Аннотация: В условиях перехода к экономике замкнутого цикла (circular economy) особую актуальность приобретает задача управления техногенными отходами, в частности в строительной отрасли, являющейся одним из крупнейших их генераторов. Ключевым направлением является разработка и внедрение технологий переработки материалов после их вывода из эксплуатации, что позволяет минимизировать объемы захоронения и сократить потребление первичного сырья. Одним из наиболее распространенных теплоизоляционных материалов, объемы отходов которого значительны как на этапе производства (обрезь, брак), так и по окончании жизненного цикла зданий (демонтаж, реновация), является минеральная вата. Этот волокнистый материал, получаемый из расплавов горных пород (каменная вата) или стекла (стекловата), обладает высокими теплотехническими и звукоизоляционными характеристиками, что обусловило его широкое применение в строительстве на протяжении десятилетий. Однако специфическая волокнистая структура и наличие связующих веществ, преимущественно фенолформальдегидных смол, создают значительные сложности для их вторичной переработки. Традиционно такие отходы направляются на полигоны, что приводит к негативному экологическому воздействию и потере ценных материальных ресурсов. В связи с этим разработка научно обоснованных и технологически реализуемых методов переработки минераловатных отходов с целью их реинтеграции в производственный цикл или применения в других или смежных отраслях представляет важную научно-практическую задачу. Представленная статья посвящена анализу потенциального жизненного цикла и обзору возможных технологических маршрутов переработки минераловатных отходов для их вторичного использования.

Аннотация: Представлены результаты исследования стоимости строительства объектов индивидуального жилищного строительства (ИЖС) в зависимости от применяемых материалов и технологии возведения наружных стен. Актуальность исследования обусловлена доминированием сегмента ИЖС на российском рынке жилья по объемам ввода и его определяющим влиянием на спрос на строительные материалы. В целях получения объективной сравнительной оценки на основе открытых данных была сформирована и проанализирована репрезентативная выборка, включающая 25221 типовой проект. В статье представлена классификация ключевых технологий возведения стен, применяемых на рынке, от сборного железобетона и клееного бруса до каркасных конструкций, блоков и SIP-панелей. На основе статистического анализа выявлены и ранжированы ценовые сегменты технологий, показано статистически значимое влияние материала стен на итоговую стоимость квадратного метра. Установлено, что разрыв между средней стоимостью самого дорогого (сборный железобетон) и самого экономичного (SIP-панели) решений достигает 48,8%. Приводятся результаты дисперсионного анализа, подтверждающие выделение премиального, среднего и бюджетного технологических сегментов. Полученные результаты формируют информационную основу для сравнительного анализа строительных технологий и могут быть использованы участниками рынка при выборе оптимальных проектных решений и планировании бюджета строительства.

Аннотация: Одним из приоритетных направлений исследований в области энергоэффективного теплообеспечения помещений является поиск альтернативных решений по эффективной выработке тепловой энергии. Приоритет данного направления растет с каждым годом, хотя реально применимых системных решений разработано не много. Наиболее универсальным среди устройств с альтернативной выработкой тепловой энергии является воздушный тепловой насос (ВТН). Для повышения эффективности теплонасосных и теплообменных систем в климатических условиях континентального климата отечественными учеными были разработаны технические и организационно-технологические решения, которые получили положительные результаты в рамках практического воплощения на реальных строительных объектах. Тем не менее для дальнейшего развития устройств сегодня существуют возможности рациональной модернизации классических решений теплообеспечения строений. Одной из нерешенных проблем является отсутствие физико-математических моделей процессов нестационарного теплопереноса во внутреннем контуре ВТНС, осложненных явлениями фазовых превращений при кипении и конденсации хладагента внутри системы, и десублимация влаги на внешней поверхности ребер теплообменника. Существующие термодинамические расчетные методики предлагают на базе лабораторных исследований и таблиц только рекомендации условий применения теплонасосных систем. Ситуация может кардинально поменяться при наличии адекватных физико-математических моделей процессов, позволяющих анализировать состояние рабочего тела в контуре ВТНС в условиях ярко выраженной нестационарности гидродинамических и теплообменных процессов.

