CC BY
67
ДРЕВЕСНО-ЦЕМЕНТНЫЙ МАТЕРИАЛ: ЭФФЕКТ ДОБАВКИ ДОЛОМИТОВОЙ МУКИ НА ПРОЧНОСТЬ И ЖЕСТКОСТЬ
Андреев Александр Александрович
аспирант кафедры механики, Петрозаводский государственный университет,
РФ, г. Петрозаводск E-mail: AAA. 07.04.1989@yandex. ru
WOOD-CEMENT MATERIAL: EFFECT OF THE ADDITIVE WASTE OF
SOAPSTONE PROCESSING ON THE STRENGTH AND STIFFNESS
Alexandr Andreev
graduate student of mechanics Petrozavodsk State University, Russia, Petrozavodsk
АННОТАЦИЯ
Исследована при одноосном сжатии прочность и жесткость образцов древесно-цементного композита как ортотропного материала. Экспериментально подтверждено: 1) доломитовая мука может быть использованы взамен извести (совместно с известью прочностные характеристики значительно не изменяются, но плотность материала возрастает в 4,5 %); 2) замена сульфата алюминия хлоридом кальция существенно повышает прочность древесно-цементного композита; 3) исследованный материал является анизотропным материалом, что необходимо учитывать в рекомендациях по его практическому использованию.
ABSTRACT
Investigated strength and stiffness at uniaxial compression of wood-cement composite as a orthotropic material. Experimentally confirmed: 1) dolomite flour may be used instead of lime (lime, together with the strength characteristics do not significantly change, but the density of the material increases to 4,5 %); 2) replacement of aluminum sulfate by calcium chloride significantly increases the strength of composite; 3) examined material is a anisotropic material, what should be taken into account in the recommendations for its practical use.
Ключевые слова: древесно-цементный композит; одноосное сжатие; ортотропный материал; прочность; жесткость; опилки; сульфат алюминия; хлорид кальция; стеатит.
Keywords: wood-cement composite; uniaxial compressive; orthotopic material; strength; stiffness; sawdust; aluminum sulfate; calcium chloride; soapstone.
Введение. Рассматривается древесно-цементный композитный материал, который по известной классификации ГОСТ Р 54854-2011, относится к легким бетонам на органических заполнителях растительного происхождения. В качестве заполнителя использованы опилки. Результаты исследования и совершенствования арболита и других материалов данного класса [1—8]. Однако с течением времени деревообрабатывающее оборудование совершенствуется и, соответственно, изменяются характеристики опилок, что влияет на прочность композита и требует продолжения исследований. Кроме того, появляются новые микро- и нано-модификаторы, применение которых позволяет повысить конкурентоспособность древесно-цементных материалов [6]. По причине сложности объекта исследования известные рекомендации СН 549-82 в значительной мере базируются на обобщении экспериментальных данных с учетом опыта применения данного материала в строительных конструкциях [1—8]. Указанная сложность объясняется влиянием и взаимовлиянием компонентов материала, его неоднородностью, необходимостью сопротивления изменяющимися в процессе многолетней эксплуатации нагрузками, а также воздействиями температуры и влажности. Решению появляющихся в этой связи задач способствует накопление и обобщение экспериментальных данных о свойствах данного материала. В работе [6] показано, что добавка микрокремнезема позволяет повысить прочность древесно-цементного материала. В работе [8] исследована прочность арболита с учетом анизотропии его механических свойств. Анализ литературы показывает, что остаются недостаточно изученными вопросы прочности и, прежде всего, жесткости древесно-цементных материалов.
Цель работы: экспериментальное исследование прочности и жесткости древесно-цементного композита как ортотропного материала с добавлением доломитовой муки.
Материалы и методы. Объект исследования: образцы древесно-цементного композита в форме куба с ребром 100 мм. Образцы испытывались сериями по шесть штук в возрасте 28 суток. Для каждой серии был принят определенный состав смеси, из которой изготавливались образцы.
