Материал: Безопасность жизнедеятельности в экологически неблагоприятных условиях. Суровцев И.С., Борисов Ю.М
Доказано, что деформативность слоистых конструкций с каутоном в растянутой зоне зависит от толщины слоя данного полимера. С увеличением толщины слоя каутона прогибы уменьшаются, такая тенденция уменьшения прогибов наблюдается при толщине слоя каутона меньше половины высоты сечения, при толщине слоя каутона больше половины высоты
сечения прогибы таких конструкций сопоставимы (см. на рис. 2 балки КаутонБетон 1545 и
КаутонБетон 3030 ).
Библиографический список
1.Борисов Ю.М. Высокоэффективные композиционные материалы на основе жидких каучуков/ Ю. М. Борисов. – Воронеж: Воронежскийцентрнаучно-техн. инф., 1997. – №42. – 2 с.
2.Патент РФ № 97119574/04(020928). Полимербетонная смесь. Потапов Ю.Б., Борисов Ю.М., Макарова Т. В. от 12.03.98.
3.Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых
илегких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84).
4.Потапов Ю. Б. Высокоэффективные композиты на основе жидких каучуков и карбамидных смол / Ю.Б. Потапов, С.Н. Золотухин, М.Е. Чернышов // Изв. ВУЗов. Строитель-
ство. – Новосибирск, 1994. – № 5. – С. 30–40.
5.Потапов Ю. Б. Каутоны – новый класс коррозионностойких строительных материалов / Б. Ю. Потапов [и др.] // Строительные материалы XXI века. – 2000. – № 9. – С. 9-10.
6.СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. – М.: Госстрой СССР, 1989. – 86 с.
References
1.Borisov Y.M. High-performance composite materials based on liquid rubbers / Y.M. Borisov. – Voronezh: Voronezh Center of Scientific and Technical Informations, 1997. – № 42. – 2 p.
2.Patent of RF № 97119574/04(020928). Organic concrete mix. Potapov Y.B., Borisov Y.M., Makarova T.V. from 12.03.98.
3.The manual for the design of concrete and reinforced concrete structures of the highdensity and light concretes without prestress of armature (to SNiP 2.03.01-84).
4.Potapov Y.B. High-performance composites based on liquid rubbers and carbamide resins
/Y.B. Potapov, S.N. Zolotukhin, M.E. Chernishov // Proceedings of the universities. Construction.
– Novosibirsk, 1994. – № 5. – P. 30–40.
5.Potapov Y.B. Rubcons – new class of corrosion-resistant building materials / B.Y. Potapov [and others] // Construction materials of 21 century. – 2000. – № 9. – P. 9-10.
6.SNiP 2.03.01-84*. Concrete and reinforced concrete structures. – M.: Gosstroi of USSR, 1989. – 86 p.
120
УДК 674.8(075)
Воронежская государственная лесотехническая академия Д-р техн. наук, зав. кафедрой технологии
и оборудования лесопромышленного производства, профессор Ф.В. Пошарников;
Ассистент кафедры технологии и оборудования лесопромышленного производства М.В. Филичкина Россия, г. Воронеж, тел. 8(4732)53-78-10 e-mail: tolp@vglta.vrn.ru
Voronezh Forestry Technology of Academy D.Sc. in Engineering, manager of Technology and the Equipment of Timber Industry Manufacture Department, professor
F.V. Posharnikov;
Ass. of Technology and the Equipment of Timber Industry Manufacture Department M.V. Filichkina
Russia, Voronezh, tel. 8(4732)53-78-10 e-mail: tolp@vglta.vrn.ru
Ф.В. Пошарников, М.В. Филичкина
ОБОСНОВАНИЕ СОСТАВА СМЕСИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ ОПИЛКОБЕТОНА
Дается обоснование состава смеси для опилкобетона, который позволяет изготовливать строительные изделия с широким диапазоном прочностных и теплоизоляционных свойств в зависимости от назначения изделий. Приводится методика расчета компонентов смеси и результаты испытаний получаемых образцов, а также описание номограммы и правила ее использования при определении поризованного состава компонентов смеси.
Ключевые слова: опилкобетон, стены, прочность, теплопроводность, строительная смесь, опилки, химические добавки.
