Исследования ТГАСУ могут продлить срок службы конструкционных материалов

При проектировании и строительстве зданий и сооружений специального назначения (в том числе военных бункеров и аэропортов) один из основных критериев при их эксплуатации – обеспечение прочности и устойчивости при экстремальных тепловых воздействиях. Пожарная безопасность при этом достигается выбором соответствующих материалов и несущих элементов строительных конструкций с определенными пределами огнестойкости.

Ученые ТГАСУ решили исследовать элементы конструкций зданий и сооружений специального назначения, чтобы усовершенствовать условия обеспечения безопасности при эксплуатации и продлить срок службы.

В научный коллектив вошли ученые кафедры теплогазоснабжения и инженерных систем в строительстве Института кадастра, экономики и инженерных систем строительства ТГАСУ: заведующий, профессор Николай Цветков, профессор Татьяна Немова и доцент Виталий Рекунов.

Эксперименты провели с помощью газодинамического стенда, включающего в себя газогенератор с камерой сгорания (в которую помещается твердое топливо с включенными в него частицами металла – алюминия, железа), системы зажигания и регистрации давления в камере сгорания. Для этого специально изготовили опытные образцы гранита и бетона, также использовали стандартные красные кирпичи марок 75–100.

Инженеры установили, что повышение концентрации частиц металла в струе приводит к увеличению массовой скорости разрушения стали. Сам механизм разрушения – неударный и не сопровождается плавлением материала. Об этом говорит низкая относительно температуры плавления величина температуры материала в момент разрушения, а также проведенные анализы структур стали. Специалисты ТГАСУ предложили физическую модель процесса разрушения неметаллических конструкционных материалов, основанную на превышении возникающих в приповерхностном слое материала напряжений предела прочности. Разрушение сталей вызвано структурными изменениями, которые происходят в материале при тепловом воздействии и переходе его в вязкотекучее состояние.

– Первые исследования в этой области были проведены мной в Томском политехническом университете, – отмечает Татьяна Немова. – Мы использовали гетерогенные струи продуктов сгорания твердых топлив для усовершенствования процесса резки военной техники при утилизации. Сегодняшние наши исследования в ТГАСУ могут применяться как для разрушения, так и для его предотвращения. Благодаря испытаниям мы можем понять, из каких конструкционных материалов лучше возводить здания и сооружения специального назначения. Принцип гетерогенных систем можно также применять при резке металлов и создания технологических отверстий в конструкциях.

Источник: Новости ТГАСУ