Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
Теоретические предпосылки упрочнения микроструктуры поверхностного слоя дорожных бетонных покрытий с помощью коллоидного вещества
Get PDFAssuming that there are perpetual roads solution of the problem pertaining to strength and longevity of road concrete pavements are mainly determined by theoretical prerequisites which are considered as basic ones in technology for strengthening micro-structure of their top surface layer. Application of fine grain concrete with ultra-disperse additives partially helps to obtained strengthened top layer of such pavements. At the same time further search and improvement of theoretical analysis for the given problem are required for development of technological parameters. Investigations on this direction are rather insignificant and the problem continues to be considered as an actual one. There is a known method for application of colloid cement glue and activated gunite solution for strengthening binding of new and old concrete in engineering structures. However it is necessary to point out the fact that investigations in the field of protection of road concrete pavements against corrosion destructions are actually absent. Such approach restrains a wide application of the mentioned methods in engineering practice for provision of efficient maintenance of concrete pavements. In this case it is necessary to consider the existing theoretical statements on the essence of quantum structure-formation mechanics in the systems consisting of colloid-disperse particles. This approach to road concrete science is accepted a new one ant it is connected with the possibility to regulate processes of structure-formation micro-mechanics in mineral systems while creating protective surface layers in road concrete pavements. The given paper is devoted to this problem.Исходя из гипотезы «вечных дорог», решение проблемы прочности и долговечности дорожных бетонных покрытий в значительной мере определяется теоретическими предпосылками, положенными в основу технологии упрочнения микроструктуры их верхнего поверхностного слоя. Применение мелкозернистого бетона с использованием ультрадисперсных добавок частично помогает получить упрочненный верхний слой таких покрытий. Вместе с тем для разработки технологических параметров требуются дальнейший поиск и развитие теоретического анализа данной проблемы. Исследований по этому направлению крайне недостаточно, и затронутый вопрос продолжает оставаться актуальным. Известен метод применения коллоидного цементного клея и активированного торкрет-раствора для усиления сцепления нового и старого бетона в инженерных конструкциях. Однако исследования в области защиты поверхностного слоя дорожных бетонных покрытий от коррозионных разрушений отсутствуют. Это сдерживает широкое применение указанных приемов в инженерной практике эффективного содержания бетонных покрытий. В данном случае представляет интерес рассмотрение имеющихся теоретических положений о существе квантовой механики структурообразования в системах, состоящих из коллоидно-дисперсных частиц. Такой подход в дорожном бетоноведении является новым, он связан с возможностью регулирования процессов микромеханики структурообразования в минеральных системах при создании защитных поверхностных слоев в дорожных бетонных покрытиях. Этой проблеме и посвящена данная статья
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛАЗМЕННЫХ ПОРОШКОВЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ КЕРАМИКИ С НЕРАВНОВЕСНОЙ СТРУКТУРОЙ
Get PDFThe paper presents investigations on studying the influence of plasma jet parameters (current, sputtering distance, consumption of nitrogen plasma forming gas), fractional composition of an initial powder on characteristics of plasma powder coatings from ceramics with a non-equilibrium structure. Optimization of APS parameters (plasma spraying in air) has been carried out for the following materials: NiAl, Al2O3–Cr2O–TiO2 – 15 % (CaF2–Ni) and FeCr30Mo3 – 12 % CaF2 – 50 % TiC. The optimization of sputtering parameters has been made on the basis of obtaining maximum coefficient of the material use. Structure of coatings, their chemical and phase compositions have a determining effect on physical and mechanical properties of the coatings, in particular, on porosity, adhesion strength and wear resistance. In its turn, a structure and a composition of the coating formed on the substrate depend on energy characteristics of the plasma sputtering process, an efficiency of heat exchange processes between dispersed and gas phases of high-temperature plasma jet, and also on a composition, a structure, and properties of the used materials. Thus, a stable distribution of a solid oxide phase has been observed in the volumes of sputtered materials and there are no surface zones with a deficiency of such inclusions that positively affects operability of the investigated wear-resistant coatings. While carrying out plasma deposition of Al2O3–Cr2O–TiO2 – 15 % (CaF2-Ni) powders, a coating with a higher micro-hardness has been formed in comparison with Al2O3–Cr2O–TiO2 – 15 % (MoS2–Ni) powders that is due to a decrease in porosity and an increase in uniformity of coatings. Graininess of the coatings exerts a significant influence on density of coatings, nature of phase distribution and strength characteristics (wear resistance and adhesion strength).