probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2022-24-6-124-132probener-2444Research ArticleТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКАTHEORETICAL AND APPLIED HEAT ENGINEERINGРезультаты разработки технологии лёгких бетонов на основе диатомитовых пород и приборное исследование его теплопроводностиResults of the development of the technology of light-weight concrete based on diatomite rocks and instrument study of its thermal conductivityСиницынА. А.SinitsinA. A.

Синицын Антон Александрович – канд. техн. наук, доц., заведующий кафедрой «Теплогазоводоснабжение»

г. Вологда

Anton A. Sinitsin

Vologda

https://orcid.org/0000-0002-4757-6387СоловьеваО. В.SolovevaO. V.

Соловьева Ольга Викторовна – канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Энергообеспечение предприятий, строительство зданий и сооружений» (ЭОС)

г. Казань

Olga V. Soloveva

Kazan

solovyeva.ov@kgeu.ruАхметоваИ. Г.AkhmetovaI. G.

Ахметова Ирина Гареевна –д-р техн. наук, заведующая кафедрой «Экономика и организация производства»

г. Казань

Irina G. Akhmetova

Kazan

ВаньковЮ. В.VankovY. V.

Ваньков Юрий Витальевич – д-р техн. наук, зав. кафедрой «Промышленная теплоэнергетика и системы теплоснабжения» (ПТЭ)

г. Казань

Yuri V. Vankov

Kazan

ЗакревскаяЛ. В.ZakrevskayaL. V.

Закревская Любовь Владимировна – канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительное производство»

г. Владимир

Lyubov V. Zakrevskaya

Vladimir

АнаньевМ. С.AnanievM. S.

Ананьев Михаил Сергеевич – студент кафедры «Строительное производство»

г. Владимир

Mikhail S. Ananiev

Vladimir

ШакуроваР. З.ShakurovaR. Z.

Шакурова Розалина Зуфаровна – аспирант кафедры «Промышленная теплоэнергетика и системы теплоснабжения» (ПТЭ)

г. Казань

Rozalina Z. Shakurova

Kazan

Вологодский государственный университетРоссияVologda State UniversityRussian FederationКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationВладимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича СтолетовыхРоссияVladimir State University named after Alexander and Nikolay StoletovsRussian Federation202211012023246124132Copyright © Синицын А.А., Соловьева О.В., Ахметова И.Г., Ваньков Ю.В., Закревская Л.В., Ананьев М.С., Шакурова Р.З., 20232023Синицын А.А., Соловьева О.В., Ахметова И.Г., Ваньков Ю.В., Закревская Л.В., Ананьев М.С., Шакурова Р.З.Sinitsin A.A., Soloveva O.V., Akhmetova I.G., Vankov Y.V., Zakrevskaya L.V., Ananiev M.S., Shakurova R.Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/2444ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Одним из направлений энергосбережения и повышения энергетической эффективности является снижение потребления топливно-энергетических ресурсов. Большое количество тепловой энергии расходуется на обогрев зданий и сооружений в отопительный период. При этом часть тепла, предназначенного для отопления помещений, рассеивается через ограждающие конструкции зданий (стены, полы, крыши, окна). В случае высоких тепловых потерь, необходимо восполнять тепловую энергию путем сжигания дополнительного количества топлива. Для снижения тепловых потерь через ограждающие конструкции применяются различные теплоизоляционные материалы с низким значением теплопроводности. Целью настоящих исследований стало изучение проблемы разработки технологии лёгких бетонов на основе диатомитовых пород, а также возникающих при его создании неравномерных включений наполнителя из микросферических гранул, оценка влияния наличия зон, не занятых микрогранулами, на изоляционные свойства композитного материала, а также определение влияния объемного содержания микросферических гранул на величину теплопроводности.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. В настоящей работе проведено исследование получения легкого конструкционного бетона с пористым заполнителем, синтезированным из диатомитовых пород Владимирской области, а также влияния наличия зон, не занятых микрогранулами, на изоляционные свойства композитного материала.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты показали, что распределение микрогранул в матрице оказывает значительное влияние на изоляционные свойства композита, а наличие пустот в материале способствует тепловым потерям и снижению термического сопротивления материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Технология получения разработанного бетона не отличается от технологии производства бетонов высокого класса, что позволяет использовать широко распространённое оборудование для бетонов.

