Методическое пособие 808

покрытиях. Таким объектом можно считать спортивно-оздоровительный комплекс в с.Бобяково Новоусманского района (далее СОК «Прилесный»). Здание является одноэтажным с цокольным этажом.

Как известно, основным фактором, определяющим уровень комфорта помещения, является микроклимат. Основным слагаемыми микроклимата являются тепловой режим, воздухообмен, подвижность воздуха и влажность. Именно тепловой режим является итоговым результатом обобщенных свойств помещения с учетом многих факторов. Определяющим показателем состояния внутренней среды помещения является температурная обстановка. Она характеризуется средней температурой воздуха в обслуживаемой зоне и средней температурой поверхностей, обращенных в помещение (так называемая радиационная температура).

Микроклимат зависит от множества факторов, но больший вклад в здоровую атмосферу вносит материал, из которого построены стены.

Для обеспечения комфорта в помещении наружные стены должны обладать рядом свойств:

-быть «теплой» на ощупь (материал стены должен иметь низкую теплопроводностью и высокое сопротивление теплопередаче);

-обладать низкой воздухопроницаемостью;

-обладать достаточной паропроницаемостью, так называемой способностью «дышать»;

-быть теплоинерционной – чтобы температура в помещении не повышалась в дневное время суток и не опускалась с ночное.

Таким материалом для возведения наружных стен СОК «Прилесный» был выбран ячеистый бетон – газосиликатные блоки. В нашей стране широкое распространение ячеистый бетон получил лишь в конце 80-х, начале 90-х годах, когда строительная индустрия посчитала, что те материалы, которые использовались традиционно, требуют больших энергозатрат при производстве и строительстве. Стоимость ячеистого бетона ниже, чем у кирпича, бетона или дерева.

В отличие от сооружений из железобетона или кирпича, ячеистый дом аэропроницаем, этот материал «дышит». Стены из ячеистого бетона обладают способностью регулировать влажность воздуха в помещении, при этом полностью исключается вероятность появления на нем каких-либо грибковых образований и плесени. Сам ячеистый бетон не гниет, так как производится из минерального сырья.

Стены, построенные из ячеистого бетона, создают уникальные параметры внутреннего микроклимата помещений, которые наиболее подходят человеку (особенно в переходные осенне-зимние периоды). По комфортной градации проживания человека в домах со стенами из различных материалов - первое место по комфортности, согласно этой градации, занимают дома со стенами из дерева, третье-четвертое - дома со стенами из ячеистого бетона, шес- тое-десятое место - стены из силикатного и керамического кирпича, а стены из керамзитобетона и обычного железобетона занимают последнее место.

Наружные стены здания СОК «Прилесный» были выполнены как из отходов производства строительной индустрии (например, газосиликатной «крышки»), так и из материалов, применяемых вторично. Применение большей толщины теплоизоляции, чем того требуют нормы, а также эффективных материалов, таких как ячеистый бетон, предполагало в десятки раз снизить затраты на отопление в холодный период года. Конструкция наружных стен приведена на рисунке.

В результате проведенного исследования, задачей которого было определение температуры внутреннего воздуха в помещении СОК «Прилесный» на протяжении суток в течение наиболее теплого месяца, было установлено, что температура внутреннего воздуха практически не менялась и составила 21-22С при температуре наружного воздуха до 35С. Результаты исследований приведены в таблице.

170

Таблица

Результаты измерений температур наружного (на улице) и внутреннего (в помещении) воздуха

Для определения соответствия теплотехнических характеристик стен действующим нормативным требованиям был выполнен теплотехнический расчет наружных стен. Расчет выполнен в соответствии с требованиями СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Конструкция наружных стен приведена на рисунке и состоит из следующих слоев:

1.внутренний штукатурный слой δ1 = 0,02м, расчетный коэффициент теплопроводно-

сти λ1 = 0.87 Вт/(м2· оС);

2.кладка из силикатного кирпича δ2 = 0,25м, расчетный коэффициент теплопроводно-

сти λ2 = 0.87 Вт/(м2· оС);

