resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2022-27-3-450-458resar-96Research ArticleМатериаловедениеMaterials scienceПерспективы применения природного сырья для строительства временных сооружений в северных и арктических условияхProspects for the use of natural raw materials for temporary constructions in northern and arctic conditionshttps://orcid.org/0000-0002-3187-2632ПоповС. Н.PopovS. N.

ПОПОВ Савва Николаевич, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, Researcher ID: A-5245-2014

677007, г. Якутск, Автодорожная, 20

POPOV, Savva Nikolaevich, Dr. Sci. (Engineering), Chief Researcher, Researcher ID: A-5245-2014

20 Avtodorozhnaya str., Yakutsk 677007

savvapopov49@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1712-6892БуренинаО. Н.BureninaO. N.

БУРЕНИНА Ольга Николаевна, ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук, Researcher ID: A-6446-2014

677007, г. Якутск, Автодорожная, 20

BURENINA, Olga Nikolaevna, Cand. Sci. (Engineering), Leading Researcher, Researcher ID: A-6446-2014

20 Avtodorozhnaya str., Yakutsk 677007

bon.ipng@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0890-531XАндрееваА. В.AndreevaA. V.

АНДРЕЕВА Айталина Валентиновна, младший научный сотрудник, Researcher ID: D-6053-2014

677007, г. Якутск, Автодорожная, 20

ANDREEVA, Aytalina Valentinovna, Junior Researcher, Researcher ID: D-6053-2014

20 Avtodorozhnaya str., Yakutsk 677007

aita1973@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2793-2014СаввиноваМ. Е.SavvinovaM. E.

САВВИНОВА Мария Евгеньевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Researcher ID: D-4605-2014

677007, г. Якутск, Автодорожная, 20

SAVVINOVA, Mariya Evgenevna, Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher, Researcher ID: D-4605-2014

20 Avtodorozhnaya str., Yakutsk 677007

maria_svv@yandex.ruИнститут проблем нефти и газа СО РАНРоссияInstitute of Oil and Gas Problems, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202209092022273450458Copyright © Попов С.Н., Буренина О.Н., Андреева А.В., Саввинова М.Е., 20222022Попов С.Н., Буренина О.Н., Андреева А.В., Саввинова М.Е.Popov S.N., Burenina O.N., Andreeva A.V., Savvinova M.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/96

В связи с интенсификацией промышленного освоения Арктики возобновлен интерес к возможностям применения наиболее рапространенных в северных районах природных материалов (снега и льда) при строительстве временных зданий и сооружений. Технические характеристики снега и льда (прочность, теплопроводность) соответствуют аналогичным показателям многих строительных материалов и в арктических условиях могут эксплуатироваться в течение достаточно продолжительного времени. В предлагаемой статье представлены результаты исследований по разработке технологии производства строительных блоков из природного сырья (снега), прочностные характеристики которых достаточны для возведения временных малоэтажных сооружений (складов, гаражей, ангаров, капониров и т. п.). Прочность замороженных снеговодяных блоков обеспечивается на уровне 3,1–6,4 МПа, теплороводность – 1,38 Вт/(м·°С) Для внешнеармированных снеговых блоков натурными испытаниями показана достаточная прочность для сооружения одноэтажных зданий. Технологической особенностью изготовления блоков является возможность их производства без использования специализированного оборудования. Определены технологические режимы формования блоков и их теплофизические и прочностные характеристики. Проведены испытания блоков на стойкость к потеплению в весенний период, а также макета одноэтажного здания размерами 3×4,2×2,3 м, показавшие возможность широкого применения предлагаемых технологий в условиях Севера и Арктики.

The industrial development of the Arctic has increased interest in the use of the most common natural materials (snow and ice) for the construction of temporary buildings in northern regions. The technical characteristics of the snow and ice (strength, thermal conductivity) correspond to similar properties of other construction materials. These characteristics allow to use them in the Arctic conditions for a long period of time. We studied the strength characteristics of building blocks made from natural raw materials (snow), which are sufficient for the construction of temporary lowrise buildings (warehouses, garages, hangars, caponiers, etc.). The strength of frozen snow-water blocks is provided at 3.1–6.4 MPa, while heat content at 1.38 W/(m·°С). Full-scale tests of the externally reinforced snow blocks prove their sufficient strength for the construction of one-story buildings. Technological features of the blocks allow their production without specialized equipment. We determined technological modes for blocks forming, their thermophysical and strength characteristics. The units were tested for their resistance to the warming in spring. We also tested one-story building model (size 3×4,2×2,3 m). The results of both tests showed the possibility of widespread use of the technology in the North and the Arctic.

