Строительные материалы

Развитие арктических территорий предполагает применение систем изоляции, устойчивых к суровому климату. Преимущество изделий из пенополиэтилена заключается в возможности создания бесшовных изоляционных оболочек, позволяющих снизить потери тепла через стыки и поддерживать постоянное тепловое сопротивление при резких колебаниях температуры. Бесшовные системы теплоизоляции особенно важны в арктических районах. Цель исследований – адаптация систем применения пенополиэтилена к климатическим особенностям северных территорий. В рамках исследования реализованы частные задачи, связанные с изучением свойств изделий из пенополиэтилена, а также эксплуатационной стойкости этих изделий в условиях отрицательной и знакопеременной температуры. Проведены натурные испытания системы изоляции на основе пенополиэтилена в условиях Северного полюса. Такая модификация особенно важна с учетом логистических и экологических ограничений Заполярья, где компактные, прочные и легкодоступные материалы могут значительно сократить затраты на транспортировку и монтаж. Установлено, что материал в интервале температуры от –60 до +30^оС имеет высокую эксплуатационную стойкость. Усадка пенополиэтилена не превышает 4 мм/м. При изоляции объектов, имеющих значительную длину, факт температурных изменений в материале необходимо учитывать при проектировании соединений и креплений изоляционных элементов. Полученные результаты подчеркивают важность учета теплового расширения и сжатия при масштабных применениях, чтобы обеспечить совместимость конструктивных решений стыков с поведением материала и сохранить целостность системы теплоизоляции на протяжении всего срока эксплуатации. Свойства пенополиэтилена позволили рекомендовать изделия на его основе как для использования в системах изоляции жилых и хозяйственных объектов, расположенных в средней полосе России, так и на ее северных территориях, а системы бесшовной изоляции эффективны как с позиций сохранения тепла, так и формирования комфортных условий. Помимо высоких теплозащитных характеристик, применение вспененного полиэтилена способствует снижению эксплуатационных энергетических затрат и соответствует принципам экологичного строительства, обеспечивая долгосрочные экономические и экологические выгоды.

Проблемы освоения подземного пространства в стесненных условиях существующих производств являются сложной геотехнической задачей и требуют специфического подхода. При этом наличие слабых инженерно-геологических элементов существенно усугубляет проведение геотехнических работ. Повышение несущей способности основания фундаментов всегда находится под пристальным вниманием геотехников, проектировщиков и строителей. Использование буроинъекционных свай, устраиваемых с использованием нестандартных физических процессов, в большинстве случаев успешно решает многие сложные и нетипичные геотехнические проблемы. Для обеспечения проектной несущей способности монолитных железобетонных ростверков с бракованными сваями предложено дополнить их буроинъекционными сваями ЭРТ с многоместными уширениями. Перепроектирование всего свайного поля и всех ростверков с учетом результатов испытаний опытных свай на несущую способность позволило обеспечить проектную несущую способность всего фундамента здания в целом. Показано, что отсутствие необходимого поэтапного контроля качества и исправление негативных последствий этого привело к большим дополнительным затратам. Рекомендовано исключить возможность возникновения подобных ситуаций.

Проанализированы физико-механические свойства и особенности органоминеральных грунтов, содержащих гумусовые вещества, с целью определения их потенциала для использования в дорожном строительстве. Изучены закономерности формирования таких грунтов в различных климатических зонах России, где они занимают значительные территории. Проведена классификация грунтов на основе количественного содержания гумусовых компонентов с последующим определением их гранулометрического состава. В статье представлены результаты экспериментальных исследований по укреплению грунтов с высоким содержанием органических веществ для их дальнейшего использования в дорожном строительстве. Исследована эффективность комплексного подхода к укреплению гумусосодержащих грунтов путем применения различных вяжущих компонентов: цементных, битумных и полимерных материалов в сочетании с добавками из песка. Проведено изучение физико-химических процессов взаимодействия между структурными элементами грунта и стабилизирующими веществами. Установлены оптимальные дозировки вяжущих материалов и влажностные характеристики грунтовых смесей для различных типов органоминеральных грунтов, обеспечивающие максимальную эффективность укрепления.