3.пенопласт пенополистирольный ПСБ-С δ3 = 0,3м, расчетный коэффициент теплопроводности λ2 = 0.05 Вт/(м2·оС);

4.кладка из газосиликатных блоков δ3 = 0,3м, расчетный коэффициент теплопроводно-

сти λ3 = 0.26 Вт/(м2· оС);

5.наружный штукатурный слой δ1 = 0,02м, расчетный коэффициент теплопроводности λ1 = 0.87 Вт/(м2· оС);

171

Рис. Конструкция наружных стен здания СОК «Прилесный»:

1 – внутренний штукатурный слой; 2 – кладка из силикатного кирпича; 3 – утеплитель – пенополистирол; 4 – кладка из отходов производства газосиликатных блоков – « крышки»; 5 – наружный штукатурный слой)

Термическое сопротивление стены

Rk = 0,02/0,87 + 0,25/0,87+ 0,3/0,05 + 0,3/0,26 + 0,02/0,87 = 7,49 м2·оС/Вт.

Расчетное сопротивление теплопередачи стены:

R0 = 1/ αint+ Rk + 1/ αext = 1/8,7 + 7,49 + 1/23 = 7,65 > Rrec = 2,44 м2· оС/Вт.

Как показывает выполненный теплотехнический расчет наружных стен здания СОК «Прилесный», благодаря примененным эффективным материалам, приведенное сопротивление теплопередаче R0 стен более чем в 3 раза выше нормируемых значений Rrec, что в земной периоде снижает затрата на отопление в 10 раз и обеспечивает энергетическую эффективность, но оптимальные санитарно-гигиенические параметры микроклимата помещений и долговечность ограждающих конструкций рассматриваемого здания в целом.

Библиографический список

1. СНиП II-3-79*<<СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА>>.

References

1. SNiP II-3-79*<<BUILDING HEAT>>.

172

С.Н. Золотухин, Н.А. Верлина, А.Ф. Хассан

ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ СПОСОБОВ УХОДА ЗА БЕТОНОМ В УСЛОВИЯХ КЛИМАТА ИРАКА С ПРИМЕНЕНИЕМ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

В статье описаны новые способы ухода за бетоном в условиях жаркого сухого климата с использованием отходов производства. Представлена разработка новых типов растворов, обладающих лучшей сопротивляемостью к воздействию сухого и жаркого климата за счёт применения химических добавок, содержащих микрокремнезем и золу.

Ключевые слова: сухой и жаркий климат, отходы производства, твердение цемента, микрокремнезем, зола.

S.N. Zolotuhin, N.A. Verlina, A.F. Hassan

RESEARCH OF NEW WAYS OF CARE BY CONCRETE IN THE CONDITIONS OF THE CLIMATE OF IRAK WITH APPLICATION OF PRODUCTION WASTES

In article new ways of care by concrete in the conditions of a hot arid climate with use of production wastes are described. Working out of new types of the solutions possessing the best resistibility to influence of a dry and hot climate for the account is presented: applications of the chemical additives containing small silicon and ashes.

Keywords: a dry and hot climate, production wastes, cement hydration, small silicon, ashes.

Твердение бетонных конструкций в условиях климата Ирака связано с наличием высоких температур (более +40 0С) и низкой влажности среды твердения (менее 40%). Под влиянием высокой температуры воздуха в начальный период твердения бетона могут одновременно ускоряться процессы структурообразования и деструкции, влияющие на физикомеханические свойства материала. Так же повышение температуры и увеличение скорости гидратации клинкерных минералов одновременно приводят к удалению из материала части физико-химически связанной воды, что отрицательно влияет на последующие процессы гидратации и твердения.

Преждевременное интенсивное удаление части физико-механически связанной воды из бетона в процессе твердения в условиях повышенных температур значительно ухудшают его свойства [1]. Кроме того, в структуре бетона вследствие возникновения опасных напряжений на контактах кристаллических сростков и компонентов развиваются микро- (иногда макро-)

173

дефекты [2]. Особенно явно это проявляется при преждевременном воздействии температуры и интенсивных водопотерях. Наоборот, начало температурных воздействий, согласованных с кинетикой структурообразования цементной матрицы бетона, благоприятно влияет на его свойства. Актуальность этой проблемы объясняется тем, что в последние годы монолитные конструкции получили широкое распространение как в Ираке, так и в России, где в условиях жаркой и сухой летней погоды (вспомним аномальное лето 2010) существует необходимость ухода за монолитным бетоном на рабочем месте).