F.V. Posharnikov, M.V. Filichkina
SUBSTANTIATION OF STRUCTURE OF THE MIX FOR BUILDING PRODUCTS
VARIOUS PURPOSE FROM SAWDUST CONCRETE
The substantiation structure of a mix for sawdust concrete which allows to produce building products with good range durability and heat conductivity properties depending on purpose of products is given. The design procedure of components of a mix and results of calculation of components of a mix and results of tests of received samples, and also the description graph and rules of its use is resulted at definition porosity structure of components of a mix.
Keywords: sawdust concrete, walls, durability, heat conductivity, a building mix, sawdust, chemical additives.
Одним из наиболее перспективных материалов для малоэтажного строительства является опилкобетон. Это сравнительно дешевый и экологически чистый строительный материал, т.к. в нем в качестве наполнителя используются опилки, которые в виде отходов скапливаются в большом количестве на различных лесоперерабатывающих и деревообрабатывающих предприятия. Особенно выгодно производство строительных материалов из опилкобетона, если оно будет расположено близко или входить в структуру этих предприятий.
Недостаточно широкое применение строительных изделий из опилкобетона объясняется тем, что в основном их выпускали на специализированных предприятиях, что практически сводило на нет возможности использовать такого малоценного продукта, как опилки,
© Пошарников Ф.В., Филичкина М.В., 2009
121
из-за дополнительных транспортных затрат.
Возможности широкого использования опилкобетона обусловлены тем, что на его основе можно получать строительные изделия с широким диапазоном прочностных и теплоизоляционных свойств и таким образом использовать их как для несущих и капитальных стен, так и для перегородок.
Преимущество опилкобетона перед другими строительными материалами заключается в том, что он имеет сравнительно небольшую плотность в пределах 400…850 кг/м3 и низкую теплопроводность в пределах 0,08…0,17 вт/м. Стены из опилкобетона толщиной 30 см соответствуют по теплопроводности стене из кирпича толщиной в 1 м. Следует также отметить повышенную сопротивляемость опилкобетона ударным нагрузкам, и таким свойствам не обладает ни один кладочный материал.
В малоэтажном строительстве как строительный материал опилкобетон отличается облегченной структурой в сочетании с экологичностью и эффективной теплоизоляцией. Имея крупнопористую структуру, опилкобетон обеспечивает минимальный расход электроэнергии на обогрев и обеспечивает хороший воздухообмен.
Можно отметить широкие возможности использования опилкобетона: марки 5 – как теплоизоляционный материал, марки 10 – для наружных стен одноэтажных зданий и несущих внутренних капитальных стен и марки 25 – для наружных стен двухэтажных зданий и несущих внутренних капитальных стен.
Основными строительными изделиями с использованием опилок являются строительные блоки для возведения стен и перегородок. Для внутренних и наружных стен с целью удешевления строительных изделий могут использоваться блоки с различными свойствами, главными из которых для несущих стен является прочность (конструкционные материалы), а для внутренних стен - теплопроводность (теплоизоляционные материалы).
С учетом этого можно изготовить изделия с различными прочностными и теплопроводными свойствами из одних и тех же компонентов смеси за счет целенаправленного сочетания их количества в сырьевой смеси. Это позволяет подбирать сырьевую смесь для изделия с заранее заданными свойствами по прочности и теплопроводности, существенно не изменяя технологию производства на одном и том же оборудовании.
Предлагаемая смесь должна содержать в качестве наполнителя опилки, в качестве вяжущего – цемент и специальные добавки для обеспечения надежной связи наполнителя и вяжущего. Основная стоимость изделий будет падать на цемент, т. к. опилки являются просто отходами и в случае производства строительных блоков вблизи предприятий лесо- и деревообработки (или с включением производства строительных блоков в структуру этих предприятий) будут снижены или исключены транспортные расходы. Несущие стены должны быть более прочными, поэтому для них необходимо использовать больше цемента и, следовательно, они будут более дорогими. Для перегородок, менее прочных, можно использовать более дешевые изделия за счет снижения количества цемента в смеси, при этом за счет увеличения в смеси количества опилок у перегородок будут лучше теплоизоляционные свойства. За счет перераспределения в смеси соответственно цемента и опилок можно получать в широком диапазоне (в том числе и по стоимости) строительные материалы с различными свойствами.