THE PURPOSE

THE PURPOSE. One of the directions of energy saving and energy efficiency improvement is the reduction of consumption of fuel and energy resources. A large amount of thermal energy is spent on heating buildings and structures during the heating season. To reduce heat losses through the building envelope, various heat-insulating materials with low thermal conductivity are used. The purpose of this research was to study the problem of developing the technology of lightweight concrete based on diatomite rocks, as well as uneven inclusions of filler from microspherical granules arising during its creation, assessing the effect of the presence of zones not occupied by microgranules on the insulating properties of the composite material, as well as determining the effect of the volume content of microspherical granules on the value of thermal conductivity.

METHODS

METHODS. In this work, we studied the production of lightweight structural concrete with porous aggregate synthesized from diatomite  rocks of the Vladimir region, as well as the effect of the presence of zones not occupied by microgranules on the insulating properties of the composite material. RESULTS. The results showed that the distribution of microgranules in the matrix has a significant effect on the insulating properties of the composite, and the presence of voids in the material contributes to heat losses and a decrease in the thermal resistance of the material.

CONCLUSION

CONCLUSION. The technology for obtaining the developed concrete does not differ from the technology for the production of high-class concrete, which allows the use of widely used concrete equipment.

композитный материалмикрогранулатеплоизоляциятеплопроводностьбетонcomposite materialmicrogranulethermal insulationthermal conductivityconcreteИсследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания №075-01262-22-01 от 28 января 2022 г. (Дополнительное соглашение 075-03-2022-151/1 с 31 января 2022 года).This research was funded by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of the state assignment № 075-01262-22-01 from 28 January 2022 (Additional agreement 075-03-2022-151/1 from 31 January 2022).ReferencesДаулетбаев Р. Б., Вовк Б. В. Надежность строительных конструкций зданий и сооружений в процессе их эксплуатации // Инновации и инвестиции. 2019. № 5. С. 173-177.Dauletbaev R. B., Vovk B. V. Reliability of building structures of buildings and structures during their operation. Innovation and investment. 2019,5: 173-177.Васильева И. Л., Немова Д. В. Энергоэффективные материалы нового поколения в строительстве // Экология и строительство. 2018. № 4. С. 18-24.Vasil'yeva I. L., Nemova D. V. Energy-efficient materials of a new generation in construction. Ekologiya i stroitel'stvo. 2018, 4:18-24.Дребезгова, М. Ю., Чернышева, Н. В., Глаголев, Е. С., Герасимов, А. В. Анализ и перспективы развития монолитного малоэтажного строительства // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. ВГ Шухова. 2016. № 9. С. 28-35.Drebezgova M. YU., Chernysheva N. V., Glagolev Ye. S., Gerasimov A. V. Analysis and development prospects of monolithic low-rise construction. The Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2016, 9:28-35.Дориомедов М. С. Российский и мировой рынок полимерных композитов (обзор) // Труды ВИАМ. 2020. № 6-7 (89). С. 29-37.Doriomedov M. S. Russian and world market of polymer composites (review). Proceedings of VIAM. 2020, 6-7 (89):29-37.Омаров, Ж. М., Жолдыбаев, Ш. С., Жандалинова, К. А., Оразова, Д. К. Использование композитных материалов в строительной отрасли // Наука и техника Казахстана. 2019. № 4. С. 7-16.Omarov Zh. M., Zholdybaev Sh. S., Zhandalina K. A., Orazova D. K. The use of composite materials in the construction industry. Science and Technology of Kazakhstan. 2019, 4:7-16.Кузнецов, Г. В., Озерова, И. П., Половников, В. Ю., Цыганкова, Ю. С. Оценка фактических потерь тепла при транспортировке теплоносителя с учетом технического состояния и реальных условий эксплуатации тепловых сетей // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2011. Т. 319, № 4. С. 56-60.Kuznetsov G. V., Ozerova I. P., Polovnikov V. Yu., Tsygankova Yu. S. Esti-mation of actual heat losses during transportation of the coolant, taking into ac-count the technical condition and actual operating conditions of heating networks. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2011, 319(4):56-60.