Методы ухода за бетоном можно разделить на две группы. Первая группа представлена типичными классическими методами. Например, перед укладкой бетона формы смазывают маслом и увлажняют; бетон можно также увлажнять во время твердения с помощью покрытия мокрым песком либо древесными опилками. Можно наносить на поверхность бетона абсорбирующее покрытие, поглощающее воду. Эффективным, но более дорогостоящим является метод покрытия поверхности бетона специальными химическими жидкостями, которые предохраняют бетон от испарения воды за счет закрытия поверхности пор. Продолжительность ухода нельзя установить однозначно, но, как правило, она составляет минимум 7 суток для бетона на обычном портландцементе и 4 суток на быстротвердеющем портландцементе. Для медленно твердеющих цементов желателен более длительный период ухода. За высокопрочным бетоном требуется особый уход в раннем возрасте, поскольку частичная гидратация может сделать капилляры прерывистыми и вода не сможет войти внутрь бетона, при этом не будет происходить дальнейшая гидратация. Вторая группа методов связана со способностью бетона самостоятельно удерживать влагу, что особенно важно в условиях сухого и жаркого климата, например Ирака. К этим методам относится и введение в состав бетона специальных добавок.

Целью работы являлось изучение новых способов ухода за бетоном, заключающихся в применении добавок, содержащих отходы производства.

Висследованиях применены следующие материалы: портландцемент М500 Д0, песок «Стрелецкого» карьера, суперпластификатор СП-3 – смесь полинафталинметиленсульфоната натрия технических; ГПМ, представляющий собой комплексную добавку, состоящую из микронаполнителя (золы-уноса ТЭЦ) и модифицирующих добавок, по основному действию относится к группе пластифицирующих добавок и предназначен для приготовления бетонных смесей с высокими технологическими свойствами и бетонов с высокими показателям прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, а также микрокремнезем.

Микрокремнезем – это отход производства, который образуется в процессе выплавки ферросилиция и его сплавов. После окисления и конденсации некоторая часть моноокиси кремния образует чрезвычайно мелкий продукт в виде шарообразных частиц с высоким содержанием аморфного кремнезема. Применение его в технологии бетона обосновано не только возможностью получения высокопрочных конструкций, но и возможностью утилизации этого продукта.

Исследованиями, проведенными ранее [3], было установлено, что введение в состав цементного камня, твердеющего в сухих условиях, добавок-суперпластификаторов дает положительный эффект за счет того, что образуется большое количество адсорбционной воды, которая затем рационально расходуется на процесс гидратации цемента. При этом эффективность добавки ГПМ (с ультрадисперсным наполнителем) оказывается выше за счет дополнительной адсорбции воды на зернах микронаполнителя, но эффект этот проявляется замедленно, в нарастающем темпе.

Внаших исследованиях для достижения тех же целей использовались комплексные добавки, относящиеся к так называемым органо-минеральным добавкам, которые получают объединением активных минеральных компонентов и органических пластификаторов.

Механизм совместного взаимодействия микрокремнезема и суперпластификаторов рассмотрен во многих исследованиях, подчеркивающих целесообразность и эффективность

174

такого технологического приема. Однако в этих исследованиях твердение бетона осуществлялось при нормальных условиях. В наших исследованиях ставилась задача изучить влияние комплексной органо-минеральной добавки на процессы твердения в условиях повышенной температуры и пониженной влажности.В табл. 1. представлены 6 групп образцов, которые твердели при температуре 40° С. В возрасте 3 и 7 суток образцы твердели при влажности среды 20%. Затем эти же образцы к 28 и 90 суткам твердели в воде. Другие образцы в возрасте 3 и 7 суток твердели в воде, а потом к 28 и 90 суткам образцы твердели при влажности среды 20%. Были испытаны образцы цементного раствора размером 20x20x20мм.

