tops of a certain frame are obtained and strength loss under the effect of both force loading and variable humidityis analyzed. Conclusions. These findings in the article can be used in the analysis of the durability of structural systems due to taking one of the bearing elements out of operation as caused bythe loss of its stability.

Keywords: rod of wood, long-term strength, moisture resistance, critical force, structural system of wood, active and passive loss of stability.

24

ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

УДК 69.022:69.86

СИСТЕМА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ПОВЫШЕННОЕ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЗДАНИЯХ

Г. И. Гринфельд, Е. В. Коркина, П. П. Пастушков, Н. В. Павленко, И. В. Ерофеева

Национальная ассоциация производителей автоклавного газобетона Россия, г. Москва, тел.: +7-927-276-96-75, e-mail: erofeeva.ira2014@yandex.ru

Г. И. Гринфельд, исполнительный директор НИИ строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук

Россия, г. Москва, тел.: (495)482-40-76, e-mail: niisf@niisf.ru

Е. В. Коркина, канд. техн. наук, научный сотрудник П. П. Пастушков, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник

Н. В. Павленко, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник И. В. Ерофеева, мл. научный сотрудник

Постановка задачи. На отопление жилых, общественных и производственных зданий расходуется более 20 % всех потребляемых в стране топливно-энергетических ресурсов. При этом фактические теплопотери в жилых домах на 20—30 % превышают проектные. Следовательно, в настоящее время актуальна задача разработки энергосберегающих конструкций.

Результаты. Установлено, что снизить теплопотери зданий и повысить эффективность потребления энергии можно, применяя современные проектные решения по теплоизоляции зданий. Это достигается за счет использования ячеистых бетонов и эффективных изделий для заполнения светопроемов. Разработаны эффективные составы композиций на основе цементных и наноструктурированных вяжущих для изготовления газобетонов. В результате проведенных комплексных исследований установлено, что прочность кладки из газобетонных блоков с тонким швом выше, чем кладки с растворными швами стандартной толщины. Наряду с механическими испытаниями исследованы паропроницаемость, изотермы сорбции, капиллярное всасывание воды, влагопроводность, теплопроводность ограждающих конструкций.

Выводы. Предложены конструктивные решения ограждений по критерию энергоэффективности, получен экономический эффект.

Ключевые слова: ограждающие конструкции, энергоэффективность, ячеистые бетоны, цементные и наноструктурированные вяжущие, кладка из газобетонных блоков.

Введение. Жилые, общественные и производственные здания являются потребителями энергии. На отопление данных зданий расходуется более 20 % всех потребляемых в стране топливно-энергетических ресурсов [1, 7]. При этом значительная часть энергозатрат приходится на жилищно-коммунальный сектор. Расчеты показывают, что соответствующие показатели в европейских странах существенно ниже, чем в России, вследствие более мягкого климата. Причем фактические теплопотери в жилых домах на 20—30 % превышают проектные значения из-за низкого качества строительства и эксплуатации. Это объясняется тем, что уровень теплозащиты большинства строящихся зданий в нашей стране ниже уровня современных нормативных требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям [2, 7, 8].

Результаты энергетических обследований жилых домов показывают, что теплопотери могут составлять от 10 до 30 % через стены и от 2 до 10 % через кровлю. Снизить теплопоте-

© Гринфельд Г. И., Коркина Е. В., Пастушков П. П., Павленко Н. В., Ерофеева И. В., 2016

25

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

ри зданий и повысить эффективность потребления энергии можно, применяя современные проектные решения по теплоизоляции зданий.

Системы теплоизоляции сокращают затраты на теплоснабжение, а также увеличивают внутреннюю площадь зданий, например, при уменьшении толщины наружных стен. В некоторых случаях один погонный метр наружной стены позволяет увеличить жилую площадь на 0,125 кв. м [7]. Неутепленные и плохо утепленные наружные стены способствуют не только большому расходу энергии, но и создают также неблагоприятный микроклимат помещений. Такие наружные стены при повышенной влажности воздуха приводят к образованию конденсата, особенно в местах расположения мостиков холода [4—6, 19— 25]. Следствием данного факта является увлажнение строительных материалов и образование плесени [14, 15]. Это оказывает отрицательное влияние на самочувствие и здоровье жильцов.

