10933

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Рис. 6. График нормальных напряжений, Па

Рис. 7. График прогибов, м

производная _ w(x) : производная _ w1 (x) производная _ w2 (x)

_________________________________________________________________________________

260 Вестник ПТО РААСН, выпуск 20

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

x : G0 H1 U x H производная _ w(x )

Рис. 8. График значений касательного напряжения в среднем слое, Па

Выводы

1.В прикладной среде MathCad определены потери теплоты через поверхности трехслойной панели при заданных коэффициентах теплопередачи и температурах облицовок панели. Построена диаграмма температур в поперечном сечении панели.

2.Разработана модель расчета трехслойной панели на устойчивость при одностороннем сжатии. Трехслойная панель имеет несимметричное строение. Все три слоя панели изготовлены из изотропного материала. Средний слой представляет собой легкий заполнитель, не воспринимающий нормальные напряжения. Разработан алгоритм и реализована программа автоматизированного расчета трехслойной панели на изгиб.

3.Выполнен расчет перекрытия объема на изгиб от действия поперечной нагрузки с учетом температурных деформаций. В результате построены графики распределения температур, прогибов и касательных напряжений в среднем слое горизонтальной панели.

Библиография

1.Кудинов, А. А. Гидрогазодинамика: учебное пособие/ А. А. Кудинов. – Москва: НИЦ ИНФРА-М, 2015. – 336 с.

2.Солодов, А.П. MathCad/ Дифференциальные модели/ А.П. Солодов, В.Ф. Очков. – Москва: Издательство МЭИ, 2002. – 239 с.

3.Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: справочник: в 2 кн. Кн. 2. Теплоэнергетика и теплотехника/ под ред. А. В. Клименко, В. М. Зорина. – Москва: Изд-во МЭИ, 2001. – 564 с.

4.Справочник по сушке древесины/Е.С. Богданов, В.А. Козлов, В.Б. Кунтыш. Под ред. Е.С. Богданова. - Москва: Лесная промышленность, 1990. - 304 с.

5.Штамм, К. Многослойные конструкции: Пер.с нем./ К. Штамм, X. Витте. - Москва: Стройиздат, 1983,- 296 с.

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАРЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ БЕТОНОВ

М.Г. САЛИХОВ, В.Г. КОТЛОВ ________________________________________________

Начиная с 30-х годов прошлого столетия до настоящего времени органические бетоны с использованием битумов – черный щебень, асфальтовые бетоны различных видов и модификаций (АБ), щебеночно-мастичные асфальтовые бетоны (ЩМА) и другие во всем мире являются основным конструктивным материалом для дорожных одежд усовершенствованного типа автомобильных дорог. Одновременно, обладая отличными физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами, эти материалы обладают некоторыми недостатками, приводящими к ограничению их долговечности. В частности, их свойства сильно зависят от температуры окружающей среды. Ухудшение свойств органических бетонов в результате воздействия внешних и внутренних факторов, чаще всего, известно под общим названием старение. Среди главных внешних факторов, способствующих старению, являются вид, состав и структура материала, степень доступности воздуха и воды к разделам фаз «пленка би- тума-поверхности минеральных материалов» через открытую пористость или повреждения структуры и температура окружающей среды [1-3].

В частности, температурный фактор сопровождает органические бетоны начиная с момента производства битумов, продолжается в процессе их временного хранения, приготовления и укладки органических смесей в конструктивные слои и в процессе их эксплуатации в конструкциях дорожных одежд автомобильных дорог, площадок и т.д. [1- 4].

Старение органических бетонов логично объясняется изменением свойств битумов в результате ускоренного их окисления, испарения легколетучих составляющих и других процессов при повышенных и высоких температурах, наличия и количества дисперсных частиц и т.д.

С целью регулирования отдельных эксплуатационных свойств, повышения теплостойкости, уменьшения требуемого расхода вяжущего и снижения себестоимости органических бетонов ранее были предложены новые составы органических бетонов – щебеночно-мастичные асфальтобетоны и асфальтобетоны типа Б с добавками отходов дробления известняков (ЩМА с ОДИ и АБ с ОДИ), модифицированные отходами химической промышленности Чувашской Республики – кубовыми остатками, получаемыми при производстве 8ПФДА и анилина (АсД) [6, 7]. Образцы этих составов были испытаны по стандартным методикам ГОСТ 12801-98 [8]. Суть данных работ состоит в предварительном прогревании исследуемых образцов смесей при температуре +150 0С в течении 0…7 часов, сформировании затем из них стандартных цилиндрических образцов и испытании с установлением основных физико-механических свойств. Затем рассчитываются значения коэффициента старения по соответствующим показателям по формуле:

где Пnit ПР – значение n-го физико-механического свойства образца органического бетона из смесей или битума после прогревания при высокой температуре в течение времени tпр; Пnit ПР 0 – то же у образцов из предварительно не прогретых при высокой

температуре (т.е. при tпр = 0 ч.).

