CC BY
5ф
ЭКСПЕРТ:
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
2023. № 1 (20)
EXPERT: THEORY AND PRACTICE
Научная статья УДК 69
ГРНТИ: 67 Строительство и архитектура
ВАК: 2.1.1. Строительные конструкции, здания и сооружения; 2.1.5. Строительные материалы и изделия doi:10.51608/26867818_2023_1_97
ЭФФЕКТИВНЫЕ КРУПНОПОРИСТЫЕ КАРКАСЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНОГО ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННОГО СВЯЗУЮЩЕГО И МЕСТНОГО ЛЕГКОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ: ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, УПРУГО-ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ*
© Авторы 2023 SPIN: 8328-8930 AuthorID: 367456
ЛЕСНОВ Виталий Викторович
кандидат технических наук, доцент
Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва (Россия, Саранск)
SPIN: 1583-1502 САЛИМОВ Руслан Наилевич
AuthorID: 758371 кандидат технических наук, доцент
Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва (Россия, Саранск)
Аннотация. Приведены результаты проведенных исследований технологии изготовления и упруго-прочностных свойств крупнопористых каркасов, изготовленных на основе полимерного дисперсно-армированного связующего и местного легкого заполнителя.
Были получены эффективные дисперсно-армированные полимерные каркасы на керамзитовом гравии, имеющие достаточно широкие диапазоны прочности при сжатии, изгибе и начального модуля упругости. Разработанные составы каркасов могут применяться в современном строительстве как в качестве заготовок для последующего изготовления каркасных композитов, так и готовых материалов.
Ключевые слова: крупнопористые каркасы; полимерное дисперсно-армированное связующее; строительные материалы; строительные конструкции; легкий заполнитель
Для цитирования: Леснов В.В., Салимов Р.Н. Эффективные крупнопористые каркасы, полученные на основе полимерного дисперсно-армированного связующего и местного легкого заполнителя: технология изготовления, упруго-прочностные свойства, применение // Эксперт: теория и практика. 2023. № 1 (20). С. 97-100. do¡:10.51608/26867818_2023_1_97.
Original article
EFFECTIVE LARGE-PORE FRAMES PRODUCED ON THE BASIS OF A POLYMERIC DISPERSED REINFORCED BINDER AND A LOCAL LIGHT AGGREGATE: MANUFACTURING TECHNOLOGY, ELASTIC STRENGTH PROPERTIES, APPLICATION
© The Author(s) 2023 LESNOV Vitaly Viktorovich
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
National Research Mordovian State University named after N.P. Ogarev
(Russia, Saransk)
SALIMOV Ruslan Nailevich
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
National Research Mordovian State University named after N.P. Ogarev
(Russia, Saransk)
Annotation. The article considers the results of the research of manufacturing technology and elastic-strength properties of large-pore frames, produced on the basis of a polymer dispersed-reinforced binder and a local light aggregate.
© АНО "Институт судебной строительно-технической экспертизы", 2023
97
Технические науки. Строительство и архитектура
ф
The authors obtained the effective dispersed-reinforced polymeric frameworks on expanded clay gravel that has sufficiently wide compression, bending and initial elastic strength ranges. The developed frame compositions can be used in modern construction as blanks for the subsequent production of frame composites, as well as finished materials.
Keywords: large-pore frames; polymer dispersed-reinforced binder; building materials; building structures; light aggregate
For citation: Lesnov V.V., Salimov R.N. Effective large-pore frames produced on the basis of a polymeric dispersed reinforced binder and a local light aggregate: manufacturing technology, elastic strength properties, application // Expert: theory and practice. 2023. № 1 (20). Pp. 97-100. (In Russ.). doi:10.51608/26867818_2023_1_97.
Высокопористые каркасы изготавливаются по технологии крупнопористых цементных бетонов, свойства которых и методы получения достаточно хорошо изучены [1-2].
Каркасы, получаемые на основе полимерных связующих, могут использоваться как формообразующая заготовка для дальнейшего получения каркасных композитов, так и в виде готового материала [34]. Например, при изготовлении каркасного композита высокопористый каркас пропитывают матричным высокоподвижным составом. Каркас является несущим остовом, воспринимает внешние нагрузки и во многом определяет физико-механические свойства каркасного композита. Такая технология изготовления позволяет получать строительные композиты на основе сочетания различных, порой даже несовместимых связующих, а также использовать оптимальные режимы перемешивания матрицы и каркасной смеси [5-6].
При использовании каркасов на основе пористых заполнителей в качестве готовых материалов (рис. 1), могут быть получены стеновые изделия и полы, имеющие небольшую среднюю плотность, улучшенные теплотехнические и звукоизоляционные характеристики, а также дренажные фильтрационные изделия [2, 5, 6]. Физико-механические свойства каркасов можно улучшить за счет введения в их состав дисперсной арматуры [3-4].
Рис. 1. Каркас на керамзитовом гравии
Исследование свойств каркасов проводили методом математического планирования эксперимента на плане Бокса Вз. В качестве варьируемых факторов
экспериментов, на относительных уровнях равных -1, 0 и +1, были приняты: Х1 - содержание разжижающей добавки (0, 10 и 20 м.ч.), Х2 - количество дисперсной арматуры (0, 15 и 30 м.ч.), хз - крупный заполнитель (600, 700 и 800 м.ч.). Количество полимерного связующего -эпоксидно-диановой смолы марки ЭД-20 и отверди-теля - полиэтиленполиамина (ПЭПА), было постоянным и равным 100 м.ч. и 10 м.ч. соответственно.