Аннотация: Приведены результаты исследований, целью которых являлась оценка возможности применения золы гидроудаления (ЗГУ) в качестве основного сырья при производстве строительной керамики методом пластического формования. Основным объектом исследований, на основе проведенных ранее работ выбрана ЗГУ ТЭЦ-10. В статье представлены сырьевые составы, обеспечивающие возможность пластического формования образцов-сырцов, приведены их физико-механические характеристики, а также физико-механические характеристики керамического камня, полученного из ЗГУ методом пластического формования. С использованием математического планирования установлены ключевые факторы влияния на свойства сырца и прочность полученного на его основе керамического камня. По результатам исследований выявлено, что формовочных свойств ЗГУ, соответствующих критериям пластического формования, возможно достичь путем введения органических добавок-модификаторов, обеспечивающих одновременно связанность сырьевого состава и сохраняемость его геометрических параметров после процесса формования. Прочность сырца, в зависимости от его компонентного состава, изменяется от 1,97 до 3,46 МПа, а керамического камня, в зависимости от температуры обжига, может варьироваться от 35,3 до 65,9 МПа соответственно. Достигнутые физико-механические характеристики отвечают требованиям ГОСТ 530-2019 «Кирпич и камень керамический. Общие технические условия» и указывают на принципиальную возможность применения ЗГУ в качестве основного сырья для производства строительной керамики методом пластического формования.

Аннотация: Целью работы являлась оценка тепловой (энергетической) и экономической эффективности применения теплоизоляционных красок в качестве замены традиционных теплоизоляционных материалов. Сравнение заявленных производителями параметров краски (коэффициент теплопроводности) с предельно возможными параметрами (с позиции теории теплопроводности) позволяют дать объективную оценку области применения и энергетической эффективности использования теплозащитных красок в строительной индустрии и энергетике. Приведены данные теоретических расчетов коэффициента теплопроводности красок с помощью формулы Швердтфейгера, которые хорошо согласуются с экспериментальными данными, полученными другими авторами. Показано, что коэффициент теплопроводности красок имеет минус второй порядок и не ниже коэффициента теплопроводности традиционных теплоизоляционных материалов. Заявляемые производителями теплофизические параметры теплоизоляционных красок не соответствуют действительности и в принципе не могут обеспечить эффективной тепловой защитой инженерных сооружений. Для оценки энергетической эффективности рассчитывались две основные характеристики тепловой защиты из сравниваемых материалов: степень увеличения термического сопротивления и степень снижения теплового потока изолируемого объекта. Показано, что достигнуть необходимой степени тепловой защиты объектов с помощью предлагаемых красок не представляется возможным. Экономическая оценка эффективности использования теплоизоляционных красок как отдельно, так и в комплексе с традиционной тепловой изоляцией показала их полную неконкурентоспособность. Для достижения одного и того же теплового эффекта при использовании теплоизоляционных красок нужно затратить средств только на материалы в среднем в сто раз больше. При комплексном использовании теплоизоляционных красок совместно с традиционными теплоизоляционными материалами, в частности минеральной ватой, затраты на достижение равного теплового эффекта возрастают в среднем в шесть раз, при увеличении термического сопротивления всего в 1,04 раза. Сделан общий вывод, что теплоизоляционные краски нельзя использовать для тепловой защиты объектов и энергосбережения в том виде, как это рекламируется производителями.

Аннотация: Показана актуальность использования техногенных минеральных отходов в технологии стеновых керамических изделий. Рассмотрено перспективное направление производства керамического кирпича на основе агрегированных зольных комплексов. Приведен способ их получения, обеспечивающий снижение средней плотности и повышение теплотехнических характеристик стеновых изделий. Дана краткая характеристика сырьевых материалов, используемых при проведении заводских испытаний, включая золу-уноса ТЭЦ, природное глинистое сырье и технологическую связку на основе поливинилового спирта. Приведены состав и техника приготовления гранулированной пресс-массы, состоящей из агрегированных зольных комплексов. Представлены параметры прессования кирпича-сырца и обжига изделий в заводских условиях. Показаны механические испытания прочности при сжатии и изгибе керамического кирпича на основе агрегированных зольных комплексов в заводской лаборатории. Приведены результаты исследования физико-механических свойств опытной партии керамического кирпича с матричной структурой на основе агрегированных зольных комплексов. Разработана технологическая схема производства керамического кирпича на основе зольных гранул. Приведены основные этапы полного цикла получения керамических изделий. Разработан технологический регламент на проектирование производства керамического кирпича из суглинка и золы-уноса ТЭЦ.