В статье представлены исследования влияния параметров плазменной струи (ток, дистанция напыления, расход плазмообразующего газа азота), фракционного состава исходного порошка на характеристики плазменных порошковых покрытий из керамики с неравновесной структурой. Проведена оптимизация параметров APS (плазменное напыление на воздухе) процесса для материалов NiAl, Al2O3–Cr2O–TiO2 – 15 % (CaF2–Ni) и FeCr30Mo3 – 12 % CaF2 – 50 % TiC. Оптимизация параметров напыления проводилась на основании получения максимального коэффициента использования материала. Структура покрытий, их химический и фазовый составы оказывают определяющее влияние на физико-механические свойства покрытий, в частности на пористость, прочность сцепления и износостойкость. Формируемые на подложке в процессе напыления структура и состав покрытия зависят от энергетических характеристик процесса плазменного напыления, эффективности теплообменных процессов между дисперсной и газовой фазами высокотемпературной плазменной струи, а также от состава, структуры и свойств применяемых материалов. Таким образом, наблюдается стабильное распределение твердой оксидной фазы в объемах напыленных материалов и отсутствуют поверхностные зоны с дефицитом подобных включений, что положительно влияет на работоспособность исследуемых износостойких покрытий. При плазменном напылении порошков Al2O3–Cr2O–TiO2 – 15 % (CaF2–Ni) формируется покрытие с более высокой микротвердостью, по сравнению с порошками Al2O3–Cr2O–TiO2 – 15 % (MoS2–Ni), что обусловлено снижением пористости и повышением однородности покрытий. На плотность покрытий, характер распределения фаз, а также на прочностные характеристики (износостойкость и прочность сцепления) большое влияние оказывает зернистость покрытий
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОЛЬЦЕВОГО КОНЦЕНТРАТОРА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СИСТЕМЫ
Get PDFConventional ultrasonic systems contain concentrators of longitudinal type to amplify and transfer vibrations to a tool. Along with them, elastic rings with variable cross section thickness can be used effectively as concentrators for ultrasonic vibrations of acoustic systems. Their practical application requires a scientifically substantiated methodology for determination of geometric parameters. The paper provides substantiation of the method used to determine dimensions of annular concentrators with a variable cross section which can enhance effectiveness of the ultrasound equipment while performing various technological tasks. Visual analysis of acoustic waves radiated by annular concentrators has shown that the most intensive vibrations are produced in the most thin sections. Computer simulation of oscillations in rings with an external diameter of 50 mm and a variable cross section has demonstrated that the largest increase of vibration amplitude is achieved at a certain ratio of ring thicknesses and diameters. An analysis of numerical values for amplication factor of vibrational amplitude Kд has revealed that there is a limit boundary for the ratio of ring wall thicknesses which, in its turn, depends on the ratio of ring outer and inner diameters at certain values of hole axis eccentricity. The ratio of diameters is expressed quantitatively by the coefficient Kд. An analysis of the results concerning numerical calculations of amplitude amplification factor performed for the specified model of the ring having 50 mm diameter have illustrated that this ratio should lie between 1.3 > Kд > 1.15. The obtained results can be used in ultrasonic devices with annular concentrators in order to perform various technological tasks.Традиционные ультразвуковые системы содержат концентраторы продольного типа для усиления и передачи колебаний инструменту. Наряду с ними в качестве концентраторов ультразвуковых колебаний акустических систем могут быть эффективно использованы упругие кольца с переменной толщиной сечения. Для их практического применения необходима научно обоснованная методика определения геометрических параметров. В статье дано обоснование методу определения размеров кольцевых концентраторов с переменным сечением, которые могут повысить эффективность работы ультразвукового оборудования для выполнения различных технологических задач. Визуальный анализ акустических волн, излучаемых кольцевыми концентраторами, показал, что наиболее интенсивные колебания возбуждаются в наиболее тонких сечениях. Компьютерное моделирование колебаний колец наружным диаметром 50 мм с переменным сечением показало, что наибольшее усиление амплитуды колебаний достигается при определенном соотношении толщин и диаметров кольца. Анализ численных значений коэффициента усиления амплитуды колебаний Кд показал, что существует предельная граница соотношения толщин стенок кольца, которая в свою очередь зависит от соотношения наружного и внутреннего диаметров кольца при определенных значениях эксцентриситета оси отверстия. Количественно соотношение диаметров выражается коэффициентом Кд. Анализ результатов численных расчетов коэффициента усиления амплитуды, выполненных для указанной модели кольца диаметром 50 мм, показал, что это соотношение должно находиться в пределах 1,30 > Кд > 1,15. Полученные результаты могут быть использованы в ультразвуковых устройствах с кольцевыми концентраторами для выполнения различных технологических задач
