УДК 546
ВЛИЯНИЕ КАЗЕИНАТА НАТРИЯ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЯЗКОСТЬ
ВОДНЫХ СУСПЕНЗИЙ ЦЕМЕНТА
Сергалиева Д.Е., Мокшин Д.С., Жарлыгапова А.Б., Жолболсынова А.С.
(СКГУ им. М.Козыбаева)
Определенный интерес представляет исследование действия растворов
биополимеров на концентрированные водные суспензии разных наполнителей, в
167
частности цемента, образующие коагуляционные структуры. Наиболее характерно для
таких дисперсий наличие пространственной сетки, возникающий за счет сцепления
частиц дисперсной фазы. Между частицами остается тончайшая термодинамически
устойчивая прослойка жидкой среды, определяющая подвижность отдельных
элементов структуры и придающая ей прочность, пластичность, вязкость. Они зависят
от структуры тела, молекулярных сил сцепления и особенностей тетеплового движения
молекул. Улучшения свойств суспензий цемента и придание им наибольшей
устойчивости можно провести введением разных добавок.
Целью нашего исследования было изучение влияния казеината натрия на
прочность и вязкость водных суспензий цемента.
В работе использовались цемент марки, ПЦ 400 Д0 (М400 Д0), соответствующий
ГОСТ 31108-2003 и казеинат натрия, выпускаемый согласно требованиям ТУ 49721-85.
Он имел следующие показатели: влажность-6%; жирность-2%; зольность-5%.
Цемент – гидравлическое вяжущее, обладающее способностью набирать
прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от других некоторых
минеральных вяжущих (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на
воздухе. Он просто замешивается и хорошо застывает. Он обладает высокой
морозостойкостью,
коррозионностойкостью,
водостойкостью, прочностью.
В
производстве этот цемент используется при изготовлении цементного раствора,
бетонных смесей, ЖБК, ЖБИ, бетонных балок, стеновых панелей, пенобетонов,
тротуарных и дорожных плит, плотных и ячеечных растворов, в общестроительных
работах.
Казеинат натрия – основное производное казеина, имеющее большое
практическое значение.
Так, он является одним из ингредиентов заменителей молока,
который вводится в качестве стабилизатора эмульсий, а также для повышения
питательной ценностей и придания заменителю свойств, сходных с молоком. Он-
основная часть разных белково-минеральных продуктов.
Предварительно были определены условия образования однородных систем и
разработана методика их получения. Для характеристики системы изучалась кинетика
роста
её
прочности
методом
тангенциально-смещаемой
пластинки
на
усовершенствованном приборе Вейлера — Ребиндера, а также пластическая и
динамическая вязкости на вискозиметре ВСН-3.
Измерения проводили в момент приготовления суспензии при разных
концентрациях казеината натрия и режимах при температуре 20˚С. Полученные данные
приведены в таблицах 1 – 3.
Таблица 1. Зависимость прочности 50%-ной суспензии цемента
от концентрации казеината натрия при температуре 20˚С
Содержание казеината натрия, % (цем.)
0
0,25
0,5
0,75
1,0
P
m
, кг/м
2
15,0
17,7
20,3
25,2
30,0
Видно, что с увеличением концентрации казеината натрия прочность водной
суспензий цемента возрастала, так как усиливалась структурообразующая роль белка.
Макромолекулы биополимера образуют мостики между частицами цемента, что и
способствует упрочнению пространственной структуры.
168
Таблица 2. Зависимость пластической вязкости η
пл
50%-ной суспензии цемента
от концентрации казеината натрия при скорости вращения гильзы 300 и 600 об/мин и
температуре 20˚С
Содержание казеината
натрия, % (цем.)
0
0,1
0,5
1,0
5,0
7,0
10,0
η
пл
, Па·с (сП)
7,0
14,9
19,9
64,5
16,9
42,2
48,6
Таблица 3. Зависимость динамической вязкости η
дин
50%-ной суспензии цемента от
концентрации казеината натрия при скорости вращения гильзы
200 об/мин и температуре 20˚С
Содержание казеината
натрия, % (цем.)
0
0,1
0,5
1,0
5,0
7,0
10,0
η
дин
, Па·с (сП)
-
-
3,7
7,5
35,7
52,1
67,0
Из данных таблиц, следует, что значения пластической вязкости суспензии
цемента при содержании казеината натрия в пределах от (0-1)% увеличиваются, в
промежутке (1-5)% уменьшаются, а затем снова возрастает. Динамическая вязкость
водной суспензии цемента, по мере увеличения концентрации возрастает.