Аннотация: Строительство качественных безопасных автомобильных дорог является неотъемлемой частью развития транспортной инфраструктуры в Российской Федерации. С целью обеспечения долговечности автодорожного полотна требуется эффективное укрепление грунтов при возведении автодорог и в ходе их эксплуатации. Инъектированный метод укрепления грунтов зарекомендовал себя как один из наиболее эффективных. Суть метода заключается в том, что укрепляющий раствор впрыскивается в зоны основания, схватывается и создает в пористой среде прочную структуру. При этом изучение процесса фильтрации в пористой среде, т. е. движения укрепителя и образования осадка, имеет большую практическую значимость. Суспензия, заполняющая пористую среду, содержит частицы различного размера, а именно крупного, среднего и мелкого. Математическая модель основывается на размерном механизме захвата частиц: частицы, размер которых больше, чем размер пор, задерживаются, а более мелкие проходят сквозь них. В основу построения асимптотического решения задачи вблизи фронта концентраций взято разложение решений осажденных и взвешенных частиц в степенные ряды. Поставленная задача не имеет точного аналитического решения, поэтому предложено численное решение методом конечных разностей. Для нахождения асимптотических решений взвешенных и осажденных частиц вблизи фронта концентраций использовалось разложение функций в степенные ряды по малому расстоянию до фронта. Получены графики концентраций осажденных частиц каждого типа и их асимптотических решений для двух наборов коэффициентов функций фильтрации. Найдены временные диапазоны, в пределах которых относительные погрешности асимптотических приближений не превышают 5%.

Аннотация: С учетом увеличения темпов строительных и ремонтных работ в дорожно-строительной отрасли, вызванной решением комплекса задач стратегического развития дорожной сети, актуальной задачей является применение ресурсосберегающих технологий. Среди различных видов альтернативного сырья особый интерес представляют вторичные и техногенные ресурсы в виде асфальтобетонного гранулята и зол-уноса, образующихся в больших количествах и обладающих потенциалом свойств для повторного использования в сочетании с различными видами вяжущих. В рамках представленного исследования изучены физико-механические свойства органоминеральных композитов - асфальтогранулобетонов на основе асфальтового гранулята с использованием различных видов зол-уноса в качестве регуляторов структурообразования в сочетании с различными вяжущими системами. Установлено, что при совместном использовании вторичного и техногенного сырья асфальтогранулобетон обладает следующими свойствами: R22 (7 сут) - 0,48-0,61 МПа; R40 (7 сут) - 0,41-0,58 МПа; R22 (28 сут) - 1,23-1,47 МПа; водостойкость - 0,73-0,85. В результате проектирования и расчета конструкций автомобильных дорог III технической категории при замене слоя основания и IV категории при замене слоя покрытия обеспечивается снижение общей толщины конструктивов на 9 и 3 см соответственно, а также коэффициент запаса прочности Кпр = 1,8 и Кпр = 1,41 соответственно. Экономическая эффективность разработанных решений составляет 14,74% для конструкции III технической категории и 38,17% для конструкции IV технической категории.

Аннотация: Кратко обозначены проблемы энергосбережения в строительстве и мера эффективности применения ячеистых бетонов в слоистых стеновых конструкциях. Представлен тезис о влиянии адгезионной прочности контакта «частица заполнителя - цементный камень» на прочность и проницаемость пенобетонов. Обоснована взаимосвязь между структурной устойчивостью смесей на этапе фазового перехода и величиной адгезионного сцепления контактирующих компонентов сырья. При опоре на итоги фундаментальных и прикладных исследований, отражающих зависимость адгезионных свойств воды от толщины слоев физически прочно связываемых поверхностью твердых материалов, сформулирована гипотеза: мера капиллярной адгезии воды в пенобетонных смесях зависит от молекулярной массы компонентов сырья, на поверхности которых она находится. Экспериментальная проверка гипотезы показала ее адекватность.