Гольцман, Б. М., Яценко, Е. А., Геращенко, В. С., Комунжиева, Н. Ю., Яценко, Л. А., Смолий, В. А., Ченг, Ч. Ч. Пористые теплоизоляционные материалы на основе различных видов силикатного сырья // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2020. № 1 (205). С. 55-60.Goltsman B. M., Yatsenko E. A., Gerashchenko V. S., Komunzhieva N. Yu., Yatsenko L. A., Smoliy V. A., Cheng Ch. Ch. Porous heat-insulating materials based on various types of silicate raw materials. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus region. Technical Sciences. 2020, 1(205):55-60. https://doi.org/10.17213/1560-3644-2020-1-55-60.Соловьев, С. А., Соловьева, О. В., Ахметова, И. Г., Ваньков, Ю. В., Шакурова, Р. З. Численное исследование теплопроводности композитного теплоизоляционного материала с микрогранулами // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24, № 1. С. 86-98.Solovev S. A., Soloveva O. V., Akhmetova I. G., Vankov Yu. V., Shakurova R. Z. Numerical study of the thermal conductivity of a composite heat-insulating material with microgranules. Power engineering: research, equipment, technology. 2022, 24(1):86-98. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-1-86-98.Liu B., Wang H., Qin Q. H. Modelling and characterization of effective thermal conductivity of single hollow glass microsphere and its powder // Materials. 2018. Т. 11, № 1. С. 133.Liu B., Wang H., Qin Q. H. Modelling and characterization of effective thermal conductivity of single hollow glass microsphere and its powder. Materials. 2018, 11(1):133. https://doi.org/10.3390/ma11010133.Curd M. E., Morrison N. F., Smith M. J., Gajjar P., Yousaf Z., Parnell W. J. Geometrical and mechanical characterisation of hollow thermoplastic micro-spheres for syntactic foam applications // Composites Part B: Engineering. 2021. Т. 223. С. 108952.Curd M. E., Morrison N. F., Smith M. J., Gajjar P., Yousaf Z., Parnell W. J. Geometrical and mechanical characterisation of hollow thermoplastic micro-spheres for syntactic foam applications. Composites Part B: Engineering. 2021, 223:108952. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.108952.Petkova-Slipets R., Zlateva P. An analysis of the structure and thermal conductivity of hollow microsphere filled syntactic foams // Civil and Environmental Engineering. 2019. Т. 15, №. 1. С. 36-41.Petkova-Slipets R., Zlateva P. An analysis of the structure and thermal conductivity of hollow microsphere filled syntactic foams. Civil and Environmental Engineering. 2019, 15(1):36-41.Wang, P., Ji, L., Yuan, J., An, Z., Yan, K., Zhang, J. Modeling and optimization of composite thermal insulation system with HGMs and VDMLI for liquid hydrogen on orbit storage // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Т. 45, № 11. С. 7088-7097.Wang P., Ji L., Yuan J., An Z., Yan K., Zhang J. Modeling and optimization of composite thermal insulation system with HGMs and VDMLI for liquid hydrogen on orbit storage. International Journal of Hydrogen Energy. 2020, 45(11):7088-7097. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.12.110.Wang H., Hou F., Chang C. Experimental and computational modeling of thermal conductivity of cementitious syntactic foams filled with hollow glass micro-spheres // Construction and Building Materials. 2020. Т. 265. С. 120739.Wang H., Hou F., Chang C. Experimental and computational modeling of thermal conductivity of cementitious syntactic foams filled with hollow glass micro-spheres. Construction and Building Materials. 2020, 265:120739. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120739.Xiao P., Yifeng Z., Peng W., Dan L. Estimation of thermal conduction in hollowglass-beads-filled cement-based composites by variational asymptotic homogenization method // Applied Thermal Engineering. 2019. Т. 161. С. 114191.Xiao P., Yifeng Z., Peng W., Dan L. Estimation of thermal conduction in hollowglass-beads-filled cement-based composites by variational asymptotic homogenization method. Applied Thermal Engineering. 2019, 161:114191. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114191.Solovev S. A., Soloveva O. V., Akhmetova I. G., Vankov Y. V., Paluku D. L. Numerical Simulation of Heat and Mass Transfer in an Open-Cell Foam Catalyst on Example ofthe Acetylene Hydrogenation Reaction // ChemEngineering. 2022. Т. 6, № 1. С. 11.Solovev S. A., Soloveva O. V., Akhmetova I. G., Vankov Y. V., Paluku D. L. Numerical Simulation of Heat and Mass Transfer in an Open-Cell Foam Catalyst on Example of the Acetylene Hydrogenation Reaction. Chem Engineering. 2022, 6(1):11. https://doi.org/10.3390/chemengineering6010011.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.