Основы теории технологии получения, расчета физико-механических свойств и показателей химико-биологического сопротивления каркасных строительных композитов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Энергосбережение, эксплуатационная надежность зданий и сооружений различного назначения определяется долговечностью применяемых при их возведении строительных материалов и изделий. К настоящему времени на основе полиструктурной теории разработаны каркасные строительные композиты. Каркасная технология изготовления строительных изделий заключается в предварительном изготовлении каркасов из крупнопористых смесей с последующим заполнением пустот в отвердевшем каркасе матрицей - пластифицированным связующим, тонкодисперсной или мелкозернистой композицией, при этом каркасы и матрица могут быть сформированы на различных связующих. Данная технология дает возможность получать строительные материалы и изделия с сочетанием самых различных и даже несовместимых вяжущих с заранее заданным комплексом свойств, то есть открывает путь к направленному материаловедению. Представлены результаты теоретических исследований и расчета технологических и физико-механических свойств каркасных композиционных строительных материалов. Выявлены закономерности структурообразования каркасных композитов на уровне формирования каркасов и матриц, а также при их объединении. Установлено, что процесс пропитки каркаса матрицей подчиняется закономерностям движения свободнодисперсных или связнодисперсных систем. Получены формулы для расчета структурных напряжений в твердеющих каркасных композитах. С феноменологических позиций получены аналитические зависимости для расчета коэффициента теплопроводности изделий. Для моделей из упорядоченно расположенных заполнителей получены выражения для расчета модуля упругости и показана кинетика процессов разрушения каркасных композитов при их нагружении. Установлены теоретические зависимости для вычисления коэффициента диффузии в каркасных композитах от основных структурообразующих факторов.

Об авторах

Владимир Трофимович Ерофеев

Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

Автор, ответственный за переписку.
Email: vlalmo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8407-8144

доктор технических наук, профессор, академик РААСН, директор Института архитектуры и строительства, заведующий кафедрой строительных материалов и технологий, директор НИИ «Материаловедение»