Рассмотрены вопросы, касающиеся состояния и путей совершенствования нормативно-технической базы России по защите строительных металлических конструкций лакокрасочными материалами. Актуальность данной тематики обусловлена увеличением объемов применения строительных металлических конструкций для возведения различных строительных объектов. Так, за последние пять лет ежегодное производство строительных металлоконструкций в России выросло на 17,3%: с 5,2 до 6,1 млн т. По прогнозам, к 2026–2027 гг. производство увеличится еще на 12,5%. По результатам анализа нормативной базы отмечено, что для строительных металлоконструкций устанавливаются общие требования в соответствии с ГОСТ 23118–2019. При этом для обеспечения требуемого срока службы они должны быть защищены от коррозии и других воздействий в соответствии с ГОСТ 32290–2015, ГОСТ 34667.2–2020, СП 28.13330.2017, СП 2.13130.2020. Выявлено, что в действующих на данный момент нормативных документах при создании лакокрасочных покрытий в большей степени внимание уделяется вопросам коррозионной защиты и огнезащиты. Вопросам создания защитных лакокрасочных покрытий с другими специальными характеристиками не уделяется должного внимания, а все аспекты сводятся к общему описанию в отдельных единичных нормативных документах, которые являются устаревшими. Таким образом, может возникать ряд сложностей при выборе лакокрасочных покрытий для определенных условий эксплуатации строительных металлоконструкций, связанных с отсутствием рекомендаций по применению современных лакокрасочных материалов и покрытий на их основе. Проведенный анализ методической базы по контролю и оценке качества лакокрасочных материалов и покрытий строительных металлоконструкций показал ее недостаточное развитие, заключающееся: в сложности оценки ряда специальных свойств ввиду широкой универсальности существующего оборудования и оснастки; в отсутствии достоверных и точных способов текущего контроля состояния покрытий в период их эксплуатации. Определены задачи по развитию нормативно-технической базы: разработка рекомендаций по созданию защитных лакокрасочных покрытий со специальными характеристиками и имеющих взаимосвязь с основными нормативными документами в области защиты строительных металлоконструкций; разработка методов и устройств для оценки качества лакокрасочных покрытий строительных металлоконструкций с учетом использования современных материалов и специфики эксплуатации объектов; разработка методических основ для оценки текущего состояния лакокрасочных покрытий строительных металлоконструкций. Представлено описание разработанных на данный момент решений по совершенствованию нормативно-технической базы, защищенных патентами РФ, для разрушающих и неразрушающих методов контроля, оценки качества и прогнозирования долговечности лакокрасочных покрытий строительных металлоконструкций.

Изучение адсорбционных явлений на границе раздела твердых тел и водных растворов поверхностно-активных веществ является основой для выявления механизмов пластификации, водоредуцирования и воздухововлечения минерально-водных систем. Особую роль в этих явлениях, очевидно, играет свободная поверхностная энергия твердой фазы. В работе методом краевого угла смачивания определены составляющие этой энергии (кислотно-оснóвная и дисперсионная) для различных минеральных материалов (цементный клинкер и карбонатные породы), и оценено влияние на этот показатель водных растворов пластифицирующих добавок. Показано, что в материалах с относительно высоким содержанием SiO₂ существенно превалирует кислотная составляющая γ_s⁺, а в материалах с его низкой долей и повышенным содержанием СаО+MgO преимущественно проявляется оснóвная составляющая γ_s^– поверхностной энергии. Это позволяет оценить эффективность водных растворов пластификаторов цементных бетонов, являющихся сильными анионактивными веществами, которые интенсивно адсорбируются на поверхности материалов с ярко выраженной оснóвной составляющей. Изучен угол смачивания цементного клинкера и карбонатных пород водными растворами промышленных пластификаторов разной природы: «Полипласт Лигно» на основе лигносульфонатов натрия, полинафталинметилсульфонатного «СП-1» и «PC-1701» – модифицированного эфира поликарбоксилата. Установлено, что наиболее эффективным из них оказался суперпластификатор «PC-1701», который даже при незначительной концентрации (0,1%) снижает краевой угол смачивания на поверхности среднепрочного известняка на 29,3%.