По всем рассмотренным показателям по формуле (1) рассчитывают значения

Кст.

_________________________________________________________________________________

262 Вестник ПТО РААСН, выпуск 20

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Строят графики зависимости значений отдельных физико-механических свойств образцов бетонов от времени прогревания смесей при высокой температуре (рис. 1). Затем на этих графиках проводят параллельные к оси абсцисс линии на уровне пороговых (допустимых стандартами) значений.

Рис. 1 - График зависимости значений физико-механических свойств образцов органического бетона (битума) Пi от продолжительности прогревания смесей tпр

Точка пересечения линии порогового значения показателя с экспериментальной показывает:

а)предельное значение времени прогрева исследуемых образцов при проведении экспериментов;

б)позволяет рассчитать значение коэффициента старения по всем показателям именно при данной продолжительности прогрева смесей.

По наименьшему значению коэффициента старения по всем показателям свойств при установленной продолжительности прогревания смеси назначается главный показатель, который в наибольшей степени чувствителен к старению при высокой температуре.

Некоторые результаты выполненных экспериментов представлены в табл. 1.

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

* - предел прочности при сжатии при температуре +20 0С; - предел прочности при сжатии при температуре +50 0С; tg α – коэффициент внутреннего трения; C – сцепление при сдвиге.

По полученным данным рассчитаны значения коэффициентов старения, которые приводятся в табл. 2.

Т а б л и ц а 2 Изменение значений коэффициента старения Кст по некоторым свойствам органи-

ческих бетонов после предварительного прогревания при +150 0С

Анализ приведенных в табл. 1 и 2 данных позволяет заключить, что значения предела прочности бетонов при сжатии при +50 0С в наибольшей степени снижаются после предварительного прогревания смесей при высокой температуре, т.е. он является наиболее чувствительным показателем. Изменение значений коэффициента старения по мере увеличения времени прогревания уменьшается по закону гибели следующего вида:

где А, В – постоянные коэффициенты, зависящие от вида органического бетона.

ВЫВОДЫ

1.Предварительное прогревание смесей для органических бетонов при высоких

температурах значения всех их показателей ухудшаются. Наиболее чувствительным показателем свойств при этом является предел прочности при сжатии при + 50 0С.

2.Использование для анализа теплового старения органических бетонов при помощи безразмерного коэффициента старения по конкретным физико-механическим свойствам позволяет проводить оценку процесса не зависимо от масштабного фактора

ииспользовать для опытов имеющееся стандартное оборудование строительных лабораторий.

3.Установлено, что модифицированные щебеночно-мастичные асфальтобетоны

с ОДИ лучше сопротивляются старению, чем модифицированные асфальтобетоны с ОДИ. В то же время значения предела прочности при сжатии при +50 0С у обеих видов органических бетонов после старения в течение 5…7 часов практически выравниваются между собой. Очевидно, это происходит из-за хорошей ориентации битумных пленок к поверхностям минеральных материалов при присутствии модифицирующих добавок и структурирующей роли дисперсных частиц ОДИ.

_________________________________________________________________________________

264 Вестник ПТО РААСН, выпуск 20

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Библиография

1.Рыбьев И. А. Асфальтовые бетоны: Учебное пособие для строительных вузов

/И.А. Рыбьев. – Москва: Выс. шк., 1969. – 399 с.

2.Таращанский Е.Г., Вильмсен И.И. Исследование старения асфальтобетона импульсным ультразвуковым методом//Повышение эффективности применения цементных и асфальтовых бетонов в Сибири/Сб. 3.-Омск: СибАДИ, 1975. С. 40-61.

3.Скрипкин А.Д., Старков Г.Б., Колесник Д.А. Старение битума в технологическом процессе его подготовки для производства асфальтобетонных смесей//Сб. статей и докладов ежегодной научной сессии Ассоциации исследователей асфальтобетона.- Москва: МАДГТУ (МАДИ), 2010. С. 46-53.