О долговечности твердых строительных материалов
Get PDFReliable forecasting of longevity for solid construction materials, especially for concrete and reinforced concrete is considered as a rather complicated scientific and technical problem which is often described in a great number of research papers. However this problem does not have a reliable analytical solution with the required statistical realization level. The paper contains a brief analysis of modern views pertaining to breakage processes in solid construction materials including concrete and reinforced concrete due to action of force (in particular, on the basis of temporary strength dependence with a static load) and non-force factors comprising as well carbonization and decrease of hydrogen index. Peculiar features concerning strength decrease of construction materials in time due to action of creep processes (plasticity) have been described in the paper. The paper presents two variants for assessment of possible longevity: without initial damage and with available initial defects. According to the first variant distribution of the test specimens of material for longevity corresponds to a lognormal law and in the second variant the distribution follows more complicated law. The paper provides levels of carbonization indices and a hydrogen index when corrosion of steel reinforcement does not occur. The following necessity has been established that is recommended to take into account not only characteristics and specific features in structure of solid construction materials in their strength theory but also statistical regularities because the breakage process represents in itself an integral phenomenon and due to this the final result can change according to random values of available structural defects, test errors and other factors. In this connection probability of their possible combinations has been described with the help of statistical laws. It has been shown that it is desirable to pay due consideration to maximum number of similar factors in order to increase a reliability of probabilistic-statistical methods for calculation of longevity.Надежное прогнозирование долговечности твердых строительных материалов, особенно бетона и железобетона, является сложной научно-технической проблемой, которая описывается во многих научных работах. Однако до сих пор эта задача не имеет надежного аналитического решения с необходимой статистической мерой реализации. В статье приведен краткий анализ современных представлений о процессах разрушения твердых строительных материалов, в том числе бетона и железобетона, как под действием силовых (в частности, на основании временной зависимости прочности при статической нагрузке), так и несиловых факторов, в том числе карбонизации и уменьшения водородного показателя. Описаны особенности снижения прочности строительных пород во времени при действии процессов ползучести (пластичности). Представлены два варианта оценки возможной долговечности: без исходной поврежденности и с имеющимися исходными дефектами. При первом варианте распределение испытываемых образцов материала по долговечности примерно соответствует логнормальному закону, а при втором – более сложному закону. Приведены уровни показателей карбонизации и водородного показателя, при которых коррозия стальной арматуры не происходит. Установлена необходимость учета в теории прочности твердых строительных материалов не только характеристик и особенностей их структуры, но и статистических закономерностей, так как сам процесс разрушения представляет собой интегральное явление, в связи с чем конечный результат может изменяться в зависимости от случайных величин имеющихся дефектов структуры, погрешностей испытаний и других факторов. Причем вероятность их возможных сочетаний также описывается законами статистики. Показано, что для повышения надежности вероятностно-статистических методов расчета долговечности желательно учитывать максимальное количество подобных факторов
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ КОЛЕБАНИЙ КОЛЬЦЕВОГО КОНЦЕНТРАТОРА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СИСТЕМЫ