Таким образом, казеинат натрия положительно влияет на вязкость и прочность
водных суспензий цемента. Казеинат натрия производится промышленным способом и
может использоваться как эффективная добавка в водные цементные суспензии.
Литература:
1. Бердов Г.И., Ильина Л.В., Машкин Н.А. Влияние минеральных добавок на свойства
цементных материалов // Современные наукоемкие технологии. –2011. –№ 1. -С.49-52
2. Жегера К.В. Влияние дисперсности добавки на основе синтезированных алюмосиликатов на
свойства и структурообразование цементного камня // Современные научные исследования и
инновации. -2014. -№ 8. –С.5-9
3. Несветаев Г.В., Козлов А.В., Филонов И.А. Влияние некоторых гидрофобизирующих добавок
на изменение прочности цементного камня // Инженерный вестник Дона.-2013.-№2(25). –
С.49-52
ЭФФЕКТИВНАЯ ТЕМПЕРАТУРА г. ИШИМА КАК ОДИН ИЗ ФАКТОРОВ
КОМФОРТНОСТИ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Суворова А.И.
(филиал ТюмГУ в г. Ишим)
Вся жизнедеятельность человека на всем протяжении его истории развития
зависела от метеорологических условий. Важным фактором окружающей среды во
многом определяющим проживание, образ жизни и комфортность существования
человечества продолжает оставаться метеорологическая обстановка.
Кoмфopтнoсть климaтичeских услoвий в тoй или инoй мeстнoсти oпpeдeляeтся
кoмплeксным влияниeм paзличных мeтeopoлoгичeских пapaмeтpoв: инсoляциoнным и
169
ультpaфиoлeтoвым peжимaми, вeтpoвым peжимoм, peжимoм тeмпepaтуpы и влaжнoсти,
peжимoм oсaдкoв, измeнчивoстью пoгoднoгo peжимa и дp.
В oцeнкaх влияния пoгoды и климaтa нa oргaнизм чeлoвeкa исхoдят прeждe всeгo
из хaрaктeристики eгo тeплooбмeнa, выдeляя сooтвeтствeннo кoмфoртную,
субкoмфoртную (oтнoситeльнo блaгoприятную) и дискoмфoртную (нeблaгoприятную)
пoгoды. К oснoвным пaрaмeтрaм, включaeмым в инфoрмaцию o влиянии
климaтичeских услoвий нa чeлoвeкa, oтнoсятся тeмпeрaтурa вoздухa и влaжнoсть.
Тeмпepaтуpa вoздухa влияeт нa тeплooбмeн. Пpи физичeскoй нaгpузкe
пpoдoлжитeльнoe пpeбывaниe в сильнo нaгpeтoм вoздухe сoпpoвoждaeтся пoвышeниeм
тeмпepaтуpы тeлa, ускopeниeм пульсa, oслaблeниeм дeятeльнoсти сepдeчнo-сoсудистoй
систeмы, снижeниeм внимaния, зaмeдлeниeм скopoсти peaкций, нapушeниeм тoчнoсти
и кoopдинaции движeний, пoтepeй aппeтитa, быстpoй утoмляeмoстью, пoнижeниeм
умствeннoй и физичeскoй paбoтoспoсoбнoсти. Низкaя тeмпepaтуpa вoздухa, увeличивaя
тeплooтдaчу, сoздaeт oпaснoсть пepeoхлaждeния opгaнизмa, вoзмoжнoсть пpoстудных
зaбoлeвaний. Oсoбeннo вpeдны для здopoвья быстpыe и peзкиe пepeпaды тeмпepaтуpы.
В aтмoсфepнoм вoздухe пoстoяннo пpисутствуют вoдяныe пapы. Стeпeнь нaсыщeния
вoздухa вoдяными пapaми нaзывaeтся влaжнoстью. Oднa и тa жe тeмпepaтуpa вoздухa в
зaвисимoсти oт eгo влaжнoсти oщущaeтся чeлoвeкoм пo-paзнoму.
К хoлoду нaибoлee чувствитeльны худoщaвыe люди, у них пoнижaeтся
paбoтoспoсoбнoсть, пoявляeтся плoхoe нaстpoeниe, мoжeт быть сoстoяниe дeпpeссии.
