CC BY
12Комплексная переработка возобновляемого сырья
УДК 674.816.2
ПРОЧНОСТЬ ЦЕМЕНТНО-ДРЕВЕСНОГО КОМПОЗИТА ИЗ КАВИТИРОВАННЫХ ДРЕВЕСНЫХ
ЧАСТИЦ ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ
Б. Д. Руденко, М. А. Баяндин, А. В. Намятов, С. Н. Казицин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: bor.rudenko@yandex.ru
В результате рассмотрения разрушения цементно-древесного композита из кавитированных древесных частиц как разрушения однородного тела при одноосном растяжении (хрупкого, упругого) получено уравнение связи.
Ключевые слова: разрушение, одноосное растяжение, вяжущая составляющая, упругие составляющие, заполнитель, коэффициент.
STRENGTH OF CEMENT-WOOD COMPOSITE FROM CAVITATED WOOD PARTICLES
UNDER ONE-SIDED STRETCHING
B. D. Rudenko, M. A. Bayandin, A. V. Namyatov, S. N. Kazicin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: bor.rudenko@yandex.ru
The article demonstrates a coupling equation, obtained as a result of considering the destruction of cement-wood composite from cavitated wood particles, like the destruction of a homogeneous body under uniaxial tension (brittle, elastic).
Keywords: destruction, uniaxial tension, astringent component, elastic components, aggregate, coefficient.
Прочность цементно-древесных композитов при растяжении зависит от многих факторов [1-4]. Однако описание этой прочности сталкивается с рядом трудностей [5-7].
Воспользуемся методикой [8] при описании прочности для цементно-древесного композита из кавити-рованных древесных частиц [9].
Разрушение однородного тела при одноосном растяжении (хрупкого, упругого) имеет вид [8] елрасш = страс / Е, где ел.расш - относительная линейная деформация расширения; страс - прочность при одноосном растяжении; Е - модуль Юнга (модуль нормальной упругости).
При одноосном растяжении в первой составляющей композиционного материала относительная линейная деформация описывается выражением
8р1 > (Стр, / 3ЕЕ)[Ъ1(1 - 2уе) + 2а1(1 + V,)], (1)
где ер1 - относительная линейная деформация растяжения по г для вяжущей части (принято по [8]); стр, -напряжение в материале при одноосном растяжении по оси г; Е, - суммарный модуль Юнга; Ъ1 - коэффициент концентраций объемных относительных деформаций и напряжений в вяжущей составляющей композита; V, - коэффициент Пуассона, суммарный для компонентов; а1 - коэффициент концентраций сдвиговых относительных деформаций в вяжущей составляющей композита.
В рассматриваемом композите произойдет разрушение вяжущей составляющей при условии Бр1 > ел.расш.1 = Страс! / Еь здесь индекс один означает вяжущую часть.
Формула по условию разрушения композита его первой составляющей для расчета прочности при растяжении, если перейти к критическим параметрам, имея (8), примет вид
3Е, / Е1 X
х [Ъх(1 - 2v,) + 2а1(1 + V,)] + ДстрасЕО), (2)
Формулу (2), представляя Е и V через К и в [8] выразим в виде
СТрас,(1) = СТрас1-КГ0Е(3К1 + в^/КгО: X
X (3К,а1 + вгЬ:) + ДСТ^), (3)
где ДстрасЕ(1) - член, для учета влияния на прочность при растяжении композиционного материала температурных или внутренних усадочных напряжений вяжущей компоненты; К, - модуль объемной упругости, суммарный; в, - статический модуль сдвига суммарный.
Выражения (2) и (3) содержат параметры упругих составляющих К, и в,, которые требуют экспериментального определения или некоторого отчасти условного расчета. Это делает их неудобными для использования.
Решетневские чтения. 2017
Значения КЕ и вЕ можно использовать далее в расчетах, согласно [8] приведя к виду:
К = К1(Ь1 / к!), (4)
вЕ = в! / (а1 / 11), (5)
Для практических расчетов более удобным будет выражение, где, используя (4) и (5), преобразуем уравнение (3)
СТрасЕ(1) = Аз-СТрас1(3К1 + в1) / / (3К1-11 + вгкО + АарасЕ1(1), (6)
где А3 - коэффициент, учитывающий качество связующей части композита при взаимодействии с древесным заполнителем (адгезию вяжущего к заполнителю, характеристики и специфику взаимодействия с заполнителем), определяемый экспериментально.