Get PDFThe paper provides substantiation on application of elastic annular concentrators of ultrasonic systems which allows to increase an intensity of tool vibrations. It has been shown that elastic elements are used as resonators and tools in a number of ultrasonic technological systems. However an application of the elastic elements as concentrators of ultrasonic vibrations has been insufficiently studied and requires research and development of recommendations for usage. For this purpose theoretical studies have been carried out and they have helped to perform modal and harmonic analysis of several variants for a computer model of a ring with outer diameter D = 50 mm. Models of rings with various hole sizes from 20 to 40 mm have been analyzed while changing hole axis position relative to ring axis. The paper shows modes of ring flexural vibrations which can be either flat or three-dimensional depending on frequency of forced oscillations. It has been pointed out that an increase in a ring internal diameter is accompanied by higher amplitude of bending oscillations in the thinnest ring section. The same effect is achieved by increasing eccentricity of a hole axis. The paper contains recommendations for determination of rational geometric parameters which allows to increase an oscillation amplitude gain ratio and it is determined as ratio of ring section thickness. It has been established that decrease in section thickness is accompanied by higher number of frequencies for ring resonance oscillations. So, if a concentric ring and a ring with small hole diameter have only one resonance frequency, then thin-walled rings with a variable cross-section have not less than three natural resonance frequencies of oscillations that makes it possible to increase a range of vibration frequencies and technological capabilities of the ultrasonic system. It has been also found that an intensity in fluctuations of the ultrasonic system is increased even more if at the same time a cross-section of a ring with variable stiffness is decreased as along thickness so across the width.Дано обоснование применению упругих кольцевых концентраторов ультразвуковых систем, позволяющих повысить интенсивность колебаний инструмента. Показано, что упругие элементы используются в качестве резонаторов и инструментов в ряде ультразвуковых технологических систем. Однако применение упругих элементов в качестве концентраторов ультразвуковых колебаний недостаточно изучено и требует проведения исследований, а также разработки рекомендаций для их использования. С этой целью проведены теоретические исследования, позволившие выполнить модальный и гармонический анализ нескольких вариантов компьютерной модели кольца наружным диаметром D = 50 мм. Проанализированы модели колец с различными размерами отверстий (от 20 до 40 мм) при изменении положения оси отверстия относительно оси кольца. Показаны моды изгибных колебаний кольца, которые могут быть плоскими или трехмерными в зависимости от частоты вынужденных колебаний. Отмечено, что увеличение внутреннего диаметра кольца сопровождается усилением амплитуды изгибных колебаний в наиболее тонком сечении кольца. Такой же эффект достигается при увеличении эксцентриситета оси отверстия. Разработаны рекомендации для определения рациональных геометрических параметров, позволяющих повысить коэффициент усиления амплитуды колебаний, который определяется как отношение толщин сечения кольца. Установлено также, что уменьшение толщины сечения сопровождается увеличением количества частот резонансных колебаний кольца. Так, если концентричное кольцо и кольцо с небольшим диаметром отверстия имеют лишь одну резонансную частоту, то тонкостенные кольца с переменным сечением имеют не менее трех собственных резонансных частот колебаний, что позволяет увеличить диапазон частот колебаний и технологические возможности ультразвуковой системы. Установлено также, что интенсивность колебаний ультразвуковой системы повышается еще в большей мере, если одновременно уменьшать поперечное сечение кольца с переменной жесткостью, как по толщине, так и по ширине
О фотокаталитической активности систем типа диоксид титана/(Fe(II, III)) в водных суспензиях
Get PDF. The photocatalytic activity of three systems, promising for chemical water purification technologies, was experimentally compared, based on a combination of titanium dioxide/(Fe(II, III)), applying to the model oxidation reaction of methylorange organic dye in an aqueous medium. Herewith the cases of photocatalytic systems were investigated, which are based on: a) titania hydrosol obtained by hydrolysis of titanium isobutylate; b) a similar hydrosol with addition of Fe(III) ions; c) suspension of ilmenite powder based on FeTiO3. As a result of the investigation, the increase of the rate of destruction of methylorange by more than two times was found in the system with the introduction of a small amount of iron ions into initial suspension of the TiO2 hydrosol (at the obtaining a medium with the Fe3+ concentration up to 3.7 × 10–5 M). In the photocatalytic system, based on the suspension of pretreated (with suphation and calcination) ilmenite powder, enough high photocatalytic activity (the degree of methylorange decomposition up to 77 %) was measured but at a higher exposure than for the case of systems based on the TiO2 hydrosol. For the photocatalytic systems of the type being investigated, a possible mechanism of increasing their oxidative activity was briefly considered, which requires an additional physico-chemical analysis.