В таблице представлены исследованные составы мелкозернистых бетонных смесей. Твердение образцов осуществлялось при температуре 40° С и влажности среды 20% и 100%.

Оценка влияния добавок на процессы гидратации и твердения мелкозернистого бетона осуществлялась по нарастанию его прочности (см. рис)

Основная положительная особенность влияния исследованных добавок проявляется при твердении бетона в условиях пониженной влажности среды твердения (20 %). Независимо от начального В/Ц-отношения, введение добавок позволяет создать оптимальные условия для твердения и набора прочности мелкозернистым бетоном.

Введение микрокремнезема в сочетании как с добавкой СП-3, так и ГПМ приводит к повышению прочностных показателей, особенно в условиях пониженной влажности среды твердения. Это объясняется особенностями действия добавки микрокремнезема, которая способна удерживать воду в системе длительное время на высоком уровне.

При этом максимальные показатели прочности мелкозернистого бетона не зависимо от влажности среды твердения, получены при введении комплексной добавки, состоящей из ГМП и микрокремнезема. Это объясняется, во-первых, наличием в добавке ГПМ ультрадисперсного наполнителя, который адсорбирует воду и обеспечивает тем самым необходимые для гидратации твердения условия. И, во-вторых, дополнительным действием микрокремнезема, который способствует повышению плотности затвердевшего цементного камня за счет с увеличением количества внутренних силовых связей в твердеющей системе и кольматации капиллярных поры цементного камня.

Так же была оценена остаточная влажность мелкозернистого бетона и установлено, что введение используемых добавок повышает водоудерживающую способность бетонных смесей при твердении в условиях пониженной влажности, что и отражается на прочностных характеристиках бетона.

Таким образом, подтверждено положительное влияние данных добавок на процессы твердения бетона в условиях сухого и жаркого климата.

Для обеспечения заданных условий твердения в процессе использования мелкозернистых бетонных смесей в монолитных строительных конструкциях рекомендуется использо-

175

вать:

1) Для жестких бетонных смесей с низкими значениями В/Ц-отношений комплексную добавку «ГПМ (7,5 % от массы цемента) + микрокремнезем (15 %);

Прочность при сжатии, МПа

Прочность при сжатии, МПа

Время твердения, сут.

Рис. - Кинетика процесса нарастания прочности в зависимости от состава и влажности среды твердения

2) Для подвижных бетонов (с высокими значениями В/Ц-отношений) рекомендуется использовать комплексные добавки, состоящие из пластификатора и микрокремнезема;

Таким образом, на основании исследований, максимально учитывающих потребности монолитного строительства, даны рекомендации по составам мелкозернистых бетонов повышенного качества для изготовления монолитных конструкций в условиях сухого и жаркого климата.

Библиографический список

1.Шмитько Е.И. Управление процессами твердения и структурообразования бетонов. Дис. ... докт. техн. наук по спец. 05.23.05. Воронеж, 1994. 525с.

2.Пунагин В. В. Особенности структурообразования цементной матрицы монолитного

бетона в условиях повышенных температур// вiсник Донбаськоi нацiонально академii

176

будiвництва i архiтектури, випуск 2010-5(85). – С. 140-144.

3. Мохаммед Хельми Таман Управление процессами структурообразования и твердения модифицированных цементных систем применительно к условиям сухого и жаркого климата: Дис. … канд.техн. наук по спец. 05.23.05:– Воронеж, 2011. – 151 с.

References

1.Shmitko E.I. Control and structure formation processes of hardening concrete. .Doctor. Technical. Science in specials. 05.23.05. Voronezh, 1994. 525s.

2.Punagin VV Peculiarities of structure formation of cement matrix reinforced concrete at elevated temperatures / / visnyk Donbaskoi National Academy of construction and architecture, edition 2010-5 (85). - S. 140-144.

3.Mohammed Helmi Taman management processes of structure formation and hardening of modified cement systems to the conditions of dry and hot climate: Dis. ..Candidate Technical. Science in specials. 05.23.05: tenderness, 2011. - 151s.

