Науковий вісник НГУ

Вплив структури льоду на живучість заморожених піщано-водяних і піщано-глинистих сумішей

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 1

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2024

Останнє оновлення: 04 березня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1707

Authors:

Л.І.Солоненко*, orcid.org/0000-0003-2092-8044Національний університет «Одеська політехніка», м. Одеса, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

К.І.Узлов, orcid.org/0000-0003-0744-9890, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, е-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Т.В.Кімстач, orcid.org/0000-0002-8993-201X, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Я.В.Мяновська, orcid.org/0000-0002-5898-1169, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д.Ю.Якименко, orcid.org/0009-0002-8861-8966, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (1): 032 - 040

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-1/032

Abstract:

Мета. Встановити закономірності впливу умов підготовки піску, води та глини на живучість заморожених сумішей із комбінацій даних компонентів для підвищення якості виливків у ливарному виробництві, а також для вдосконалення технологій штучного заморожування ґрунтів під час підземного будівництва.

Методика. У дослідженнях використовували пісок, глину та воду. Якість льоду оцінювали візуально після заморожування води при -15 °С у скляних пробірках. Живучість заморожених при
-15 °С сумішей досліджували на зразках балочного типу. Показниками живучості прийнято час до вигину на 1 мм зразків на опорах та час до їх руйнування. Час фіксували секундоміром, температуру – спиртовим термометром, масу – електронними вагами, стрілу вигину – індикатором годинникового типу.

Результати. Наявність і кількість водорозчинних домішок у вихідній воді суттєво впливають як на характер, розмір і розподіл газових бульбашок у льоді, так і на живучість заморожених піщано-водяних сумішей. Живучість заморожених сумішей зростає з підвищенням у них кількості води, і для сумішей пісок + вода живучість максимальна, якщо лід має однорідну структуру. Для сумішей із глинами найбільшу живучість має суміш із ненабряклою каоліновою глиною. З точки зору живучості розроблені рекомендації щодо виготовлення виробів із заморожених ливарних сумішей.

Наукова новизна. Уперше досліджена кінетика деформаційних змін (стріли вигину) під впливом власної маси зразків балочного типу із заморожених при -15 °С сумішей кварцового піску з водою та кварцового піску, глини й води, що були попередньо підготовані різними способами. Подальший розвиток отримали уявлення щодо впливу різних факторів та якості льоду на живучість заморожених сумішей.

Практична значимість. Отримані результати можуть бути корисними для розширення уявлень щодо поведінки природних мерзлих ґрунтів під час циклічних змін їх температури, штучного заморожування ґрунтів на будівництві метрополітенів під час проходження стовбурів шахт, ескалаторних і перегінних тунелів тощо. У ливарних цехах розроблені рекомендації дозволять скоротити технологічні втрати й підвищити якість виливків, що виготовляють із використанням заморожених ливарних форм і стрижнів із піщано-водяних або піщано-глинисто-водяних сумішей, моделей виливків і їх ливникових систем із піщано-водяних сумішей.

Ключові слова: вода, пісок, глина, заморожування, живучість, лід, газ, домішки, руйнування

References.

1. Hu, X., Fang, T., Chen, J., Ren, H., & Guo, W. (2018). A large-scale physical test on frozen status in freeze-sealing pipe roof method for tunnel construction. Tunneling and Underground Space Technology, 72, 55-63. https://doi.org/10.1016/j.tust.2017.10.004.

2. Kang, Y., Liu, Q., Cheng, Y., & Liu, X. (2016). Combined freeze-sealing and new tubular roof construction methods for urban tunnel in soft ground. Tunneling and Underground Space Technology, 58, 1-10. https://doi.org/10.1155/2021/9958165.

3. Smirnov, L. F. (2017). Drinking water, salts, and important water are relieved from the freeze-dried desalination plant and “own” power station. Refrigeration equipment and technology, 53(4), 26-33. https://doi.org/10.15673/ret.v53i4.707.

4. Wang, G., & Calvetti, F. (2022). DEM simulation of frozen granular soils with high ice content. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 26, 8242-8262. https://doi.org/10.1080/19648189.2021.2021997.

5. Malenkov, G. G. (2017). Helium, neon, and water. Journal of Structural Chemist, 1(58), 159-166. https://doi.org/10.1134/S0022476617010218.

