ВЕСТНИК
ПЕРМСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ISSN (Print): 2409-5125 | ||
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Г.Ф. Аверина, В.А. Кошелев, А.А. Орлов Получена: 01.03.2023 Рассмотрена: 10.03.2023 Опубликована: 02.05.2023
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Кратко описан мировой опыт использования аддитивных технологий в строительной отрасли, приведены некоторые причины, сдерживающие их распространение и применение в массовой застройке. Предложен способ повышения экономической эффективности данной технологии за счет использования в качестве материала для печати смесей на основе продукта переработки невостребованных магнийсодержащих отвалов – магнезиального вяжущего с низким содержанием оксида магния. Приведены ключевые положительные аспекты применения таких вяжущих для технологии 3D-печати, такие как отсутствие у смесей на их основе усадки во время твердения, а также быстрый темп набора прочности композитов на их основе. Также отмечена экологическая эффективность применения таких смесей за счет возможности комплексной утилизации многотоннажных отходов предприятий горнодобывающей промышленности и огнеупорного производства при использовании технологий с низким углеродным следом. Разработаны базовые составы смесей магнезиальных тяжелых бетонов крайних начальных точек наиболее применяемых диапазонов марок по удобоукладываемости (Ж1 – жесткая, П1 – подвижная, РК1 – самоуплотняющаяся). Приведены основные физико-механические характеристики (предел прочности при сжатии и средняя плотность) бетонов на основе разработанных смесей. В первом приближении определена базовая закономерность получения бетонных смесей с различными показателями удобоукладываемости за счет варьирования соотношения заполнителя к магнезиальному вяжущему при оптимальном отношении затворителя к магнезиальному вяжущему. Намечен вектор дальнейших исследований, связанных с уточнением выявленной закономерности и проведением практических испытаний магнезиальных смесей в технологии строительной 3D-печати. Ключевые слова: аддитивные технологии, строительная 3D-печать, бетонные смеси, удобоукладываемость, магнезиальные вяжущие, магнийсодержащие отходы, экологическая эффективность. Сведения об авторах:
Аверина Галина Федоровна (Челябинск, Россия) – доцент кафедры «Строительные материалы и изделия», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск, 454080, пр. Ленина, 74, e-mail: averinagf@susu.ru). Кошелев Василий Александрович (Челябинск, Россия) – аспирант кафедры «Строительные материалы и изделия», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск, 454080, пр. Ленина, 74, e-mail: vasilikosh@gmail.com). Орлов Александр Анатольевич (Челябинск, Россия) – заведующий кафедрой «Строительные материалы и изделия», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск, 454080, пр. Ленина, 74, e-mail: orlovaa@susu.ru). Список литературы: 1. 3D-аддитивные технологии в сфере строительства / В.С. Лесовик, Н.В. Чернышева, Е.С. Глаголев [и др.] // Интеллектуальные строительные композиты для зеленого строительства. – 2016. – С. 157–167. 2. Грахов В.П., Мохначев С.А., Бороздов О.В. Влияние развития 3D-технологий на экономику строительства // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11–12. – С. 2673–2676. 3. Славчева Г.С., Акулова И.И., Вернигора И.В. Концепция и эффективность применения 4. Тютина А.Д., Аралов И.А. Перспективы применения 3D-печати в строительстве и архитектуре // Евразийское научное объединение. – 2021. – № 2–2. – С. 128–130. 5. Kamrani A.K., Nasr E.A. Rapid prototyping: theory and practice // Springer Science & Business Media. – 2006. – Vol. 6. 6. Khoshnevis B., Hwang D. Contour crafting: a mega scale fabrication technology // Rapid Prototyping: Theory and Practice. – 2006. – P. 221–251. 7. Khoshnevis B. Mega-scale fabrication by contour crafting // International Journal of Industrial and Systems Engineering. – 2006. – Vol. 1, № 3. – P. 301–320. 8. Hager I., Golonka A., Putanowicz R. 3D printing of buildings and building components as the future of sustainable construction? // Procedia Engineering. – 2016. – № 151. – P. 292–299. 9. Lloret E. Complex concrete structures: Merging existing casting techniques with digital fabrication // Computer-Aided Design. – 2015. – № 60. – P. 40–49. 