CC BY
29
ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА ГИПСОДРЕВЕСНОПОЛИМЕРНОГО
КОМПОЗИТА
Руденко Б.Д., Микова Е.В., Шастовский А.С. (СибГТУ, г. Красноярск, РФ)
Apparently from the received data introduction of pitch allows to stabilize considerably such characteristic property a composite, as water absorption. This property characterizes formation of the general structure of the given conglomerate and communications on border plaster - wood.
Выбор области использования соотношения компонентов зависти от требований к свойствам и возможности существования получаемого композита. При проведении эксперимента были использованы следующие материалы: в качестве вяжущего использовался гипс строительный марки Г - 5 по ГОСТ 125 - 79, использовалась карбамидная смола марки КФ-МТ - 15 по ТУ 6-05-12 - 88, использовались сосновые древесные частицы плоской формы, полученные как отход при оцилиндровке бревен, влажностью 12 - 15 % и вода, обычная водопроводная.
Если рассматривать влияние соотношения рассматриваемых компонентов на свойства получаемого композита, то можно использовать планы для изучения свойств смесей [2]. Эта форма описания систем сформировалась давно и в настоящее время принята повсеместно [3]. Например, для четырехкомпонентных смесей диаграммы «состав-свойство» по интересующей переменной (водопогло-щение) представляет собой сеть изолиний на четырехугольнике концентраций. Для построения таких диаграмм используем методику [4]. В вершинах симплекса содержание компонентов составляет 100 %. Нас интересует не вся область факторного пространства, а лишь та ее часть, где соотношения компонентов могут существовать. Диапазон изменения факторов ограничен содержанием компонентов в углах симплекса следующими значениями: наибольшее 70 %, наименьшее 10 %. Максимальные количества каждого компонента ограничены их максимальным значением, при котором система может существовать, имея минимальные значения исследуемого свойства.
В рассмотренной области факторного пространства был поставлен эксперимент, производилось смешивание компонентов в следующей последовательности, стружка, водный раствор смолы, гипс. Смола вводилась в смесь в виде водного раствора, согласно принятой стратегии эксперимента, вместе с водой. После тщательного перемешивания формировались балочки размером 4 х 4 х 16 см, которые твердели в течение суток в комнатных условиях. Из балочек вырезались образцы размером 4x4x4 см., которые использовались для определения водо-поглощения согласно ГОСТ 12730.3 - 78.
На рисунке 1 представлен график зависимости прочности от соотношения исследуемых компонентов, содержание воды, вводимой в формуемую смесь стабилизировано на минимальном уровне (0). Это связано с особенностями взаимодействия компонентов. Как видно из рисунка 1, наблюдается область значений наибольшей прочности, которая смещена к стороне треугольника смола-гипс, и располагается посередине.
Рисунок 1 - Исследуемая поверхность отклика для прочности гипсодревес-ного композита (содержание воды в формуемой смеси на уровне 0)
На рисунке 2 мы видим изменение плотности гипсодревесного композита в зависимости от соотношения компонентов. Область значений плотности для наи-
большей прочности соответствует величинам от 500 до 900 кг/м
Рисунок 2 - Исследуемая поверхность отклика для плотности гипсодревес-ного композита (содержание древесных частиц в формуемой смеси на уровне 0)
Изменение влажности рассматриваемого композита является косвенной характеристикой завершенности процессов его структурообразования, рисунок 3. Нас интересует область значений наилучшей прочности, здесь влажность колеблется от 20 до 45 %, что соответсвует более или менее завершенной структуре полученного материала.
Рисунок 3 - Исследуемая поверхность отклика для влажности гипсодревес-ного композита (содержание гипса в формуемой смеси на уровне 0)
На рисунке 4 показаны влияния значений содержания компонентов в формуемой смеси на изменения водопоглощения. Водопоглощение сильно возрастает при увеличении содержания древесины и воды, причем это влияние аналогичное для данных компонентов. Смола в данной композиции ведет себя нейтрально, а гипс занимает промежуточное положение между древесиной и водой и смолой.
Рисунок 4 - Исследуемая поверхность отклика для водопоглощения гипсод-ревесного композита (содержание смолы в формуемой смеси на уровне 0)
Наибольшее водопоглощение соотвествует максимальному значению содержания древесных частиц, воды при их минимальных значениях. Это объясняется отсутствием условий для формирования полноценной структуры исследуемого композита (рисунок 1 и 2). При минимальном содержании гипса и смолы
отсутствует один выраженный оптимум значений. Максимальное значение водо-поглощения соответствует максимальным значениям и древесины и воды (рисунок 3 и 4). Это объясняется недостатком основного связующего компонента, в нашем случае гипса и смолы. Изменения свойств хорошо согласуются на всех четырех рисунках.
Как видно из полученных данных, введение смолы позволяет значительно улучшить характеристики гипсодревесного композита, в том числе водопогло-щение. Это свойство характеризует образование общей структуры данного конгломерата и связей на границе гипс-древесина. Наилучшие показатели свойств соответствуют содержаниям компонентов 0,2 - 0,4 от их максимального значения, т.е. средние значения соотношения компонентов древесина: гипс: смола: вода со-
-5
ставляют 0,3:0,3:0,2:0,2. Плотность такого материала составила 400 - 500 кг/м
Литература
1. Пащенко, А.А. Вяжущие материалы [Текст] / А.А.Пащенко, В.П.Сербин, Е.А.Старчевская. - Издательское объединение «Вища школа», 1975. - 444 с.
2. Пен, Р.З. Статистические методы моделирования и оптимизации процессов целлюлозно-бумажного производства [Текст] / Р.З.Пен. - Красноярск, 1982. - 192 с.
3. Бондарь, А.Г. Планирование эксперимента в химической технологии [Текст] / А.Г.Бондарь, Г.А.Статюха. - Издательское объединение.: «Вища школа», 1976. - 184 с.
4. Дюк, В. Обработка данных на ПК в примерах [Текст] / В.Дюк. - СПб.: Питер, 1997. -
240 с.