Тучныe люди тяжeлee пepeнoсят жapу – испытывaют удушьe, учaщeннoe сepдцeбиeниe,
пoвышaeтся paздpaжитeльнoсть. Apтepиaльнoe дaвлeниe имeeт тeндeнцию пoнижaться
в жapкиe дни, a пoвышaться в хoлoдныe, хoтя пpимepнo у oднoгo из тpeх oнo в жapу
пoвышaeтся, a пoнижaeтся в хoлoдныe дни. Пpи низких тeмпepaтуpaх oтмeчaeтся
зaмeдлeниe peaкции диaбeтикoв нa инсулин.
Тeплooщущeниe чeлoвeкa oпрeдeляeтся сoвoкупным вoздeйствиeм тeмпeрaтуры,
влaжнoсти вoздухa и скoрoсти вeтрa. Для этих целей определяется эффeктивная
температура (ЭТ), т.е. пoкaзaтeль тeплoвoй чувствитeльнoсти, вычисляющийся по
различным методикам, описанных в [1].
Климат г. Ишима охарактеризован в работах [2-4]. Исследования температуры
воздуха и осадков для характеризуемой территории приведены в работе [5]. Однако
исследований биоклиматических условий г. Ишима пока не проводилось. Автором
только начаты подобные исследования, однако предварительные результаты уже
получены. В результате проведения расчёта эффективной температуры можно сделать
вывод о том, что в зимний период времени теплоощущения человека характеризуются
как «очень холодно», что соответствует нагрузке «угроза обморожения». В марте и
ноябре преимущественные теплоощущения по вычисленной ЭТ можно назвать
холодными, что соответствует умеренной нагрузке. В апреле, мае, сентябре и ноябре и
летние месяцы преобладает (более 50%) ЭТ, эквивалентная прохладным
теплоощущениям и комфортной нагрузке.
Таким образом, наше исследование показало, что теплоощущения человека в
последние весенние, летние и первые осенние месяцы можно определить
соответственно комфортной нагрузке. Зимние месяцы обусловливают умеренную
нагрузку и нагрузку с угрозой обморожения. Климат нашего города заставляет
ишимцев приспосабливаться к погодным условиям и соблюдать меры безопасности,
одевая сезонную одежду. Наши исследования будут продолжены в расширенном
формате.
170
Литература:
1. Рукoвoдствo
пo
спeциaлизирoвaннoму
oбслуживaнию
экoнoмики
климaтичeскoй
инфoрмaциeй, прoдукциeй и услугaми / Пoд рeдaкциeй д-рa гeoгр. нaук, прoфeссoрa
Н.В. Кoбышeвoй. – CПб., 2008. – 336 с.
2. Щеглов А.Ф., География Тюменского Приишимья: учебное пособие
/
А.Ф. Щеглов,
В.М. Андреенко, С.И. Щеглова, Л.В. Губанова, Н.Е. Суппес, Г.С. Кощеева, Ю.А. Демус; под
общей ред. Л. В. Губановой. – Ишим: Изд-во ИГПИ им. П. П. Ершова, 2012.- 128 с.
3. Кощеева Г.С. Геохимический режим и качество вод ландшафтов Ишимской равнины:
диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук / Томский
государственный университет. Ишим, 2011
4. Кощеева Г.С. Особенности геохимического режима и качества вод ландшафтов Ишимской
равнины: монография. - Ишим: Изд-во ИГПИ им. П. П. Ершова, 2014.- 167 стр.
5. Козин В.В., Кощеева Г.С., Суппес Н.Е. Анализ изменения температуры воздуха и количества
осадков в Российском Приишимье за период с 1955 по 2012 гг. // Вестник Тюменского
государственного университета. 2013. № 4. С. 199-207.
УДК 577.115.7
НОВЫЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ БЕТУЛИНА
Сухов М.В., Лежнева М.Ю.
(СКГУим. М.Козыбаева)
Последние два десятилетия дали основание возлагать надежды на введение в
терапию ряда болезней препаратов на основе тритерпеноидов лупанового ряда. Эти
надежды, безусловно, связаны с бетулином (3β,28-дигидрокси-20(29)-лупен).
Строение бетулина открывает возможность для химических модификаций по
следующим центрам:
1. изменение самого лупанового скелета, по циклам А и Е;
2. по двум гидроксильным группам, одна из которых является первичной (при
С
28
), а другая вторичной (при С
3
);
3. по кратной связи при С
20
.
