Государственная программа ориентированных фундаментальных исследований «Строительство и архитектура» (2006–2010 гг.) – в интересах отрасли и государства

влажности строительных материалов и соответствующие резонаторные первичные преобразователи, позволившие повысить точность контроля влажности за счет:

–автоматического учета изменений плотности контролируемого материала;

–уменьшения влияния засоленности воды;

–применения двухпараметрового контроля при измерении различных свойств сыпучих материалов, движущихся по трубопроводу.

Разработанные методы контроля качества воды могут быть использованы, в частности, для контроля качества питьевой воды, технологической воды атомных электростанций и т.п.

Для выбранного частотного диапазона были разработаны и изготовлены четыре типа микроволновых резонаторных преобразователей: на основе четвертьволнового коаксиального резонатора; на основе четвертьволнового полоскового отрезка и двух полосковых ответвителей; на основе плоского кольцевого резонатора, расположенного на диэлектрической подложке; на основе полосковой линии и диэлектрического цилиндрического резонатора. С помощью векторного анализатора цепей Agilent Е5071В были определены их технические характеристики и проведены экспериментальные исследования для определения возможности измерения влажности

бетонов различных марок. При проведении исследований использовались тяжелые бетоны плотностью 2,2–2,6 г/см2 на основе плотных природных заполнителей; легкие бетоны плотностью 1,6–1,8 г/см2 и 1,0–1,4 г/см2 на основе различных пористых заполнителей, а также бетоны ячеистые с плотностью 0,4–1,0 г/см2. Из проведенных экспериментальных исследований было установлено, что наиболее широкополосным и подходящим преобразователем для измерения влажности всех марок бетонов является четвертьволновой коаксиальный резонатор.

На базе четвертьволнового коаксиального резонатора изготовлен сенсор, включающий в себя элементы СВЧ тракта. Унифицированный СВЧ тракт состоит из малогабаритного перестраиваемого СВЧ генератора, высокочувствительного СВЧ детектора и преобразователей напряжений с высоким КПД. Для исключения непосредственного контакта контролируемого образца с открытым концом резонатора был установлен защитный диэлектрический слой. Также

131

была разработана блок-схема макета портативного микроволнового влагомера (рис. 25).

Детектор Усилитель

СВЧ генератор

Рисунок 25 – Блок-схема макета портативного микроволнового измерителя влажности

С помощью разработанного и созданного макета портативного микроволнового измерителя влажности были выполнены экспериментальные исследования в соответствии с ГОСТ 21718–84, который распространяется на бетоны и сыпучие строительные материалы. В результате этих исследований была создана база данных для автоматизации измерений бетона различных марок.

«Строительство и архитектура 55» «Оценка кинетики мигра-

ции тяжелых металлов из структуры дорожно-строительных материалов, содержащих техногенные отходы». Научный руководитель д-р техн. наук Бусел А.В. Белорусский национальный технический университет.

В ходе исследований по заданию «Строительство и архитектура 55» разработана методика экспресс-анализа экологической безопасности дорожно-строительных материалов, содержащих техногенные отходы и определена приборная база для ее реализации. В состав экспресс анализа входят методики исследования материалов по трем направлениям: на основе измерения pH водных вытяжек, на основе измерения общей минерализации водных вытяжек и на ос-

132

нове инверсионно-вольтамперометрического определения тяжелых металлов в водных вытяжках.

Все методики в комплексе и по отдельности могут быть применены для количественной оценки миграции ионов тяжелых металлов из структуры материалов еще на стадии лабораторных испытаний, а так же для контроля дальнейшего поведения возведенных объектов. Эффективность разработанного метода анализа заключается в снижении экологической нагрузки от применения небезопасных отходов производств и предотвращении распространения тяжелых металлов в окружающую среду.

Полученные методики апробированы при разработке самоотвержающейся смеси на основе электросталеплавильного шлака БМЗ и дробленого бетона для дорожного строительства и технологии ее применения.