При выборе теплоизоляционных материалов необходимо учитывать их долговечность, так как современные здания должны эксплуатироваться без ремонта в течение 50 лет. Подтверждением долговечности являются результаты испытаний стойкости материалов к низким температурам и повышенной влажности, биологической и химической коррозии и т. д. [1, 7]. Одним из путей решения данной проблемы является создание надежных и эффективных систем ограждающих конструкций. Это может быть достигнуто за счет применения ячеистых бетонов, эффективных изделий для заполнения светопроемов [7].

1. Разработка эффективных решений ограждающих конструкций. Предложен-

ные авторами решения ограждающих конструкций основаны на использовании кладки из ячеисто-бетонных блоков с тонким кладочным швом. Разработаны эффективные составы композиций на основе цементных и наноструктурированных вяжущих для изготовления легкобетонных смесей и кладочных растворов. Получены составы строительных композитов с низким удельным расходом вяжущего на единицу прочности. Наноструктурированные вяжущее является неорганической полидисперсной и полиминеральной системой, обладает высокой концентрацией активной твердой фазы, содержащей нанодисперсный компонент в количестве от 3 до 10 % [17]. Важнейшим преимуществом данных вяжущих является абсолютная огнестойкость материала, что связано с составом и типом твердения вяжущего, исключающим процесс гидратации.

Методами математического планирования экспериментов проведена оптимизация составов по показателям прочности и сопротивления теплопередаче материалов от рецептурнотехнологических и технико-эксплуатационных факторов. Получены составы композитов на основе наполнителей различной природы и гранулометрии с улучшенными теплофизическими показателями, пригодные для изготовления ячеистых бетонов и растворов соединительных прослоек в кладках с применением газобетонных блоков [12, 17]. В качестве наполнителей в кладочных растворах могут использоваться мононаполнители различной природы,

атакже их смеси, кварцевые и известняковые пески, отходы керамзита и др.

Впроцессе экспериментов зерновой состав наполнителей изменяли путем смешивания в заданных соотношениях трех фракций Х1, Х2 и Х3 узкого зернового состава с размером зерен соответственно 0,63—0,315, 0,315—0,16 и менее 0,16 мм. Изменяющаяся объемная доля каждой из смешиваемых фракций наполнителей в цементном композите принималась за контролируемую переменную. При условии, что упруго-прочностные свойства и теплопроводность наполненного композита зависят только от соотношения смешиваемых фракций наполнителей, факторное пространство представляет собой правильный 2-мерный симплекс. Для системы фракций наполнителей выполняется соотношение

3

xi 1,

i 1

где хi ≥ 0 — объемная доля (концентрация) фракции наполнителей.

26

При количестве фракций, равном трем, правильный симплекс — равносторонний треугольник. Вершины треугольника соответствуют одной фракции, стороны — двойным системам, точка внутри треугольника отвечает одномуопределенному составу тройной системы.

В качестве оптимизируемых параметров рассматривали прочность при сжатии, динамический модуль упругости и коэффициент теплопроводности. Упруго-прочностные свойства материалов устанавливали по общепринятой методике [16]. Вычисление теплопроводности наполненных композитов осуществлено по методике, изложенной в работе [12]. Матрица планирования и результаты экспериментов приведены в табл. 1.

Статистическая обработка результатов экспериментов позволила получить зависимости в виде полиномов 3-го порядка для 3-фракционных смесей, характеризующие изменение прочности при сжатии, динамического модуля упругости и коэффициента теплопроводности наполненных цементных композитов от зернового состава наполнителя:

Rсж 60Х1 66Х2 68Х3 13,5Х1Х3 42,75Х2 Х3 67,5Х1Х2 Х1 – Х29,0Х1Х3 Х1 – Х3 65,25Х2 Х3 Х2 – Х3 285,76Х1Х2 Х3;

Е 6,75Х1 6,36Х2 7,43Х3 3,04Х1Х2 5,87Х1Х3 13,73Х2 Х3 2,5Х1Х2(Х1 – Х2)14,87Х1Х3 Х1 – Х3 12,20Х2 Х3 Х2 – Х3 13,25Х1Х2 Х3;0,661х1 0,658х2 0,531х3 –1,926х1х2 –1,1х1х3 –1,406х2х3

0,391х1х2 х1 – х2 –0,043х1х3 х1 – х3 –1,055х2х3 х2 – х3 4,855х1х2х3.

По полученным уравнениям регрессии были построены графики в виде линий равных значений свойств (рис. 1).

Из графиков следует, что для улучшения прочностных свойств цементных композитов предпочтительным является применение наполнителя в виде частиц различного гранулометрического состава, что позволяет повысить прочность цементных композитов на 10—15 % по сравнению с однофракционным.

