Исследование физических свойств известковоцементноволокнистого композита из кавитированных древесных частиц

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИЗВЕСТКОВОЦЕМЕНТНОВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИТА ИЗ КАВИТИРОВАННЫХ ДРЕВЕСНЫХ ЧАСТИЦ

INVESTIGATION OF THE PHYSICAL PROPERTIES OF

LIMECEMENTFIBROUS COMPOSITES OF CAVITATION OF WOOD

PARTICLES

Грудинин А.О., Прокопьева Д.П., Руденко Б.Д.

Grudinin A., Prokopyeva D., Rudenko B.

Рассмотрены вопросы получения оптимального состава известковоцементо-волокнистого композиционного материала из кавитированных древесных частиц, при котором получаются физические свойства удовлетворяющие правилам эксплуатации цементно-древесных композиционных материалов.

Considered the issues of obtaining the optimal composition of the limecementfiber composite material of cavitation of wood particles, in which are the physical properties of meeting the rules of operation of the cement-wood composite materials.

Ключевые слова: кавитация, известковоцементоволокнистый композит, цемент, известь, кавитированные древесные частицы, разбухание, влажность, водо-поглощение.

Keywords: cavitation, limecementfibrous composites, cement, lime, cavitation wood particles, swelling, water absorption, humidity.

Цементно-древесный композит - разновидность лёгкого бетона. Изготовляется из смеси органических заполнителей (дроблёных отходов деревообработки), вяжущего (обычно портландцемента) и воды. Для минерализации заполнителя и ускорения твердения цемента в смесь вводят различные добавки [1].

Для проведения эксперимента использовались древесные частицы полученные методом кавитационного воздействия на опилки и стружку. В качестве вяжущего взят портландцемент марки М 400 по ГОСТ 10178-85 и известь гашенная по ГОСТ 9179-77. Для определения физико-механических показателей формовались образцы, размером 4х4х16 см. Определение разбухания, водопоглощения и влажности производились по ГОСТ 10634-88* после 28 суток твердения известковоцементоволокнистого материала в комнатных условиях.

Для изучения свойств известковоцементоволокнистой смеси, зависящих только от соотношения компонентов, использован симплекс- решетчатый план эксперимента по методике [2]. За новые вершины диаграммы состав-свойства взяты координаты компонентов, изложенные в таблице 1. Как видим из таблицы 2, цемент-известь-древесина исследуется в диапазоне от 4:6 до 8:1, т.е. перекрыт рассматриваемый диапазон варьирования. Такой диапазон выбран для того, чтобы рассмотреть также и область соотношений компонентов, используемых для изоляционных цементно-древесных материалов.

Уровни варьирования и матрица планирования рассматриваемых факторов представлены в таблице 2. В результате проведенных экспериментов получены уравнения регрессии, адекватно описывающие исследуемую область.

Для удобства пользования и наглядности полученных данных, результаты эксперимента представлены графическими иллюстрациями (Рисунок 1, 2 ,3).

Таблица 1 - Псевдокоординаты исследуемых компонентов

Наименование компонентов Компонент Псевдокоординаты

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Значения, %

Известь А 40 48 56 64 72 80

Цемент В 10 18 26 34 42 50

Кавитированные частицы С 10 18 26 34 42 50

Таблица 2 - Уровни варьирования и матрица планирования факторов

№ Нормализованные Натуральные, %

Известь Цемент Кавитированные древесные частицы Известь Цемент Кавитированные древесные частицы

1 1 0 0 80 10 10

2 0,5 0,5 0 60 30 10

3 0,5 0 0,5 60 10 30

4 0 1 0 40 50 10

5 0 0,5 0,5 40 30 30

6 0 0 1 40 10 50

7 0,33 0,33 0,33 55 22,5 22,5

На рисунке 1 хорошо видны минимум и максимум отклика и можно приблизительно оценить относительные доли компонентов известковоцементо-волокнистой смеси, при которых достигается наименьшее водопоглощение. При увеличении количества извести и кавитированных древесных частиц во-допоглощение композита возрастает. Это объясняется пористостью древесных частиц и тем, что известь имеет свойство поглощать влагу. График представляет собой плавно возрастающую поверхность без экстремумов.

Цемент= I ,и кавитир=

Рисунок 1 - Поверхность отклика для водопоглощения композита

На рисунке 2 наблюдается плавное изменение поверхности, при увеличении извести разбухание композита увеличивается, при увеличении количества цемента разбухание уменьшается.

График представляет собой параболическую поверхность с ветвями направленными вверх к компонентам «известь» и «кавитированные древесные частицы», это объясняется тем, что оба этих материала имеют свойство изменять свои размеры при поглощении воды, увеличивая тем самым разбухание всего композита. Экстремум графика проходит по линии «цемента» изменяя свои параметры незначительно, это можно объяснить тем, что цемент после полного высыхания не изменяет свои параметры при контакте с водой.

Кавитированные частицы= 1. Рисунок 2 - Поверхность отклика для разбухания по ширине

Рисунок 3 - Поверхность отклика для влажности композита

На рисунке 3 наблюдается экстремум в середине рассматриваемого диапазона, что дает возможность проследить за изменением влажности образцов при различном количестве компонентов. Поверхность отклика смещена в сторону цемента и извести, имеет точку перегиба при средних значениях всех

компонентов, что объясняется неправильным выбором состава композита. Наименьшее значение влажность принимает со стороны цемента.

При создании известковоцементоволокнистого композиционного материала из кавитированных древесных частиц, были определены оптимальные состав и структура композита. Что позволило оценить влияние каждого из компонентов на физические свойства полученного композиционного материала. Оптимальное процентное содержание цемента, извести и кавитирован-ных древесных частиц составляет от 48:18:18 и до 56:26:26.

Список использованных источников

1 Наназашвили, И.Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции [Текст] / И.Х. Наназашвили. - Л.: Стройиздат, 1990. - 415 с.

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