Смесь № 1. Номера образцов: 96—101
Компоненты смеси в расчете на один кубический метр композитного материала: опилки древесные 350 кг, портландцемент (М400) 300 кг, известь 30 кг, жидкое стекло 45 кг, сульфат алюминия 15 кг, фиброволокно полипропиленовое (отрезки длиной 18 мм) 1 кг, вода 330 л, В/Ц=1,1.
Смесь № 2. Номера образцов: 138—143
Компоненты смеси в расчете на один кубический метр композитного материала: опилки древесные 350 кг, портландцемент (М400) 300 кг, известь 30 кг, доломитовая мука 49,5 кг, жидкое стекло 45 кг, сульфат алюминия 15 кг, фиброволокно полипропиленовое (отрезки длиной 18 мм) 1 кг, вода 330 л, В/Ц=1,1.
Смесь № 3. Номера образцов: 150—155
Компоненты смеси в расчете на один кубический метр композитного материала: опилки древесные 350 кг, портландцемент (М400) 300 кг, доломитовая мука 45 кг, жидкое стекло 45 кг, сульфат алюминия 15 кг, фиброволокно полипропиленовое (отрезки длиной 18 мм) 1 кг, вода 330 л, В/Ц=1,1.
Из каждой вышеуказанной смеси было изготовлено 6 образцов: исследуя и анализируя свойства анизотропии материала 3 образца испытывались по формированию смеси и 3 перпендикулярно формированию смеси. Ниже приведены зависимости воспринимаемой нагрузки от деформации для каждой исследуемой смеси.
Результаты. Экспериментальные данные:
1 график — Смесь № 1, 2график — Смесь № 2, 3график — Смесь № 3
£_
/ г ✓
к £
/ Л // //
/7 Г .7 /¿^ т-—
о г 4 е 8 к и и 1« 18 а п и а 27
УДЛ1ИВИ№(ш)
График 1.
О 2 15 Б 10 Й 14 15 13 2Е 22 24 27 УдлнненифЦ
График 2.
o
Ш 15CD0 1<Ш MÜO D
0 2 16 В 10 12 14 !6 13 22 2i 26 27 Удг.ннен^'ш)
График 3.
Обсуждение и заключение.
Испытания на одноосное сжатие показали, доломитовая мука может заменить известь. При этом совместное использование извести и доломитовой муки приводило только к повышению плотности образцов, прочность значительно не изменилась.
Список литературы:
1. Андреев А. А., Васильев С.Б., Колесников Г.Н., Сюнёв В.С. Влияние новой полимерно-минеральной добавки на прочность древесно-цементного материала для малоэтажного строительства // Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. — 2014. — № 2-2 (7-2). — С. 292—296.
2. Андреев А. А. Влияние гранулометрического состава измельченной древесины для древесно-цементного материала на его прочность// Технические науки - от теории к практике. — 2014. — № 32. — С. 71—76.
3. Андреев А.А. Ресурсосбережение и использование отходов заготовки и переработки древесного сырья// Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. — 2014. — № 10. — С. 148—155.
4. Запруднов В.И., Санаев В.Г. Макроскопические свойства древесно-цементных композитов // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. — 2012. — № 6 (89). — С. 168—171.
5. Колесников Н.Г. Разработка методики оценки социально-экономической эффективности использования местных ресурсов в регионе // Диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук / Петрозаводск, 2001. — 155 с.
6. Лукутцова Н.П., Горностаева Е.Ю., Карпиков Е.Г. Древесно-цементные композиции с минеральными микронаполнителями // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород, — 2011. — № 3. — С. 21—23.
7. Наназашвили И.Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции // Л.: Стройиздат, 1990. — 415 с.
8. Цепаев В.А., Один А.И. Длительная прочность арболита с учетом анизотропии строения // Приволжский научный журнал. — 2007. — № 1. — С. 51—56.