Результаты проведенных экспериментов показали (рис. 1), что теплопроводность исследованных образцов изменяется в пределах от 0,16 до 0,661 Вт/(м∙К). Для уменьшения теплопроводности наполненных кварцевым порошком цементных композитов также является предпочтительным применение наполнителя из частиц различного гранулометрического состава, что позволяет уменьшить теплопроводность на 52—68 % по сравнению с использованием однофракционного наполнителя.

27

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

в)

Рис. 1. Изолинии изменения предела прочности на сжатие (а) динамического модуля упругости (б)

и коэффициента теплопроводности (в) цементных композитов

от гранулометрического состава заполнителя

2. Экспериментальное обоснование параметров стеновых конструкций. Возведе-

ние стеновых конструкций, обладающих высокими прочностными и теплоизоляционными характеристиками, является важным аспектом при строительстве современных зданий сооружений. Предложенные авторами решения ограждающих конструкций основаны на использовании кладки из ячеистых блоков с тонким кладочным швом. За счет применения кладочных растворов традиционного цементно-песчаного состава общая теплоизоляция здания снижается на 30 % в сравнении с монолитной конструкцией стены, что обусловлено формированием участков, на которых из-за нарушения непрерывности теплоизоляционной оболочки происходит повышенная теплоотдача. Помимо этого, прочностные и деформационные характеристики элементов стеновой конструкции — кладочных изделий и раствора — зачастую не соответствуют друг другу.

Для определения реальных характеристик кладки с тонким швом в зависимости от материала камня и материала кладочного шва была проведена серия работ по исследованию прочностных и деформационных свойств ячеистых бетонов в диапазоне плотностей 300— 600 кг/м3, растворных составов и фрагментов кладки из них. Исследовались различные виды напряженного состояния: растяжение, срез, сжатие, растяжение при изгибе [9, 10]. Основные характеристики исследованных бетонов приведены в табл. 2.

При испытании призм помимо данных о прочности при сжатии и модуля упругости были получены значения предельной деформативности испытанных ячеистых бетонов: разрушение во всех случаях происходило при деформациях 2,5—3 мм/м. Обобщенный график зависимости σ =f (ε) приведен на рис. 2.

28

Табличные данные и графические зависимости свидетельствуют об идентичном характере зависимости изменения упруго-прочностных свойств ячеистых бетонов (прочности и модуля упругости) от плотности.

Рис. 2. Обобщенный график зависимости σ = f (ε) для призм из бетона с различными характеристиками

Проведена математическая обработка результатов, зависимости изменения модуля упругости от прочности и плотности газобетонов. Общий вид зависимости представляется в следующем виде:

E a(D –b)C ,

где E — модуль упругости, МПа; D — значение марки по плотности, кг/м3; a, b, c — коэффициенты, определяемые численными методами.

Показатель точности аппроксимации говорит о довольно высоком соответствии выбранной модели полученным данным. Значение показателя степени С при данном виде кривой характеризуется значением меньше 1. Причем значения ближе к 1 соответствуют области больших значений модуля упругости.

Результаты аппроксимации в виде полученных значений коэффициентов модели для ячеистых бетонов двух ступеней класса по прочности и соответствующие им графические зависимости приведены в табл. 3 и на рис. 3.

Были проведены исследования теплопроводности всего диапазона плотностей ячеистого бетона автоклавного твердения, производимого в настоящее время. Испытания проводились на образцах размерами 0,25×0,25×0,05 м на приборе ПИТ-2 (свидетельство о поверке Н2413/1454-006447) при средней температуре 25 °С при перепаде температур 5 °С (разница температур измерительного нагревателя и нижнего нагревателя прибора: tизм. н. = 27,5 °С, tнижн. н. =22,5 °С) согласно методике ГОСТ 7076-99.

29

Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура

Рис. 3. График зависимости модуля упругости ячеистых бетонов в зависимости от марки по плотности и класса по прочности

Средние значения (по результатам испытаний на пяти образцах для каждой марки) теплопроводности в сухом состоянии представлены в табл. 4.

Таблица 4

Результаты исследований теплопроводности

Проведена математическая обработка результатов эксперимента, общий вид зависимости представляется в следующем виде:

0 a b D,

где λ0 — теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(м·˚С); D — значение марки по плотности, кг/м3; a, b — коэффициенты, определяемые численными методами.

Получены графические зависимости теплопроводности материалов от марки по плотности. Результаты исследований приведены в табл. 5 и на рис. 4.

30