Строительные материалы

В гражданских зданиях в качестве внутренних перегородок широко используют двойные ограждающие конструкции с применением в их составе слоистых элементов. Перегородки, имея небольшую поверхностную плотность, существенно уменьшают нагрузку на несущие конструкции здания. Такие конструкции возводятся в короткие сроки и соответственно снижаются затраты на строительство. Для соблюдения нормативных требований по звукоизоляции в перегородках этого вида увеличивают количество слоев листовых обшивок и заполняют внутреннее пространство звукопоглощающим материалом. Это значительно повышает толщину и поверхностную плотность ограждения. Анализ предложенных на данный момент легких ограждений и выполненная оценка их акустической эффективности показывают возможность повышения звукоизолирующих качеств таких элементов за счет совершенствования конструктивных решений, и в частности путем использования в двойных ограждениях слоистых элементов с вибропоглощением. Акустическая эффективность таких конструкций возрастает за счет внутренних потерь в слоистых элементах. В работе представлены результаты экспериментальных исследований звукоизоляции двойных ограждений из слоистых элементов с вибропоглощением, выполненных в больших реверберационных помещениях Вологодского государственного университета, дан анализ влияния динамических характеристик вибропоглощающих материалов на их звукоизоляцию. Установлено, что для рационального проектирования двойных звукоизолирующих конструкций из слоистых элементов необходимо иметь механизм регулирования характеристик вибропоглощающих слоев. Это даст возможность получать эффективные звукоизолирующие конструкции и разрабатывать ограждения с заданными параметрами еще на стадии проектирования.

Приведена модель ограждающей конструкции, которую предлагается использовать при проведении расчетов нестационарного теплообмена между помещениями зданий и внешней средой. Модель являет собой представление многослойной ограждающей конструкции однослойной с такими же значениями ее сопротивления теплопередаче и характеристического времени установления стационарного теплопереноса. Получены результаты расчетов характеристического времени различных однослойных ограждающих конструкций и на основе статистического анализа предложена аналитическая модель определения объемной теплоемкости материала эквивалентной ограждающей конструкции известной толщины. Коэффициент теплопроводности материала такой ограждающей конструкции определяется аналитически из заданного значения сопротивления теплопередаче. На примере утепленной снаружи массивной стены показано, что предложенная модель однослойной конструкции дает сходную динамику переходного процесса, что и исходная конструкция, с отклонениями много меньше характеристического времени. При этом отклонения имеют место только в начале переходного процесса.

Представлены результаты экспериментальных исследований динамических характеристик современных звукоизоляционных материалов, применяемых в конструкциях плавающих полов. Актуальность работы обусловлена необходимостью актуализации табличных значений динамических характеристик звукоизоляционных материалов, представленных в СП 275.1325800.2016 «Конструкции ограждающие жилых и общественных зданий. Правила проектирования звукоизоляции». В ходе исследования были изучены наиболее распространенные на рынке материалы: каменная вата, вспененный полиэтилен, маты из иглопробивного стекловолокна и рулонные звукогидроизоляционные материалы. Установлено, что максимальные значения динамического модуля упругости демонстрируют материалы из каменной ваты, минимальные – вспененные полиэтилены и маты из стекловолокна. Выявлены зависимости динамического модуля упругости от толщины, плотности и нагрузки для различных материалов. Для каменной ваты толщиной 30 мм при нагрузке 10000 Па увеличение плотности от 100 до 155 кг/м³ приводит к росту модуля с 1,88 до 2,22 МПа. У матов из иглопробивного стекловолокна при нагрузке 5000 Па увеличение толщины с 10 до 14 мм вызывает повышение модуля на 0,27 МПа. Результаты исследования позволяют расширить возможности выбора звукоизоляционных материалов при проектировании и повысить точность расчета индекса приведенного уровня ударного шума. Предложено внести изменения в СП 275.1325800.2016 для актуализации значений динамического модуля упругости и относительного сжатия современных материалов звукоизоляционного слоя плавающих полов.

Создание безопасных теплоизоляционных материалов и легких бетонов предполагает использование гипсового вяжущего в качестве матрицы пористых систем. Территории Российской Федерации и АНДР (Алжирской Народной Демократической Республики) богаты месторождениями гипса, что позволяет использовать местные сырьевые ресурсы для производства строительных материалов низкой плотности. Целью работы стало исследование состава пористого гипсового материала (модифицированного пеногипса) и изучение его свойств. В качестве модифицирующего компонента применялся наноалмазный водный золь в количестве 0,01–0,1 мас. %. Проводили анализ микроструктуры образцов изделий из пеногипсовой смеси с выбранной добавкой и без нее методом сканирующей электронной микроскопии. В результате определили влияние модифицированных нанодобавкой кристаллов гипсового вяжущего на эксплуатационные свойства изделий. Установлены основные характеристики изделий из пеногипсовой смеси, в том числе плотность, прочность при сжатии, теплопроводность, коэффициент размягчения и сорбционная влажность. Выявлено, что используемая добавка в виде наноалмазного водного золя модифицирует кристаллы гипса, образуя более плотную структуру стенок пор изделий из пеногипса. При этом также формируется варитропная структура изделия, что является преимуществом для теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных материалов. В результате проведенного исследования получаются материалы с достаточной прочностью, низкими теплопроводностью и сорбционными характеристиками.

Рассмотрена возможность получения фотокаталитических покрытий методом детонационного напыления на бетонной подложке. Проведено исследование по подбору оптимальных параметров детонационного напыления титанового сферического порошка на поверхность тяжелого бетона. Выполнен анализ результатов экспериментальных исследований серии из 25 образцов бетона с покрытиями, полученными при различных параметрах напыления, с использованием рентгенофазового анализа и оценки фотокаталитической активности по степени деградации метиленового синего в растворе. Установлено наличие в покрытиях четырех фаз: титана, анатаза, рутила и монооксида титана. Установлено, что при расстояниях напыления менее 100 мм и скорости менее 1000 мм/мин процесс становится нестабильным, вызывая разрушение поверхностного слоя бетона вследствие дегидратации кристаллогидратов. Повышение расстояния напыления более 130 мм и скорости более 1600 мм/мин способствует уменьшению содержания анатаза и рутила за счет снижения термического воздействия процесса детонации. Выявлена корреляция между повышением содержания этих фаз и усилением фотокаталитической активности, что согласуется с данными о влиянии фазового состава на фотокаталитические свойства материалов. Установлен рациональный режим напыления – расстояние до подложки 120 мм, скорость напыления 1500 мм/мин.