Экспериментальным методом проведено сравнение фотокаталитической активности трех систем, перспективных для технологий химической водоочистки, на основе комбинации диоксид титана/(Fe(II, III)) применительно к модельной реакции окисления органического красителя метилоранжа в водной среде. Изучены фотокаталитические системы на основе: гидрозоля диоксида титана, полученного гидролизом изобутилата титана; аналогичного гидрозоля с добавлением ионов Fe(III); водной суспензии порошка природного титансодержащего минерала ильменита (основной компонент FeTiO3). В результате исследования в системе с введением в исходную суспензию гидрозоля TiO2 небольшого количества ионов железа (с получением среды с концентрацией Fe3+ до 3,7 × 10–5 М) обнаружено увеличение скорости деструкции метилоранжа более чем в два раза. В фотокаталитической системе на основе суспензии предварительно обработанного (сульфатированием и прокаливанием) порошка ильменита зарегистрирована достаточно высокая фотокаталитическая активность (степень разложения метилоранжа до 77 %), но при большей экспозиции, чем в случае систем на основе гидрозоля TiO2. Для фотокаталитических систем изученного типа рассмотрен возможный механизм увеличения их окислительной активности, требующий дополнительного физико-химического исследования
Исследование усталостной долговечности асфальтобетонов, модифицированных полимерными добавками различных типов
Get PDFThe paper has analyzed influence of additives representing a group of thermoplastic elastomers and complex thermoplast-based modifiers on fatigue life of asphalt concrete. Regularities in time have been determined in the paper and close values of their physical and mechanical properties have been obtained while using various types of binders and modifiers. Statistic and laboratory investigations have made it possible to obtain theoretical parameters of the fatigue life for materials used for road dressing. The analysis has been based on statistical values of ordinary and modified asphalt concrete and asphalt concrete mixes of C- and A-type obtained during the experiments for the period from 2010 till 2016. A statistic analysis has permitted to compare a parameter Ипл (resistance index to plastic deformations) with such parameters as ny (number of elastic constraints) and Rc (threshold structural strength). 12 calculations (Nos. 1–12) have been carried out in order to realize targets of the second investigation. Calculative characteristics of asphalt concrete required for determination of reliability parameters have been estimated in the paper. A bottom layer of twoor three-coat pavement has been selected as an object of the investigation due to the fact that it is more often subjected to an impact of cyclic tensile stresses caused by a transport load. The required value for calculation of tensile stresses s at calculated temperature 0 has been accepted on the basis of executed estimations while using finite elements method and distribution of stresses has been determined along structure with 20 cm thickness due to load А2. Corresponding conclusions have been made in accordance with the obtained results.В статье проанализировано влияние на усталостную долговечность асфальтобетонов добавок группы термоэластопласты и комплексных модификаторов на основе термопластов. Установлены закономерности поведения материалов во времени, для которых получены близкие значения физико-механических свойств при применении различных типов вяжущих и модификаторов. На основании статистических и лабораторных исследований получены теоретические параметры усталостной долговечности для материалов покрытия дорожной одежды. При проведении анализа обратились к статистическим показателям обычных и модифицированных асфальтобетонов, получили в процессе испытаний асфальтобетонных смесей типов С и А за период с 2010 по 2016 г. На основании статистического анализа сопоставлен индекс сопротивления пластическим деформациям Ипл с количеством упругих связей ny и предельной структурной прочностью Rc. Для реализации задач второго исследования выполнены 12 расчетов (№ 1–12). Вычислены расчетные характеристики асфальтобетона, необходимые для определения параметров надежности. Объектом исследования выбран нижний слой двух- или трехслойного покрытия, как наиболее подверженный воздействию циклических растягивающих напряжений от транспортной нагрузки. Необходимое для вычислений значение растягивающих напряжений s при расчетной температуре 0 °С принято на основании проведенных расчетов методом конечных элементов, где выявлено распределение напряжений по толщине конструкции 20 см от нагрузки А2. По полученным результатам сделаны соответствующие выводы.