6. Del Rosso, L., Grazzi, F., Celli, M., Colognesi, D., Garcia-Sakai, V., & Ulivi, L. (2016). Refined Structure of metastable ice XVII from neutron diffraction measurements. Journal of Physical Chemistry C, 120(47), 26955-26959. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b10569.

7. Hansen, T.C. (2021). The everlasting hunt for new ice phases. Nature Communications, 12, 3161. https://doi.org/10.1038/s41467-021-23403-6.

8. Tan, M., Mei, J., & Xie, J. (2021). The formation and control of ice crystal and its impact on the quality of frozen aquatic products: a review. Crystals, 11, 1-17. https://doi.org/10.3390/cryst11010068.

9. Stoll, N., Eichler, J., Hörhold, M., Shigeyama, W., & Weikusat, I. (2020). A review of the microstructural location of impurities in polar ice and their impacts on deformation. Frontiers in Earth Science, 8, 1-21. https://doi.org/10.3389/feart.2020.615613.

10. Tao, Y., Zou, W., Jia, J., Li, W., & Cremer, D. (2016). Different ways of hydrogen bonding in water – why does warm water freeze faster than cold water? Journal of Chemical Theory and Computation, 13(1), 55-76. https://doi.org/10.1021/acs.jctc.6b00735.

11. Shinsky, O. I., Lysenko, T. V., & Solonenko, L. I. (2016). The influence of composition, dispersion and cooling temperature of molding materials on the strength properties of low-temperature molds. Metal and casting of Ukraine, 11-12(282-283), 47-51.

12. Zhongde, J. S., Qin, Y. H., & Jianpei, S. (2022). Large complex sand freezing mold, low temperature molding and joint production method with undercooling control. (China Patent No. CN113579161B). Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. Retrieved from https://patents.google.com/patent/CN113579161B/en?q=(B22C9%2f126).

13. N. Gundolf Dipl Ing Helering (1979). Foundry molds made by freezing wet sand – the sand is cooled by a liquid, nitrogen is mixed with the wet sand and driven into a flask. (German Patent No. DE2909839A1). Linde GmbH. Retrieved from https://patents.google.com/patent/DE2909839A1/en.

14. Singh, B. B., & Jespersen, E. (1985). Method for making frozen molds for littya. (Canadian Patent No. CA1183320A). Dansk Industri Syndikat AS. Retrieved from https://patents.google.com/patent/CA1183320A/en.

15. Zhongde, S., Qin, Y. H., & Yufeng, D. (2021). A method of preparing a mold from a mixture of frozen sand and short fibers. (China Patent No. CN113560486A). Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. Retrieved from https://patents.google.com/patent/CN113560486A/en?q=(~patent%2fCN113579161B).

16. Hoshiyama, Y., Nakashima, K., & Matsumoto, H. (2020). Simultaneous fabrication of multiple castings using frozen mold casting method. Defect and Diffusion Forum Submitted, 405, 75-79. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.405.75.

17. Yang, H., Shan, Z., Yan, D., Shi, J., & Liu, Q. (2023). Research on forming method of additive manufacturing of frozen sand mold. Heliyon, 9(8), 1-5. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e19340.

18. Zhongde, S., Fenglandun, L., & Xiaoli, D. (2016). A variation of the containerless casting process is formed from frozen sand. (China Patent No. CN105665637B). Center for Advanced Manufacturing Technology of Chinese Academy of Engineering Science and Technology. Retrieved from https://patents.google.com/patent/CN105665637B/en?q=~patent%2fCN113579161B.

19. Zhongde, S., Liu, L., & Xiaoli, D. (2018). A kind of frost sand mold production process of containerless casting. (China Patent No. CN105665637B). Beijing Institute of Light Quantitative Science and Research. Retrieved from https://patents.google.com/patent/CN105665637B/en?q=(~patent%2fCN113579161B)#patentCitations.

20. Doroshenko, V. S. (2017). Ice models in liquefied fermentation of metal-producing substances are a technology based on the “just add water” method. Svitoglyad, 1(63), 62-69. ISSN: 1819-7329.

21. Doroshenko, V. S. (2017). Research structure for the development of ice casting technology using a number of features and natural phenomena. Casting Processes, 1, 39-46. ISSN: 0235-5884.

• < Попередня
• Наступна >