4.Королев И.В. Пути экономии битума в дорожном строительстве/И. В. Королев. – Москва.: Транспорт, 1986. - 149 с.

5.Салихов М.Г., Иливанов В.Ю., Малянова Л.И. Предложение к изучению процессов старения органических бетонов при воздействии высоких температур//Вестник ПГТУ. Серия «Лес. Экология. Природопользование». Йошкар-Ола: ПГТУ, 2015.- № 1.- C. 59-65.

6.Иливанов В.Ю., Салихов М.Г., Малянова Л.И., Криворучко С.В., Эндюскин В.П., Филиппов В.М. Способ получения щебеночно-мастичного асфальтобетона: Патент на изобретение № 2494988 от 28.12.2011. МПК C 04 B 26/26 (опубл. 10.10.2013 Бюл. № 28).

7.Патент РФ № 2503633 МПК C 04 B 26/26 (2006.01). Способ получения горячей щебеночной асфальтобетонной смеси с добавкой отсевов дробления известняков марки 400/М.Г.Салихов, Л.И.Малянова, В.Ю.Иливанов: Опубл. 10.01.2014.- Бюл. № 1.

8.ГОСТ 12801-98. Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний. Введен в действие Постановлением Госстроя России 24.11.1998 г., № 16 с 01.01.1998 г. (взамен ГОСТ 12801-84).- Москва: ГУП ЦПП, 1999.- 39 с.

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА СВЕЧЕЙ В ПРАВОСЛАВНЫХ ХРАМАХ

А.Г. КОЧЕВ, М.М. СОКОЛОВ, Е.А. КОЧЕВА, А.С. МОСКАЕВА ____________________

Использовать свечи во время молитвы – это символ добровольной жертвы Богу, свидетельства веры, причастности человека к божественному свету. Прихожане зажигают свечи при посещении храма, во время служб, таинств и престольных праздников.

Во время горения в храме свечи выделяют большое количество теплоты, сопоставимое с мощностью систем отопления [1,2]. В то же время процесс горения свечей сопровождается выделением угарного газа, влаги и сажи, последняя из которых оседает на стенах храма, иконах и фресках, в том числе над отопительными приборами, независимо от климатических условий. Однако в современных нормативных источниках, такая важная величина, как расход свечей и его определение в храмах не рассматривается [3], хотя без знания данной величины невозможно точно определить количество приточного и удаляемого воздуха из храма при проектировании систем естественной вентиляции.

Как правило, в православных храмах доминируют вертикальные размеры архитектурных форм над горизонтальными. По высоте вертикальной стены молельного зала во многих храмах располагается несколько ярусов оконных проемов. Перегородки, отделяющие один ярус от другого, отсутствуют. Между оконными проемами, находятся фрески или иконы, делающие невозможным размещение отопительных приборов под каждым ярусом окон. Следовательно, на вертикальной стене православных храмов под несколькими ярусами окон может располагаться только один ряд отопительных приборов (рис. 1) или эти приборы располагаются под нижним окном в несколько ярусов (рис. 2).

Однако и в том, и в другом случае восходящий конвективный поток от отопительного прибора затягивает сажу от свечей, которая впоследствии остается на стене, что приводит к порче фресок или икон, находящихся над отопительным прибором. Поэтому рекомендуется на расстоянии 0,2 м от отопительного прибора устанавливать пластину, соотносимую по размерам с горизонтальными размерами прибора, которая будет защищать от сажи церковную утварь, находящуюся над радиатором.

В других православных странах, например в Черногории и в Греции, для свечей выделяется отдельное помещение без икон и фресок, располагают подсвечники на улице (рис. 3) или в специальных стеклянных коробах в молельном зале. Но в этих странах нет такой же серьезной потребности в отопительных системах, как в России.

Для проектирования систем естественной вентиляции на кафедре Теплогазоснабжения ННГАСУ была разработана инженерная методика, которую условно можно разделить на 2 этапа:

•Определение выделяющейся теплоты от отопительных приборов, людей, свечей и лампад, т.е. теплоты, удаляемой системами аэрации.

•На основании расчета теплопотерь определение площади приточных и вытяжных фрамуг.

В данной методике требовалось уточнить величину расхода свечей в молельном зале. Расход свечей в храме является важной величиной для составления теплового баланса молельного зала православного храма, поскольку тепловыделения от свечей сопоставимы с мощностью систем отопления. Количество свечей, постоянно горящих в храме, ограничивается количеством подсвечников, однако во время проведения некоторых престольных праздников прихожане держат горящие свечи в руках.