ВЕРОЯТНОСТНЫЙ РАСЧЕТ ГЛУБИНЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ФРОНТА КАРБОНИЗАЦИИ В БЕТОНЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Get PDFOn the coast of the Russian Far East the climate is monsoon, which is most pro-nounced in the south and northeast waning. Seasonal change of oceanic and continental influence is reflected in the nature of the climate: summer is moderatelywarm and rainy, winter is cold and snowy. On Sakhalin winters are less severe than on the mainland. In Kamchatka, where the winters are milder, the influence of the continental monsoon less. In the southern part of Primorye snow is so small that there is in the rivers spring flood. In the north of the Amur region, Sakhalin, Kamchatka rainfall and snowpack increases. In the summer is dominated by southeast wind, which spread to the continent moist Pacific air. During the year, between the Pacific Ocean and the south of the Far East there is an intensive exchange of air masses. Seasonal change of air currents is determined by the thermal contrast between the continent and the ocean. During the year passes over the area to an average of 100 cyclones (3–6 per month during the cold period, and up to 3 – warm), which are ac-companied by increased wind, cloudy weather with precipitation, and in late summer and early au-tumn, typhoons observed outputs. Typhoons are accompanied by stormy winds reaching speeds of over 40 m / sec. and heavy rains. A wide variety of observed in the distribution of precipitation. The Chukchi-Anadyr area for the warm period falls to 200–250 mm in the north of the Sea of Okhotsk – 400–500 mm, in intermountain basins up to 250–300 mm. To the south the amount of precipitation increases to 500 to 600 mm in the Amur region and 900–1000 mm on the western slopes of Sikhote Alin. In the course of the annual maximum rainfall in the second half of the summer, but there are rainy June and September. No wonder that in such conditions, corrosion, material of hydraulic structures is most intense. Concrete and cement stone reinforced concrete structures exposed to corrosive attack, particularly the aggressive action of CO2 common acid gas, which is to neutralize the surface layer of concrete and the formation of the compounds that affect its properties. The article discusses the impact of the environment model south of the Far East, mainly due to the impact on hydraulic reinforced concrete structures of carbon dioxide in the environment, with subsequent corrosion of concrete and reinforcement.На побережье Дальнего Востока России климат носит муссонный характер, который наиболее ярко выражен на юге, а к северо-востоку постепенно ослабевает. Сезонная смена океанического и континентального влияния отражается на характере климата: лето умеренно теплое и дождливое, зима холодная и малоснежная. С развитием Северного морского пути и наращиванием нефтедобычи на шельфе сегодня проблема определения долговечности инженерных гидротехнических и портовых сооружений является крайне актуальной. Согласно официальной статистике, больше половины портовых сооружений находятся в неудовлетворительном состоянии и нуждаются в ремонте или реконструкции, в свою очередь это требует значительных капиталовложений. Опыт эксплуатации показал, что средний срок службы большинства гидротехнических сооружений составляет 30–40 лет, тогда как нормативный срок службы должен составлять минимум 50–100 лет. Сегодня около 90 % железобетонных портовых сооружений имеют дефекты бетона и арматуры, которые снижают долговечность и несущую способность. В процессе эксплуатации эти сооружения, как правило, подвергаются комплексу тяжелых агрессивных воздействий, поэтому на стадии проектирования важно предусмотреть целый ряд факторов, которые могут повлиять на фактический срок службы их железобетонных элементов. Существующие методики проектирования не в полном объеме отражают реальные условия эксплуатации гидротехнических сооружений. Это особенно ярко проявляется в районах, где одновременное воздействие таких факторов, как низкие температуры воздуха и большое число ясных дней в зимнее время при сильной солнечной радиации, приводит к резкому изменению реальных условий эксплуатации по сравнению