3.3. В 2006–2010 гг. опубликовано научных работ по заданиям программы

всего – 1136,1, из них: монографий – 17; научных статей – 833,5;

научно-популярных статей – 5; сборников научных трудов, конференций – 10; справочников и энциклопедий – 4; учебников и учебных пособий – 23; тезисов докладов – 243,6;

втом числе за рубежом: монографий – 2; научных статей – 108,1;

учебников и учебных пособий – 2; тезисов докладов – 35,8

сдано в печать, всего – 4, их них: монографий – нет; научных статей – 4;

научно-популярных статей – нет; сборников научных трудов, конференций – нет; справочников и энциклопедий – нет; учебников и учебных пособий – нет;

133

тезисов докладов – нет;

втом числе за рубежом: монографий – нет; научных статей – 1; тезисов докладов – нет.

3.4.По заданиям программы в 2010 г.

а)

–открыто научных законов – нет;

–выдвинуто и обосновано научных теорий – 8:

по заданию «Строительство и архитектура 09» – теория единой энергетической системы жилого здания;

по заданию «Строительство и архитектура 09» – теория формирования композиционных структур жилых зданий с учетом условий восприятия;

по заданию «Строительство и архитектура 09» – теория экологической безопасности в архитектурной среде жилых зданий;

по заданию «Строительство и архитектура 15» – научная теория о взаимосвязи дескрипторов молекулярной структуры химических добавок на основе алифатических нитросоединений с кинетикой твердения модифицированного бетона, получены корреляционные соотношения;

по заданию «Строительство и архитектура 15» – обоснована научная теория механизма взаимодействия молекул химических добавок пластификаторов (олигомеров, суперпластификаторов и гиперпластификаторов) с гидратированной поверхностью частиц цемента, которая объясняет механизм пластификации цементных композиций;

по заданию «Строительство и архитектура 15» – теория о взаимосвязи между химическим строением (электронной структурой) химических добавок – продуктов на основе замещенных фенолов и свойствами цементного бетона;

по заданию «Строительство и архитектура 19» – обоснована целесообразность применения основных положений теории внутреннего увлажнения при моделировании и оптимизации структуры напрягающего бетона: введение мелких фракций легкого заполнителя, предварительно насыщенного водой позволяет не только ми-

134

нимизировать деформации усадки, но и уменьшить степень внутреннего ограничения со стороны заполнителя при развитии деформаций расширения в напрягающих бетонах, что существенно сокращает потери самонапряжения в процессе эксплуатации, а также снижает вероятность трещинообразования при развитии собственных деформаций в условиях переменной влажности;

по заданию «Строительство и архитектура 46» – научная теория, утверждающая, что общие и региональные особенности белорусской народной архитектуры являются результатом исторического синтеза строительных культур Востока и запада Европы;

–открыто новых научных закономерностей – 30:

по заданию «Строительство и архитектура 01» – зависимость между прочностью бетона на сжатие и различными параметрами динамического индентирования (коэффициентом восстановления скорости, длительностью активного этапа удара, максимальной глубиной внедрения, максимальным контактным усилием);

по заданию «Строительство и архитектура 01» – закономерность влияния массы контролируемого изделия на параметры удара при испытаниях бетонов методом динамического индентирования;

по заданию «Строительство и архитектура 01» – закономерность деформирования бетона при динамическом высокоскоростном вдавливании жесткого индентора, описывающая характер изменения контактного усилия от глубины внедрения при импульсном нагружении;

по заданию «Строительство и архитектура 01» – закономерность изменения параметров динамического индентирования (коэффициента восстановления скорости, длительности активного этапа удара, максимальной глубины внедрения, максимального контактного усилия) от физико-механических свойств контролируемого материала при различной энергии удара;

по заданию «Строительство и архитектура 01» – закономерность связи модуля упругости контролируемого материала с параметрами испытательного удара (коэффициентом восстановления скорости, максимальной глубиной внедрения, контактным усилием при максимальной глубине внедрения);

по заданию «Строительство и архитектура 01» – закономерность связи динамической твердости материала с его прочностью на сжатие;

135

по заданию «Строительство и архитектура 01» – закономерность связи модуля упругости бетона с коэффициентом восстановления скорости индентора и пластической твердостью бетона;

по заданию «Строительство и архитектура 01» – закономерность связи модуля упругости бетона, определяемого методом динамического индентирования, с прочностью бетона на сжатие;

по заданию «Строительство и архитектура01» – закономерность совместного влияния геометрии контактного наконечника и энергии удара (степени нагружения) на упругопластический отклик материала при динамическом индентировании, характеризующаяся отношением энергии удара к диаметру наконечника в третьей степени;