Российская Федерация, 430005, Саранск, ул. Большевистская, д. 68

Список литературы

  1. Erofeev V.T., Smirnov V.F., Myshkin A.V. The study of species composition of the mycoflora, selected surface samples poliferation composites in humid maritime climate. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;698(2):022082. https://doi.org/10.1088/1757-899X/698/2/022082
  2. Ma P.-C., Mo S.-Y., Tang B.-Z., Kim J.-K. Dispersion, interfacial interaction and re-agglomeration of functionalized carbon nanotubes in epoxy composites. Carbon. 2010;48(6):1824–1834. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.01.028
  3. Erofeev V., Smirnov V., Myshkin A. The study of polyester-acrylate composite's stability in the humid maritime operating conditions. Materials Today. 2019;19:2255–2257. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.547
  4. Shen H.-S. Nonlinear bending of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite plates in thermal environments. Composite Structures. 2009;91(1):9–19. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2009.04.026
  5. Zhu P., Lei Z.X., Liew K.M. Static and free vibration analyses of carbon nanotube-reinforced composite plates using finite element method with first order shear deformation plate theory. Composite Structures. 2012;94(4):1450–1460. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2011.11.010
  6. Erofeev V., Shafigullin L., Bobrishev A. Investigation of noise – vibration-absorbing polymer composites used in construction. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;463(4):042034. https://doi.org/10.1088/1757-899X/463/4/042034
  7. Song M., Kitipornchai S., Yang J. Free and forced vibrations of functionally graded polymer composite plates reinforced with graphenenanoplatelets. Composite Structures. 2017;159:579–588. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.09.070
  8. Zhang L.W., Lei Z.X., Liew K.M., Yu J.L. Static and dynamic of carbon nanotube reinforced functionally graded cylindrical panels. Composite Structures. 2014;111(1):205–212. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2013.12.035
  9. Yas M.H., Samadi N. Free vibrations and buckling analysis of carbon nanotube-reinforced composite Timoshenko beams on elastic foundation. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2012;98:119–128.
  10. Erofeev V., Dergunova A., Piksaikina A., Bogatov A., Kablov E., Startsev O., Matvievskiy A. The effectiveness of materials different with regard to increasing the durability. MATEC Web of Conferences. 2016;73:04021. https://doi.org/10.1051/matecconf/20167304021
  11. Erofeev V., Bobryshev A., Shafigullin L., Zubarev P., Lakhno A., Darovskikh I., Tretiakov I. Building heat-insulating materials based on the products of the transesterification of polyethylene terephthalate and dibutyltin dilaurate. Procedia Engineering. 2016;165:1455–1459. https://doi.org/10.1016/ j.proeng.2016.11.879
  12. Erofeev V., Bobryshev A., Lakhno A., Shafigullin L., Khalilov I., Sibgatullin K., Igtisamov R. Theoretical evaluation of rheological state of sand cement composite systems with polyoxyethylene additive using topological dynamics concept. Solid State Phenomena. 2016;871:96–103. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.871.96
  13. Shen H.-S., Xiang Y., Lin F. Nonlinear vibration of functionally graded graphene-reinforced composite laminated plates in thermal environments. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2017;319:175–193. https://doi.org/10.1016/j.cma.2017.02.029
  14. Ni Y., Chen L., Teng K., Shi J., Qian X., Xu Z., Tian X., Hu C., Ma M. Superior mechanical properties of epoxy composites reinforced by 3D interconnected graphene skeleton. ACS Applied Materials and Interfaces. 2015;7(21):11583–11591. https://doi.org/10.1021/acsami.5b02552
  15. Erofeev V. Frame construction composites for buildings and structures in aggressive environments. Procedia Engineering. 2016;165:1444–1447. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.877
  16. Montazeri A., Montazeri N. Viscoelastic and mechanical properties of multi walled carbon nanotube/epoxy composites with different nanotube content. Materials and Design. 2011;32(4):2301–2307. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.11.003
  17. Malekzadeh P., Zarei A.R. Free vibration of quadrilateral laminated plates with carbon nanotube reinforced composite layers. Thin-Walled Structures. 2014;82:221–232. https://doi.org/10.1016/j.tws.2014.04.016
  18. Ke L.-L., Yang J., Kitipornchai S. Dynamic stability of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite beams. Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2013;20(1):28–37. https://doi.org/10.1080/15376494.2011.581412
  19. Rahmanian S., Suraya A.R., Shazed M.A., Zahari R., Zainudin E.S. Mechanical characterization of epoxy composite with multiscale reinforcements: carbon nanotubes and short carbon fibers. Materials and Design. 2014;60:34–40. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.03.039.
  20. Erofeev V.T. Frame building composites (abstract of the dissertation of the Doctor of Technical Sciences). Moscow: 1993. (In Russ.)
  21. Zenkevich D.G. Finite element method in engineering. Moscow: Mir Publ.; 1975. (In Russ.)
  22. Gusev B.V., Zazimko V.G., Netesa N.I. Investigation of the stress-strain state of composites using the finite element method. News of Higher Educational Institutions. Series: Construction and Architecture. 1981;(8):13–16. (In Russ.)
  23. Dementiev A.G., Tarakanov O.G. Structure and properties of foams. Moscow: Khimiya Publ.; 1983. (In Russ.)
  24. Zazimko V.G. Optimization of the properties of building materials. Moscow: Transport Publ.; 1981. (In Russ.)
  25. Lomakin E.V., Gasparyan G.O. On media sensitive to the type of stress state. Nelinejnye Modeli i Zadachi Mekhaniki Deformiruemogo Tverdogo Tela. Moscow; 1984. p. 59–76. (In Russ.)
  26. Sergeev S.M., Becker V.A., Bezaelev V.V. Modeling of the stress state of the mortar part in the circle of granules of a large aggregate of concrete under the action of an external compressive load on it. Izvestiya Vuzov. Seriya: Stroitel'stvo i Arkhitektura. 1982;(5):21–25. (In Russ.)
  27. Fujii T., Dzako M. Mechanics of destruction of composite materials. Moscow: Mir Publ.; 1982. (In Russ.)
  28. Popov V.M. Heat transfer through joints on adhesives. Moscow: Energiya Publ.; 1974. (In Russ.)
  29. Manukovsky N.S., Abrosov N.S., Kosolapova L.P. Kinetics of bioconversion of lignocelluloses. Novosibirsk: Nauka Publ.; 1990. (In Russ.)
  30. Pervushin Yu.V., Bobrov O.G. Modeling of the kinetics of microbial fouling of polymer materials. Plasticheskie Massy. 1990;(8):69–71. (In Russ.)
  31. Gusakov A.V., Sinitsin A.P., Klesov A.A. Mathematical model of enzymatic hydrolysis of cellulose with preparation of the fungus Trichoderma longtbrachiatum in a batch reactor. Prikladnaya Biohimiya i Mikrobiologiya. 1986;22(1):59–69. (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».