Целью нашей работы ставилась задача внести атомы азота либо серы в лупановый
остов бетулина. Это обусловлено тем, что азот и сера в ряде соединений придают
противоопухолевые и противовоспалительные свойства соединениям.
Направление химической модификации природных соединений с целью синтеза
новых практически значимых соединений наиболее эффективно реализуется в области
синтеза азотсодержащих производных бетулиновой и бетулоновой кислот –
соответствующих амидов, сложных эфиров, оксимов, гидразидов и гидразонов [1].
Синтез первичных аминов по Габриэлю
Введение азота в молекулу бетулина возможен через галогенпроизводное
бетулина. Поэтому была синтезирована 30-бромбетулиновая кислота (1) по известной
методике [2].
Далее была проведен синтез бетулинпроизводного фталимида [3,4].
Взаимодействие проходило в среде диметилформамида при температуре 150-200
0
С в
мольном соотношении 30-бромбетулиновой кислоты и фталимида калия 1:1.
Уравнение реакции отражено на рисунке 1
171
Рисунок 1. Уравнение реакции взаимодействия 30-бромбетулиновой кислоты (2) и
фталимида калия(1).
Далее для разрушение образованного аддукта 1 (3) через реакционную смесь был
пропущен гидразин. Гдразин был сконденсирован по карбонильной группе фталимида
С образованием аддукта 2 (4). Для разрушение аддукта 4 среда была подкислена
соляной кислотой до кислой среды. В результате наблюдали образование 30-
аминобетулиновой кислоты, согласно уравнению реакции, изображенному на рисунке
2
Рисунок 2. Уравнение реакции образования 30-аминобетулиновой кислоты.
1
2
3
3
4
5
172
Наличие азота в синтезированном вещества было доказано сплавлением с
металлическим натрием и затем добавлением солей железа II и III с подкислением о
образованием берлинской лазури, что доказывает наличие азота в исследуемом
веществе.
Далее была проведена ИК-спектроскопия в бромиде калия, которая
свидетельствовала о наличии групп N—Н (OH), валентные которых составили 3427см
-
1
, валентные колебания С—Н лупанового скелета составили 2981 см
-1
, колебание
двойных связей С = С составило 1622 см
-1
, колебание связи С = О – 1726,8 см
-1
( что
доказывает наличие карбоксильной группы) не отмечено C-O-C колебания в области
1420 см
-1
(что доказывает, что не произошло перегруппировки лупанового остова в
амириновый) , колебания в области 1100 см
-1,
свидетельствовало о наличии вторичной
ОН группы,
что позволило идентифицировать данное вещества, как 30-
аминобетулиновую кислоту.
Биологическая активность 30-аминобетулиновой кислоты была протестирована
компьютерной программой прогноза биологической активности PASS. Результаты
прогноза отображены в таблице 1
Таблица 1. Результаты прогноза биологической активности
компьютерной программой PASS
0,903
0,004
Acylcarnitine hydrolase inhibitor
0,792
0,007
Oxidoreductase inhibitor
0,801
0,025
Testosterone 17beta-dehydrogenase (NADP+) inhibitor
0,770
0,003
Transcription factor NF kappa B stimulant
0,770
0,003
Transcription factor stimulant
0,785
0,020
Alkenylglycerophosphocholine hydrolase inhibitor
0,766
0,009
Membrane integrity antagonist
0,749
0,005
Hepatoprotectant
0,747
0,006
Phosphatase inhibitor
0,744
0,015
Alkylacetylglycerophosphatase inhibitor
0,729
0,005
Adenomatous polyposis treatment
0,739
0,020
Antineoplastic
0,698
0,005
Antiviral (Influenza)
0,721
0,047
Mucomembranous protector
Выявлено,
что
полученная
30-аминобетулиновая
кислота
проявляет
гепатопротекторную функцию с индексом вероятности 0,749, противораковую с Pi
=0,739, противовоспалительную активность с с Pi =0,698.
173
Литература:
1. Флехтер О.Б., Бореко Е.И., Нигматуллин Л.Р., Павлова Н.И., Николаева С.Н., Савинова О.В.,
Еремин В.Ф., Балтина Л.А., Галин Ф.З., Толстиков Г.А. // Биоорг. химия, 2003, т.29, № 3,
с.326-332].