10. Le T.T. Hardened properties of high-performance printing concrete // Cement and Concrete Research. – 2012. – Vol. 42. – P. 558–566. 11. Лунева Д.А., Кожевникова Е.О., Калошина С.В. Применение 3D-печати в строительстве и перспективы ее развития // Construction and Geotechnics. – 2017. – Vol. 8, № 1. – Р. 90–101. 12. Демьяненко О.В., Копаница Н.О., Сорокина Е.А. Влияние добавки термомодифицированного торфа на технологические свойства строительных смесей для 3D-печати // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2018. – Т. 20, № 4. – С. 122–134. 13. Шведова М.А., Артамонова О.В., Славчева Г.С. Вопросы регулирования составов цементных смесей для строительной 3D-печати // Химия, физика и механика материалов. – 2020. – № 1. – С. 95–120. 14. Федюк Р.С. Свойства композиционных вяжущих на основе техногенных отходов Дальнего Востока // Вестник гражданских инженеров. – 2016. – № 2. – С. 132–136. 15. Зырянова В.Н., Лыткина Е.В., Очур-Оол А.П. Физико-химические основы получения композиционных магнезиальных вяжущих материалов с использованием магнийсиликатных наполнителей // Инновационные факторы развития транспорта. Теория и практика. – 2018. – С. 243–248. 16. Загороднюк Л.Х., Елистраткин М.Ю., Подгорный Д.С. Композиционные вяжущие для 3D аддитивных технологий // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. – 2021. – Т. 18, № 4 (80). – С. 428–439. 17. Аверина Г.Ф., Кошелев В.А. Расчет количества выбросов углекислого газа при производстве магнезиальных вяжущих из магнийсодержащих горных пород // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2022. – Т. 22, № 2. – С. 37–42. 18. Исследование возможности использования отходов огнеупорных и горнодобывающих производств для получения тяжелого магнезиального бетона / Г.Ф. Аверина, В.В. Зимич, К.Д. Владимиров [и др.] // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2018. – Т. 18, № 2. – С. 51–56. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОТИВОГОЛОЛЁДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ А.К. Кралин, Д.А. Макеева Получена: 10.03.2023 Опубликована: 02.05.2023
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Безопасность движения на дорогах является неотъемлемой частью безопасности жизнедеятельности граждан государства. Одним из способов повышения уровня безопасности является применение противогололёдных средств. Работа является логическим следствием изучения возможности повторного использования противогололёдных фрикционных материалов, обоснования актуальности и исследования способов классификации сыпучих материалов, анализа способов обогащения с возможностью вторичного применения в качестве противогололёдных материалов и изучения возможности оптимального использования машин и оборудования для реализации всех этапов решения задачи повторного использования смёта противогололёдных материалов. Определены зависимости между основными процессами технологического процесса распределения противогололёдных материалов. Установлены предельные величины скорости равномерного движения противогололёдного материала при его распределении, определены параметры технологического процесса распределения противогололёдных материалов, позволяющие обрабатывать поверхность проезжей части без дополнительной настройки рабочего оборудования. Важным критерием для обеспечения процесса распределения противогололёдных материалов является величина скорости равномерного движения, которая дает возможность работать технологическим машинам, распределяя материал по поверхности дороги в оптимальном режиме, т.е. с экономией энергоресурсов. Обозначена частота вращения распределительного диска, применять которую нецелесообразно, так как скорость частицы превышает пределы величины скорости равномерного движения. В работе учитываются особенности применения противогололёдных материалов на территории Донецкой Народной Республики, использование в качестве фрикционных противогололёдных материалов песка и шлака металлургического производства. Ключевые слова: экологическая безопасность, городское хозяйство, распределение противогололёдных материалов. Сведения об авторах:
Кралин Андрей Константинович (Макеевка, Донецкая Народная Республика, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Наземные транспортно-технологические комплексы и средства», Донбасская национальная академия строительства и архитектуры (Макеевка, 286123, ул. Державина, 2, e-mail: a.k.kralin@donnasa.ru). Макеева Дарья Александровна (Донецк, Донецкая Народная Республика, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Природоохранная деятельность», Донецкий национальный технический университет (Донецк, 283001, ул. Артёма, 58, e-mail: daria.makejeva@mail.ru). Список литературы:
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЗДАНИЯ КАК ФАКТОР РАЗВИТИЯ ГРАДОСТИРОТЕЛЬНОЙ ПОЛИТИКИ М.А. Выставкина, Н.А. Пчелина, М.А. Разаков, М.Т. Сергеев Получена: 26.03.2023 Рассмотрена: 03.04.2023 Опубликована: 02.05.2023
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Приведены основные результаты концептуального планирования современных многофункциональных зданий и сооружений. Рассмотрен новый взгляд на развитие градостроительной политики городов и населенных пунктов, который учитывает высокую комфортность для населения. Представлено проектное решение многофункционального здания, состоящее из десяти функциональных зон, которое возможно реализовать в пределах населенных пунктов или микрорайонов с численностью населения не менее 10 000 человек. Эскиз был подготовлен с помощью современных программных комплексов на базе кафедры энергетических и гидротехнических сооружений Московского энергетического института. Проект включает все современные тенденции в развитии зданий гражданского назначения в комплексе городской среды. Особое внимание уделено экологической составляющей конструктивных элементов здания. В эскизном варианте сооружения была запроектирована кровельная конструкция с озеленением, которая снижает тепловые потери через крышу и способствует повышению экологичности района строительства. Рассмотрена возможность использования естественного источника освещения в помещении лестничной клетки. Также в проекте учтена энергетическая обеспеченность здания, которая включает как комплекс возобновляемых источников энергии, так и энергии, получаемой от естественных ископаемых видов топлива (природный газ, уголь, мазут) с помощью современных городских энергетических систем. В проектном решении многофункционального здания предусмотрены возможности по изменению характеристик тепловой защиты зданий посредством дополнительного утепления или использовании местных природных строительных материалов. Данная опция позволяет учитывать особенности климатического района предполагаемого региона строительства и позволяет использовать разработанный проект на всей территории Российской Федерации. Ключевые слова: строительство, градостроительство, здание, многофункциональное здание, характеристики здания, проектные решения, градостроительная политика развития. Сведения об авторах:
Выставкина Мария Алексеевна (Москва, Россия) – студент, Московский энергетический институт (Москва, 111250, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: VystavkinaMA@mpei.ru). Пчелина Наталия Александровна (Москва, Россия) – студент, Московский энергетический институт (Москва, 111250, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: PchelinaNA@mpei.ru). Разаков Мухаммет Азатович (Москва, Россия) – преподаватель-исследователь, старший преподаватель, Московский энергетический институт (Москва, 111250, ул. Красноказарменная, 14), Российский биотехнологический университет (Москва, 125080, Волоколамское шоссе, 11, e-mail: RazakovMA@mpei.ru). Сергеев Михаил Тихонович (Москва, Россия) – студент, Московский энергетический институт (Москва, 111250, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: SergeevMT@mpei.ru). Список литературы: 1. Application of High-tech Solutions in Ecodevelopment / O. Korol, N. Shushunova, D. Lopatkin, A. Zanin, T. Shushunova // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 251. – P. 06002. DOI: 10.1051/matecconf/201825106002 2. Greening technology organization of multi-storey buildings, in the reconstruction of architectural and planning solutions with the use of modern building materials / S.B. Yazyeva, L.A. Seferyan, A.Y. Golubeva, L.A. Oparina // Materials Science Forum. – 2018. – Vol. 931. – С. 883–888. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.931.883 3. Kasaev B., Petrovskaya M., Kasaev M. Innovative approaches to business managing functional areas in a territory // Industrial Engineering & Management Systems. – 2019. – Vol. 18, № 3. – Р. 440–453. 4. Environmental factors of energy saving for buildings with green roofs at Russian cities / E. Sysoeva, A. Benuzh, M. Gelmanova, A. Bogachev // E3S Web of Conferences. – 2020. – Vol. 175. – P. 14021. DOI: 10.1051/e3sconf/202017514021 5. Telichenko V.I., Benuzh A.A., Rud N.S. Indoor Air Quality Requirements For Civil Buildings in Russian Regulations in Comparison With International Green Standards // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2021. – Vol. 17, № 1. – Р. 98–107. DOI: 10.22337/2587-9618-2021-17-1-98-107 6. Experimental Passive House of the Institute of Engineering Thermophysics NAS of Ukraine / B. Basok, M. Novitska, S. Goncharuk, M. Moroz, A. Tymoshchenko // IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems (ESS). – 2019. – Р. 108–111. DOI: 10.1109/ESS.2019.8764182 7. Самосудова Н.В., Манухина О.А., Шушунова Н.С. Современные пути развития экостроительства на примере реализации в г. Москве проекта «Зеленого (живого) офиса» WWF // Недвижимость: экономика, управление. – 2013. – № 2. – Р. 137–140. 8. The distribution of capital investments in the construction process for multifunctional buildings / M. Razakov, A. Gorbenko, S. Sartekenova, R. Razakova // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2022. – Vol. 231. – Р. 415–423. DOI: 10.1007/978-3-030-96206-7_43 9. Стадион ЦСКА Футбольный стадион «АРЕНА ЦСКА» «Парк Яуза» – пример устойчивого развития городской Среды // Промышленное и гражданское строительство. – 2017. – № 7. – С. 22. 10. Mammadov N., Yurin O. Control of Thermal Energy Consumption Mode for Multifunctional Buildings // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2022. – Vol. 181. – Р. 273–281. DOI: 10.1007/978-3-030-85043-2_26 11. Prokhorov V.I. Calculation method of heat consumption for buildings life support systems // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 365. – Р. 022023. DOI: 10.1088/1757-899X/365/2/022023 12. Белостоцкий А.М., Акимов П.А., Афанасьева И.Н. Вычислительная аэродинамика в задачах строительства. – M.: AСВ, 2017. – 720 с. 13. Gusakova E., Ovchinnikov A., Volkov V. Approaches to the structuring of the information model of the cycle stages of a construction object // E3S Web of Conferences. – 2019. – Vol. 97. – Р. 01002. DOI: 10.1051/e3sconf/20199701002 14. Volkov A. Digital Models in Construction: Classification Paradigm // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 251. – Р. 03066. DOI: 10.1051/matecconf/201825103066 15. Rymarov A. Energy saving in the formation of covered courtyards // E3S Web of Conferences. – 2019. – Vol. 100. – Р. 00072. DOI: 10.1051/e3sconf/201910000072 16. Korol E., Shushunova N. Innovative modular greening system for modern buildings // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2021. – Vol. 1030. – Р. 012062. DOI: 10.1088/1757-899X/1030/1/012062 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ЗДАНИЙ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ УЗЛОВ В СТАЛЬНОМ КАРКАСЕ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ В АГРЕССИВНОЙ СРЕДЕ ПРЕДПРИЯТИЯ КАЛИЙНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В.Ю. Платунов, Г.Г. Кашеварова Получена: 16.02.2023 Рассмотрена: 27.02.2023 Опубликована: 02.05.2023
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Регулярное проведение экспертизы промышленной безопасности перегрузочных узлов (станций) в составе трактов подачи сыпучих материалов является обязательным требованиям нормативно-правовых документов Российской Федерации. В статье приведен краткий обзор методов оценки остаточного ресурса перегрузочных узлов калийных солей, которые находятся в климатических условиях постоянного воздействия агрессивной среды, влияющей на срок службы объекта. Отсутствие утвержденной методики расчета, нехватка статистических данных, зависимость наиболее применяемых на практике методов от квалификации эксперта вызывают затруднения в оценке остаточного ресурса. Предложен возможный способ оценки и прогнозирования остаточного ресурса строительных конструкций зданий перегрузочных узлов и алгоритм его реализации с применением интеллектуальных технологий (нейронных сетей, нечеткой логики), на основе данных, полученных в результате многолетнего мониторинга технического состояния при проведении экспертиз промышленной безопасности сооружений. Методы решения задач, основанные на нечеткой логике, в отличие от традиционных вычислений, где данные должны быть точными и однозначными, позволяют учитывать неопределенность и размытость отдельных параметров, полученных в результате обследования технического состояния конструкций, что особенно важно при работе с реальными данными. Нейронные сети способны обрабатывать большие объемы данных, что позволяет создавать более точные модели для прогнозирования и классификации. Наряду с этим, нейронные сети могут выявлять сложные и скрытые зависимости между переменными в данных, а также быть устойчивыми к шуму и ошибкам в данных. Гибридные системы на основе нечеткой логики и нейронных сетей сочетают в себе преимущества обеих технологий и могут быть применены в автоматизации задач, возникающих при мониторинге технического состояния. Ключевые слова: остаточный ресурс, техническое состояние строительных конструкций, прогнозирование, нейронная сеть, нечеткая логика. Сведения об авторах:
Платунов Виталий Юрьевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Строительные конструкции и вычислительная механика», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29, e-mail: platunoff@mail.ru). Кашеварова Галина Геннадьевна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Строительные конструкции и вычислительная механика», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29, e-mail: ggkash@mail.ru). Список литературы:
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ В УРАЛЬСКИХ УСЛОВИЯХ НА ПРИМЕРЕ Г. ПЕРМИ Е.В. Гурина, Л.Н. Хорошева Получена: 09.03.2023 Рассмотрена: 20.03.2023 Опубликована: 02.05.2023
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Глобальное потепление – главный движущий фактор популяризации альтернативных источников энергии. Поскольку на данный момент индивидуальные жилые дома чаще всего отапливаются газом и дровами, в процессе сгорания в атмосферу выбрасывается огромное количество углекислого газа, который образует «парниковый» эффект. В данной статье предложен к использованию вариант отопления, в котором полностью отсутствуют продукты горения. Также на использование возобновляемых источников энергии заставляет перейти истончение запасов топлива: добыча нефти становится экономически нецелесообразной, а резервы газа стремительно пустеют. В статье представлены данные, подтверждающие необходимость использования «зеленой» энергетики, в том числе использование геотермального отопления в индивидуальных жилых домах. Существует множество предрассудков о том, что в холодных районах России неэффективно использовать тепло земли для теплоснабжения зданий. В исследовании было доказано, что существует возможность успешно пользоваться данным видом отопления в уральских условиях на примере г. Перми. Целью работы является расчет экономической эффективности установки геотермального отопления в г. Перми, который подразумевает оценку инвестиций методом определения чистой текущей стоимости, основанной на дисконтировании денежных потоков. Расчет был произведен на сравнении с самым популярным видом отопления в Пермском крае – газовым. Результаты показали окупаемость установки в течение девяти лет. Данные этого исследования рекомендовано применять при выборе вида отопления индивидуального жилого дома на Урале. Ключевые слова: зеленые технологии, геотермальное отопление, альтернативные источники энергии, отопление дома. Сведения об авторах:
Гурина Екатерина Витальевна (Пермь, Россия) – магистрант кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29); ведущий инженер по надзору за строительством, Управление капитального строительства Пермского края (Пермь, 614990, ул. Попова, 11, e-mail: katemar201shall@gmail.com). Хорошева Любовь Никитична (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение» (Пермь, 614990, Комсомольский пр., 29, e-mail: horoshevaln@mail.ru). Список литературы:
| ||