по заданию «Строительство и архитектура 02» – влияние диаметра неоднородно намагниченных прутков арматуры и глубины их залегания в железобетонных конструкциях на пространственное распределение напряженности вторичного магнитного поля;

по заданию «Строительство и архитектура 02» – зависимость пространственного распределения напряженности магнитного поля прутков арматуры железобетонных конструкций от степени неоднородности намагничивающего поля, создаваемого постоянными магнитами;

по заданию «Строительство и архитектура 02» – зависимость расстояния между экстремальными точками в распределении магнитного поля прутков арматуры железобетонных конструкций от толщины защитного слоя бетона при квазиоднородном намагничивании имеет линейный характер и не зависит ни от диаметра прутков, ни от их магнитных свойств, что может быть использовано для измерения толщины защитного слоя бетона;

по заданию «Строительство и архитектура 02» – закономерность изменения распределения напряженности магнитного поля параллельных прутков арматуры в строительных конструкциях в зависимости от вариации глубины их залегания и расстояния между ними при намагничивании неоднородным полем;

по заданию «Строительство и архитектура 02» – закономерность формирования неоднородности в распределении напряженности вторичного магнитного поля рассеяния над поверхностью бетонных конструкций в зависимости от магнитной восприимчивости

136

материала и размеров структурных неоднородностей конструкций при намагничивании постоянным магнитным полем;

по заданию «Строительство и архитектура 03» – закономерность изменения уровня магнитной эмиссии с ростом искусственной трещины при циклических нагружениях образца; (0,5)

по заданию «Строительство и архитектура 03» – закономерность изменения сигнала акустической эмиссии при регистрации и росте дефектов в виде коррозионного растрескивания;

по заданию «Строительство и архитектура 03» – закономерность изменения сигнала магнитной и акустической эмиссии от расположения первичных преобразователей и амплитуды поля перемагничивания;

по заданию «Строительство и архитектура03» – закономерность низкочастотных особенностей магнитных шумов в условиях одноосного напряженного состояния в образцах строительных сталей;

по заданию «Строительство и архитектура 03» – закономерность, состоящая в наличии порогового возбуждения акустического шума под действием переменного магнитного поля;

по заданию «Строительство и архитектура 04» – в результате исследований установлено, что предельное напряжение сдвига, характеризующее реологическое поведение растворов сухих строительных смесей, выражается экспоненциальной зависимостью от эффективной объемной концентрации сухих компонентов, равной геометрической объемной концентрации наполнителя с добавлением объема адгезионного связующего слоя толщиной 10 мкм, и предельной объемной концентрации сухих компонентов;

по заданию «Строительство и архитектура 05» – зависимость чувствительности методов индентирования к упругим модулям бетона от отношения динамического модуля Юнга к квадрату коэффициента Пуассона;

по заданию «Строительство и архитектура 05» – закономерность в изменении частотно-временных параметров акустических импульсов, проявляющимся при предпластическом деформировании бетона: моменту достижения верхней границы трещинообразования бетона соответствует момент появления серий акустоэмиссионных импульсов со спадающей амплитудой; среднее значение периода серии импульсов коррелирует с постоянной времени основного (первого) импульса серии;

137

по заданию «Строительство и архитектура 05» – закономерность влияния модуля упругости (Юнга) бетона на результаты оценки его прочностных параметров ударным методом;

по заданию «Строительство и архитектура 05» – закономерность возрастания относительной и максимальной мгновенной эмиссионной акустической активности при увеличении прочности испытуемого образца и постоянстве энергии ударного воздействия, которая положена в основу разрабатываемого метода определения упругих и прочностных свойств бетона;

по заданию «Строительство и архитектура 06» – аналитическая зависимость эффективного коэффициента теплопроводности микромодуля газовоздушного контура от его объемной пористости

икоэффициентов теплопроводности отдельных элементов с помощью комбинации адиабатных и изотермических плоскостей;

по заданию «Строительство и архитектура 06» – аналитическая зависимость наибольшего термического сопротивления слоя из микромодулей от их геометрических параметров и разностей температур для наиболее характерных чисел Re от 108 до 203;

по заданию «Строительство и архитектура 06» – зависимость теплопереноса через ограждения с произвольноориентированными газовоздушными контурами различных геометрических характеристик;

по заданию «Строительство и архитектура06» – линейная зависимость термического сопротивления модулей от радиационных характеристик, наличия экранов и отражательных способностей;