2. М.Ю. Лежнева, Ус А.С., А.С. Зозулькина, Д.З. Хайруллина, К.В. Вусатая, К.А. Шерстобитова
Химические модификации бетулина //50-я юбилейная Международная научная студенческая
конференция «Студент и научно-технический прогресс» Новосибирской области
г. Новосибирск, 2012
3. Вейганд К., Хилыстаг Г., Методы эксперимента в органической химии, пер. с нем.. М., 1968,
с. 413^5;
4. Петрова Р.А., Потапова Т.И. — Многостадийные синтезы. Методические указания для
лабораторного практикума по органической химии.
UDC 004
COMPARISON OF CLUSTERING ALGORITHMS IN DIFFERENT
TECHNOLOGIES
Temirbekova Zh.E., Merenbaуev Zh.M.
(al-Farabi Kazakh National University)
Abstract — Clustering is one of the most popular methods for exploratory data analysis,
which is prevalent in many disciplines such as image segmentation, bioinformatics, pattern
recognition and statistics etc. The most famous clustering algorithm is k means because of its
easy implementation, simplicity, efficiency and empirical success. The goal of this study is to
perform k means clustering using Hadoop MapReduce and implement a parallel k means
clustering algorithm with MPI.
Images obtained using space remote sensing of the Earth play a crucial role in research,
industrial, economic, military and other applications. Development of remote sensing
spacecraft and associated ground-based imaging actively conducted throughout the world. [1].
For the analysis of hyperspectral remote sensing images, there are many algorithms. One of
the most popular methods of clustering algorithm is k means, because of its easy
implementation, simplicity, efficiency and empirical success.
Algorithm k means
The basic idea of k means algorithm is to minimize the distances between objects in a
cluster. Stop computing occurs when minimizing the distance reaches a certain threshold.
Minimized function is as follows:
),
,
(
1
1
2
k
i
M
k
N
i
c
x
d
J
∑ ∑
=
=
=
where
X
x
i
∈
– object clustering,
C
c
j
∈ – center of the cluster.
M
C
N
X
=
= ,
. At the time of the start of the algorithm must
be known by C (number of clusters). Select the number may be based on the results of
previous studies, theoretical considerations or intuition [2].
Parallelization algorithm k means
k
means algorithm can be run on very large data sets , the order of hundreds of millions
of points and tens of gigabytes of data. Because it works on such large data sets, and also
because of the special characteristics of the algorithm, it is a good candidate for parallelization
[3]. In the course of calculation algorithms have been implemented in the form of serial and
parallel programs on the Java programming language using the technology MPI. On a
174
multiprocessor computer Mechanics and Mathematics Faculty KazNU calculations were
carried out for a parallel algorithm.
Clustering algorithm k means in MapReduce
MapReduce is a programming model and appropriate technology for processing large
data sets. MapReduce divides the input data set into independent parts. Processing takes place
in two stages: using valve functions Map and gearboxes Reduce.
The algorithm works iteratively in several stages, in the following manner:
1. In the first stage, Mappers reads share input and compresses the original data set into a
smaller set of data, the so-called auxiliary cluster. These auxiliary clusters help to present raw data
in case of a limited amount of RAM.
2. Each Mapper creates k initial cluster of these auxiliary clusters, which are then sent to
the Reducer.
3. Reduce combines clusters from each Mapper and recalculates the centroids of k clusters.
4. The centers of gravity at the moment thus returned to the original broadcast by Mapper
operations.
5. Now everyone can use Mapper new centroids and reassign its subsidiary centers of
gravity of these clusters. Mapper send its local clusters back to the Reducer.
6. Reducer again combines clusters and recalculates the centroid.
7. This procedure is repeated until until Reducer decides to stop repeated data Mapper. This
typically occurs when the algorithm converges.
The work was implemented distributed clustering algorithm k means [4] using the
technology of MapReduce.
Thus, k means algorithm is well parallelizable. Application of MPI and MapReduce
technologies provides a significant acceleration compared to the implementation of the non-
parallel algorithm.
Table 1. Analyze Hadoop and MPI Java.
N value of the
points
time (Ts, sec)
sequential
time (Ts, sec)
parallel
technology
Hadoop
50
0
0.062
0.028
100
0.035
0.031
0.0154
500
1.321
0.781
0.2952
1 000
4.924
2.812
1.552
2 000
15.264
10.261
2.9995
3 000
28.345
21.547
11.399
4 000
43.78
32.953
16.32
5 000
66.155
61.188
21.967
6 000
82.06
66.375
32.617
7 000
105.21
71.312
38.949
8 000
143.671
94.484
48.579
9 000
168.82
125.94
52.313
Достарыңызбен бөлісу: |