с расчетными. Бетоны многих сооружений и конструкций испытывают большее число агрессивных воздействий, чем это предусматривается нормами проектирования. Поэтому из вышесказанного следует, что проблема прогноза ресурса железобетонных элементов как на этапе проектирования, так и в процессе эксплуатации всегда была наименее изученной в теории сооружений и наиболее весомой в социально-экономическом плане. В статье рассматривается модель воздействия окружающей среды юга Дальнего Востока, связанная преимущественно с воздействием на гидротехнические железобетонные сооружения углекислого газа в окружающей среде и последующей коррозией бетона и арматуры
Эффективность в цементе и цементном бетоне диспергированной гранитной породы
Get PDFThe paper presents results of investigations on the dispersion (grinding) process in a ball mill and it also shows an effect of dispersed granitic rock (granite screenings of RUPP “Granit”, Brest region) used as a mineral additive on cement properties, hardening kinetics and cement stone strength, morphology of cement hydration products in the presence of the granitic rock. Complex studies including data of X-ray phase and derivatographic analyses have revealed that granitic rock material does not change morphology of new formations these are reaction products obtained due to reaction of binder clinker portion with water. They are identical to those that are formed due to reactions of a no-dosage (clean-bite) binder with it. At the same time it has been established that when 10–20 % of granite screening grinded up to Sud ~ 3000 cm2/g (0.3 m2/g) have been added to cement strength of cement stone is increased by 20–25 %, and the amount of chemically bound water in clinker component of the binder is increased by 10–15 %. The paper has substantiated a hypothesis of the “crystallization centers” effect which is revealed by fractions of grinded screening £0.3 μm (£3000 Å). The fractions constitute an amount of ~15 % of the screening mass. This hypothesis has been proved by the above-mentioned data on the increase in cement stone strength and amount of chemically bound water in their presence when samples are hardened in normal-humid conditions, in water and after steaming. There is also an obvious increase in strength of cement stone on a binder with this additive (in 2–2.5 times in 1–3 days of hardening) under conditions of “inhibition” in cement hydration reactions due to introduction of a chemical additive that is lignosulphonate technical additive in the cement paste with enhanced dosage (0.3 % of the cement mass).Изложены результаты исследований процесса диспергации (помола) в шаровой мельнице и влияния диспергированной гранитной горной породы (гранитных отсевов РУПП «Гранит», Брестская область), применяемой в качестве минеральной добавки, на свойства цемента, кинетику твердения и прочность цементного камня, морфологию продуктов гидратации цемента в ее присутствии. Результатами комплексных исследований, включая данные рентгенофазового и дериватографического анализов, показано, что вещество гранитной породы не изменяет морфологию новообразований – продуктов реакции клинкерной части вяжущего с водой. Они идентичны тем, которые образуются в результате реакций с ней бездобавочного (чистоклинкерного) вяжущего. Одновременно установлено, что при введении в цемент 10–20 % молотого до Sуд ~ 3000 см2/г (0,3 м2/г) гранитного отсева до 20–25 % возрастает прочность цементного камня и увеличивается на 10–15 % количество химически связываемой воды клинкерной составляющей вяжущего. Обосновывается гипотеза эффекта «центров кристаллизации», который проявляют фракции молотого отсева £0,3 мкм (£3000 Å), содержащиеся в количестве ~15 % его массы. Эту гипотезу подтверждают приведенные выше данные о росте прочности цементного камня и количества химически связываемой воды в их присутствии при твердении образцов в нормально-влажностных условиях, в воде и после пропаривания, а также очевидный рост прочности цементного камня на вяжущем с этой добавкой (в 2–2,5 раза в 1–3 сут. твердения) в условиях «торможения» реакций гидратации цемента за счет введения в цементное тесто химической добавки – лигносульфоната технического – в повышенной (0,3 % от массы цемента) дозировке
РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТОКА ЧАСТИЦ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ СМЕСИ САМОФЛЮСУЮЩЕГОСЯ ПОРОШКА И КЕРАМИКИ
Get PDFPlasma spraying is one of the most effective methods allowing both to restore worn surfaces of parts and create wearresistant coatings on new parts aiming the increase of their service life. Properties of the produced coatings depend on number of parameters, such as a plasma temperature, a chemical and fractional composition of the sprayed mixture, a distance from a plasma torch to the surface of a part, etc. Mathematical modeling of the process can significantly reduce the cost of processing of technological modes and is widely used at present for a calculation of technological parameters. The paper is devoted to mathematical simulation aiming to determine an effect of the injected ceramics content on the change in a temperature of a particles flow, as well as finding the modes in which the particles of high-temperature ceramics will be in the liquid state when they are deposited on the surface of a product. A mathematical model of particles heating in plasma has been formulated and a system of equations has been compiled. The system of equations has been solved numerically in Mathcad by a standard procedure using the Rkadapt function. Calculations have been carried out for a volume concentration of Al2O3 ceramics in a mixture from 5 to 50 % and for a plasma temperature at the exit from the plasma torch in the range from 6000 to 10000 K. Calculations have shown that the concentration of ceramics does not significantly affect the temperature of a mixture. The temperature of the particles depends to a large extent on the temperature of the plasma and the diameter of particles. It has been determined that for the entire range of calculated values the temperature of the self-fluxing powder in contact with the substrate exceeds a melting point. Fractional particle size has a strong effect on the temperature of particles at the moment of contact with the substrate. The dependences of a temperature of the ceramic phase on the particle size at different concentrations and plasma temperature have been determined. Analysis of the coatings microstructures has shown a good correlation with the results of the calculation.Плазменное напыление является одним из эффективных методов, позволяющих как восстанавливать изношенные поверхности деталей, так и создавать износостойкие покрытия на новых деталях с целью увеличения срока их службы. Свойства создаваемых покрытий зависят от ряда параметров, таких как температура плазмы, химический и фракционный составы напыляемой смеси, расстояние от плазмотрона до поверхности и др. Математическое моделирование процесса позволяет значительно снизить стоимость отработки технологических режимов и широко используется в настоящее время для расчета технологических параметров. В настоящей работе была поставлена цель проведения математического моделирования для определения влияния содержания вводимой керамики на изменение температуры потока частиц, а также нахождения режима, при котором частицы высокотемпературной керамики будут в жидком состоянии при осаждении на поверхность изделия. Сформулирована математическая модель нагрева частиц в плазме и составлена система уравнений, которая решалась численно в пакете MathCad стандартной процедурой с использованием функции Rkadapt. Расчеты проводились для объемной концентрации керамики Al2O3 в смеси от 5 до 50 % и для температуры плазмы на выходе из плазмотрона в интервале от 6000 до 10000 К. Вычисления показали, что концентрация керамики не влияет значительно на температуру смеси. Температура частиц в большей мере зависит от температуры плазмы. Определено, что для всего диапазона расчетных величин температура самофлюсующегося порошка при контакте с подложкой превышает температуру плавления. Фракционный размер частиц оказывает сильное влияние на температуру частиц в момент соприкосновения с подложкой. Определены зависимости температуры керамической фазы от размера частиц при различных концентрациях и температуре плазмы. Анализ микроструктур покрытий показал хорошую корреляцию с результатами расчета