177

А.Е. Ломовских, Ю.В. Воробьёв, В.В. Татаринов, А.И. Расторгуева

АКТИВАТОР МОТОРНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЖИДКОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА

Актуальной является проблема экономии невозобновляемого углеводородного топлива, а также повышение экономичности и экологичности транспортных средств. С целью улучшения процесса горения углеводородного топлива, а, следовательно, уменьшения расхода топлива и снижения количества вредных веществ в отработавших газах в систему питания двигателей транспортных средств встраивается устройство, позволяющее улучшить эксплуатационные свойства топлива.

Ключевые слова: активатор, активация моторного топлива, система питания двигателя, жидкофазная система, процесс кавитации, дробление молекулярных цепей.

A.E. Lomovskiсh, U.V. Vorobiev, V.V. Tatarinov, A.I. Pastorgueva

THE ACTIVATOR OF MOTOR FUEL FOR INCREASE OF OPERATIONAL PROPERTIES

OF LIQUID HYDROCARBONIC FUEL

The problem of economy of not renewed hydrocarbonic fuel, and also increase of profitability and ecological compatibility of vehicles is actual. With the purpose of improvement of process of burning of hydrocarbonic fuel, and, hence, reduction of the charge of fuel and decrease in quantity of harmful substances in the fulfilled gases in the power supply system of engines of vehicles the device is built in, allowing to improve operational properties of fuel.

Keywords: the activator, activation of motor fuel, the power supply system of the engine, liquid phase system, process of crushing of molecular circuits.

На современном этапе развития автомобилестроения, в связи с быстрым увеличением количества автомобилей стала актуальной проблема экономии невозобновляемого нефтяного топлива. Также нависшая над миром экологическая проблема, и, в частности, появление смога над крупными городами, заставляет ужесточать требования по выбросу вредных веществ в

178

окружающую среду, в связи с этим появились "ЕВРО" стандарты. Также в связи со вступившим в силу Постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 г., касающегося вопросов экологизации автомобильного транспорта России, становятся особенно актуальными проблемы качества жидких нефтяных топлив, непосредственно количество вредных веществ, которое они выделяют при сгорании.

Выходом из создавшейся ситуации является получение и применение высококачественного топлива для автомобилей. Некоторые нефтяные компании работают над этой проблемой, но на сегодняшний момент в России большая часть нефтеперерабатывающих заводов устарела, и поэтому топливо необходимого качества не производиться.

Возможным решением данных проблем для автомобилестроения является модернизация систем питания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) путем использования в её составе устройства - активатора моторного топлива, которое позволяет существенно улучшить эксплуатационные свойства топлива и, в первую очередь, позволяет получить:

-экономию любого вида топлива (бензина, дизтоплива, авиационного керосина и топочного мазута) от 15 % до 30 %;

-снижение выбросов СО в отработавших газах от 20% до 50%;

-уменьшение шумности ДВС на 15%.

Перечисленные преимущества активированного моторного топлива достигаются применением активатора моторного топлива, различныеварианты которого представлены на рисунке 1.

Указанный активатор прямоточного типа, легко встраивается в любую топливную систему (сразу за штатным топливным насосом), имеет один входной и один выходной штуцер. Размеры цилиндрического корпуса: длина - до 150 мм, диаметр - от 30 до 55 мм в зависимости от объёма ДВС.

Рис. 1. Внешний вид активаторов моторного топлива

Активатор является высокоэффективным механическим устройством. Он имеет три последовательно расположенные ступени воздействия на топливную среду, приводящего к самоорганизации энергетического состояния по принципу увеличения масс-долей легких и средней легкости углеводородов (коротких и средних молекулярных цепей топлива). Устройство не требует какого либо привода, не содержит химических веществ и не приводит к изменению показателей топлива, регламентируемых соответствующими ГОСТ (октанового и цетанового чисел, фракционного состава), от которых зависит заводской ресурс двигателя.

Принципы смешения и активации, заложенные в предлагаемом активаторе, заключаются в следующем. В первой секции происходит сложное движение потока, реализующее нормальную, тангенциальную, относительную и кориолисову составляющие ускорения, а вместе

179