По условию разрушения второй составляющей, будет выражение прочности при растяжении композиционного материала
СТрасЕ(2) = А4'СТрас2(3К2 + в2) /
/ (3К2-12 + в2-к2) + АСТрасЕ1(2), (7)
где А4 - коэффициент, учитывающий качество заполняющей части композита, определяемый экспериментально.
Видно, что наибольшая прочность рассматриваемого композита будет в случае наибольшего значения А4-арас2, которое определяется, особенностями контактного слоя.
Библиографические ссылки
1. Щербаков А. С., Хорошун Л. П., Подчуфаров В. С. Арболит. Повышение качества и долговечности. М. : Лесная пром-ть, 1979. 160 с.
2. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ (искусственные строительные конгломераты). М. : Высш. шк., 1978. 309 с.
3. Руденко Б. Д. Исследование процесса и разработка технологии цементно-стружечных плит из древесины лиственницы : дис. ... канд. техн. наук: 05.21.05 : защищена 17.10.80. Красноярск, 1980. 152 с.
4. Руденко Б. Д. Описание механических свойств цементно-древесного композита // Лесной и химический комплексы: проблемы и решения : сб. ст. Красноярск, 2010. С. 100-104.
5. Наназашвили И. Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. Л. : Стройиздат, 1990. 415 с.
6. Сулименко Л. М. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе. М. : Высш. шк., 2005. 334 с.
7. Баженов Ю. М. Технология бетона : учебник. М. : Изд-во АСВ, 2011. 528 с.
8. Композиты на минеральных вяжущих. Т. 2. Проектирование составов строительных композитов /
Р. Г. Петроченков [и др.]. М.: Изд-во Моск. гос. горного ун-та, 2005. 349 с.
9. Формирование прочности цементно-древесного композита при использовании кавитированных древесных частиц / Б. Д. Руденко, М. А. Баяндин, А. В. Намятов и др. // Решетневские чтения : материалы XX междунар. научно-технич. конф. Красноярск, 2016. С. 318-320.
References
1. Shherbakov A. S., Horoshun L. P., Podchufarov V. S. Arbolit. Povyshenie kachestva i dolgovechnosti. [Arbolit. Improving quality and durability]. M. : Lesnaja promyshlennost', 1979. 160 р.
2. Ryb'ev I. A. Stroitel'nye materialy na osnove vjaz-hushhih veshhestv (iskusstvennye stroitel'nye konglom-eraty) [Building materials based on astringents (artificial building conglomerates)]. M. : Vysshaja shkola, 1978. 309 р.
3. Rudenko B. D. Issledovanie processa i razrabotka tehnologii cementno-struzhechnyh plit iz drevesiny list-vennicy : [Research of the process and development of technology of cement-chipboards from larch wood] : dis. ... kand. tehn. nauk: 05.21.05 : zashhishhena 17.10.80. Krasnojarsk, 1980. 152 р.
4. Rudenko B. D. Opisanie mehanicheskih svojstv cementno-drevesnogo kompozita / [Description of mechanical properties of cement-wood composite] // Lesnoj i himicheskij kompleksy-problemy i reshenija : sb. st. Krasnojarsk, 2010. Р. 100-104.
5. Nanazashvili I. H. Stroitel'nye materialy iz drevesno-cementnoj kompozicii []Building materials from wood-cement composition. L. : Strojizdat, 1990. 415 р.
6. Sulimenko L. M. Tehnologija mineral'nyh vjaz-hushhih materialov i izdelij na ih osnove [Technology of mineral knitting materials and products based on them]. M. : Vyssh. shk., 2005. 334 р.
7. Bazhenov Ju. M. Tehnologija betona. Uchebnik. [Technology of concrete. Textbook]. M. : Izd-vo ASV, 2011. 528 р.
8. Kompozity na mineral'nyh vjazhushhih. Tom 2. Proektirovanie sostavov stroitel'nyh kompozitov [Composites on mineral binders. Volume 2. Designing Composites of Building Composites] / R. G. Petrochenkov [et al.]. M. : Izdatel'stvo Moskovskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta, 2005. 49 р.
9. Formirovanie prochnosti cementno-drevesnogo kompozita pri ispol'zovanii kavitirovannyh drevesnyh chastic / [Forming the strength of a cement-wood composite using cavitated wood particles] / B. D. Rudenko, M. A. Bajandin, A. V. Namjatov, S. N. Kazicin // Reshetnevskie chtenija : Materialy XX mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj onferencii. Krasnojarsk, 2016. Р. 318-320.
© Руденко Б. Д., Баяндин М. А., Намятов А. В., Казицин С. Н.,2017
