УДК 674.2:624.011.15

ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ТВЕРДЕНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ ЗОЛЫ СУХОГО УНОСА

 

EFFECT OF HARDENING STRENGTH COMPOSITE BASED ON ASH DRY ENTRAINMENT

 

Руденко Б.Д., Изотов В.Т., Плотников С.М.

(Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск, РФ)

Rudenko B.D, Izotov V.T, Plotnikov S.M.

(Reshetnev Siberian State Aerospace University, Krasnoyarsk)

 

Рассмотрены вопросы использования золы сухого уноса и гипса для создания композиционного цементно-древесного материала. В качестве заполнителя использовались опилки древесины лиственницы. Древесина лиственницы, являющейся непригодной для получения цементно-древесных материалов, может быть использована без проведения мероприятий по нейтрализации «цементных ядов»

The problems of using fly ash dry ash and gypsum for building-to-cement composite wood material. As a fill in-Charge of used larch wood sawdust. Wood larch-Nitsa unsuitable for cement-wood mother-als, can be used without taking measures on neutralization-tion "cement poisons"

 

Ключевые слова: Зола-унос, продолжительность твердения, прочность, композит, компоненты, гипс, факторы, образцы, уравнение.

Key words: fly ash, the duration of hardening, strength, composite, component, gypsum, factors samples equation.

 

Зола унос по своей структуре является вяжущим материалом, в некоторой степени, поэтому представляет интерес исследование кинетики ее нарастания прочности, особенно в присутствии таких компонентов, как древесные частицы и гипс.

При сжигании каменного угля на электростанции образуется тонкодисперсный продукт зола -унос, размеры частиц которой в пределах от 5 до 100 мкм. Она состоит, в основном из алюмосиликатных компонентов, количество которых колеблется от 40 до 65 % всей массы и ее состав соответствует минеральной части сжигаемого топлива [1, 2].

Для исследования использовалась зола сухого уноса ТЭЦ-2 г. Красноярска, гипс по ГОСТ 125-79, опилки древесины лиственницы от круглопильного станка красноярского предприятия.

Образцы формовались размером 60´60´80 мм, испытание прочности на разрыв проводилось в испытательной машине FM-500 [3].

Изменялись два фактора, продолжительность твердения (твердение) и продолжительность выдержки (выдержка) до формования образцов, таблица 1. Методика эксперимента и обработки данных использована на основании источников [4,5,6,7,8,9,10]

В результате проведения эксперимента получено уравнение регрессии, с учетом значимости коэффициентов, адекватно описывающее исследуемую область

Y = 0,43+0,20X1 -0,12X1×X2

где Y – предел прочности на разрыв, МПа.

В таблице 2 приведены значения факторов в нормализованном виде.

 

Таблица 1 – Диапазон варьирования исследуемых факторов

Наименование фактора

Уровень факторов

-1

0

+1

Продолжительность твердения, X1, сутки

3

16

29

Продолжительность выдержки до формования образцов, X2,  мин.

6

18

30

 

 

Таблица 2 – Значения факторов выдержка и твердение в нормализованном виде

Фактор

Значения в нормализованном виде

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

X1, сутки

3

5,6

8,2

10,8

13,4

16

18,6

21,2

23,8

26,4

29

X2, мин.

6

8,4

10,8

13,2

15,6

18

20,4

22,8

25,2

27,6

30

 

На рисунке 1 приведена поверхность прочности для исследуемых факторов, описываемая полученным уравнением.

Как видно из рисунка, нарастание прочности происходит в течение всего периода твердения, и в основном заканчивается в конце, как показали дополнительные эксперименты. Однако выдержка смеси до формования приводит к незначительному снижению прочности (0,27 – 0,30 МПа) в начале периода твердения. Это обстоятельство показывает, что в исследуемом диапазоне продолжительности выдержки до формования образцов в начале твердения влияет несущественно, и возрастает до значений 0,51 МПа до 0,96 МПа в конце периода твердения, что объясняется процессами схватывания гипса и формированием некоторой структуры [11,12].

 

         

Рисунок 1 – Поверхность прочности для факторов выдержки и твердения

 

На рисунке 2 показан разброс значений экспериментальных значений прочности по сравнению с предсказанными по модели.

 

Рисунок 2 – Соответствие значениям прочности предсказанным по модели и результатам испытаний

 

Как видим, ошибка не превышает 10 % для крайних значений.

В заключение можно отметить, что использование золы сухого уноса совместно с гипсом, позволяет получать композиционные материалы на основе древесных частиц, независимо от породы. Как видим, даже древесина лиственницы, являющейся непригодной для получения цементно-древесных материалов, может быть использована без проведения мероприятий по нейтрализации «цементных ядов».

 

Список использованных источников

1.    Дворкин, Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности [Текст] / Л. И. Дворкин, О.Л. Дворкин. –Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 368 с.

2.    Дворкин, Л.И. Строительные минеральные вяжущие материалы / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. – М.: Инфра-Инженерия, 2011. – 544 с.

3.    Руденко, Б.Д. Образцы для исследования прочностных свойств цементно-древесных материалов [Текст] / Б.Д. Руденко, В.Т. Изотов // Лесной и химический комплексы-проблемы и решения. Сборник статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции 23-24 октября 2014 г. -Красноярск: СибГТУ, 2014. -С.60-62.

4.    Руденко, Б.Д. Принципы получения цементно-древесных композиционных материалов [Текст] / Б.Д. Руденко // Вестник Московского государственного университета леса-Лесной Вестник. Москва. – 2015. - №1. - С.24-27.

5.    Абраменко, Н.В. Исследование режимных факторов получения композита на основе золы сухого уноса [Текст] /Н.В. Абраменко, Б.Д. Руденко //Молодые ученые в решении актуальных проблем науки: сборник статей студентов, аспирантов и молодых ученых. (с международным участием) 19-20 мая. – Красноярск, 2016. – с. 197-199.

6.    Сидняев, Н.И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических  данных [Текст] / Н. И. Сидняев. – М.: Издательство Юрайт; ИД Юрайт, 2012. – 399 с. – серия: Магистр.

7.    Гоберман, В.А. Технология научных исследований / В.А. Гоберман, Л.А. Гоберман. – М.: МГУЛ, 2002. – 390 с.

8.    Пижурин, А.А. Методы и средства научных исследований: Учебник [Текст] / А.А. Пижурин, А.А. Пижурин (мл), В.Е. Пятков. – М.: ИНФРА-М, 2015. – 264 с.

9.    Пен, Р.З. Планирование эксперимента в Statgraphics / Р.З. Пен. – красноярск: СибГТУ-Кларетианум, 2003. – 246 с.

10.     Дюк, В. Обработка данных на ПК в примерах. [Текст] / В. Дюк. –  СПб.: Питер, 1997. – 240 с.

11.    Баженов, Ю.М. Технология бетона. Учебник. [Текст] / Ю.М. Баженов.- М.: Изд-во АСВ, 2011. – 528 с.

12.    Сулименко, Л.М. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе / Л.М. Сулименко. – М.: Высш. Шк., - 2005. – 334 с.