Mathematical simulation in thermal insulation materials development
Keywords:
Mathematical modeling, insulation, porous, industrial wastes.Abstract
Purpose. Determining the regularities of influence of the heat-insulating materials components on the secondary products industry basis on the their main properties on the condition of more expensive materials maximum substitution. The granulated slag named after Petrovskiy and fly-ash of Pridneprovsk Thermal Power Station were taken as industrial waste.
Methodology. To the optimum ratio of components and to the experiments reduction determination the mathematical modeling were applied. Simplex - lattice design of the experiment is intended to determine the extremum in multicomponent systems according to the diagram "structure - property". In this paper 3-dimensional simplex was used. The clay and slag (X1), aluminous cement (x2), water glass (x3) were taken as varied factors.
Findings. Due to the fact that the heat-insulating material composition includes such an expensive component like alumina cement, studies were carried out with the aim of this component reducing by replacing it on the fly ash. Due to the fact that the maximum strength is observed at 20 and 80% of ash content the material density accordingly this content is 400 and 450 kg/m3, that is it does not vary significantly, so in order to obtain the heat-insulating material with minimum cost and optimum physical and mechanical properties should be applied the composition with the fly ash content of 80% by weight aluminous cement.
Originality. The results confirm the expediency of the secondary industry products utilization in the composite insulating materials production. This will not only increase the effectiveness of industrial waste recycling and improve the physical, mechanical and technological properties of the materials, and as a result reduce their cost, due to the replacement of more expensive raw materials.
Practical value. As a result of research to develop a heat-insulating material with minimum cost and optimum physical and mechanical properties should be applied 80%the content of fly ash by weight of aluminous cement. The developed material will have the following properties: compressive strength about 0.1 MPa; density 400 kg/m3.
References
Bolshakov V.I., Shcherbak S.A., Yeliseeva M.A. Povyshenie reaktsionnoy sposobnosti domennogo granulirovannogo shlaka [The reactivity of granulated blastslag increasing]. Stroitelstvo, materialovedenie, mashinostroenie [Building, materials sciences, mechanic engineering]: Collection of scientific papers Issue59, Vol. 2 – Dnipropetrovs’k, PSАES, 2011. – p. 34-38. http://pgasa.dp.ua/science/Starodubov/archive/
Dvorkin L.I., Dvorkin O.L. Stroitelnye mineralnye vyazhushchie materialy [Mineral binding materials]. Moscow, Infra-Engineering, 2011. 544 p. https://books.google.com.ua/books?isbn=5457643662
Netesa N.I., Palanchuk D.V., Netesa A.N. Legkiyye betony s zoloy unosa Pridneprovskoy TES [Lightweight concretes with fly–ash of Prydniprovsk thermal power station]. Nauka ta prohres transportu. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana – Science and Transport Progress. [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2013. no. 5. pp. 137-145. http://stp.diit.edu.ua/article/view/17978/16906
Miryuk O.A. Melkozernistye betony na osnove tekhnogennogo zapolnitelya [Based fine aggregate concrete anthropogenic] / Beton i zhelezobeton v Ukraine [Concrete and reinforced concrete in Ukraine]. - 2010. – no. 2. - pp. 5-8.
Bolshakov V.I., Shcherbak S.A., Yeliseyeva M.A., Kalinichenko N.V. Povyshenie kachestva stroitelnykh materialov za schet primeneniya tekhnogennykh otkhodov i mekhanoaktivatsii smesi [Improving of the building materials quality due to using of man-made waste and mechanical activation of the mixture]. Naukoviy vіsnik budіvnitstva [Science bulletin of Building]. Collection of scientific papers. - Kharkiv, 2010. - Issue59. - pp. 223-226.
Sergeev A.M. Ispolzovanie v stroitelstve otkhodov energeticheskoy promyshlennosti [The energy industry waste using in the building]. - Kiev: Builder, 1984. - 120 p.
Shcherbak S.A., Kalinichenko N.V., Yeliseyeva M.A. Zagalna characteristica metalurgіynih shlakіv [General characteristics of metallurgical slags]. Vestnik Pridneprovskoy gosudarstvennoy akademii stroitelstva i arkhitektury [Bulletin Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepropetrovsk, 2010. – no. 2-3. - pp. 23-28.
T. Ch. Madhavi, L. Swamy Raju, Deepak Mathur, Durabilty and Strength Properties of High Volume Fly Ash Concrete, Journal of Civil Engineering Research, Vol. 4 No. 2A, 2014, pp. 7-11. http://article.sapub.org/10.5923.c.jce.201401.02.html
Marthong C., Agrawal T.P. Effect of Fly Ash Additive on Concrete Properties. Intern. J. of Engineering Research and Applications, 2012. no. 2. pp. 1986-1991. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.416.3759&rep=rep1&type=pdf
O. Gencel, F. Koksal, C. Ozel, and W. Brostow, “Combined effects of fly ash and waste ferrochromium on properties of concrete,” Journal of Construction and Building Materials, 2012, vol. 29, pp. 633–640. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061811006568
Vaibhav A. Kalmegh, Dr. P.P.Saklecha, Prof. R.S.Kedar Experimental study on geopolymer concrete with fly ash. J. of Engineering and Technology Research, 2015. no. 2. pp. 239-243. http://ijoer.in/ICQUEST%202015/239-243%20CV016.pdf
Olkhovskiy G.G., Tumakovskiy A.G. Perspektivy razvitiya teploenergetiki [Development prospects of power system]. Energiya [Energy], 2003. no. 4. pp. 9-16.
Shidlovskiy A.K., Kovalka M.P. Palivno-energetichniy kompleks Ukraïni na porozі tretogo tisyacholіttya [Fuel and energy complex of Ukraine on the threshold of the third millennium]. Kiev, 2001. 400 p.
Akhtyamov R.Y. Primenenie effektivnykh teploizolyatsionnykh materialov i zharostoykikh betonov v futerovkakh pechey obzhiga keramicheskogo kirpicha [The application of effective thermal insulation materials and heat resisting concrete in furnace linings firing ceramic bricks]. Stroitelnye materialy [Building materials], 2004. no. 2. pp. 26-28.
Spiridonov A.A. Planirovanie eksperimenta pri issledovanii tekhnologicheskikh protsessov [The experiment planning in technological processes]. Moscow: Mechanical Engineering, 1981. 184p. http://www.twirpx.com/file/873281/
Grushko I.M., Sidenko V.M. Osnovy nauchnykh issledovaniy [Basic research]. Kharkov: High School, 1983. 223 p. http://www.twirpx.com/file/1009598/
Zedgenidze I.G. Planirovanie eksperimenta dlya issledovaniya mnogokomponentnykh sistem [Design of Experiments for the multicomponent systems study]. Moscow, Science, 1976. 379 p.
Dlin A.M. Matematicheskaya statistika v tekhnike [Mathematical Statistics in the technique]. Moscow, Soviet science, 1962. 186 p.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