_________________________________________________________________________________

266 Вестник ПТО РААСН, выпуск 20

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Рис. 1. Скопление сажи над отопительным прибором в один ярус

Рис. 2. Скопление сажи над отопительными приборами в несколько ярусов

_________________________________________________________________________________

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

Рис. 3. Скопление сажи над свечами в водной емкости, расположенной на входе в храм (Греция. Остров Крит).

Нами были провены соответствующие замеры расходов свечей в семи православных храмах Нижнего Новгорода в различные периоды года.

1.В шатровом храме Архангела Михаила (на территории Нижегородского кремля) расположено 170 гнезд под свечи в подсвечниках, и в среднем расход свечей составляет 0,78 кг/ч.

2.В церкви Жен-Мироносиц типа корабль (ул. Добролюбова) расположено 448 гнезд под свечи, средний расход – 2,15 кг/ч.

3.В церкви Успения Божией Матери типа корабль (пер. Крутой) 438 гнезд под свечи, средний расход – 1,58 кг/ч.

4.В церкви Преподобного Сергия Радонежского (ул. Сергиевская) 496 гнезд под свечи, средний расход – 2,38 кг/ч.

5.В церкви Вознесения Господня (ул. Ильинская) количество гнезд под свечи 313 гнезд, средний расход 1,44 кг/ч.

6.В церкви Всемилостивейшего Спаса (ул. Максима Горького) количество гнезд 735, средний расход 3,52 кг/ч.

_________________________________________________________________________________

268 Вестник ПТО РААСН, выпуск 20

ПТО РААСН

_________________________________________________________________________________

7. В Крестовоздвиженском соборе (ул. Окский Съезд) количество гнезд 526, средний расход 2,21 кг/ч.

Несмотря на относительное внешнее сходство некоторых храмов и незначительно отличающееся количество гнезд под свечи, как в церквях Жен-Мироносиц и Успения Божьей Матери, средний расход свечей может быть различным (в первом храме на 26% больше). Оба эти храма относятся к типу «Корабль», имеют замоноличенный свод молельного зала, и, как следствие, через барабаны данного храма невозможно осуществлять естественную вентиляцию. Однако церковь Жен-Мироносиц представляет собой объединенную летнюю и зимнюю церкви, вследствие чего молельный зал в плане имеет Г-образную форму без перегородок, в то время как в церкви Успения Божией Матери – Т-образную.

Стоит также отметить неравномерный расход свечей в пределах молельного зала каждого православного храма, но для инженерной методики достаточно использовать полученное нами усредненное значение это величины, которое отличалось в зависимости от периода года (от 3-5 г/ч с одного гнезда). Для учета архитектурных и конструктивных особенностей храма нами была введена эмпирическая величина – коэффициент формы, которая варьируется в пределах от 0,75-1,13.

При 50% наполняемости прихожанами молельного зала православного храма, по статистике [1] наблюдается полная наполняемость свечами гнезд в подсвечниках. При максимальной наполняемости прихожанами молельного зала (во время главных престольных праздников) помимо свечей в подсвечниках прихожане сжигают свечи в руках, но, как правило, их число не превышает 30%.

Получившиеся значения расхода свечей используются на протяжении всей инженерной методики, отражаясь на величине суммарных тепловыделений, которые также учитывают тепловыделения от людей и отопительных приборов.

Библиография

1.Кочев, А.Г. Микроклимат православных храмов : монография / А. Г. Кочев ; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород : ННГАСУ, 2004. - 449 с. : ил.

2.Соколов, М.М. Влияние внешней аэродинамики на микроклимат православных храмов : дис. ... канд. техн. наук : 05.23.03 / М. М. Соколов. – Н. Новгород, 2013. - 266 с. : ил.

3.АВОК Стандарт–2–2004. Храмы православные. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. – Введ. 2004-06-09. – М. : АВОК, 2004. – 14 с. : ил.

4.Кочев А.Г. Расчет воздухообменов для осушки конструкций и аэрации в культовых зданиях / А. Г. Кочев, О. В. Федорова, М. М. Соколов // Известия вузов. Сер. «Строительство». – 2013. – № 2-3. – С. 60-67.

5.Филатов, Н.Ф. Купола, глядящие в небеса: Нижегородское храмовое зодчество ХVII-ХХ в. : альбом / Н. Ф. Филатов ; Нижегор. ин-т экон. развития. Н. Новгород :

НИЭР, 1996. – 248 с. : ил.

_________________________________________________________________________________