строительствоснегкомпозитблокпрочностьтеплопроводностьconstructionsnowcompositeblockrobustnessthermal conductivityРабота выполнена в рамках Государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (№ 122011100162-9) с использованием научного оборудования Центра коллективного пользования ФИЦ ЯНЦ СО РАН.This study was carried out within the framework of the State Assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (number 122011100162-9). We used the scientific equipment of the Center for Collective Use of the Federal Research Center of the SB RAS.ReferencesВойтковский К.Ф. Механические свойства льда. М.: Изд-во АН СССР; 1960. 100 с.Voytkovskiy K.F. Mechanical properties of ice. Moscow: Izd-vo AN SSSR, 1960. 100 p. (In Russ.)Войтковский К.Ф. Реология льда и снега. Тр. Первого Всесоюзного симпозиума по реологии грунтов. Ереван: Изд-во Ереван. ун-та; 1973. 292 с.Voytkovskiy K.F. Rheology of ice and snow. Tr. Pervogo Vsesoyuznogo simpoziuma po reologii gruntov. Yerevan: Izd-vo Yerevan. un-ta; 1973. 292 p. (In Russ.)Войтковский К.Ф. Механические свойства снега. М.: Наука; 1977. 126 с.Voytkovskiy K.F. Mechanical properties of ice. Moscow: Nauka; 1977. 126 p. (In Russ.)Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника. Л.: Гидрометеоиздат; 1975. 461 с.Peschanskiy I.S. Ice science and ice engineering. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1975. 461 p. (In Russ.)Савельев Б.А. Строение, состав и свойства ледяного покрова морских и пресных водоемов. М.: Издво МГУ; 1963. 541 с.Savelev B.A. Structure, composition and properties of the ice cover of marine and freshwater reservoirs. Moscow: Izd-vo MGU; 1963. 541 p. (In Russ.)Васильев Н.К. Льдокомпозиты, их свойства и технология получения. Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 1994;228:28–36.Vasilev N.K. Ice composites, their properties and production technology. Proceedings of the VNIIG. 1994; 228:28–36. (In Russ.)АС № 1600406 СССР МКИ Е02В7/06. Способ возведения грунтовой плотины мерзлого типа / Васильев Н.К., Разговорова Е.Л., Шаталина И.Н., Портнягин Л.Г., Сидоров М.П. № 4616750 заявл. 05.12.88; зарегистр. 15.06.90.АС № 1600406 USSR MKI Е02В7/06. Method of a frozen-type soil dam construction. Vasilev N.K., RazgovorovaYe.L., Shatalina I.N., Portnyagin L.G., Sidorov M.P. № 4616750 appl. 05.12.88; registr. 15.06.90. (In Russ.)Способ изготовления водонепроницаемого экрана в низкотемпературных грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения: пат. 2276703 Рос. Федерация: E02B3/16/ Алтунина Л.К., Кувшинов В.А., Стасьева Л.А., Долгих С.Н., Мельник Г.А.; заявитель и патентообладатель Акционерная компания «АЛРОСА» (закрытое акционерное общество) (АК «АЛРОСА» (ЗАО) (RU), Институт химии нефти СО РАН (ИХН СО РАН) (RU). № 2004131314/03; заявл. 25.10.2014, опубл. 20.05.2006 Бюл. № 14.Method for water-tight screen forming in low-temperature ground substance of hydraulic structure members: pat. 2276703 Russian Federation: E02B3/16/ Altunina L.K., Kuvshinov V.A., Staseva L.A., Dolgikh S.N., Melnik G.A.; zayavitel i patentoobladatel Aktsionernaya kompaniya “ALROSA” (zakrytoe aktsionernoe obshchestvo) (AK “ALROSA” (ZAO) (RU), Institut khimii nefti SO RAN (IKhN SO RAN) (RU). - № 2004131314/03; appl. 25.10.2014, publ. 20.05.2006 Bul. № 14. (In Russ.)Бузник В.М., Ландик Д.Н., Ерасов В.С., Нужный Г.А., Черепанин Р.П., Новиков М.М., Гончарова Г.Ю., Разомасов Н.Д., Разомасова Т.С., Устюгова Т.Г. Физико-механические свойства композиционных материалов на основе ледяной матрицы. Материаловедение. 2017;2:33–40.Buznik V.M., Landik D.N., Yerasov V.S., Nuzhnyy G.A., Cherepanin R.P., Novikov M.M., Goncharova G.Yu., Razomasov N.D., Razomasova T.S., Ustyugova T.G. Physical-mechanical properties of ice matrix based composite materials. Materialovedenie. 2017;2: 33–40. (In Russ.)Черепанин Р.П., Нужный Г.А., Разомасов Н.А., Гончарова Г.Ю., Бузник В.М. Физико-механические свойства ледяных композиционных материалов, армированных волокнами РУСАР-С. Материаловедение. 