В качестве разжижающей добавки использовали бензин марки Аи-92, крупного заполнителя -керамзитовый гравий фракции 5-10 мм (ОАО «ДСК», г. Саранск). Дисперсную арматуру получали из минеральной ваты типа Б (ОАО «Теплоизоляция», г. Саранск) путем ее измельчения до длины волокна 1-3 мм в роторной ножевой мельнице РМ-120.
Приготовление каркасной смеси осуществляли в следующем порядке: сначала получали клеевой состав, смешивая вяжущее с добавкой-разжижи-телем и дисперсной арматурой, после чего керамзитовый гравий перемешивали с клеевым составом до его равномерного обволакивания. Клеевой состав перемешивали в миксере, а крупный заполнитель -вручную. Время перемешивания в обоих случаях составляло 2 мин. Затем смесь укладывали в формы с размером ячеек 40x40x160 мм и уплотняли на встряхивающем столике 30 ударами. Через сутки образцы распалубливали и отверждали в сушильном шкафу при температуре 80 0С в течение 6 часов. Прочностные и деформативные свойства полимерных дисперсно-армированных каркасов определяли согласно ГОСТ 310.4 и ГОСТ 24452.
После статистической обработки экспериментальных данных, проверки гипотезы значимости коэффициентов и адекватности были получены математические модели прочностных и деформационных свойств каркасов:
Нь = 3,08 + 0,17X2 - 0,60хз + 0,39х12 -
- 0,84х22 - 0,32X1X2 + 0,13X2X3, Ньп = 0,96 + 0,17X2 - 0,26X3 + 0,^^ -
- 0^22 + 0,12 хз2, Ео = 332,9 + 23,0X2 - 66,6X3 + Ъ1,ЪXl2 -
- т^2 - 29,9X1X2 + 43,2X2X3, где Нь, Ны/ и Ео - предел прочности при сжатии, растяжении при изгибе и начальный модуль упругости, МПа.
Графики изменения прочности и модуля упругости каркасов, построенные по математическим моделям (1-3), показаны на рисунках 2-4.
(1) (2) (3)
ф
ЭКСПЕРТ:
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
2023. № 1 (20)
EXPERT: THEORY AND PRACTICE
Х1 (Аи-92)
X2 (ДА-мин|
m 4,0 С
Х1 (Аи-92)
X2 (ДА-минвата)
„3,0 С
з 2,0 S
Х1 (Аи-92)
X2 (ДА-минвата)
Рис. 2. Изменение предела прочности при сжатии полимерного каркаса от количества добавки-разжижителя (фактор Xi) и дисперсной арматуры (фактор х2):
а - содержание керамзитового гравия 600 м.ч. (фактор хз = - 1), б - 700 м.ч. (хз = 0), в - 800 м.ч. (хз = +1)
и 1,2 С
з 0,6 S
$ 0,2
Х1 (Аи-92)
X2 (ДА-минвата)
Рис. 3. Изменение предела прочности при изгибе
полимерного каркаса от количества добавки-разжижителя (фактор х:) и дисперсной арматуры (фактор х2):
а - содержание керамзитового гравия 600 м.ч. (фактор хз = - 1), б - 700 м.ч. (хз = 0), в - 800 м.ч. (хз = +1)
а
а
б
в
в
¡§ 1,0
0,8
2,5
© АНО "Институт судебной строительно-технической экспертизы", 202з
99
Технические науки. Строительство и архитектура
X2 (ДА-минвата) =1
Рис. 4. Изменение начального модуля упругости полимерного каркаса от количества добавки-разжижителя (фактор Xi) и дисперсной арматуры (фактор X2):
а - содержание керамзитового гравия 600 м.ч. (фактор х3 = - 1), б - 700 м.ч. (х3 = 0), в - 800 м.ч. (х3 = +1)
В результате проведенных исследований получены эффективные дисперсно-армированные полимерные каркасы на керамзитовом гравии, имеющие достаточно широкие диапазоны прочности при сжатии, изгибе и начального модуля упругости равные соответственно 1,3-4,1, 0,3-1,5 и 80-450 МПа. Разработанные составы каркасов могут быть использованы как в качестве заготовок для последующего изготовления каркасных композитов, так и готовых материалов при получении различных дренажных фильтрационных изделий, стеновых материалов и полов с улучшенными теплотехническими и звукоизоляционными свойствами.
Библиографический список
1. Ицкович С. М. Крупнопористый бетон (технология и свойства). - М.: Стройиздат, 1977. - 117 с.
2. Рекомендации по технологии крупнопористого бетона. - М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1980. - 27 с.
3. Ерофеев, В. Т. Каркасные строительные композиты : специальность 05.23.05 "Строительные материалы и изделия" : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Ерофеев Владимир Трофимович. -Москва, 1993. - 51 с. - ЕЭЫ ^НЕ07.
4. Каркасные строительные композиты : В 2-х частях / В. Т. Ерофеев, Н. И. Мищенко, В. П. Селяев, В. И. Соломатов. Том Часть 1. - Саранск : Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, 1995. - 200 с. - ЕЭЫ КииСТН.
5. Опыт применения композиционных материалов в сельскохозяйственном и промышленном строительстве / В.П. Селяев, В.И. Соломатов, В.Т. Ерофеев [и др.]. - Саранск, 1986. -68 с.
6. Технология изготовления полов и покрытий каркасной структуры / В.П. Селяев, В.И. Соломатов, В.Т. Ерофеев [и др.]. - Саранск, 1987. - 52 с.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Статья поступила в редакцию 17.01.2023; одобрена после рецензирования 16.02.2023; принята к публикации 20.02.2023.
The authors declare no conflicts of interests. The authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The article was submitted 17.01.2023; approved after reviewing 16.02.2023; accepted for publication 20.02.2023.