по заданию «Строительство и архитектура 07» – закономерность расчета вытяжных систем вентиляции жилых зданий с «теплыми» чердаком, который не выполняет функций камеры статического давления;

по заданию «Строительство и архитектура 09» – влияние ориентированного проектирования на повышение комфортных характеристик жилого здания и улучшение показателей энергоэффективности;

по заданию «Строительство и архитектура 09» – влияние параметров формы здания на показатели энергоэффективности;

по заданию «Строительство и архитектура 09» – зависимость планировочного решения от конструктивной схемы жилого здания;

138

по заданию «Строительство и архитектура 09» – зависимость энергоэффективности здания от его архитектурной формы и объемно-планировочного решения здания;

по заданию «Строительство и архитектура 09» – закономерность влияния природно-климатических условий и условий градостроительной ситуации конкретной строительной площадки на форму здания, его планировку, размещение оконных проемов и эркеров, типы и габариты приквартирных пространств, нормируемые показатели микроклимата, инсоляции, звукоизоляции, сквозную или угловую аэрацию, художественные приемы с учетом реальных условий освещения и восприятия;

по заданию «Строительство и архитектура 10» – влияние цилиндрической анизотропии материала арматуры на напряженнодеформированное состояние при действии внешней нагрузки;

по заданию «Строительство и архитектура 10» – зависимость деформационных характеристик материала арматуры и сварных соединений от неоднородности строения арматуры в поперечных сечениях;

по заданию «Строительство и архитектура 10» – зависимость механических свойств арматуры от слоистости строения арматурных стержней, что негативно сказывается на склонности к хрупкому разрушению изделий с дефектами сварки, надрезами; приводит к разупрочнению арматурных стержней при сварочных воздействиях;

по заданию «Строительство и архитектура 10» – закономерность внутреннего строения арматурных стержней различного диаметра, термообработанных в потоке прокатного стана;

по заданию «Строительство и архитектура 10» – закономерность изменения коэрцитивной силы при упруго пластической работе стали при центральном растяжении арматурных стержней;

по заданию «Строительство и архитектура 10» – закономерность перераспределения содержания углерода при деформировании образцов из строительных сталей и роста температуры в зоне деформирования;

по заданию «Строительство и архитектура 10» – закономерность управления механическими и технологическими характеристиками арматурных стержней;

139

по заданию «Строительство и архитектура 11» – закономерности изменения теплотехнических показателей прогрева бетона от электротехнических характеристик греющих устройств;

по заданию «Строительство и архитектура 11» – закономерность влияния скорости нагрева изделий, находящихся в насыщающей смеси при упрочнении промышленных объемов изделий на толщину и фазовый состав формирующихся боридных и карбонитридных слоев;

по заданию «Строительство и архитектура11» – закономерность влияния гранулометрического состава насыщающей смеси при упрочнении промышленных объемов изделий на толщину и фазовый состав формирующихся боридных и карбонитридных слоев;

по заданию «Строительство и архитектура 11» – закономерность изменения структуры и фазового состава диффузионных покрытий, формирующихся на высоко- и низколегированных сталях, в зависимости от состава порошковых сред и температурновременных параметров процесса карбонитрации;

по заданию «Строительство и архитектура 11» – закономерность определения оптимальных режимов прогрева;

по заданию «Строительство и архитектура 12» – закономерность пластификации и разжижения цементно-песчаных смесей в присутствии поверхностно-активных веществ – гидрофобизирующего олеата аммония и гидрофилизирующего оксиэтилированного нонилфенола;

по заданию «Строительство и архитектура 12» – закономерность разжижения минеральных дисперсий, содержащих соединения кальция, комплексной добавкой поверхностно-активных веществ, в состав которых входит гидрофобизатор олеат аммония, образующий на твердой поверхности гидрофобный олеат кальция и гидрофобизатор – смачиватель, который структурирует воду, находящуюся между гидрофобными плоскостями твердых частиц дисперсии;

по заданию «Строительство и архитектура 12» – технологическая закономерность агрегации мелких частиц материалов (цемент, известь, перлит) от концентрации гидрофобизатора (более 0,15 %) на их поверхности;

по заданию «Строительство и архитектура 13» – закономерность равномерности объемного уплотнения грунтового массива

140