Анализ применяемых аналогичных сырьевых смесей и наш опыт позволили прийти к выводу, что наиболее эффективно действуют добавки если они берутся в определенном соотношении к основному компоненту, с которым они взаимодействуют, независимо от его количества – чем больше этого компонента, тем соответственно должно быть больше и добавки. Было установлено, что для ускорения отвердевания цемента в качестве добавки можно использовать сернокислый алюминий нужно брать в пределах 1,0…1,2 % относительно массы цемента, а для эффективного нейтрализующего действия, выделяемых из опилок
122
«вредных ядов» в качестве добавки использовать от 8 до 12 % жидкого стекла относительно массы опилок.
С учетом сказанного для любой определенной массы смеси Mсм, можно определить массу составляющих смеси по формуле
Мсм Мц Мус Моп Мн , |
(1) |
где Мц – масса цемента в смеси; Мус – масса ускорителя отвердевания цемента; Моп – масса опилок в смеси; Мн – масса нейтрализатора и вредных ядов.
Значение Мус можно представить в виде Mус = k1Mц (где k1 – коэффициент учитывающий соотношение добавки к массе цемента), количество цемента в смеси.
В свою очередьсостав цемента в смеси заранее устанавливается в зависимости от назначения строительного изделия, т.е. его тоже можно выразить как Mц = k2Mсм, где k2 – показатель, характеризующий для данной смеси количественный составцемента (20, 30 или более %).
Количество опилок в смеси будет изменяться от количества цемента и его можно тоже выразить как Mоп = k3Mсм, но его значение заранее нельзя установить, т.к. это значение будет зависеть от состава всех других компонентов, но его можно будет рассчитать.
Поскольку масса добавки Мн связана с массой опилок, то Mн = k4Mоп, где k4 – коэффициент, учитывающий соотношение добавки нейтрализатора и массы опилок.
С учетом сказанного, можно выражение (1) представить в виде
Мсм k2Mсм k1k2Mсм k3Mсм k3k4Mсм |
|
или |
|
1 = k2 + k1k2 + k3 + k3k4 |
(2) |
Если массу смеси принять за «1,0», то значение k1 , k2 , k3 можно установить: |
|
k1 = 0,01…0,012; k2 = 0,2…0,8; k4 = 0,8…1,2. И тогда можно рассчитать значение k4 |
|
k3 1 k2 (1 k1) 1 k4
Пример: Рассчитать состав сырьевой смеси при 30% цемента в ней. Примем массу смеси 100 кг.
Масса цемента Mц = k2Mсм, т.к. k2 = 0,3, то Mц = 0,3 100 = 30 кг. Масса ускорителя отвердевания цемента Mц = k1Mц . Примем k1 = 0,01, Mц =0,3 кг.
Примем значение k4 =0,1 и рассчитаем k3
k3 |
|
1 0,3(1 0,01) |
|
0,697 |
0,6336 |
|
|
1 0,1 |
|
1,1 |
|
Масса опилок будет равна
Mоп = 0,6336 100 = 63,36 кг.
Масса нейтрализатора будет равна
Мн k4Mоп 0,1 63,36 6,336
Проверим:
Мсм Мц Мус Моп Мн = 30 + 0,3 + 63,36 + 6,34 = 100; 100 = 100.
Таким образом, можно для любой смеси с определенным содержанием цемента рассчитать состав всех компонентов.
Для апробации предложенной методики расчета состава смеси для опилкобетона различного назначения на кафедре технологии и оборудования лесопромышленного производства ВГЛТА были изготовлены опытные образцы изделий из опилкобетона, для чего использовались стандартные спаренные металлические контейнеры с размером полости 100×100×100 мм (рис. 1) При изготовлении опытных образцов использовались бетономешалка, вибростол, электронные весы и другое лабораторное оборудование. Испытание образцов на прочность проводились на стенде с тарировочным устройством.
123
а) |
б) |
Рис. 1. а – общий вид контейнеров; б – лабораторные образцы из опилкобетона
На графике (рис. 2) представлена зависимость предела прочности опилкобетона на сжатие в зависимость от процентного содержания в смеси цемента.
Рис. 2. Зависимость предела прочности опилкобетона на сжатие
Для определения содержания в смеси опилок, жидкого стекла и сернокислого алюминия использовалась разработанная нами номограмма (рис. 3).
Рис. 3. Номограмма для определения состава смеси
124