2017;7:38–44.Cherepanin R.P., Nuzhnyy G.A., Razomasov N.A., Goncharova G.Yu., Buznik V.M. Physical-mechanical properties of glacial composite materials reinforced by RUSAR-S fibers. Materialovedenie. 2017;7:38–44. (In Russ.)Сыромятникова А.С., Алексеева А.В. Армирование композиционных материалов на основе пресного льда наполнителями природного происхождения. EURASTRENCOLD-2018: Тр. VIII Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата, посвященные 80-летию академика В.П. Ларионова. Якутск: 2018;402–407.Syromyatnikova A.S., Alekseeva A.V. Reinforcing of composite materials based of fresh ice, using natural origin fillers. EURASTRENCOLD-2018: Tr. VIII Yevraziyskogo simpoziuma po problemam prochnosti materialov i mashin dlya regionov kholodnogo klimata, posvyashchennye 80-letiyu akademika V.P. Larionova. Yakutsk, 2018:402–407. (In Russ.)ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. М.: 2019; 16 с.GOST 23732-2011 Water for concrete and mortar. Moscow: 2019; 16 p. (In Russ.)ГОСТ 8462-85 Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе. М.: 7 с.GOST 8462-85 Wall materials. Methods for determining compressive and bending strength limits. Moscow: 7 p. (In Russ.)ГОСТ 7076-99 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном режиме. М.; 27 с.GOST 7076-99 Construction materials and products. Method for determining thermal conductivity and thermal resistance in stationary mode. Moscow; 27 p. (In Russ.)ГОСТ 503-2012 Кирпич и камень керамические. Общие технические условия. М.: 2012; 31 с.GOST 503-2012 Brick and stone are ceramic. General technical conditions. Moscow: 2012; 31 p. (In Russ.)ГОСТ 21520-89 Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие. Технические условия. М.: 1990; 7 с.GOST 21520-89 Blocks of cellular concrete wall small. Technical conditions. Moscow: 1990; 7 p. (In Russ.)Способ изготовления блочного (мелкоштучного) строительного материала из снега: пат. 2714543 Рос. Федерация E04B 1/00, E04C 2/54 / Андреева А.В., Бочкарев В.Н., Буренина О.Н., Новгородов В.А., Попов С.Н., Саввинова М.Е., Слепцов С.Г.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук». № 2018144885; заявл. 17.12.2018, опубл. 18.02.2020 Бюл. № 5.Method of making block (small-piece) construction material from snow: pat. 2714543 Russian Fedearation E04B 1/00, E04C 2/54 / Andreeva A.V., Bochkarev V.N., Burenina O.N., Novgorodov V.A., Popov S.N., Savvinova M.Ye., Sleptsov S.G.; zayavitel i patentoobladatel Federalnoe gosudarstvennoe byudzhetnoe uchrezhdenie nauki Federalnyy issledovatelskiy tsentr «Yakutskiy nauchnyy tsentr Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii nauk». № 2018144885; appl. 17.12.2018, publ. 18.02.2020 Bul. № 5. (In Russ.)Способ изготовления блочного (мелкоштучного) строительного материала на ледяной основе: пат. 2685386 Рос. Федерация: E04B 1/00, E04C 2/54 / Андреева А.В., Буренина О.Н., Даваасенгэ С.С., Давыдова Н.Н., Попов С.Н., Саввинова М.Е.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук». № 2018107523; заявл. 28.02.2018, опубл.17.04.2019. Бюлл. № 11.Method of manufacturing block (small piece) construction material on ice basis. pat. 2685386 Russian Federation: E04B 1/00, E04C 2/54 / Andreeva A.V., Burenina O.N., Davaasenge S.S., Davydova N.N., Popov S.N., Savvinova M.Ye.; zayavitel i patentoobladatel Federalnoe gosudarstvennoe byudzhetnoe uchrezhdenie nauki Federalnyy issledovatelskiy tsentr “Yakutskiy nauchnyy tsentr Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii nauk». № 2018107523; appl. 28.02.2018, publ.17.04.2019. Bull. № 11. (In Russ.)ГОСТ 32522-2013 Мешки тканые полипропиленовые. Общие технические условия. М., 2019. 22 с.GOST 32522-2013 Woven polypropylene bags. General technical conditions. Moscow, 2019. 22 p. (In Russ.)Серошевский В.Л. Якуты. Опыт этнографического исследования. М.; 1993. 736 с.Seroshevskiy V.L. Yakuty. Opyt etnograficheskogo issledovaniya. Moscow; 1993. 736 p. (In Russ.)Маак Р.К. Вилюйский округ. М., Яна; 1994. 592 с.Maak R.K. Vilyuyskiy okrug. Moscow, Yana; 1994. 592 p. (In Russ.)

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