CC BY
14
УДК 674.2:624.011.15
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ГИПСОЦЕМЕНТНОВОЛОКНИСТОГО КОМПОЗИТА
FORMATION OF STRENGTH OF GYPSOTSEMENTNOVOLOKNOSTOGO
COMPOSITE
Руденко Б.Д., Плотников С.М.
(Сибирский государственный университет науки и технологий имени академикаМ.Ф. Решетнева, г.Красноярск, РФ) Rudenko B.D., Plotnitkov S.M.
(SibSU, Krasnoyarsk, Russia)
Рассмотрены вопросы использования гипса, цемента и древесного волокна для создания композиционного материала. Как видим из проведенного исследования, наибольшая прочность получается при содержании гипса 70 - 80 %, цемента 40 - 50 %, волокна 10 - 20 %. Компоненты дозировались по массе, поэтому объемное содержание волокна было относительно значительным.
The questions of using gypsum, cement and wood fibers for creation of composite material are considered. As we can see from the study, the greatest strength is obtained with a gypsum content of 70 - 80%, cement 40 - 50%, fibers 10 - 20%. The components were dosed by mass, so the volume content of the fiber was relatively large.
Ключевые слова: гипс, портландцемент, древесное волокно, прочность, компоненты
Key words: gypsum, portland cement, wood fiber, strength, components
Гипс характеризуется незначительной адгезией к заполнителям. Это объясняется тем, что на границе заполнитель-вяжущее взаимодействия практически не происходит [1]. Прочность композита, в частности при использовании гипса в качестве вяжущего, зависит от таких факторов, как: качество и количество вяжущего вещества, качества заполняющей части, характера и объема по-ровой части, прочности контактного слоя, технологических факторов [2]. Известно, что процесс твердения строительного гипса коренным образом отличается от процесса твердения портландцемента и аналогичных ему вяжущих веществ, которые в первый сравнительно продолжительный период после затво-рения водой должны находится во влажных условиях, чтобы избежать снижение прочности затвердевших растворов [3].
В связи с этим, интерес представляет рассмотрения вопросов формирования прочности гипсодревесноволокнистого композита на основе древесного волокна. Возможности такого процесса интересно рассмотреть в присутствии древесного волокна, которое характеризуется: во-первых, своей активной химической структурой, во-вторых, своеобразной поверхностью контактирования с вяжущим.
Диапазон изменения исследуемых факторов принят следующим содержанием компонентов в углах симплекса: наибольшее значение 80%, 50%, 40%; наименьшее значение 10% (таблица 1).
В рассмотренной области факторного пространства был поставлен эксперимент, производилось смешивание компонентов в следующей последовательности, волокно, вода, гипс, цемент. Образцы формовались размером
4x4x16 см, выдерживались в форме 28 суток, затем производилось определение прочности на изгиб, ГОСТ 310.4-81, плотности, ГОСТ 12730.1-78 и другие показатели механических свойств.
Методика обработки эксперимента взята по [4,5].
На рисунке 1 представлено влияние компонентов на прочность гипсо-цементноволокнистого композита. Как видно из графика, увеличение содержания древесного волокна приводит к уменьшению прочности материала, т.е. древесные частицы для данного вида прочности являются пассивным заполнителем (в рассматриваемом диапазоне).
Таблица 1 - Диапазон изменения факторов
Наименование Компонент Новые вершины компонентов
компонента (% содержание)
1(Гипс) 2(Цемент) З(Волокно)
1 (Гипс) А 80 10 10
2 (Цемент) В 40 50 10
3 (Волокно) С 40 10 50
Рисунок 1 - Влияние компонентов на прочность гипсодревесноволоки-стого композита
Такой характер зависимости объясняется тем, что для формирования структуры композита необходимо для вяжущего относительно малое количество волокна. Оптимальное количество волокна определяется из количества вяжущего и удельной поверхности заполнителя.
Для содержания гипса и цемента характерна общая зависимость, наблюдается хорошо выраженный оптимум значений этих компонентов, при котором прочность наибольшая.
На графике разброс значений для прочности, рисунок 2, представлены значения прочности, полученные в опытах (квадратики) и предсказанные значения по модели (прямая линия). Необходимо отметить, что все графики построены на основании модели. Из рисунка видно, что разница между опытными и модельными значениями не превышает 9% для наибольшего значения прочности, что является удовлетворительным для целей описания.
На рисунке 3 приведены значения получаемой плотности образцов в зависимости от соотношения компонентов (взята срединная точка для секущей плоскости). Полученная картина согласуется с характером изменения
прочности, рисунок 1.
0,8 1,2 predicted
Рисунок 2 - Разброс значений для прочности
Рисунок 3 - Влияние компонентов на плотность получаемого гипсодре-веснополимерного композита
Как видим из проведенного исследования, наибольшая прочность получается при содержании гипса 70 - 80 %, цемента 40 - 50 %, волокна 10 -20 %. Компоненты дозировались по массе, поэтому объемное содержание волокна было относительно значительным.
Список использованных источников
1. Пащенко, А.А. Вяжущие материалы [Текст] / А.А.Пащенко, В.П.Сербин, Е.А.Старчевская. Издательское объединение: «Вища школа», 1975. 444 с.
2. Рыбьев, И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ (искусственные строительные конгломераты) [Текст] / И.А.Рыбьев. М.: Высшая школа, 1978. 309 с.
3. Бутт, Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов [Текст] / Ю.М.Бутт, М.М.Сычев, В.В.Тимашев. М.: Высшая школа, 1980. 472 с.
4. Пен, Р.З. Статистические методы моделирования и оптимизации процессов целлюлозно-бумажного производства [Текст] / Р.З.Пен. Красноярск, 1982. 192 с.
5. Дюк, В. Обработка данных на ПК в примерах [Текст] / В. Дюк. СПб.: Питер, 1997. 240 с.
